Moc elektryczna jest to iloczyn natężenia prądu przepływającego oraz napięcia występującego na zaciskach. Dla obwodów prądu stałego DC oblicza się za pomocą wzoru: P=U*I [W] . W obowdach prądu zmiennego moc elektryczna to pojęcie, w skład którego wchodzą: moc czynna, moc bierna i moc pozorna, tworzące tak zwarny Trójkąt Mocy, o czym w dalszej części artykułu.
Natomiast w obwodach prądu zmiennego moc chwilową p(t) wyraża się przez iloczyn chwilowych wartości: napięcia u(t) i natężenia prądu i(t) .W rzeczywistości jednak interesować nas będzie wartość średnia mocy elektrycznej.
W obwodach prądu przemiennego mamy do czynienia z poniższymi typami mocy, które występują w zależności od tego jakich elementów użyto do konstrukcji obwodu.
Przy założeniu, że odbiornik ma impedancję Z=R+jX przedstawioną jako połączenie szeregowe rezystancji i reaktancji, wtedy można zdefiniować następujące moce wydzielane na różnych oporach (tj. rezystancji, reaktancji, impedancji).
Czym jest moc czynna?
Moc czynna – jest całkowicie przetwarzana jest na użyteczną pracę lub ciepło. Jest odpowiednikiem mocy, która występuje w obwodach DC. Wydziela się na rezystancji. Dla przebiegów sinusoidalnych moc czynną definiuje następujący wzór:
P=I*U*cos\varphi=I*U_R=I^2*R
przy czym U, I - wartości skuteczne, a \varphi=\varphi_u-\varphi_i - przesunięcie fazowe. Jednostką jest wat [W] .
Czym jest moc bierna?
Moc bierna – jest wydzielana na reaktancji. Nie jest zamieniana na użyteczną pracę, zatem odbiornik jej nie wykorzystuje. Opisuje ona pulsowanie energii elektrycznej, czyli jest skutkiem gromadzenia i oddawania energii przez odbiornik.
Q=I*U*sin\varphi=I*U_X=I^{2}*X
Jednostką mocy biernej jest war [Var] .
Czym jest moc pozorna?
Moc pozorna – jest wydzielana na całym obciążeniu o danej impedancji Z .
S=U*I
Jednostką mocy pozornej jest woltoamper [VA] .
Moc elektryczna – współczynnik
Jak wyżej zostało zdefiniowane – w obwodzie zmiennoprądowym występują trzy rodzaje mocy, więc mamy do czynienia z sytuacją, w której ze źródła pobierana jest moc pozorna S , natomiast odbiornik wykorzystuje tylko P .W związku z tym wprowadzono współczynnik mocy elektrycznej, czyli miarę wykorzystania energetycznego urządzeń: (dla przebiegów sinusoidalnych)
K=\frac{P}{S} i K=cos\varphi
Istotnym wzorem jest też tzw. TRÓJKĄT MOCY,
Trójkąt mocy to nic innego jak moc pozorna, moc bierna i moc czynna oparta według wzoru Pitagorasa na trójkąt prostokątny.
S^2=P^2+Q^2
Moc elektryczna – metoda symboliczna
gdzie: U=\frac{U_{Am}}{\sqrt{2}} , I=\frac{I_{Am}}{\sqrt{2}}
Moc elektryczna – dopasowanie odbiornika do źródła
Do rozważań skorzystamy z Twierdzenia Thevenina i faktu, że rzeczywiste źródło napięcia przedstawia się jako szeregowe połączenie idealnego źródła i impedancji wewnętrznej jak poniżej:
Z_0 , czyli odbiornik. Chodzi o to, aby dobrać taki dwójnik o impedancji Z_0 przy której odbiornik pobiera maksymalne P .
