Tuttavia, qualcosa qui non ha senso. Se consideriamo l'alimentatore come una sorgente di tensione ideale, la corrente non ha nulla a che fare con la potenza data.

• La corrente in fase ha tutto a che fare con la potenza. \ $ P = VI \ $.

• La corrente fuori fase non contribuisce alla potenza ma contribuisce alla corrente complessiva assorbita dall'alimentazione. L'aumento della corrente provoca un aumento della caduta di tensione lungo le linee, determinando una regolazione della tensione più scarsa al carico. Questa è una brutta cosa!

Sembra che pensasse che il carico avrebbe assorbito la potenza richiesta per funzionare correttamente, qualunque cosa accada.

• Trarrà la potenza richiesta e questa sarà misurata in kW e fatturata in kWh.
• Trarrà anche potenza reattiva misurata in kVAr e fatturata in kVArh. In genere l'utilità addebiterà un kVArh eccessivo.

D'altra parte, mi sembra che la corrente rimarrebbe la stessa, essendo influenzata dall'impedenza del carico, portando ad una potenza reale inferiore e quindi un carico malfunzionante.

No.

Link:

Vedi la mia risposta a In che modo i condensatori migliorano il fattore di potenza senza distruggere il condensatore?. Potrebbe essere d'aiuto.

Simulazione

^{simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab}

Figura 1. Una lotta complicata con le capacità di simulazione AC di CircuitLab.

Si noti che i valori di L3, L4 e C2 sono stati scelti per avere un'impedenza di 1 Ω a 50 Hz. La coppia parallela R5-L3 dovrebbe essere sfasata di 45 °. L4 e C2 dovrebbero annullarsi poiché le loro impedenze sono le stesse a 50 Hz. Le resistenze da 1 mΩ servono per aiutare il simulatore a stabilizzarsi dopo i transitori iniziali.

Figura 2. Le forme d'onda correnti per la Figura 1. Notare che il marrone dovrebbe essere sovrapposto al blu. Il simulatore sta lottando.

• Il grafico della tensione è stato omesso per chiarezza, ma la curva blu è in fase con esso e verrà presa come riferimento.
• La corrente per il circuito (a), il resistore, è tracciata in blu. Come previsto, 1 V su 1 Ω fornisce un picco di 1 A.
• La corrente per il circuito (b), R5 e L3, è tracciata in arancione. Si noti che la curva arancione attraversa la curva blu esattamente al suo picco (90 ° nel ciclo blu). Ciò si verifica perché la corrente dell'induttore è in ritardo di 90 ° rispetto alla tensione ed è zero a questo punto. Man mano che la corrente dell'induttore continua ad aumentare, la corrente del resistore diminuisce. Il picco si verifica a 45 ° nel ciclo in cui entrambe le correnti sono a \ $ \ frac {1} {\ sqrt 2} I_ {PEAK} \ $. Ne consegue che il picco di questa forma d'onda sarà \ $ ​​\ sqrt 2 \ $ volte quello del blu.
• Infine nota che se aggiungiamo un condensatore di uguale impedenza all'induttore come in (c) la curva marrone che siamo di nuovo in fase e la corrente si è ridotta. (Mi aspettavo che questo si sovrapponesse alla curva blu. Sospetto che il simulatore stia facendo fatica.)

In sintesi:

• Il generatore ha una tensione di uscita costante (CA).
• Il generatore fornisce la corrente richiesta dal carico.
• Se il carico è reattivo (non puramente resistivo) la corrente aumenta mentre la potenza utile trasferita rimane la stessa.
• Bilanciando gli elementi induttivi e capacitivi nel carico, il fattore di potenza può essere riportato all'unità.

Supponi di avere un condensatore ideale collegato alla rete CA. Assorbe corrente perché ha un'impedenza di $$ Z_C = \ frac {1} {2 \ pi \ cdot f \ cdot C} $$ Ad esempio, un condensatore da 1µF su una rete elettrica da 230V, 50Hz assorbe $$ I_C = \ frac {U} {Z_C} = 230 \, \ mathrm {V} \ cdot 2 \ pi \ cdot 50 \, \ mathrm {Hz} \ cdot 10 ^ {- 6} \ mathrm {F} = 72 \ mathrm {mA} $$

Questa corrente porta alla pura potenza reattiva. La tensione è sfasata di 90 °, quindi non c'è potenza effettiva, cos phi è zero, sin phi è 1.

$$ Q_C = 230 \, \ mathrm {V} \ cdot 72 \, \ mathrm {mA} = 16.6 \, \ mathrm {var} $$

Ora collega una lampadina a incandescenza da 40 W in parallelo. Non ha potenza reattiva:

$$ I_B = \ frac {P} {U} = \ frac {40 \, \ mathrm {W}} {230 \, \ mathrm {V}} = 174 \, \ mathrm {mA} $$

Qual è la corrente, in sintesi? La risposta è

$$ I = I_C + I_B = 246 \, \ mathrm {mA} $$

E il potere apparente?

$$ S = U \ cdot I = 230 \, \ mathrm {V} \ cdot 246 \, \ mathrm {mA} = 56.6 \, \ mathrm {V \! A} $$

Se avessi la calotta e la lampadina in una scatola nera, conoscessi il voltaggio e potessi misurare solo la corrente, cosa diresti che è?

Se consideriamo l'alimentatore come una sorgente di tensione ideale, la corrente non ha nulla a che fare con la potenza fornita.

Va ​​bene considerare l'alimentatore come una fonte di tensione ideale, ma la corrente ha tutto a che fare con la potenza fornita. Le caratteristiche del carico determinano quale sarà la corrente e il fattore di potenza con una data tensione di alimentazione. Una sorgente di tensione ideale farà tutto il necessario per soddisfare tale richiesta senza modificare la tensione.

Un carico composto da resistori, condensatori e induttori con una determinata tensione applicata assorbirà una corrente specifica a un fattore di potenza specifico. Il fattore di potenza non cambierà a meno che non venga aggiunto o sottratto qualcosa dal carico. Quel cambiamento potrebbe essere un malfunzionamento o potrebbe essere un normale cambiamento nel carico.

Il carico di un motore a induzione può essere modellato come alcuni induttori, un trasformatore e alcuni resistori. Il carico meccanico è modellato come un resistore variabile. Se il carico meccanico cambia, il fattore di potenza cambia a causa del cambiamento del resistore variabile. C'è anche un piccolo cambiamento nel fattore di potenza dovuto a un cambiamento nella proporzione di corrente nei componenti induttivi del circuito. Questa è una normale modifica, non un malfunzionamento.

L'aumento della parte reattiva del carico non fa lavorare di più il generatore se non nella misura in cui le perdite aumentano a causa della corrente aumentata. La potenza reattiva è l'energia circolata continuamente tra il carico e la sorgente. Il motore primo deve fornire solo le perdite associate a quella circolazione di energia.

Questa è una risposta breve, quindi sono sicuro che ne arriverà presto un'altra con bei diagrammi, ma:

In una situazione ideale, le forme d'onda di corrente e tensione sono sincronizzate (fattore di potenza 1).Questo dà una potenza di X. Se prendiamo le stesse esatte forme d'onda e iniziamo a spostarle fuori sincrono, il livello di potenza diminuirà.Se abbiamo bisogno della stessa potenza (x), con i guerrieri fuori sincrono, dobbiamo aumentare o il volatge o la corrente.Di solito vogliamo mantenere le tensioni costanti, quindi invece aumentiamo la corrente.Ciò significa che, poiché le forme d'onda non sono sincronizzate (ovvero il fattore di potenza diminuisce), è necessario aumentare la corrente per mantenere la stessa potenza.

Modifica: oops, un minuto in ritardo

In qualsiasi momento, la quantità di potenza trasferita attraverso i fili tra una sorgente e un carico sarà la tensione istantanea moltiplicata per la corrente istantanea. Se un dispositivo ha un fattore di potenza di 1, tutta la potenza trasferita verrà consumata dal carico. Se un dispositivo ha un fattore di potenza pari a zero, tutta la potenza trasferita al carico durante una parte di un ciclo verrà memorizzata e quindi trasferita nuovamente alla sorgente durante un'altra parte. Se un dispositivo ha un fattore di potenza compreso tra zero e uno, parte della potenza che passa attraverso i fili guiderà il carico, ma parte verrà immagazzinata e reimmessa attraverso i fili.

La potenza che fluisce dalla sorgente al carico e viceversa ad ogni ciclo non farà alcun lavoro utile, ma la corrente continuerà a fluire attraverso i fili nel processo di trasferimento di quella potenza. Il trasferimento di una data quantità di potenza "utile" richiederà il trasporto di corrente sufficiente per trasportarla, più corrente aggiuntiva per trasferire la potenza che continua ad andare avanti e indietro.

Ecco un'analogia: se stai lavorando dietro un registratore di cassa, la transazione più efficiente è quando tutti pagano l'importo esatto in contanti.Questo è il fattore di potenza 1.

Se tutti hanno bisogno di modifiche, le transazioni sono meno efficienti anche se la contabilità finisce allo stesso modo.Questo è un fattore di potenza inferiore a uno.

Sulla linea di trasmissione, la corrente extra non viene consumata, "risuona" sulla linea dove genera perdite I ^ 2R parassite e rende la linea di trasmissione meno efficiente.

La potenza istantanea è la tensione moltiplicata per la corrente. La tensione definisce la differenza di potenziale che una corrente deve attraversare: è come una corrente d'acqua: la corrente non mangia né fornisce energia in quanto tale finché non si guarda il dislivello che si vuole attraversare.

Con un carico resistivo puro, la corrente è proporzionale alla tensione. Ora stiamo parlando di CA qui, quindi la tensione, la corrente e la potenza istantanea cambiano continuamente. Quando sono sincronizzati, l'energia totale necessaria per un periodo di tempo più lungo viene massimizzata. Quando non sono sincronizzati, il carico non è puramente resistivo (il che gli farebbe dissipare potenza). Invece, è coinvolta un'inerzia che poi immagazzina energia momentaneamente e la rilascia in seguito. La sorgente di tensione non fornisce più solo potenza, ma ha momenti in cui la sua corrente e tensione hanno segni diversi e quindi riceve l'energia che ha spento in precedenza.

All'estremo, un fattore di carico di 0, la tensione e la corrente sono fuori sincronia di 90 gradi e nessuna energia viene effettivamente consumata ma solo pompata avanti e indietro. L'equivalente in acqua è un secchio d'acqua su un'altalena: passa avanti e indietro e cambia altezza, ma la sua direzione e la sua altezza sono sfasate, quindi nessuna energia effettiva viene convertita in calore.

Ora tutti i fili sono fondamentalmente resistivi e la tensione attraverso (piuttosto che tra di loro) è sincronizzata con la corrente che li attraversa. Quindi subiscono la stessa quantità di perdita di potenza alla corrente data come se il fattore di potenza fosse 1. Nello stesso momento, paghi solo per la perdita di potenza all'interno della tua casa: le perdite all'esterno non vengono misurate.

Si possono effettivamente utilizzare grandi motori sincroni come condensatori o induttori a seconda di quanto è grande il campo elettrico del rotore.L'energia è immagazzinata qui nella massa rotante, quindi vuoi un po 'di massa sull'asse e vuoi che la macchina sia in grado di affrontare le coppie e le vibrazioni angolari risultanti.

Non considerarlo come una fonte di tensione, consideralo come una fonte di alimentazione.

Il fatto che un carico stia prendendo la sua corrente di picco in un momento diverso dalla tensione di picco significa che il generatore deve fornire una corrente più alta per inviare la stessa quantità di potenza reale.

Il generatore non sa di dover fornire tale o quella potenza, il carico tira tutta la potenza di cui ha bisogno.Quella potenza assorbita tende a frenare il generatore e il generatore consuma più energia dal motore primo per lavorare di più e mantenere la velocità.