O que significa que a energia reativa seja entregue / consumida?

O poder real faz sentido, pois existe consumo real, mas em relação ao poder reativo; o que é consumido / entregue? E como o circuito muda quando isso acontece?

Para responder à pergunta: A energia real é consumida por um circuito. A energia reativa é transferida entre o circuito e a fonte.

A potência real em W (P) é uma potência útil. Algo que podemos sair do circuito. Calor, luz, potência mecânica. Energia que é consumida em resistores ou motores.

Energia aparente em VA (S) é o que a fonte coloca em um circuito. O impacto total do circuito na fonte.

Portanto, o fator de potência é um tipo de eficiência pf = P / S para um circuito. Quanto mais próximo estiver de 1, melhor.

A energia reativa em VAR (Volt Amper Reactivo) (Q) é a energia que circula entre a fonte e a carga. Energia que é armazenada em capacitores ou indutores. Mas é necessário. Por exemplo, a potência reativa indutiva em motores elétricos forma os campos magnéticos para girar o motor. Sem ele, o motor não funcionaria, portanto, é perigoso considerar que é desperdiçado, mas é o que acontece.

Capacitores e indutores são reativos. Eles armazenam energia em seus campos (elétrico e magnético). Para 1/4 da forma de onda CA, a energia é consumida pelo dispositivo reativo à medida que o campo é formado. Mas no próximo trimestre da forma de onda, o campo elétrico ou magnético entra em colapso e a energia é devolvida à fonte. O mesmo para os dois últimos trimestres, mas com polaridade oposta.

Para vê-lo animado, consulte Circuitos CA em série . Mostra todos os circuitos da série 6 (R, L, C, RL, RC e RLC). Ligue a energia instantânea. Quando p é positivo, a fonte está fornecendo energia. Quando p é negativo, a energia está sendo enviada para a fonte.

Para um R, a energia é consumida. Para um L ou C, a energia flui entre a fonte e o dispositivo. Para uma RL ou RC, esses dois relacionamentos são combinados. O resistor consome e o dispositivo reativo armazena / envia energia para a fonte.

O verdadeiro benefício é quando um indutor e um capacitor estão no circuito. A potência reativa capacitiva principal é oposta em polaridade à potência reativa indutiva atrasada. O capacitor fornece energia ao indutor, diminuindo a potência reativa que a fonte precisa fornecer. A base para a correção do fator de potência.

Selecione RLC na referência. Observe que a tensão da fonte (hipotenusa) é formada a partir de e . É menor do que se formado a partir de eV R V L - V C V R V $V_S$$V_R$$V_L - V_C$$V_R$$V_L$

Se o capacitor fornecer toda a potência do indutor, a carga se torna resistiva e P = S ep = 1. O triângulo de potência desaparece. A corrente da fonte necessária é menor, o que significa que o cabeamento e a proteção do circuito podem ser menores. Dentro do motor, existe o triângulo de potência não corrigido, com corrente adicional proveniente do capacitor.

A referência mostra circuitos em série, mas qualquer C fornecerá energia a qualquer L no circuito CA, diminuindo a potência aparente que a fonte deve fornecer.

Vamos dar um exemplo. P = motor de 1kW a 0,707 pf com fonte de 120V.

Antes da correção do fator de potência: e (linha tracejada) como em I, o fica em 45 °. S 1 = 1,42 k V $Q_L = 1kVAR$$S_1 = 1.42kVA$$Θ_1 = 45° lagging$$V_S$$I_1 = 11.8A$

Aumente o fator de potência para 0,95 atrasando adicionando capacitor em paralelo à carga.

Após a correção do fator: P e ainda existem. O capacitor adiciona . Isso diminui a fonte de energia reativa que deve ser fornecida, portanto, a energia reativa líquida é . e Uma economia de 25,8% na corrente. Tudo no triângulo de potência existe, exceto .$Q_L$$Q_C = 671VAR$$Q_T = 329VAR$$S_2 = 1.053kVA$$I_2 = 8.8A$$S_1$

O capacitor fornece 671VAR da potência reativa principal à potência reativa atrasada do motor, diminuindo a potência reativa líquida para 329VAR. O capacitor atua como uma fonte para o indutor (bobinas do motor).

O campo elétrico do capacitor é carregado. À medida que o campo elétrico descarrega, o campo magnético das bobinas se forma. À medida que os campos magnéticos colapsam, o capacitor é carregado. Repetir. A energia está indo e voltando entre o capacitor e o indutor.

Ideal é quando . Triângulo de poder desaparece. e$Q_L = Q_C$$S_2 = P = 1kVA$$I_2 = 8.33A$

Se você aplicou uma fonte de tensão CA a uma carga que compreendia apenas capacitância ou indutância, o ângulo de fase da corrente em relação à tensão é deslocado em 90 graus. Quando a tensão e a corrente são deslocadas 90 graus, não há energia real fornecida a essa carga. O que é entregue à carga é chamado de potência reativa.

Se a carga fosse um resistor, a corrente e a tensão seriam exatamente em fase (conforme a lei de ohms) e não haveria energia reativa fornecida - a energia fornecida será potência real e aquecerá o resistor.

Entre esses dois limites, é possível fornecer energia reativa e real. O cosseno do ângulo de fase da corrente em relação à tensão é chamado de fator de potência - você já deve ter ouvido falar disso; quando a fase é zero (carga resistiva) cos (zero) é 1. Quando a fase é 90 (carga reativa de impedância) cos (90) é zero.

A linha diagonal (vermelha) no desenho acima é VA, ou seja, os volt-ampères aplicados à carga - basicamente é a tensão RMS x corrente RMS. O VA é chamado de "potência aparente" e seria igual à potência real / verdadeira (verde) se a carga fosse totalmente resistiva.

Se a carga fosse puramente reativa, "potência aparente" = "potência reativa" (azul)

Observe que no diagrama acima, o ângulo entre a potência real e a reativa é sempre de 90 graus. Na sequência de comentários adicionais, o diagrama abaixo deve ajudar a esclarecer algumas coisas sobre a potência reativa: -

Existem quatro cenários: cargas resistivas, indutivas, capacitivas e mistas. A curva preta em todos os quatro é "poder", isto é, . Observe que, para o indutor e o capacitor, a potência tem um valor médio de zero.$v\cdot i$

A energia reativa não é consumida. A potência reativa é a conseqüência da reatância elétrica do circuito, ou seja, a diferença de fase entre a fonte e a carga. Toda a energia será entregue à carga ativa, mas como o circuito não está 100% ativo, será necessária uma potência reativa para "mover" a energia ativa através de um circuito reativo. Isso significa que você precisará de cabos maiores para mover toda essa energia (ativa + reativa).

Tome esta explicação humorística. O poder ativo é como o dinheiro que você gasta em alimentos que você come. Tudo isso é feito diretamente para executar a função necessária, que é satisfazer a sua fome. O poder reativo é como o dinheiro que você gasta em um fogão, você não pode comê-lo, mas precisa dele para preparar sua comida. Você pode continuar usando o fogão, ele não está acabado, mas você ainda não pode comê-lo.

Em dispositivos como um transformador ou motor, é necessária energia reativa para configurar o campo magnético usado para a conversão de energia do secundário para o primário ou a conversão de energia da energia elétrica para a mecânica. Você não pode executar diretamente o trabalho com ele, mas é necessário que o trabalho seja realizado. Você também pode pensar nisso como combustível e óleo em um carro. O óleo não faz o carro funcionar, mas sem ele o motor não pode funcionar. Essa é uma analogia frouxa.

O problema em um sistema elétrico é que a energia reativa e a potência ativa são produzidas pelo gerador a partir da mesma entrada de energia. (Como em nossa analogia com fogão e comida, todo o dinheiro sai do seu bolso.) Portanto, queremos ter apenas a potência reativa mínima que nosso sistema absolutamente precisa e, em seguida, ter toda a energia restante produzida como energia ativa. Embora existam alguns casos em que a energia reativa é preferida