Що таке коефіцієнт потужності змінного струму?

Коефіцієнт потужності: активна, реактивна та повна потужність простими словами

Це есе пояснює, чому такі прилади, як UNI-T UT233 від Uni-Trend та його аналог Mastech MS2225A, мають практичне значення під час вимірювання параметрів електромережі.

По суті, UT233 і MS2225A — це портативні мінілабораторії, здатні вимірювати струм, напругу, частоту, активну потужність, реактивну потужність, повну потужність, коефіцієнт потужності, енергію та низку інших важливих параметрів.

Пояснення на прикладі кави

Почнемо з простого прикладу. Ви заходите до Starbucks і замовляєте чашку капучино.

Чашка капучино як аналогія активної та реактивної потужності — **Кава і піна як проста аналогія потужності**

Ви розумієте, що заплатили за повну чашку кави, але фактично отримали трохи менше через піну зверху. Уявімо кавовий автомат як джерело електроенергії, а чашку — як споживання електроенергії. У такій аналогії піна — це реактивна потужність, а кава — активна потужність, тобто корисна потужність у кіловатах.

Саме тому виникає питання: чому потужність трансформатора часто вимірюють у ВА, а не у ватах?

Суть у тому, що через піну ви отримуєте менше кави, хоча кавовий автомат здатний наповнити повну чашку. Аналогічно через реактивну потужність електрична система працює менш ефективно, оскільки частина її можливостей не перетворюється на корисну роботу.

Звідки береться реактивна потужність

Резистивне навантаження без зсуву фази між струмом і напругою — **Резистивне навантаження: струм і напруга синфазні**

У резистивному колі напруга та струм перебувають в одній фазі. Якщо помножити струм на напругу на позитивній частині хвилі, отримаємо позитивну потужність. Якщо помножити струм на напругу на негативній частині хвилі, результат також буде позитивним: -I × -V = +P.

У цьому випадку позитивна потужність означає, що енергія рухається від генератора до навантаження та використовується повністю.

Коли генератор живить індуктивне навантаження, наприклад електродвигун, ситуація стає складнішою.

Індуктивне навантаження зі зсувом фази між струмом і напругою — **Індуктивне навантаження: струм відстає від напруги**

В індуктивному навантаженні струм відстає від напруги. Зверніть увагу на ділянку кривої, яку перетинає червона вертикальна лінія. У цей момент позитивний струм множиться на негативну напругу, створюючи негативну потужність. Саме це є однією з причин появи реактивної потужності.

У цьому випадку негативна потужність означає, що енергія на певному етапі повертається від індуктивного навантаження назад до генератора. Її можна умовно назвати відбитою потужністю, яка не використовується навантаженням для виконання корисної роботи.

Чи є реактивна потужність «поганою» сама по собі? Ні.

Чи може електродвигун працювати без створення магнітного поля? Також ні.

Отже, реактивна потужність — це неминуча частина роботи індуктивного навантаження. Її неможливо повністю прибрати, але її можна компенсувати, наприклад додавши конденсатор паралельно індуктивному навантаженню.

Корекція коефіцієнта потужності за допомогою конденсатора — **Корекція коефіцієнта потужності: до та після компенсації**

На першій схемі показано стан до корекції коефіцієнта потужності, а на другій — після компенсації реактивної складової.

Підвищення коефіцієнта потужності робить виробництво, передавання та розподіл електроенергії суттєво ефективнішими. Саме тому вимірювання активної, реактивної та повної потужності важливе не лише для енергетиків, а й для інженерів, електриків та фахівців, які працюють з електрообладнанням.

Магазин Gtest® — авторизований постачальник струмових кліщів: https://gtest.com.ua/izmeritelnee-pribory/tokovye-kleshchi