POTENZA IN TENSIONE ALTERNATA
Le potenze nella tensione alternata sono tre:
- Attiva
- Reattiva
- Apparente
POTENZA ATTIVA
La potenza attiva P è quella che viene effettivamente assorbita e che viene trasformata in calore (effetto Joule) oppure in lavoro utile nelle macchine elettriche, e viene calcolata usando la seguente formula:
P=V * I * cos Ø
L’unità di misura è il Watt (W)
Dove Ø è l’angolo di sfasamento tra la tensione e la corrente; esempio a titolo indicativo alcuni valori del coseno:
Come si vede all’aumentare dell’angolo di sfasamento tra la tensione e la corrente diminuisce il valore del coseno che porta come conseguenza la diminuzione della potenza attiva.
In un circuito puramente ohmico, costituito da sole resistenze,
la corrente e la tensione non sono sfasate (Ø=0 e cos Ø=1) il calcolo della potenza è come in corrente continua:
P=V * I
In un circuito puramente induttivo la corrente è sempre in ritardo rispetto alla tensione, con uno sfasamento teorico di 90° .
Si può allora dire che la corrente in un circuito puramente induttivo è sfasata di 90° in ritardo rispetto alla tensione applicata.
La legge di Ohm per questo tipo di circuito si scriverà:
V = –E = ω · L· I
.
Diciamo allora che in un circuito puramente capacitivo la corrente è sfasata di 90° in anticipo sulla tensione applicata.
Ciò vuol dire che quando la tensione passa per lo zero, la corrente raggiunge il valore massimo (positivo o negativo), mentre è nulla in corrispondenza dei valori massimi della tensione (positivi o negativi).
La legge di Ohm per questo tipo di circuito può essere scritta come:
Si ottiene il massimo sfasamento possibile (Ø=90 e cos Ø=0) e non si ha potenza attiva: P=0
I tre effetti: resistivo, induttivo, e capacitivo convivono nei circuiti, e lo sfasamento sarà compreso tra 0° e 90°; la corrente sarà in anticipo o in ritardo sulla tensione in base al prevalere dell’effetto capacitivo o dell’effetto induttivo.
POTENZA REATTIVA
La potenza reattiva Q è l’energia che viene alternativamente assorbita o restituita dal campo magnetico (circuiti induttivi) o dal campo elettrico (circuiti capacitivi) e si misura in var (voltampere reattivi) e si calcola con la seguente formula:
Q= V * I * sen Ø
dove Ø è lo sfasamento tra tensione e corrente.
In un circuito puramente ohmico (Ø=0; senØ=0): Q = 0
In un circuito con sfasamento (Ø=90° senØ=1): Q = V x I
DIFFERENZA TRA ENERGIA ATTIVA E ENERGIA REATTIVA
Quella più evidente è che l’energia attiva è impiegata direttamente per produrre lavoro. Esempio: in un forno elettrico la corrente che transita nella serpentina la riscalda e produce calore.
Mentre quella reattiva la possiamo considerare come accessoria. Esempio:
l’energia reattiva è legata all’uso di particolari apparecchi come i motori elettrici, trasformatori, e saldatrici che utilizzano parte dell’energia assorbita per generare il campo magnetico adatto per il loro funzionamento e non produce direttamente lavoro utile come il calore, o il movimento.
POTENZA APPARENTE
La potenza apparente non ha un significato particolare, ed è legata al valore della corrente I in gioco nel circuito in esame, e non viene influenzata dall’angolo di sfasamento tra tensione e corrente. E si può considerare come il valore massimo di potenza attiva che si ottiene annullando lo sfasamento, e si misura in voltampere (VA) e viene calcolata con questa formula: Pa=V * I
FATTORE DI POTENZA
Nella corrente alternata il valore del cosØ prende il nome di fattore di potenza. Per cui si ha il massimo fattore di potenza, pari a 1, quando tensione e corrente sono in fase (Ø=0).