В цепи переменного тока, кроме обычного (активного) сопротивления, бывает реактивное — его создают конденсаторы и катушки. Главный эффект — сдвиг фаз между током и напряжением. Рассмотрим обзорно, без тяжёлой математики.
Сдвиг фаз
В чисто активной нагрузке (резистор, нагреватель) ток и напряжение идут «в ногу» — синусоиды совпадают. А вот реактивные элементы их сдвигают:
- катушка (индуктивность) — ток отстаёт от напряжения;
- конденсатор (ёмкость) — ток опережает напряжение.
Из-за сдвига фаз появляется «реактивная мощность», которая не делает полезной работы, но нагружает сеть. Её учитывают коэффициентом мощности cos φ — тем самым, что есть в калькуляторах сайта.
Проверьте на практике
Двигайте сдвиг фаз φ между напряжением и током. При φ = 0 — чисто активная нагрузка; чем больше φ, тем «реактивнее».
Разберём на примере
Электродвигатель с шильдиком 2 кВт подключён к сети 230 В. Токовые клещи показывают 12 А.
Шаг 1 — ваш прогноз
Почему ток больше, чем даёт формула P / U ≈ 8,7 А?
Шаг 2 — эксперимент
Меняйте одну причину и следите, что происходит с наблюдаемой величиной.
Шаг 3 — объяснение
У двигателя есть индуктивность, поэтому ток отстаёт от напряжения по фазе. Полезную работу совершает только часть тока, а остальная перекачивается между сетью и обмоткой туда-обратно. Полный ток при этом растёт: при cos φ около 0,72 он и составит примерно 12 А. Провод и автомат нужно выбирать под полный ток, а не под тот, что даёт простая формула.
Границы модели. Модель показывает сдвиг фаз на идеальной синусоиде. Она не учитывает пусковой режим двигателя, в котором ток кратковременно выше в несколько раз.
Шаг 4 — перенесите в новую ситуацию
Перенесите на расчёт линии: почему в калькуляторе для двигательной нагрузки cos φ спрашивают отдельно и почему подбор защиты для двигателя выполняет специалист?