Троуглови напона, отпора и снага

Свако ко има идеју о векторским дијаграмима лако ће приметити да се на њима врло јасно може разликовати правоугаони напонски троугао, чија свака страна одражава: укупан напон кола, напон активног отпора и напон на реактанцију.

У складу са Питагорином теоремом, однос између ових напона (између укупног напона кола и напона његових делова) ће изгледати овако:

Ако је следећи корак поделити вредности ових напона са струјом (струја једнако тече кроз све делове серијског кола), онда Охмов закон добијамо вредности отпора, односно сада можемо говорити о правоуглом троуглу отпора:

На сличан начин (као у случају напона), користећи Питагорину теорему, могуће је успоставити везу између импедансе кола и реактанси. Однос ће бити изражен следећом формулом:

Затим помножимо вредности отпора са струјом, у ствари ћемо повећати сваку страну правоуглог троугла за одређени број пута. Као резултат, добијамо правоугли троугао са капацитетима:

Активна снага ослобођена на активном отпору кола повезаног са иреверзибилном конверзијом електричне енергије (у топлоту, при обављању рада у инсталацији) биће јасно повезана са реактивном снагом укљученом у реверзибилну конверзију енергије (стварање магнетних и електричних поља у калемовима и кондензаторима) и са пуном снагом доведеном у електричну инсталацију.

Активна снага се мери у ватима (В), реактивна снага — у вари (ВАР — волт-ампер реактивна), укупна — у ВА (волт-ампер).

Према Питагориној теореми, имамо право да запишемо:

Обратимо сада пажњу на чињеницу да у троуглу снаге постоји угао пхи, чији је косинус лако одредити првенствено активном снагом и привидном снагом. Косинус овог угла (цос пхи) назива фактор снаге. Показује колики се део укупне снаге рачуна при обављању корисних послова у електричној инсталацији и не враћа се у мрежу.

Очигледно, већи фактор снаге (максимални) указује на већу ефикасност конверзије енергије која се испоручује постројењу за рад. Ако је фактор снаге 1, онда се сва испоручена енергија користи за обављање посла.

Добијени односи омогућавају изражавање тренутне потрошње инсталације у смислу фактора снаге, активне снаге и напона мреже:

Дакле, што је мањи косинус пхи, то је мрежа потребна више струје да обави одређени посао. У пракси, овај фактор (максимална мрежна струја) ограничава преносни капацитет далековода и стога, што је мањи фактор снаге, то је веће оптерећење линије и мањи корисни пропусни опсег (низак косинус пхи доводи до ограничења). Губици џула у далеководима са опадајућим косинусом пхи могу се видети из следеће формуле:

На активном отпору Р далековода губици расту што је већа струја И, иако је реактивна на оптерећење. Стога можемо рећи да се са ниским фактором снаге трошкови преноса електричне енергије једноставно повећавају. То значи да је повећање косинуса фи важан национални економски задатак.

Пожељно је да се реактивна компонента укупне снаге приближи нули.За то би било добро користити електромоторе и трансформаторе увек при пуном оптерећењу и искључити их на крају употребе како не би радили у празном ходу. Без оптерећења, мотори и трансформатори имају веома низак фактор снаге. Један од начина да повећате косинус пхи код корисника је употреба кондензаторске банке и синхрони компензатори.