Potenza in corrente alternata monofase Generalità

Potenza attiva, reattiva ed apparente Cosa accade ad un generico bipolo in regime sinusoidale? Cioè se gli viene applicata una tensione alternata sinusoidale? In particolare come cambia la potenza media assorbita da questo componente? La tensione applicata genera una corrente la cui frequenza è identica a quella della tensione, MA…

Potenza istantanea La cui ampiezza massima (e quella efficace!) e l’angolo di fase rispetto alla tensione dipendono dalle caratteristiche fisiche del circuito. In “generale” possiamo scrivere:

Ed applicando le regole della trigonometria (basta utilizzare le regole dell’addizione! Internet serve anche per questo!!!) si ottiene: Che può essere semplificata, ricorrendo al valore efficace, nella forma: E non mi dite: NON CAPIAMO, è troppo difficile!!! E per protesta o abbassiamo la testa oppure cominciamo a disturbare con i pretesti più comuni, fino a dire … l’ho già sentito troppe volte, è meglio fermarci qua. Beh! Non si può essere più semplici di così senza snaturare le cose!

Potenza media Per fortuna siamo interessati soprattutto alla potenza media e quindi possiamo trascurare il secondo termine, ottenendo così: Essa dipende soltanto dal valore della tensione (massimo o efficace, come nella formula), dalla corrente (sempre massima o efficace) e dallo sfasamento tra le due grandezze elettriche. Ovviamente è massima quando cos ϕ è pari ad 1 (cioè ϕ=0°), circuito puramente resistivo, ed è minima (ossia uguale a zero), quando il circuito è puramente reattivo ossia quando ϕ=±π/2… sarei stato tentato di dire ϕ=±nπ/2… con n numero intero.

Tale potenza è dovuta alla componente attiva della corrente, in fase con la tensione. Volendo, la parte reale della corrente. È importante osservare che questa potenza rappresenta la potenza assorbita dagli elementi resistivi e che, per effetto Joule, dà luogo a lavoro utile.

Potenza reattiva Si definisce potenza reattiva la potenza dovuta alla componente reattiva della corrente, in quadratura (perpendicolare o ortogonale nel piano di Gauss) con la tensione. Essa viene solitamente indicata con Q. Viene misurata in voltampere reattivi (var)

osservazioni Questa potenza è: massima nei circuiti puramente induttivi o capacitivi, dove l’angolo di sfasamento è pari a ±90° Rappresenta quella parte di potenza che in ogni semiperiodo viene scambiata tra generatore e circuito Il suo valor medio è nullo Se la corrente è in ritardo rispetto alla tensione si parla di potenza induttiva, capacitiva nel caso contrario.

Tale potenza non riveste alcun significato fisico ma è un riferimento convenzionale ai valori efficaci della tensione e della corrente posti tra di loro in quadratura. Visto che non è una vera e propria potenza viene espressa volutamente con una speciale unità di misura che è il voltampere reattivo (var).

Potenza apparente Abbiamo notato che la potenza effettivamente assorbita da un impianto a corrente alternata non dipende soltanto dalla corrente e dalla tensione, ma anche dallo sfasamento che c’è tra queste grandezze elettriche. Pertanto non possiamo definire la reale potenza di un generatore senza conoscere le caratteristiche del circuito a cui deve essere collegato. Si è stabilito di assumere come indicazione fittizia della potenza di un generatore il prodotto fra i due valori efficaci di tensione e corrente. E di indicarla con la S

Osservazione Anche in questo caso, visto che non è una potenza vera e proprio, si è scelta una speciale unità di misura: il voltampere [VA]. Casi notevoli: Se il circuito è puramente resistivo la potenza apparente coincide con quella attiva.

Il legame tra le tre potenze “Giocando” con la matematica otteniamo: λ che coincide con cos ϕ viene definito fattore di potenza

osservazioni Il fattore di potenza è un numero positivo che non supera mai l’unità. Un’altra relazione utile è quella che lega la potenza attiva a quella apparente: