Moc czynna: Różnice pomiędzy wersjami

: <math>Pd=\frac{1}{T}\int_0^T \mid u(t)i(t)\mid dt</math> <ref>{{Cytuj|autor=Jerzy Kolanko|tytuł=Metody synchroniczne w pomiarach parametrów sygnałów elektrycznych,Politechnika Wrocławska, Monografia|data=1993 r}}</ref>,<ref>{{Cytuj|tytuł=DIN 40100|data=1976 r}}</ref>,<ref>{{Cytuj|autor=Krogeris A.F., Raszwic K.K., Trejmanis E.P, Szinka J.K|tytuł=Moc w obwodach prądu zmiennego, Riga,|data=1993 r}}</ref>,,

: Operacja matematyczna modułu z iloczynu mocy chwilowych powoduje poprawne sumowanie pod całką wszystkich chwilowych wartości mocy bez względu na kierunek przepływającej energii. Kierunek energii jest związany ze znakiem chwilowego iloczynu napięcia i prądu. Definicja jest zupełnie ogólna co oznacza, że stosując ją można obliczyć poprawną wartość mocy dostarczonej dla dowolnego kształtu napięcia a zwłaszcza prądu.

== Znaczenie mocy czynnej i dostarczonej==

[[Moc chwilowa]] pobierana przez odbiornik jest równa iloczynowi chwilowego napięcia na odbiorniku i płynącego w danej chwili przez odbiornik prądu. Jeżeli odbiornik ma charakter czysto [[rezystancja|rezystancyjny]] (oporowy – na przykład żarówka), wówczas w każdej chwili prąd płynący przez odbiornik ma kierunek zgodny z napięciem, odbiornik przez cały czas pobiera moc ze źródła energii elektrycznej. Średnia moc pobierana moc jest równąrówna iloczynowi wartości skutecznych napięcia i natężenia prądu.

Inaczej jest, jeżeli odbiornik ma częściowo charakter [[kondensator|pojemnościowy]] lub [[cewka|indukcyjny]], wówczas prąd płynący przez odbiornik jest [[przesunięcie fazowe|przesunięty w fazie]] względem napięcia. Dla odbiorników o charakterze pojemnościowym prąd wyprzedza w fazie napięcie, zaś dla indukcyjnych jest opóźniony wobec napięcia. Oznacza to, jak widać z rysunku, że istnieją w trakcie całego cyklu zmian napięcia takie okresy, w których kierunek przepływu prądu jest odwrotny do kierunku przyłożonego napięcia. W tym czasie moc chwilowa, będąca iloczynem tych wielkości, jest ujemna. Oznacza to przepływ energii w przeciwnym kierunku, od odbiornika do [[źródło prądu|źródła prądu]] ([[sieć energetyczna|sieci energetycznej]]). Część mocy pobranej w jednej części cyklu jest zwracana do sieci w innej części cyklu. Tę moc, regularnie pobieraną z sieci i zwracaną do niej w każdym cyklu nazywamy [[ moc bierna|mocą bierną]] a dokładniej [[moc powrotna|mocą powrotną]]: nie wykonuje ona w odbiorniku żadnej użytecznej pracy, zwiększa tylko straty przesyłowe, przez zwiększenie prądu płynącego przez sieć.

Mocą czynną nazywamy tę część pobieranej mocy, która zużywana jest w odbiorniku i zamieniana w nim na np. [[praca (fizyka)|pracę mechaniczną]] lub ciepło. Im większe przesunięcie fazowe wprowadzane przez odbiornik, tym większy jest udział mocy powrotnejbiernej w całości energii płynącej pomiędzy źródłem a odbiornikiem a tym samym większa wartość mocy dostarczonej w stosunku do mocy czynnej. W szczególności, jeżeli odbiornik jest idealnym [[kondensator]]em bądź idealną [[cewka|cewką]], wówczas przesunięcie fazowe wynosi 90° i odbiornik taki nie pobiera '''''mocy czynnej''''', całość mocy jest mocą wymiany (podwójna wartość mocy powrotnej)bierną, pobieraną a następnie zwracaną do źródła w innej części cyklu.

Jako że tylko moc czynna reprezentuje rzeczywiście wytworzoną przez [[elektrownia|elektrownię]] i zużytą przez odbiorcę energię, jest ona podstawą rozliczenia odbiorców z elektrownią (zakładem energetycznym)co w sytuacji występowania mocy powrotnej nie jest poprawną formą rozliczenia. Standardowe [[licznik energii elektrycznej|liczniki energii elektrycznej]] instalowane w mieszkaniach są układami mierzącymi moc czynną (a ściślej [[całka|całkę]] mocy czynnej po czasie, czyli zużytą energię).

Moc bierna a poprawniej moc powrotna krążąca w systemie elektroenergetycznym jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania wszystkich urządzeń indukcyjnych przyłączonych do sieci (transformatory, silniki indukcyjne), gdyż związana jest ona z wytwarzaniem pola magnetycznego w tych odbiornikach. Gwarantuje ona stabilność napięcia sieciowego. Z drugiej jednak strony, jej nadmiar jest szkodliwy, gdyż prąd płynący przez sieć do odbiornika jest proporcjonalny do [[moc pozorna|mocy pozornej]]. Większe natężenie prądu oznacza większe '''''straty mocy czynnej''''' na oporności urządzeń zasilających i przewodach i konieczność użycia odpowiednio większych transformatorów. Dlatego duzi odbiorcy energii są rozliczani również z mocy biernej (na dziś nie ma zmiany w normach dotyczącej wprowadzenia pojęcia mocy powrotnej czy też mocy wymiany), ponadto mają zazwyczaj określony umownie minimalny dopuszczalny [[współczynnik mocy]]. Do zredukowania pobieranej mocy biernej stosuje się lokalne jej kompensowanie przez zastosowanie odpowiednio elementów indukcyjnych bądź pojemnościowych. W praktyce odbiorniki mają częściej charakter indukcyjny, niż pojemnościowy (np. silniki elektryczne), dlatego najczęściej elementami kompensującymi są kondensatory. W uproszczeniu można powiedzieć, że w skompensowanym odbiorniku moc bierna (dokładniej moc powrotna) krąży pomiędzy jego elementami pojemnościowymi a indukcyjnymi, nie "wydostając się" do sieci energetycznej.