Τρίγωνα τάσεων, αντιστάσεων και δυνάμεων
Όποιος έχει ιδέα για διανυσματικά διαγράμματα θα παρατηρήσει εύκολα ότι ένα ορθογώνιο τρίγωνο τάσης μπορεί να διακριθεί πολύ καθαρά σε αυτά, κάθε πλευρά του οποίου αντανακλά: τη συνολική τάση του κυκλώματος, την τάση της ενεργής αντίστασης και την τάση στην αντίδραση.
Σύμφωνα με το Πυθαγόρειο θεώρημα, η σχέση μεταξύ αυτών των τάσεων (μεταξύ της συνολικής τάσης του κυκλώματος και της τάσης των τμημάτων του) θα μοιάζει με αυτό:
Εάν το επόμενο βήμα είναι να διαιρέσετε τις τιμές αυτών των τάσεων με το ρεύμα (το ρεύμα ρέει εξίσου σε όλα τα τμήματα του κυκλώματος σειράς), τότε με Νόμος του Ohm παίρνουμε τις τιμές αντίστασης, δηλαδή, τώρα μπορούμε να μιλήσουμε για ένα ορθογώνιο τρίγωνο αντιστάσεων:
Με παρόμοιο τρόπο (όπως στην περίπτωση των τάσεων), χρησιμοποιώντας το Πυθαγόρειο θεώρημα, είναι δυνατό να δημιουργηθεί μια σχέση μεταξύ της σύνθετης αντίστασης του κυκλώματος και των αντιδράσεων. Η σχέση θα εκφραστεί με τον ακόλουθο τύπο:
Στη συνέχεια, πολλαπλασιάζουμε τις τιμές αντίστασης με το ρεύμα, στην πραγματικότητα θα αυξήσουμε κάθε πλευρά του ορθογωνίου τριγώνου κατά έναν ορισμένο αριθμό φορές. Ως αποτέλεσμα, παίρνουμε ένα ορθογώνιο τρίγωνο με χωρητικότητες:
Η ενεργή ισχύς που απελευθερώνεται στην ενεργό αντίσταση του κυκλώματος που σχετίζεται με τη μη αναστρέψιμη μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας (σε θερμότητα, κατά την εκτέλεση εργασιών στην εγκατάσταση) θα σχετίζεται σαφώς με την άεργη ισχύ που εμπλέκεται στην αναστρέψιμη μετατροπή της ενέργειας (η δημιουργία μαγνητικών και ηλεκτρικών πεδίων σε πηνία και πυκνωτές) και με πλήρη ισχύ που παρέχεται στην ηλεκτρική εγκατάσταση.
Η ενεργός ισχύς μετράται σε watt (W), η άεργος ισχύς — σε varis (VAR — volt-ampere reactive), η συνολική — σε VA (volt-ampere).
Σύμφωνα με το Πυθαγόρειο θεώρημα, έχουμε το δικαίωμα να γράψουμε:
Ας δώσουμε τώρα προσοχή στο γεγονός ότι στο τρίγωνο ισχύος υπάρχει μια γωνία phi, το συνημίτονο της οποίας είναι εύκολο να προσδιοριστεί κυρίως από την ενεργή ισχύ και τη φαινόμενη ισχύ. Το συνημίτονο αυτής της γωνίας (cos phi) που ονομάζεται συντελεστής ισχύος. Δείχνει πόση από τη συνολική ισχύ αντιστοιχεί κατά την εκτέλεση χρήσιμων εργασιών σε μια ηλεκτρική εγκατάσταση και δεν επιστρέφεται στο δίκτυο.
Προφανώς, ένας υψηλότερος συντελεστής ισχύος (μέγιστος ένας) υποδηλώνει υψηλότερη απόδοση μετατροπής της ενέργειας που παραδίδεται στη μονάδα για λειτουργία. Εάν ο συντελεστής ισχύος είναι 1, τότε όλη η ενέργεια που παρέχεται χρησιμοποιείται για την εκτέλεση εργασιών.
Οι λαμβανόμενοι λόγοι επιτρέπουν την έκφραση της τρέχουσας κατανάλωσης της εγκατάστασης ως προς τον συντελεστή ισχύος, την ενεργή ισχύ και την τάση δικτύου:
Έτσι, όσο μικρότερο είναι το συνημίτονο phi, τόσο περισσότερο ρεύμα απαιτείται από το δίκτυο για να κάνει μια συγκεκριμένη εργασία. Στην πράξη, αυτός ο παράγοντας (μέγιστο ρεύμα δικτύου) περιορίζει την ικανότητα μετάδοσης της γραμμής μεταφοράς και επομένως, όσο χαμηλότερος είναι ο συντελεστής ισχύος, τόσο μεγαλύτερο είναι το φορτίο γραμμής και τόσο μικρότερο το χρήσιμο εύρος ζώνης (το χαμηλό συνημίτονο phi οδηγεί σε περιορισμό). Οι απώλειες τζάουλ σε γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος με φθίνουσα συνημίτονο phi μπορούν να φανούν από τον ακόλουθο τύπο:
Στην ενεργή αντίσταση R της γραμμής μεταφοράς, οι απώλειες αυξάνονται όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα I, παρόλο που αντιδρά στο φορτίο. Επομένως, μπορούμε να πούμε ότι με χαμηλό συντελεστή ισχύος, το κόστος μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας απλώς αυξάνεται. Αυτό σημαίνει ότι η αύξηση του συνημιτονοειδούς ph είναι ένα σημαντικό εθνικό οικονομικό έργο.
Είναι επιθυμητό η άεργος συνιστώσα της συνολικής ισχύος να πλησιάζει το μηδέν.Για να γίνει αυτό, καλό θα είναι να χρησιμοποιείτε πάντα ηλεκτρικούς κινητήρες και μετασχηματιστές σε πλήρες φορτίο και να τους απενεργοποιείτε στο τέλος της χρήσης για να μην ακινητοποιούνται. Χωρίς φορτίο, οι κινητήρες και οι μετασχηματιστές έχουν πολύ χαμηλό συντελεστή ισχύος. Ένας τρόπος για να αυξήσετε το συνημίτονο phi στους χρήστες είναι να χρησιμοποιήσετε τράπεζες πυκνωτών και σύγχρονοι αντισταθμιστές.