Versione italiana
Esercizi sulla Potenza Complessa
La potenza complessa è una grandezza che combina la potenza attiva e la potenza reattiva in un circuito elettrico. È espressa in volt-ampere (VA) e viene utilizzata per analizzare circuiti in corrente alternata (AC).
Concetti Chiave
-
Definizione di Potenza Complessa: La potenza complessa S è definita come la somma della potenza attiva P e della potenza reattiva Q:
S = P + jQ
dove:
- S è la potenza complessa (VA)
- P è la potenza attiva (W)
- Q è la potenza reattiva (VAR)
- j è l’unità immaginaria
-
Modulo della Potenza Complessa: Il modulo della potenza complessa rappresenta la potenza apparente |S|:
|S| = \sqrt{P^2 + Q^2}
-
Fattore di Potenza: Il fattore di potenza è il rapporto tra la potenza attiva e la potenza apparente:
\text{FP} = \frac{P}{|S|}
Esercizi
Esercizio 1: Calcolo della Potenza Complessa
Un circuito ha una potenza attiva di P = 1500 \, \text{W} e una potenza reattiva di Q = 500 \, \text{VAR}. Calcola la potenza complessa S.
Soluzione:
-
Usa la definizione di potenza complessa:
S = P + jQ
Sostituisci i valori:
S = 1500 \, \text{W} + j500 \, \text{VAR}
Quindi, la potenza complessa è:
S = 1500 + j500 \, \text{VA}
Esercizio 2: Calcolo del Modulo della Potenza Complessa
Utilizzando i valori dell’esercizio 1, calcola il modulo della potenza complessa |S|.
Soluzione:
-
Usa la formula per il modulo della potenza complessa:
|S| = \sqrt{P^2 + Q^2}
-
Sostituisci i valori:
|S| = \sqrt{(1500 \, \text{W})^2 + (500 \, \text{VAR})^2}
|S| = \sqrt{2250000 + 250000} = \sqrt{2500000} = 1581.14 \, \text{VA}
Esercizio 3: Calcolo del Fattore di Potenza
Calcola il fattore di potenza per il circuito dell’esercizio 1.
Soluzione:
-
Usa la formula del fattore di potenza:
\text{FP} = \frac{P}{|S|}
-
Sostituisci i valori:
\text{FP} = \frac{1500 \, \text{W}}{1581.14 \, \text{VA}} \approx 0.948
Esercizio 4: Rappresentazione Grafica della Potenza Complessa
La potenza complessa può essere rappresentata in un piano complesso, dove l’asse reale rappresenta la potenza attiva P e l’asse immaginario rappresenta la potenza reattiva Q. Disegna il diagramma di potenza per il circuito dell’esercizio 1.
Soluzione:
- Traccia un sistema di assi cartesiani.
- Segna il punto (1500, 500) nel piano, dove 1500 è sull’asse reale (potenza attiva) e 500 è sull’asse immaginario (potenza reattiva).
- La lunghezza del vettore che parte dall’origine fino a questo punto rappresenta il modulo della potenza complessa |S|.
English version
Complex Power Exercises
Complex power is a quantity that combines active power and reactive power in an electrical circuit. It is expressed in volt-amperes (VA) and is used to analyze alternating current (AC) circuits.
Key Concepts
- Definition of Complex Power: Complex power S is defined as the sum of active power P and reactive power Q:
S = P + jQ
where:
- S is complex power (VA)
- P is active power (W)
- Q is reactive power (VAR)
- j is the imaginary unit
- Module of Complex Power: The modulus of complex power represents the apparent power |S|:
|S| = \sqrt{P^2 + Q^2}
- Power Factor: The power factor is the ratio of the active power to the apparent power:
\text{FP} = \frac{P}{|S|}
Exercises
Exercise 1: Calculating Complex Power
A circuit has an active power of P = 1500 \, \text{W} and a reactive power of Q = 500 \, \text{VAR}. Calculate the complex power S.
Solution:
- Use the definition of complex power:
S = P + jQ
Substitute the values:
S = 1500 \, \text{W} + j500 \, \text{VAR}
So, the complex power is:
S = 1500 + j500 \, \text{VA}
Exercise 2: Calculating the Magnitude of Complex Power
Using the values ​​from exercise 1, calculate the magnitude of the complex power |S|.
Solution:
- Use the formula for the magnitude of the complex power:
|S| = \sqrt{P^2 + Q^2}
- Substitute the values:
|S| = \sqrt{(1500 \, \text{W})^2 + (500 \, \text{VAR})^2}
|S| = \sqrt{2250000 + 250000} = \sqrt{2500000} = 1581.14 \, \text{VA}
Exercise 3: Calculating the Power Factor
Calculate the power factor for the circuit in exercise 1.
Solution:
- Use the power factor formula:
\text{FP} = \frac{P}{|S|}
- Substitute the values:
\text{FP} = \frac{1500 \, \text{W}}{1581.14 \, \text{VA}} \approx 0.948
Exercise 4: Graphical Representation of Complex Power
Complex power can be represented in a complex plane, where the real axis represents the active power P and the imaginary axis represents the reactive Q. Draw the power diagram for the circuit in exercise 1.
Solution:
- Draw a system of Cartesian axes.
- Mark the point (1500, 500) in the plane, where 1500 is on the real axis (active power) and 500 is on the imaginary axis (reactive power).
- The length of the vector from the origin to this point represents the magnitude of the complex power |S|.
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