Dlaczego moc bierna wpływa na napięcie? Załóżmy, że masz (słaby) system zasilania z dużym obciążeniem biernym. Jeśli nagle odłączysz obciążenie, wystąpi szczyt napięcia.
Najpierw musimy zdefiniować, o co dokładnie pytamy. Teraz, gdy stwierdziliście, że dotyczy to systemu zasilania na skalę użyteczności, a nie mocy wyjściowej opampa lub czegoś takiego, wiemy, co oznacza „moc bierna”. Jest to skrót stosowany w branży elektroenergetycznej. Idealnie obciążenie systemu byłoby rezystancyjne, ale w rzeczywistości jest częściowo indukcyjne. Rozdzielają ten ładunek na czyste rezystancyjne i czyste elementy indukcyjne i określają to, co jest dostarczane do rezystancji, jako „moc rzeczywistą”, a to, co jest dostarczane do indukcyjności, jako „moc bierna”.
Powoduje to kilka interesujących rzeczy, takich jak kondensator przebiegający przez linię transmisyjną, który jest generatorem mocy biernej. Tak, to brzmi zabawnie, ale jeśli zastosujesz się do powyższej definicji mocy biernej, wszystko to będzie spójne i żadna fizyka nie zostanie naruszona. W rzeczywistości kondensatory są czasami używane do „generowania” mocy biernej.
Rzeczywisty prąd wychodzący z generatora opóźnia napięcie o mały kąt fazowy. Zamiast myśleć o tym jako o wielkości i kącie fazowym, uważa się, że są to dwa oddzielne komponenty o oddzielnych wielkościach, jeden w fazie 0, a drugi w fazie 90 °. Pierwszy to prąd, który powoduje moc rzeczywistą, a drugi moc bierną. Dwa sposoby opisu całkowitego prądu w odniesieniu do napięcia są matematycznie równoważne (każdy z nich można jednoznacznie przekonwertować na inny).
Pytanie sprowadza się więc do tego, dlaczego prąd generatora opóźniający napięcie o 90 ° powoduje obniżenie napięcia? Myślę, że są na to dwie odpowiedzi.
Po pierwsze, każdy prąd, niezależnie od fazy, nadal powoduje spadek napięcia na nieuniknionej rezystancji w systemie. Ten prąd przecina 0 przy szczycie napięcia, więc można powiedzieć, że nie powinien wpływać na szczyt napięcia. Jednak prąd jest ujemny tuż przed szczytem napięcia. Może to faktycznie powodować nieco wyższe pozorne (po spadku napięcia na rezystancji szeregowej) szczytowe napięcie bezpośrednio przed szczytowym napięciem w obwodzie otwartym. Innymi słowy, z powodu niezerowej rezystancji źródła pozorne napięcie wyjściowe ma inny szczyt w innym miejscu niż napięcie w obwodzie otwartym.
Myślę, że prawdziwa odpowiedź ma związek z nieokreślonymi założeniami wbudowanymi w pytanie, którym jest układ sterowania wokół generatora. To, na co tak naprawdę widzisz reakcję poprzez usunięcie obciążenia biernego, to nie nagiego generatora, ale generatora z układem sterowania kompensującym zmianę obciążenia. Ponownie, nieunikniony opór w systemie razy prąd bierny powoduje rzeczywiste straty. Należy pamiętać, że część tej „oporności” może nie być bezpośrednią opornością elektryczną, ale problemami mechanicznymi występującymi w układzie elektrycznym. Te rzeczywiste straty zwiększą rzeczywiste obciążenie generatora, więc usunięcie obciążenia reaktywnego nadal zwalnia pewne rzeczywiste obciążenie.
Mechanizm ten staje się bardziej znaczący, im szerszy jest „system”, który wytwarza moc bierną. Jeśli system zawiera linię przesyłową, wówczas prąd bierny nadal powoduje rzeczywiste straty I 2 R w linii przesyłowej, które powodują rzeczywiste obciążenie generatora.