توان الکتریکی، یکی از مفاهیم مهم در حوزه برق است که در سیستمها و شبکههای برق با اهمیت بالایی استفاده میشود. به زبان ساده به انرژی الکتریکی مصرفی در یک دستگاه الکتریکی توان الکتریکی می گوییم. اما در تعریف علمی تر، آهنگ انتقال انرژی الکتریکی توسط یک مدار الکتریکی در واحد زمان را توان الکتریکی می نامیم. واحد شمارش توان وات است که در مقیاس های بزرگتر از کیلو وات و مگاوات استفاده می شود ، به طور مثال یک الکتروموتور صنعتی به طور متوسط 60 کیلووات توان مصرفی دارد . در این مقاله، با انواع توان الکتریکی آشنا خواهید شد. انواع توان الکتریکی شامل توان فعال، توان راکتیو و توان ظاهری است. به تفکیک این سه نوع توان، خواص و کاربردهای آنها را بررسی خواهیم کرد.
بخش اول انواع توان الکتریکی: توان اکتیو
توانی که صرف انجام کار(تبدیل به انرژی گرمایی، حرکتی و …) در مدار AC یا DC می شود، را توان اکتیو می نامیم. توان حقیقی، مفید یا توان اکتیو را با نماد P نشان داده می دهیم و واحد آن وات کیلووات و مگاوات میباشد. در مدار DC، حاصل ضرب ولتاژ در جریان، توان مصرفی را نشان میدهد. اما در مدارهای AC محسابه پیچیدهتر است شامل عناصر راکتیو (مانند سلف و خازن) می شود و مقدار حاصل ضرب ولتاژ در جریان، با فرکانس تغییر میکند.
در تبدیل انرژی الکتریکی به انواع دیگر انرژی، مانند حرارت، نور یا حرکت، نقش دارد. توان فعال با واحد وات (W) یا کیلووات (kW) اندازهگیری میشود. این توان برای محاسبه قدرت بارها و مصرف انرژی الکتریکی استفاده میشود. برای مثال، در یک خانه، توان فعال برای محاسبه قدرت مصرفی تمامی لامپها، لوازم خانگی و سایر بارها استفاده میشود.
بخش دوم: توان راکتیو
در مدار AC، یک متغیر دیگر توان نیز قابل تعریف است که هنگام اختلاف فاز ولتاژ و جریان در مدار وجود دارد. این توان را توان راکتیو (Reactive Power) یا توان موهومی می نامیم. در حقیقت توان راکتیو به توانی می گویند که بین منبع و بار در مدار در رفت و برگشت است و آن را با نماد Q نشان می دهیم و مقدار آن را بر حسب وار (ولت آمپر راکتیو)، کیلووار و مگاوار محاسبه می کنیم. توان راکتیو نیز ضروری است اما از آن جهت که به تولید میدان الکتریکی و مغناطیسی کمک میکند و در مدار توسط منبع یا بانک خازن تولید و توسط ترانسفورماتور ها و موتورهای القایی و دیگر بار های سلفی تخلیه میگردد.
توان راکتیو نیز به معنای توانی است که توسط بارهایی مانند موتورها، ترانسفورماتورها و دستگاههای الکترونیکی مانند ولتاژ کنترلرها و UPS ها مصرف میشود. عدم تعادل میان توان راکتیو و توان فعال، منجر به افزایش خطراتی مانند کاهش ولتاژ و افزایش ضریب توان میشود. به همین دلیل، کنترل توان راکتیو در سیستمها و شبکههای برق بسیار مهم است.
بخش سوم: توان ظاهری
توان ظاهری مجموع توان فعال و توان راکتیو است و در واقع نشان دهنده کل توانی است که بار دریافت میکند. توان ظاهری با واحد ولت-آمپر (VA) اندازهگیری میشود. این توان معمولاً برای سیستمهای الکتریکی از اهمیت کمتری برخوردار است و بیشتر به منظور سنجش بار و سیستم استفاده میشود. توان ظاهری بیانگر ظرفیت تجهیزات و توان صافی مصرفی سیستم است.
نتیجهگیری
در این مقاله، با انواع توان الکتریکی، شامل توان فعال، توان راکتیو و توان ظاهری آشنا شدیم. توان فعال نشاندهنده توان واقعی بار است و به تبدیل انرژی به اشکال دیگر مانند حرارت یا حرکت کمک میکند. توان راکتیو نشاندهنده توانی است که توسط بارهای الکتریکی مانند موتورها مصرف میشود و توان ظاهری مجموع توان فعال و توان راکتیو است. اهمیت مدیریت توان الکتریکی در سیستمها و شبکههای برق برای کارکرد بهینه و پایدار آنها بسیار بالاست.