Sudut fase, fase impedansi kompleks, Latihan 13.

Jika impedansi memiliki sudut fasa, atau pergeseran fasa, dalam kaitannya dengan sumbu referensi nol derajat, 0°, ini berarti impedansi tersebut tidak murni resistif. Sudut fase, atau pergeseran fase, terkait dengan bilangan kompleks j dalam domain frekuensi.
Reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif dihasilkan dari pembagian fasor tegangan dengan fasor arus, lihat video { Phasor “Video 3/3 ” } untuk detail lebih lanjut tentang fasor.
Untuk induktansi L kita memiliki XL = +j. (W.L), untuk kapasitansi C kita memiliki Xc = -j / (W.C).
Sumbu horizontal dari kerangka acuan ortonormal digunakan untuk mengakomodasi bilangan riil, dan JUGA digunakan sebagai referensi nol derajat, 0°, untuk sudut.
Sumbu vertikal digunakan untuk menempatkan bilangan imajiner j.
Dengan demikian, impedansi resistif murni yang merupakan bilangan real tanpa bagian imajiner j akan ditempatkan pada sumbu real dengan amplitudo riilnya (1, 13, 100, dst.), sehingga sudut fasanya nol karena amplitudonya berada pada sumbu referensi 0°. Jika impedansi memiliki sudut positif atau negatif dalam kaitannya dengan sumbu referensi 0°, ini berarti impedansi tersebut dibentuk oleh bilangan riil yang diikuti oleh +j. (W.L) jika sudutnya positif, atau -j/(W.C) jika sebaliknya.
Manifestasi daya reaktif Q dalam sebuah rangkaian disebabkan oleh adanya XL = +j. (W.L) atau Xc = -j/(W.C). Dengan kata lain, tanpa reaktansi XL atau Xc, tidak akan ada daya reaktif Q untuk sumber tegangan sinusoidal.
Untuk menetralkan (atau mengkompensasi) daya reaktif (Q) dari saluran distribusi daya, misalnya, yang harus Anda lakukan adalah membatalkan sudut (atau sudut fasa) impedansi instalasi listrik, yaitu membatalkan bagian reaktif +j. (W.L) atau -j/(W.C) yang menghasilkan sudut dalam kerangka referensi ortonormal. Jika sudutnya positif, kapasitor C ditambahkan, dan jika sudutnya negatif, induktor L ditambahkan.
Netralisasi daya reaktif (Q) atau kompensasi daya reaktif (Q) atau pembatalan sudut fasa impedansi memiliki arti yang sama.
Dan untuk melakukan hal ini kita membutuhkan dua bagian, XL dan Xc, karena selama pergantian “n” tegangan sumber Xc menghasilkan daya reaktif (Q), dan XL-lah yang menyerap, tetapi tidak mengkonsumsi, jumlah daya reaktif (Q) yang berasal dari Xc; kemudian, selama setengah gelombang “n+1” berikutnya, XL mengirimkan kembali ke Xc jumlah daya reaktif (Q) yang sama dengan yang disimpannya selama setengah gelombang “n” dan Xc-lah yang, pada gilirannya, menyerap, tetapi tidak mengkonsumsi, jumlah daya reaktif (Q) yang sama dengan yang berasal dari XL. Kombinasi paralel dari XL dan Xc membentuk apa yang dikenal sebagai “sirkuit tangki atau steker” atau “sirkuit berosilasi”, daya reaktif atau energi bergerak bolak-balik (oleh karena itu fenomena berosilasi) di sirkuit steker, sehingga tidak menyebar di jaringan. Ini adalah tujuan dari kompensasi daya reaktif.
Kehadiran XL dan Xc secara simultan mencegah daya reaktif Q bergerak bolak-balik, karena pengisian dan pengosongan XL dan Xc, di jaringan distribusi publik; pengisian dan pengosongan XL dan Xc terjadi di sirkuit tangki. Agar tidak ada daya reaktif (Q) yang berkeliaran di sekitar jaringan, XL = Xc adalah syarat utama agar faktor daya FP menjadi satu, COS (phi) = 1: sudut fasa dari impedansi total instalasi listrik menjadi nol. Sumber tegangan kemudian melihat impedansi sebagai murni resistif, karena daya/energi reaktif tidak lagi relevan.
Catatan:
kapasitor C yang ideal, seperti induktor L yang ideal, tidak memiliki resistansi sendiri, itulah sebabnya Xc dan XL tidak mengkonsumsi energi, mereka hanya menyerapnya dan mengirimkannya dari satu setengah gelombang 'n' ke setengah gelombang berikutnya 'n + 1'. Energi yang diserap oleh kapasitor disimpan dalam medan listrik di antara 2 pelat kapasitor, sedangkan energi yang diserap oleh induktor disimpan dalam medan elektromagnetik yang mengelilingi kumparan induktor L.