Электрическая энергия, вырабатываемая генераторами электростанций, характеризуется их активной и реактивной мощностью. Активная мощность потребляется электроприемниками, преобразуясь в тепловую, механическую и другие виды энергии. Реактивная мощность характеризует электроэнергию, преобразуемую в энергию электрических и магнитных полей. В электрической сети и ее электроприемниках происходит процесс обмена энергией между электрическими и магнитными полями. Устройства, которые целенаправленно участвуют в этом процессе, называют источниками реактивной мощности (ИРМ). Такими устройствами могут быть не только генераторы электрических станций, но и синхронные компенсаторы, реакторы, конденсаторы, реактивной мощностью которых управляют по определенному закону регулирования с помощью специальных средств.

Мощность электрооборудования электроэнергетической системы (генераторов, линий электропередач, трансформаторов, электроприемников и т.п.) определяется его полной мощностью. Между полной мощностью (S) при синусоидальной форме напряжения и тока,  активной (Р) и реактивной (Q) мощностями существует квадратичная зависимость:

S² = Р² + Q².

При этом полная, активная и реактивная мощности соответственно равны:

S = UI;

Р = UIcosφ;

Q = UIsinφ,

где U и I — действующие значения синусоидального напряжения и тока; φ — угол между векторами напряжения и тока.

В конденсаторах, кабелях и других видах электрооборудования, которое характеризуется емкостным сопротивлением (Х_C), реактивной мощностью (Q = U²/Х_C), определяемой приложенным напряжением (U), создаются электрические поля.

В индуктивных элементах системы, например в реакторах, трансформаторах, электродвигателях, создаются магнитные поля. В этом случае реактивная мощность (Q = I²Х_L) определяется током (I)и индуктивным сопротивлением элемента (Х_L).

Емкостной ток в идеальном конденсаторе опережает приложенное к нему напряжение на 90эл. град. Тогда мощность этого конденсатора

Q_C = UIsin(–φ) = –UI

имеет отрицательный знак. В этом случае говорят, что конденсатор генерирует реактивную мощность.

Индуктивный ток в идеальном реакторе отстает от приложенного к нему напряжения на 90эл. град. Мощность реактора

Q_L = UIsinφ

имеет положительный знак. В этом случае говорят, что реактор потребляет реактивную мощность.

Очевидно, что в понятиях «генерирование» и «потребление» реактивной мощности заложена определенная условность, но тем самым подчеркивается, что взаимодействие емкостных и индуктивных элементов в электрической сети имеет компенсирующий эффект:

Q_S=Q_L – Q_C.

Это свойство элементов широко используется на практике для компенсации реактивной мощности, тем самым снижая падение напряжения в сети, потери электроэнергии.

Приведенные величины S, P, Q применяются при расчетах режимов в электроэнергетических системах, проектировании и выборе электрооборудования. Значения этих величин принимаются как независимые от времени, что позволяет существенно упростить расчеты.

Фактически же по цепи протекает переменный ток, мгновенное значение которого определяется выражением:

i = I_msin(wt – φ).

Под действием этого тока на элементах цепи устанавливается напряжение:

u_а = U_mcosjsin(wt – φ) — активная составляющая

и

u_р = U_msinjsin(wt – φ ± p/2) — реактивная составляющая.

Здесь U_m и I_m — амплитуды синусоидальных напряжения и тока. При этом мощность, потребляемая активными элементами электрической цепи, определяется как функция времени выражением:

р_а = iu_а = UIcosφ[1 – cos(2wt – φ)],

а реактивная мощность, потребляемая (генерируемая) реактивными элементами, – выражением:

q_р = iu_р = ± UIsinφsin2(wt – φ).

Линейные диаграммы, отображающие мгновенные значения напряжения и тока в активно-индуктивной цепи, а также соответствующие им мощности приведены на рис. 4.1.

Амплитуды активной и реактивной мощностей, изменяющихся по синусоидальному закону с двойной частотой (2w), соответственно составляют:

Р = UIcosφ;

Q = UIsinφ,

т.е. те самые значения мощностей, которыми пользуются при расчетах режимов и выборе оборудования. При этом мгновенные значения «потребляемой» в индуктивных элементах и «генерируемой» в емкостных элементах реактивной мощности в каждый момент времени имеют противоположный знак, в чем, как было отмечено выше, и проявляется их взаимокомпенсирующее действие.