Proračun snage po struji i naponu. Što je električna energija

Sadržaj:

Bilo koji od elemenata električne mreže je materijalni objekt određenog dizajna. Ali njegova je posebnost u dvojnom stanju. Može biti i pod električnim opterećenjem i bez napona. Ako nema električne veze, ništa ne prijeti integritetu objekta. Ali kada je spojen na napajanje, odnosno kada se pojavi napon (U) i električna struja, neispravan dizajn elementa električne mreže može postati koban za njega ako napon i električna struja dovode do oslobađanja topline.

Razlike u snazi ​​pri konstantnom i izmjeničnom naponu

Najjednostavnije je izračunati snagu električnih krugova s ​​konstantnom električnom strujom. Ohmov zakon vrijedi za njihove presjeke, u kojima su uključeni samo primijenjeni U i otpor. Za izračunavanje struje I, U je podijeljen s otporom R:

štoviše, potrebna jačina struje naziva se amperima.

A budući da je električna snaga P za takav slučaj umnožak U i jakosti električne struje, jednako je laka kao i električna struja, izračunata po formuli:

štoviše, potrebna snaga opterećenja se naziva vatima.

Sve komponente ove dvije formule karakteristične su za konstantnu električnu struju i nazivaju se aktivnim. Podsjećamo naše čitatelje da je Ohmov zakon, koji omogućuje izračunavanje jačine struje, vrlo raznolik u svom prikazu. Njegove formule uzimaju u obzir osobitosti fizikalnih procesa koji odgovaraju prirodi električne energije. A kod konstantnog i promjenjivog U oni se bitno razlikuju. Konstantni U transformator je potpuno beskoristan uređaj. Kao i sinkroni i asinkroni motori.

Princip njihova funkcioniranja leži u promjenjivom magnetskom polju koje stvaraju elementi električnih krugova s ​​induktivitetom. A takvo polje se pojavljuje samo kao posljedica izmjenične U i odgovarajuće izmjenične struje. Ali električnu energiju karakterizira i nakupljanje naboja u elementima električnih krugova. Taj se fenomen naziva kapacitivnost i u središtu je dizajna kondenzatora. Parametri povezani s induktivitetom i kapacitivnošću nazivaju se reaktivni.

Proračun snage u krugovima izmjenične struje

Stoga će za određivanje struje po snazi ​​i naponu, kako u konvencionalnoj električnoj mreži od 220 V, tako iu bilo kojoj drugoj gdje se koristi varijabla U, biti potrebno uzeti u obzir nekoliko aktivnih i reaktivnih parametara. Za to se primjenjuje vektorski račun. Kao rezultat, prikaz izračunate snage i U izgleda kao trokut. Njegove dvije strane su aktivna i reaktivna komponenta, a treća je njihov zbroj. Na primjer, prividna snaga opterećenja S, nazvana volt-amperima.

Reaktivna komponenta naziva se varam. Poznavajući vrijednosti stranica za trokute snage i U, možete izračunati struju u smislu snage i napona. Kako to učiniti objašnjeno je slikom dva trokuta prikazana u nastavku.

Za mjerenje snage koriste se posebni uređaji. Štoviše, vrlo je malo njihovih multifunkcionalnih modela. To je zbog činjenice da se za konstantnu električnu struju, kao i ovisno o frekvenciji, koristi odgovarajući princip dizajna mjerača snage. Iz tog razloga, uređaj dizajniran za mjerenje snage u krugovima izmjenične električne struje industrijske frekvencije, pri konstantnoj električnoj struji ili na povišenoj frekvenciji, pokazat će rezultat s neprihvatljivom pogreškom.

Za većinu naših čitatelja izvedba ovog ili onog izračuna pomoću vrijednosti snage najvjerojatnije se ne događa s izmjerenom vrijednošću, već prema podacima putovnice odgovarajućeg električnog uređaja. U tom slučaju možete jednostavno izračunati struju kako biste odredili, na primjer, parametre električnog ožičenja ili spojnog kabela. Ako je U poznat, a u osnovi odgovara parametrima električne mreže, proračun struje po snazi ​​svodi se na dobivanje kvocijenta iz podjele snage i U. Tako dobivena izračunata struja odredit će križni presjek žica i toplinski procesi u električnom krugu s električnim aparatom.

Ali pitanje je sasvim prirodno, kako izračunati struju opterećenja u nedostatku ikakvih informacija o tome? Odgovor je sljedeći. Na temelju izmjerenih podataka moguć je točan i potpun izračun struje opterećenja koju napaja varijabla U. Moraju se dobiti pomoću instrumenta koji mjeri fazni pomak između U i struje u krugu. Ovo je mjerač faze. Potpuni izračun trenutne snage dat će aktivnu i reaktivnu komponentu. Oni su posljedica kuta φ, koji je prikazan gore na slikama trokuta.

Koristimo formule

Ovaj kut karakterizira fazni pomak u varijabilnim U krugovima koji sadrže induktivne i kapacitivne elemente. Za izračunavanje aktivnih i reaktivnih komponenti koriste se trigonometrijske funkcije koje se koriste u formulama. Prije izračuna rezultata pomoću ovih formula, potrebno je pomoću kalkulatora ili Bradisovih tablica odrediti sin φ i cos φ. Nakon toga, prema formulama

Sadržaj:

Odavno je poznato da na ovom svijetu postoje Mrvice koje pitaju svoje tate ne samo o tome što je dobro, a što loše, nego i o bilo čemu. Stoga se vrlo može dogoditi da se stariji Tiny zapita zašto na grijaču piše 2000 W. Oni koji znaju čitati Tinya, njihovi tati i mnogi drugi čitatelji koji su zaboravili osnove fizike, bit će osvježavajući dodatne informacije njihovo sjećanje. Posebno se prisjetimo u čemu se mjeri snaga i kako se zove jedinica za mjerenje snage električne energije.

Moć oko nas

Sada, gdje god ljudi žive, postoje električni uređaji. Svaki od njih označava potrošnju energije. U tehničkoj putovnici ili priručniku za uporabu postoje kvalificirajuće riječi - električna energija. Ova se definicija doživljava nekako apstraktno, a ne vitalno, neosobno. Uostalom, ako u životu postoje bilo kakve manifestacije energije i, prema tome, moći, za koje se često koristi riječ "moć", uvijek je jasno s kim ili s čime je sve to povezano.

Na primjer, s planina se spustio mulj koji se svom snagom obrušio na taj i takav grad. Odmah je jasno da je mulj moćan, da ima razornu moć, a pojam moći je povezan s njim, s njegovim kretanjem, s onim od čega se sastoji. Ali električna energija s kim ili s čime je povezana? Budući da svi od djetinjstva znamo za opasnost od električne utičnice, prije svega obraćamo pažnju na napon. I doista: budući da je električnim uređajima potreban napon u utičnici da bi radili, to znači da možemo reći da je snaga električne energije snaga napona.

Ali ako se u blizini utičnice nalazi grijač, a njegov utikač nije u njemu, ne daje toplinu. Međutim, još uvijek postoji napon u utičnici. I ništa se ne događa. To znači da je definicija "naponske snage" netočna. Oslobađanje topline i druge manifestacije električne energije uvijek su povezane s pojavom između točaka s različitim električnim potencijalima vodiča i strujnih procesa u njemu. Njihov intenzitet izravno je povezan s oslobađanjem topline i svjetlosti, što je primjer munje i grmljavine.

Dakle, električna snaga je snaga struje, a ne napona. I nije bez razloga takva definicija kao električna struja uvedena u električnu energiju. Unatoč činjenici da je nemoguće vidjeti pojavu električne struje, za razliku od protoka tekućine, postoji mnogo sličnosti između njih. Baš kao i mulj, postoji jačina struje. Ali njegova je priroda drugačija. Ova sila nema izravan mehanički učinak. Međutim, kao što pokazuju razni električni strojevi i električni uređaji, amperaža može učiniti mnogo.

To "mnogo" može se definirati s tri glavna rezultata koje daje snaga električne struje:

• toplina;
• svjetlo;
• elektromagnetska polja.

Za izvođenje proračuna, kao i mjerenja snage električne struje, usvojene su mjerne jedinice za snagu struje. Ime su dobili po engleskom fizičaru Jamesu Wattu 1882. godine. Ovaj znanstvenik proučavao je procese koji su povezani s izvođenjem različitih vrsta rada kao fizičke veličine. Od tada se koristi 1 vat, što je skraćeno W i W. Ako je netko zaboravio na što se to odnosi u fizici, podsjećamo: snaga je jednaka obavljenom radu u jedinici vremena.

A kako se ne bi naprezali pisanjem velikog broja nula za velike vrijednosti električne snage, prije W pišu:

• kilogram, u smanjenju kW - umjesto tri nule;
• mega, odnosno mW - umjesto šest nula;
• giga, gW - umjesto devet nula.

Takva višestruka moć...

U Wattovo vrijeme elektrotehnika se tek počela razvijati, pa je iz tog razloga fizika bila osjetno jednostavnija nego danas. Konstantna električna struja proučavana je u mnogo većoj mjeri nego izmjenična. Za izračune s konstantnom električnom strujom opravdana je formula:

u kojem se nalaze snaga p, napon u i električna struja i. Ali postoji i izmjenična električna struja. Studije su pokazale da snaga p iz DC formule ne odgovara stvarnosti. Na izmjeničnu struju pojavljuju se potpuno drugačija nova svojstva struje struje. Njihov rezultat je nevidljiv i neprimjetan bez posebnih mjerenja i instrumenata. Na izmjeničnu struju pojavljuje se snaga povezana sa stvaranjem elektromagnetskih polja u induktorima, kao i elektrostatičkih polja u kondenzatorima.

To je bio razlog nedosljednosti s izrazom za snagu p = u * i. Morao sam uvesti posebno računovodstvo za to na izmjeničnu struju. Za nju je usvojena jedinica - var (ako je skraćeno). Po analogiji s istosmjernom strujom, to znači volt-amper reaktivan (puno ime).

Daljnji detalji u vezi s izmjeničnom strujom su izvan opsega trenutne priče. A Mrvice će, najvjerojatnije, već čvrsto spavati oko polovice našeg članka. Preopterećenost informacijama djeluje poput tablete za spavanje. Stoga je izmjenična struja sasvim druga priča...

Prilikom projektiranja električnog ožičenja u prostoriji, morate započeti s izračunom jačine struje u krugovima. Pogreška u ovom izračunu može biti skupa. Prekomjerna struja se može otopiti na električnoj utičnici. Ako je struja u kabelu veća od one izračunate za određeni materijal i poprečni presjek jezgre, ožičenje će se pregrijati, što može dovesti do taljenja žice, prekida ili kratkog spoja u mreži s neugodnim posljedicama, među što potreba za potpunom zamjenom ožičenja nije najgora.

Također je potrebno poznavati jačinu struje u strujnom krugu za odabir prekidača, koji moraju osigurati odgovarajuću zaštitu od preopterećenja mreže. Ako stroj stoji s velikom marginom na razini, do trenutka kada se aktivira, oprema bi mogla već biti pokvarena. Ali ako je nazivna struja prekidača manja od struje koja se javlja u mreži tijekom vršnog opterećenja, stroj će se razbjesniti, neprestano isključujući struju u prostoriji kada je glačalo ili kuhalo za vodu uključeno.

Formula za izračun snage električne struje

Prema Ohmovom zakonu, struja (I) je proporcionalna naponu (U) i obrnuto proporcionalna otporu (R), a snaga (P) se računa kao umnožak napona i struje. Na temelju toga izračunava se struja u odjeljku mreže: I = P / U.

U stvarnim uvjetima formuli se dodaje još jedna komponenta i formula za jednofaznu mrežu ima oblik:

a za trofaznu mrežu: I = P / (1,73 * U * cos φ),

gdje je U za trofaznu mrežu uzeto kao 380 V, cos φ je faktor snage koji odražava omjer aktivne i reaktivne komponente otpora opterećenja.

Za moderna napajanja, reaktivna komponenta je zanemariva, vrijednost cos φ može se uzeti jednakom 0,95. Iznimka su snažni transformatori (na primjer, strojevi za zavarivanje) i električni motori, imaju veliki induktivni otpor. U mrežama gdje se planira spajanje takvih uređaja, maksimalnu struju treba izračunati pomoću faktora cos φ jednak 0,8 ili izračunati snagu struje prema standardnoj metodi, a zatim primijeniti faktor povećanja 0,95 / 0,8 = 1,19.

Zamjenom efektivnih vrijednosti napona od 220 V / 380 V i faktora snage 0,95, dobivamo I = P / 209 za jednofaznu mrežu i I = P / 624 za trofaznu mrežu, tj. trofazna mreža s istim opterećenjem, struja je tri puta manja. Ovdje nema paradoksa, budući da trofazno ožičenje predviđa tri fazne žice, a s ujednačenim opterećenjem na svakoj od faza, podijeljeno je na tri. Budući da je napon između svake faze i radne neutralne žice 220 V, formula se može prepisati u drugačijem obliku, pa je jasnije: I = P / (3 * 220 * cos φ).

Odabiremo ocjenu prekidača

Primjenom formule I = P / 209 dobivamo da će uz opterećenje snage 1 kW struja u jednofaznoj mreži biti 4,78 A. Napon u našim mrežama nije uvijek točno 220 V, pa će nije velika pogreška izračunati snagu struje s malom marginom od 5 A za svaki kilovat opterećenja. Odmah je jasno da se ne preporuča uključiti glačalo snage 1,5 kW u produžni kabel s oznakom "5 A", jer će struja biti jedan i pol puta veća od vrijednosti putovnice. I možete odmah "diplomirati" standardne ocjene strojeva i odrediti za koje opterećenje su dizajnirani:

• 6 A - 1,2 kW;
• 8 A - 1,6 kW;
• 10 A - 2 kW;
• 16 A - 3,2 kW;
• 20 A - 4 kW;
• 25 A - 5 kW;
• 32 A - 6,4 kW;
• 40 A - 8 kW;
• 50 A - 10 kW;
• 63 A - 12,6 kW;
• 80 A - 16 kW;
• 100 A - 20 kW.

Koristeći metodologiju "5 ampera po kilovatu", možete procijeniti struju koja se javlja u mreži pri spajanju kućanskih uređaja. Zanimljiva su vršna opterećenja na mreži, pa se za izračun treba koristiti maksimalna potrošnja energije, a ne prosjek. Ove informacije su sadržane u dokumentaciji proizvoda. Teško da je vrijedno sami izračunati ovaj pokazatelj, zbrajajući kapacitete putovnica kompresora, elektromotora i grijaćih elemenata uključenih u uređaj, budući da postoji i takav pokazatelj kao što je učinkovitost, koji će se morati spekulativno procijeniti s rizikom od čineći veliku grešku.

Prilikom projektiranja električnih ožičenja u stanu ili seoskoj kući, sastav i podaci o putovnici električne opreme koja će se spojiti nisu uvijek sigurni, ali možete koristiti približne podatke električnih uređaja uobičajenih za naš svakodnevni život:

• električna sauna (12 kW) - 60 A;
• električni štednjak (10 kW) - 50 A;
• ploča za kuhanje (8 kW) - 40 A;
• protočni električni bojler (6 kW) - 30 A;
• perilica posuđa (2,5 kW) - 12,5 A;
• perilica rublja (2,5 kW) - 12,5 A;
• jacuzzi (2,5 kW) - 12,5 A;
• klima uređaj (2,4 kW) - 12 A;
• Mikrovalna pećnica (2,2 kW) - 11 A;
• skladišni električni bojler (2 kW) - 10 A;
• kuhalo za vodu (1,8 kW) - 9 A;
• željezo (1,6 kW) - 8 A;
• solarij (1,5 kW) - 7,5 A;
• usisavač (1,4 kW) - 7 A;
• mlin za meso (1,1 kW) - 5,5 A;
• toster (1 kW) - 5 A;
• aparat za kavu (1 kW) - 5 A;
• sušilo za kosu (1 kW) - 5 A;
• stolno računalo (0,5 kW) - 2,5 A;
• hladnjak (0,4 kW) - 2 A.

Potrošnja rasvjetnih uređaja i potrošačke elektronike je mala, općenito se ukupna snaga rasvjetnih uređaja može procijeniti na 1,5 kW i dovoljan je stroj od 10 A za rasvjetnu skupinu. Potrošačka elektronika spojena je na iste utičnice kao i glačala; za nju je nepraktično rezervirati dodatnu snagu.

Ako zbrojimo sve te struje, brojka je impresivna. U praksi je mogućnost priključenja opterećenja ograničena količinom dodijeljene električne energije, za stanove s električnim štednjakom u modernim kućama iznosi 10 -12 kW, a u stanu je ugrađen automatski stroj nazivne vrijednosti 50 A. I ovih 12 kW mora biti raspoređeno, s obzirom da su najjači potrošači koncentrirani u kuhinji i kupaonici. Ožičenje će biti manje zabrinjavajuće ako ga podijelite u dovoljan broj grupa, svaka sa svojim puškomitraljezom. Za električni štednjak (ploču za kuhanje) napravljen je zaseban ulaz s automatskim strojem za 40 A i ugrađena je utičnica nazivne struje od 40 A, tu nije potrebno ništa drugo spojiti. Za perilicu rublja i ostalu kupaonsku opremu izrađuje se posebna skupina, s automatskim strojem odgovarajuće klase. Ova skupina je obično zaštićena RCD-ovima s nazivnom strujom 15% višom od nazivne vrijednosti prekidača. Za rasvjetu i zidne utičnice u svakoj prostoriji dodijeljene su zasebne skupine.

Trebat će neko vrijeme da se izračunaju snage i struje, ali možete biti sigurni da posao neće biti uzaludan. Dobro osmišljena i dobro postavljena električna instalacija jamstvo je udobnosti i sigurnosti vašeg doma.

Snaga električne struje je brzina rada koji izvodi strujni krug. Jednostavna definicija, gnjavaža s razumijevanjem. Snaga se dijeli na aktivnu, reaktivnu. I počinje...

Rad električne struje, snaga

Kada se naboj kreće duž vodiča, polje radi na njemu. Veličinu karakterizira napetost, za razliku od napetosti u slobodnom prostoru. Naboji se kreću u smjeru smanjenja potencijala; za održavanje procesa potreban je izvor energije. Napon je brojčano jednak radu polja pri kretanju u području jednog naboja (1 C). Tijekom interakcija električna energija se pretvara u druge vrste. Stoga je potrebno unijeti univerzalnu jedinicu, fizičku slobodno konvertibilnu valutu. U tijelu je mjera ATP, elektricitet je rad polja.

Električni luk

Na dijagramu je trenutak pretvorbe energije prikazan u obliku EMF izvora. Ako su generatori usmjereni u jednom smjeru, potrošač - nužno u drugom. Jasna činjenica odražava proces potrošnje energije, odabir iz izvora energije. EMF ima suprotan predznak, koji se često naziva povratni EMF. Izbjegavajte brkati koncept s fenomenom koji se javlja u induktorima kada je napajanje isključeno. Povratni EMF znači prijelaz električne energije u kemijsku, mehaničku, svjetlosnu.

Potrošač želi završiti posao u određenoj jedinici vremena. Očito, kosilica ne namjerava čekati zimu, nada se da će biti gotova do ručka. Snaga izvora mora osigurati zadanu brzinu izvršavanja. Rad se izvodi električnom strujom, stoga se koncept također primjenjuje. Snaga može biti aktivna, reaktivna, korisna i gubici snage. Područja označena krugovima fizičkog otpora su štetna u praksi i predstavljaju troškove. Toplina se stvara na otpornicima vodiča, Joule-Lenzov efekt dovodi do nepotrebne potrošnje energije. Iznimka su uređaji za grijanje gdje je pojava poželjna.

Korisni rad na fizičkim dijagramima označen je povratnim EMF-om (konvencionalni izvor sa smjerom suprotnim od generatora). Postoji nekoliko analitičkih izraza za kardinalnost. Ponekad je prikladno koristiti jedan, u drugim slučajevima - drugi (vidi sl.):

Trenutni izrazi moći

1. Snaga je brzina kojom se rad obavlja.
2. Snaga je jednaka umnošku napona i struje.
3. Snaga koja se troši na toplinsko djelovanje jednaka je umnošku otpora i kvadrata struje.
4. Snaga koja se troši na toplinsko djelovanje jednaka je omjeru kvadrata napona i otpora.

Za one koji su ludi za trenutnom stezaljkom, lakše je koristiti drugu formulu. Bez obzira na prirodu opterećenja, izračunat ćemo snagu. Samo aktivno. Snaga je određena mnogim čimbenicima, uključujući temperaturu. Pod nominalnom vrijednošću uređaja podrazumijevamo da se razvijao u stabilnom stanju. Za grijače koristite treću, četvrtu formulu. Snaga u potpunosti ovisi o parametrima opskrbne mreže. Dizajnirani za rad sa 110 V AC u europskim uvjetima, brzo će izgorjeti.

Trofazni krugovi

Za početnike trofazni krugovi izgledaju komplicirano; u stvari, ovo je elegantnije tehničko rješenje. Čak se i struja kod kuće napaja preko tri vodova. Unutar ulaza podijeljeni su na stanove. Više je zbunjujuće da su neki trofazni uređaji lišeni uzemljenja, neutralne žice. Izolirani neutralni krugovi. Neutralna žica nije potrebna, struja se vraća u izvor duž faznih vodova. Naravno, ovdje se povećava opterećenje svake jezgre. Zahtjevi PUE posebno određuju vrstu mreže. Za trofazne krugove uvode se sljedeći koncepti kojih morate biti svjesni kako biste ispravno izračunali snagu:

Trofazni krug s izoliranim neutralnim elementom

• Fazni napon, struja naziva se, odnosno razlika potencijala i brzina kretanja naboja između faze i neutralnog. Jasno je da će u gornjem slučaju s potpunom izolacijom formule biti nevažeće. Jer nema neutralnog.
• Linearni napon, odnosno struja, naziva se razlika potencijala ili brzina kretanja naboja između bilo koje dvije faze. Brojke su jasne iz konteksta. Kada govorimo o mrežama od 400 volti, misli se na tri žice, razlika potencijala s neutralnim je 230 volti. Linijski napon je veći od faznog napona.

Postoji fazni pomak između napona i struje. O čemu školska fizika šuti. Faze se podudaraju ako je opterećenje 100% aktivno (jednostavni otpornici). Inače se pojavljuje pomak. U induktivnosti, struja zaostaje za naponom za 90 stupnjeva, u kapacitetu - ispred njega. Jednostavna istina se lako pamti na sljedeći način (glatko se približava jalove snage). Zamišljeni dio otpora induktivnosti je jωL, gdje je ω kutna frekvencija jednaka uobičajenoj (u Hz) pomnožena s 2 pi broja; j je operator koji pokazuje smjer vektora. Sada zapisujemo Ohmov zakon: U = I R = I jωL.

Iz jednakosti se vidi: pri crtanju dijagrama napon se mora odgoditi prema gore za 90 stupnjeva, struja će ostati na osi apscise (horizontalna X-os). Rotacija prema pravilima radiotehnike je u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Sada je činjenica očita: struja zaostaje za 90 stupnjeva. Analogno napravimo usporedbu za kondenzator. Otpor izmjenične struje u zamišljenom obliku izgleda ovako: -j / ωL, znak označava: napon će se morati spustiti, okomito na os apscise. Stoga je struja 90 stupnjeva van faze.

U stvarnosti, paralelno s imaginarnim dijelom, postoji i pravi - zove se aktivni otpor. Žica zavojnice je predstavljena otpornikom, koji se uvija, stječe induktivna svojstva. Stoga stvarni fazni kut neće biti 90 stupnjeva, već nešto manji.

A sada možete ići na formule za trenutnu snagu trofaznih krugova. Ovdje linija tvori fazni pomak. Između napona i struje, te u odnosu na drugu liniju. Slažem se, bez znanja koje su pomno iznijeli autori, činjenica se ne može shvatiti. Između linija industrijske trofazne mreže, pomak od 120 stupnjeva (puna revolucija - 360 stupnjeva). Omogućuje ujednačenost rotacije polja u motorima, ravnodušan je za obične potrošače. Prikladnije je za generatore hidroelektrana - opterećenje je uravnoteženo. Pomak ide između linija, u svakoj struja vodi napon ili zaostaje:

1. Ako je linija simetrična, strujni pomaci između bilo koje faze su 120 stupnjeva, formula je krajnje jednostavna. Ali! Ako je opterećenje simetrično. Pogledajmo sliku: faza φ nije 120 stupnjeva, ona karakterizira pomak između napona i struje svake linije. Pretpostavlja se da je motor bio uključen s tri ekvivalentna namota, dobiva se ovaj rezultat. Ako je opterećenje neuravnoteženo, potrudite se napraviti izračune za svaku liniju zasebno, a zatim zbrojite rezultate kako biste dobili ukupnu struju.
2. Druga skupina formula dana je za trofazne krugove s izoliranim neutralnim elementom. Pretpostavlja se da struja na jednoj liniji teče kroz drugu. Neutralno je odsutno kao nepotrebno. Stoga se naponi uzimaju ne fazni (nema se od čega računati), kao u prethodnoj formuli, već linearni. U skladu s tim, brojevi pokazuju koji parametar treba uzeti. Prestanite se bojati grčkih slova - faze između dva umnožena parametra. Brojevi su obrnuti (1,2 ili 2,1) kako bi se znak ispravno objasnio.
3. Fazni napon i struja ponovno se pojavljuju u asimetričnom krugu. Ovdje se izračun provodi zasebno za svaki redak. Nema opcija.

U praksi mjerite snagu struje

Nagovještaj, možete koristiti strujnu stezaljku. Uređaj će vam omogućiti da odredite parametre krstarenja bušilice. Overclocking se može otkriti samo s višestrukim testovima, proces je iznimno brz, učestalost promjene indikacije nije veća od 3 puta u sekundi. Trenutna stezaljka prikazuje pogrešku. Praksa pokazuje: teško je postići grešku navedenu u putovnici.

Najčešće se mjerači snage koriste za procjenu snage (za plaćanja tvrtkama dobavljačima), vatmetri (za osobne i radne svrhe). Pokazivač sadrži par stacionarnih zavojnica kroz koje teče struja kruga, pomični okvir za podešavanje napona paralelnim uključivanjem opterećenja. Dizajn je dizajniran da odmah implementira formulu ukupne snage (vidi sliku). Struja se množi s naponom i određenim koeficijentom koji uzima u obzir graduaciju ljestvice, također s kosinusom faznog pomaka između parametara. Kao što je gore spomenuto, pomak se uklapa unutar 90 - minus 90 stupnjeva, stoga je kosinus pozitivan, zakretni moment strelice usmjeren je u jednom smjeru.

Ne postoji način da se utvrdi je li opterećenje induktivno ili kapacitivno. Ali ako je pogrešno uključen u krug, očitanja će biti negativna (blokada na jednoj strani). Sličan događaj će se dogoditi ako potrošač iznenada počne vraćati struju u opterećenje (događa se). U modernim uređajima događa se nešto slično, izračune provodi elektronički modul koji integrira potrošnju energije, ili očitava očitanja snage. Umjesto strelice, tu je elektronički indikator i mnoge druge korisne opcije.

Mjerenja u asimetričnim krugovima s izoliranim neutralnim elementom uzrokuju posebne probleme, gdje se snage svake linije ne mogu izravno zbrajati. Vatmetri su podijeljeni po principu rada:

1. Elektrodinamički. Opisano u odjeljku. Sastoje se od jedne pokretne, dvije fiksne zavojnice.
2. Ferodinamički. Slično motoru sa zasjenjenim polovima.
3. S kvadratom. Frekvencijski odziv nelinearnog elementa (na primjer, diode), koji nalikuje paraboli, koristi se za kvadratiranje električne veličine (koristi se u izračunima).
4. Hall senzor. Ako se indukcija vrši pomoću zavojnice proporcionalne naponu magnetskog polja u senzoru, primjenjuje se struja, EMF će biti rezultat množenja dviju vrijednosti. Tražena vrijednost.
5. Komparatori. Postupno podiže referentni signal dok se ne postigne izjednačenje. Digitalni instrumenti postižu visoku preciznost.

U krugovima s jakim faznim pomakom, za procjenu gubitaka koristi se sinusni vatmetar. Dizajn je sličan razmatranom, prostorni položaj je takav da se izračunava jalova snaga (vidi sl.). U ovom slučaju množimo umnožak struje i napona sa sinusom faznog kuta. Jalovu snagu mjerimo konvencionalnim (aktivnim) vatmetrom. Dostupno je nekoliko tehnika. Na primjer, u trofaznom simetričnom krugu morate uključiti serijski namot u jednu liniju, a paralelni u druga dva. Zatim se izvode izračuni: očitanja uređaja se množe s korijenom od tri (uzimajući u obzir da je na indikatoru proizvod struje, napona i sinusa kuta između njih).

Za trofazni krug s jednostavnom asimetrijom, zadatak postaje složeniji. Na slici je prikazana tehnika dva vatmetra (ferodinamička ili elektrodinamička). Počeci namota označeni su zvjezdicama. Struja prolazi kroz seriju, napon iz dvije faze se dovodi u paralelu (jedna kroz otpornik). Dodaje se algebarski zbroj očitanja oba vatmetra, pomnožen s korijenom od tri kako bi se dobila vrijednost jalove snage.

Odnosno, različite vrste energije. U ovom ćemo članku razmotriti i proučavati takav fizički koncept kao što je snaga električne struje.

Formule struje snage

Pod snagom struje, kao u mehanici, podrazumijeva se rad koji se obavlja u jedinici vremena. Fizička formula pomoći će izračunati snagu, znajući rad koji električna struja obavlja tijekom određenog vremenskog razdoblja.

Struja, napon, snaga u elektrostatici povezani su jednakošću, što se može izvesti iz formule A = UIt... Prema njemu se određuje rad koji obavlja električna struja:

P = A / t = UIt / t = UI
Dakle, formula za istosmjernu snagu u bilo kojem dijelu kruga izražava se kao umnožak jačine struje i napona između krajeva dijela.

Pogonske jedinice

1 W (watt) - strujna snaga u 1 A (amper) u vodiču, između čijih krajeva se održava napon od 1 V (volti).

Uređaj za mjerenje snage električne struje naziva se vatmetar. Također, formula trenutne snage omogućuje vam određivanje snage pomoću voltmetra i ampermetra.

Nesustavna jedinica snage je kW (kilovat), GW (gigavat), mW (milivat) itd. Uz to su povezane i neke nesistemske mjerne jedinice rada koje se često koriste u svakodnevnom životu, npr. (kilovat -sat). Ukoliko 1kW = 10 3 W, a 1h = 3600s, onda

1kw · h = 10 3 W · 3600 s = 3,6 · 10 6 W · s = 3,6 · 10 6 J.

Ohmov zakon i moć

Koristeći Ohmov zakon, trenutnu formulu snage P = UI napisano u ovom obliku:

P = UI = U 2 / R = I 2 / R
Dakle, snaga koja se oslobađa na vodičima izravno je proporcionalna snazi ​​struje koja teče kroz vodič i naponu na njegovim krajevima.

Stvarna i nazivna snaga

Prilikom mjerenja snage u potrošaču, formula trenutne snage omogućuje vam da odredite njezinu stvarnu vrijednost, odnosno onu koja je stvarno dodijeljena u određenom trenutku kod potrošača.

U putovnicama raznih električnih uređaja također je zabilježena vrijednost snage. Zove se nominalno. Putovnica električnog uređaja obično ne označava samo nazivnu snagu, već i napon za koji je dizajniran. Međutim, napon u mreži može se malo razlikovati od onog navedenog u putovnici, na primjer, povećati. S povećanjem napona raste i struja u mreži, a time i strujna snaga u potrošaču. Odnosno, vrijednost stvarne i nazivne snage uređaja može se razlikovati. Maksimalna stvarna snaga električnog uređaja veća je od nazivne snage. To se radi kako bi se spriječilo kvar uređaja uz manje promjene napona u mreži.

Ako se krug sastoji od nekoliko potrošača, tada pri izračunavanju njihove stvarne snage treba imati na umu da je za bilo koje spajanje potrošača ukupna snaga u cijelom lancu jednaka zbroju kapaciteta pojedinih potrošača.

Učinkovitost električnog uređaja

Kao što znate, idealni strojevi i mehanizmi ne postoje (odnosno oni koji bi u potpunosti pretvarali jednu vrstu energije u drugu ili stvarali energiju). Tijekom rada uređaja, dio potrošene energije nužno se troši na prevladavanje neželjenih otpornih sila ili se jednostavno "raspršuje" u okolinu. Dakle, samo dio energije koju smo potrošili trošimo na obavljanje korisnog posla, za koji je uređaj i stvoren.

Drugim riječima, učinkovitost pokazuje koliko se učinkovito koristi utrošeni rad kada ga izvodi, na primjer, električni uređaj.

Učinkovitost (označena grčkim slovom η ("ovo")) je fizička veličina koja karakterizira učinkovitost električnog uređaja i pokazuje koliko je korisnog rada utrošeno.

Učinkovitost se određuje (kao u mehanici) formulom:

η = A P / A Z 100%

Ako je poznata snaga električne struje, formule za određivanje CCD-a izgledat će ovako:

η = P P / P Z 100%

Prije utvrđivanja učinkovitosti određenog uređaja potrebno je utvrditi što je koristan rad (za što je uređaj dizajniran) a što utrošen rad (rad se obavlja ili koliko se energije troši za obavljanje korisnog rada).

Zadatak

Obična električna svjetiljka ima snagu od 60 W i radni napon od 220 V. Koji rad obavlja električna struja u svjetiljci i koliko plaćate za struju mjesečno, po stopi od T = 28 rubalja, koristeći lampa 3 sata svaki dan?
Kolika je struja u žarulji i otpor njezine zavojnice u ispravnom stanju?

Riješenje:

1. Da biste riješili ovaj problem:
a) izračunati vrijeme rada svjetiljke tijekom mjeseca;
b) izračunati rad struje u svjetiljci;
c) obračunavamo mjesečnu naknadu po stopi od 28 rubalja;
d) izračunaj struju u svjetiljci;
e) izračunavamo otpor spirale svjetiljke u radnom stanju.

2. Rad snage struje izračunava se po formuli:

A = P t

Struja u svjetiljci pomoći će izračunati formulu trenutne snage:

P = UI;
I = P / U.

Otpor spirale svjetiljke u radnom stanju iz Ohmovog zakona jednak je:

[A] = Wh;

[I] = 1B · 1A / 1B = 1A;

[R] = 1V / 1A = 1Ω.

4. Izračuni:

t = 30 dana 3 h = 90 h;
A = 60 90 = 5400 Wh = 5,4 kW h;
I = 60/220 = 0,3 A;
R = 220 / 0,3 = 733 Ohm;
B = 5,4 kWh 28 kw / kWh = 151 rubalja.

Odgovor: A = 5,4 kWh; I = 0,3 A; R = 733 Ohma; B = 151 rubalja.