Il concetto di potenza (M) è associato alla produttività di un particolare meccanismo, macchina o motore. M può essere definito come la quantità di lavoro svolto per unità di tempo. Cioè, M è uguale al rapporto tra lavoro e tempo impiegato per la sua implementazione. Nel sistema internazionale di unità di misura (SI) generalmente accettato, la singola unità di misura per M è il watt. Insieme a questo, la potenza (hp) è ancora l'indicatore alternativo per M. In molti paesi del mondo è consuetudine misurare M dei motori a combustione interna in CV e M dei motori elettrici in watt.
Varietà di EIM
Con lo sviluppo del progresso scientifico e tecnologico, è apparso un gran numero di diverse unità di misurazione della potenza (UIM). Tra questi oggi sono richiesti W, kgcm / s, erg / se hp. Per non creare confusione nel passaggio da un sistema di misura all'altro è stata compilata la seguente tabella EIM, nella quale viene misurata la potenza reale.
Tabelle delle relazioni tra EIM
| EIM | W | kgcm / s | erg / s | h.p. |
|---|---|---|---|---|
| 1 watt | 1 | 0,102 | 10^7 | 1,36 x 10^ -3 |
| 1 kilowatt | 10^3 | 102 | 10^10 | 1,36 |
| 1 megawatt | 10^6 | 102 x 10^3 | 10^13 | 1,36 x 10^3 |
| 1 kgcm al secondo | 9,81 | 1 | 9,81 x 10^7 | 1,36 x 10^ -2 |
| 1 erg al secondo | 10^-7 | 1,02 x 10^ -8 | 1 | 1,36 x 10^ -10 |
| 1 h.p. | 735,5 | 75 | 7.355 x 10^9 | 1 |
Misurare M in meccanica
Tutti i corpi nel mondo reale sono messi in movimento dalla forza applicata loro. L'impatto sul corpo di uno o più vettori è detto lavoro meccanico (P). Ad esempio, la forza di trazione di un'auto la guida. Ecco come si realizza la R. meccanica.
Da un punto di vista scientifico, P è la grandezza fisica "A", determinata dal prodotto del modulo della forza "F", la distanza di movimento del corpo "S" e il coseno dell'angolo tra i vettori di queste due quantità.
La formula per il lavoro è simile a questa:
A = F x S x cos (F, S).
M "N" in questo caso sarà determinato dal rapporto tra la quantità di lavoro e il periodo di tempo "t" durante il quale le forze hanno agito sul corpo. Pertanto, la formula che definisce M sarà la seguente:
Motore M meccanico
La quantità fisica M in meccanica caratterizza le capacità di vari motori. Nelle auto M, il motore è determinato dal volume delle camere di combustione del carburante liquido. M del motore è il lavoro (la quantità di energia generata) per unità di tempo. Il motore, durante il suo funzionamento, converte un tipo di energia in un altro potenziale. In questo caso, il motore converte l'energia termica dalla combustione del combustibile nell'energia cinetica del moto di torsione.
È importante saperlo! L'indicatore principale M del motore è la coppia massima.
È la coppia che crea la spinta del motore. Più alto è questo indicatore, più M dell'unità.
Nel nostro paese, le unità di potenza M sono calcolate in cavalli. In tutto il mondo si tende a calcolare M in W. Ora la caratteristica di potenza è indicata nella documentazione in due dimensioni contemporaneamente in CV. e kilowatt. In quale unità di misura M è determinato dal produttore di centrali elettriche e meccaniche.
M elettricità
Elettrico M è caratterizzato dal tasso di conversione dell'energia elettrica in energia meccanica, termica o luminosa. Secondo il sistema internazionale SI, il watt è l'EIM, in cui viene misurata la potenza apparente dell'elettricità.
Potenza- una grandezza fisica pari al rapporto tra il lavoro svolto e un certo periodo di tempo.
Esiste un concetto di potenza media in un certo periodo di tempo. t... La potenza media viene calcolata utilizzando questa formula: N = ΔA / Δt, potenza istantanea secondo la seguente formula: N = dA / dt... Queste formule hanno una forma piuttosto generalizzata, poiché il concetto di potenza è presente in diversi rami della fisica: meccanica ed elettrofisica. Sebbene i principi di base del calcolo della potenza rimangano approssimativamente gli stessi della formula generale.
La potenza si misura in watt. Un watt è un'unità di misura della potenza pari a un joule diviso un secondo. Oltre al watt, esistono altre unità di misura della potenza: potenza, erg al secondo, misuratore di forza di massa al secondo.
- Uno potenza metrica pari a 735 watt, inglese - 745 watt.
- Ergè un'unità di misura molto piccola, un erg è uguale a dieci alla meno settima potenza di un watt.
- Uno massa-forza-metro al secondoè pari a 9,81 watt.
Strumenti di misura
Fondamentalmente, gli strumenti di misura per misurare la potenza vengono utilizzati in elettrofisica, poiché in meccanica, conoscendo un determinato insieme di parametri (velocità e forza), è possibile calcolare indipendentemente la potenza. Ma allo stesso modo in elettrofisica è possibile calcolare la potenza in base ai parametri, ma in effetti nella vita di tutti i giorni semplicemente non utilizziamo strumenti di misura per fissare la potenza meccanica. Poiché molto spesso questi parametri per determinati meccanismi sono già designati. Per quanto riguarda l'elettronica, il dispositivo principale è un wattmetro utilizzato nella vita di tutti i giorni nel dispositivo di un normale contatore elettrico.
I wattmetri possono essere suddivisi in diversi tipi per frequenza:
- Bassa frequenza
- RF
- Ottico
I wattmetri possono essere sia analogici che digitali. Le basse frequenze (LF) sono composte da due induttori, sono sia digitali che analogici, sono utilizzati nell'industria e nella vita di tutti i giorni come parte dei normali contatori elettrici. I wattmetri RF si dividono in due gruppi: potenza assorbita e potenza trasmessa. La differenza sta nel modo in cui il wattmetro è collegato alla rete, quelli passanti sono collegati in parallelo alla rete, assorbiti all'estremità della rete come carico aggiuntivo. I wattmetri ottici vengono utilizzati per determinare la potenza dei flussi luminosi e dei raggi laser. Sono principalmente utilizzati in alcune industrie e nei laboratori.
Potenza in meccanica
Il potere in meccanica è direttamente correlato alla forza e al lavoro svolto da questo potere. Il lavoro, invece, è una grandezza che caratterizza la forza applicata a un corpo, sotto l'azione della quale il corpo percorre una certa distanza. La potenza è calcolata dal prodotto scalare del vettore velocità per il vettore forza: P = F * v = F * v * cos a
(forza moltiplicata per il vettore velocità e l'angolo tra il vettore forza e velocità (coseno alfa)).
Puoi anche calcolare la potenza del movimento rotatorio del corpo. P = M * w= π * M * n / 30... La potenza è uguale a (M) momento di forza moltiplicato per (w) velocità angolare o pi (n) moltiplicato per momento di forza (M) e (n) velocità divisa per 30.
Potenza in elettrofisica
In elettrofisica, la potenza caratterizza la velocità con cui l'elettricità viene trasmessa o convertita. Esistono questi tipi di potere:
- Potenza elettrica istantanea. Poiché la potenza è il lavoro svolto in un certo tempo, e la carica si muove lungo una certa sezione del conduttore, abbiamo la formula: P (a-b) = A / Δt... A-B caratterizza l'area attraverso la quale passa la carica. A è il lavoro della carica o delle cariche, Δt è il tempo in cui la carica o le cariche passano attraverso la sezione (A-B). Secondo la stessa formula, vengono calcolati altri valori di potenza per situazioni diverse quando è necessario misurare la potenza istantanea su una sezione del conduttore.
- Puoi anche calcolare la potenza di un flusso costante: P = io * U = io ^ 2 * R = U ^ 2 / R.
- La potenza CA non può essere calcolata utilizzando la formula CC. Nella corrente alternata si distinguono tre tipi di alimentazione:
- Potenza attiva (P), che è uguale a P = U * I * cos f ... Dove U e I sono i parametri effettivi della corrente e f (phi) è l'angolo di spostamento tra le fasi. Questa formula è data come esempio per una corrente sinusoidale monofase.
- La potenza reattiva (Q) caratterizza i carichi creati nei dispositivi dalle oscillazioni della corrente alternata sinusoidale elettrica monofase. Q = U * I * peccato f ... L'unità di misura è il volt-ampere reattivo (var).
- La potenza apparente (S) è uguale alla radice quadrata della potenza attiva e reattiva. Misurato in volt-ampere.
- La potenza inattiva è una caratteristica della potenza passiva presente nei circuiti in corrente alternata con corrente sinusoidale. Pari alla radice quadrata della somma dei quadrati della potenza reattiva e della potenza armonica. In assenza della potenza delle armoniche superiori, è uguale al modulo di potenza reattiva.
- La potenza CA non può essere calcolata utilizzando la formula CC. Nella corrente alternata si distinguono tre tipi di alimentazione:
Già nel XVIII secolo, la potenza iniziò a essere contata in cavalli. Fino ad ora, questa grandezza fisica viene utilizzata per indicare la forza dei motori. Accanto all'indicatore di potenza del motore a combustione interna in watt, continua ad essere scritto il valore in hp.
Potenza come grandezza fisica, formula di potenza
Un valore che mostra quanto velocemente avviene la conversione, la traduzione o il consumo di energia in qualsiasi sistema: potenza. Per le caratteristiche delle condizioni energetiche, è importante la rapidità di esecuzione del processo. Il lavoro svolto nell'unità di tempo si chiama potenza:
- Che dire di lavoro;
- è tempo.
La potenza meccanica e la potenza elettrica possono essere prese in considerazione separatamente.
Per ottenere una risposta alla domanda: come si misura la potenza meccanica, si consideri l'azione della forza su un corpo in movimento. La forza fa il lavoro, la potenza in questo caso è determinata dalla formula:
- F - forza;
- v è la velocità.
Durante il movimento rotatorio, questo valore viene determinato tenendo conto del momento della forza e della frequenza di rotazione, "rpm".
Il rapporto tra corrente elettrica e potenza
Nell'ingegneria elettrica, il lavoro sarà U: la tensione che si muove di 1 coulomb, il numero di coulomb spostati per unità di tempo è la corrente (I). La potenza della corrente elettrica o potenza elettrica P si ottiene moltiplicando la corrente per la tensione:
Questo è un lavoro completo svolto in 1 secondo. La dipendenza qui è diretta. Modificando la corrente o la tensione, viene modificata la potenza consumata dal dispositivo.
Lo stesso valore di P si ottiene variando uno dei due valori.
Determinazione dell'unità di misura della potenza attuale
L'unità per misurare la potenza attuale prende il nome da James Watt, un ingegnere meccanico scozzese. 1 W è la potenza che una corrente di 1 A produce con una differenza di potenziale di 1 V.
Ad esempio, una sorgente a una tensione di 3,5 V crea una corrente di 0,2 A nel circuito, quindi la potenza attuale risulterà:
P = U * I = 3,5 * 0,2 = 0,7 W.
Attenzione! In meccanica, la potenza è solitamente rappresentata dalla lettera N, nell'ingegneria elettrica - dalla lettera P. Come vengono misurati n e P? Indipendentemente dalla designazione, è una quantità e viene misurata in watt "W".
Watt e altre unità di potenza
Parlando di come viene misurata la potenza, è necessario sapere di cosa si tratta. Un watt è un valore corrispondente a 1 J/s. È accettato nel Sistema internazionale di unità. In quali unità si misura la potenza? La branca della scienza dell'astrofisica lavora con un'unità chiamata erg/s. Erg è un valore molto piccolo, pari a 10-7 W.
Un'altra unità, ancora molto diffusa, di questa serie è la "potenza". Nel 1789, James Watt calcolò che un carico di 75 kg da una mina poteva essere trainato da un cavallo e fatto ad una velocità di 1 m/s. Sulla base del calcolo di tale intensità di lavoro, la potenza dei motori può essere misurata con questo valore nel rapporto:
1 h.p. = 0,74kW.
Interessante. Gli americani e gli inglesi credono che 1 cv. = 745,7 watt e russi - 735,5 watt. Non ha senso discutere chi ha ragione e chi no, poiché questa misura non è sistemica e non dovrebbe essere utilizzata. L'Organizzazione internazionale di metrologia legale ne raccomanda la rimozione dalla circolazione.
In Russia, quando si calcola una politica CASCO o OSAGO, vengono utilizzati questi dati dell'unità di potenza dell'auto.
La formula per la relazione tra potenza, tensione e corrente
Nell'ingegneria elettrica, il lavoro è considerato come una certa quantità di energia emessa da una fonte di energia per far funzionare un apparecchio elettrico per un periodo di tempo. Pertanto, l'energia elettrica è una quantità che descrive la velocità di trasformazione o trasmissione dell'elettricità. La sua formula per la corrente continua è simile a questa:
- U - tensione, V;
- I - forza attuale, A.
In alcuni casi, utilizzando la formula della legge di Ohm, la potenza può essere calcolata sostituendo il valore della resistenza:
P = io * 2 * R, dove:
- I - forza attuale, A;
- R - resistenza, Ohm.
Nel caso del calcolo della potenza dei circuiti CA, dovrai affrontare tre tipi:
- la sua formula attiva: P = U * I * cos ϕ, dove è il coefficiente dell'angolo di fase;
- reattivo si calcola: Q = U * I * sin ϕ;
- full è presentato nella forma: S = √P2 + Q2, dove P è attivo e Q2 è reattivo.
I calcoli per i circuiti CA monofase e trifase vengono eseguiti secondo formule diverse.
Importante! I consumatori di elettricità nelle imprese sono principalmente motori a induzione, trasformatori e altri ricevitori induttivi. Durante il funzionamento, utilizzano la potenza reattiva e questa, scorrendo lungo le linee elettriche, porta la linea di trasmissione a un carico aggiuntivo. Per migliorare la qualità dell'energia, viene utilizzata la compensazione dell'energia reattiva sotto forma di unità di condensatori.
Strumenti per misurare la potenza elettrica
Un wattmetro consente di misurare la potenza. Ha due avvolgimenti. Uno è inserito nel circuito in serie, come un amperometro, il secondo in parallelo, come un voltmetro. Negli impianti dell'industria dell'energia elettrica, i wattmetri determinano i valori in chilowattora "kWh". Le misurazioni sono necessarie non solo per l'energia elettrica, ma anche per l'energia laser. I dispositivi in grado di misurare questo indicatore sono prodotti sia in versione fissa che portatile. Con il loro aiuto, viene stimato il livello di radiazione laser delle apparecchiature che utilizzano questo tipo di energia. Uno dei misuratori portatili è l'LP1, un produttore giapponese. LP1 consente la determinazione diretta dei valori di intensità della luce, ad esempio, nel punto visivo di dispositivi ottici di lettori DVD.
Potenza negli elettrodomestici
Per riscaldare il metallo del filamento di una lampadina, per aumentare la temperatura della superficie di lavoro di un ferro da stiro o di un altro elettrodomestico, viene spesa una certa quantità di elettricità. Il suo valore preso dal carico per ora è considerato il consumo di energia di questo dispositivo.
Attenzione! Se la lampadina dice "40 W, 230 V", significa che in 1 ora consuma 40 W dalla rete AC. Conoscendo il numero di lampadine e parametri, calcolano quanta energia viene spesa mensilmente per l'illuminazione delle stanze.
Come tradurre i watt?
Dal momento che watt– il valore è piccolo, nella vita di tutti i giorni funzionano con i kilowatt, usano il sistema di conversione:
- 1W = 0,001kW;
- 10W = 0,01kW;
- 100W = 0,1kW;
- 1000W = 1kW.
La potenza di alcuni elettrodomestici, W
Valori medi di consumo elettrico degli elettrodomestici:
- piastre - 110006000 W;
- frigoriferi - 150-600 W;
- lavatrici - 1000-3000 W;
- aspirapolvere - 1300-4000 W;
- bollitori elettrici - 2000-3000 W.
I parametri di ciascun elettrodomestico sono indicati nel passaporto e sono indicati anche sulla custodia. I valori esatti per le informazioni sui consumatori sono definiti lì.
video
Dalla lettera del cliente:
Dimmi, per carità, perché la potenza dell'UPS è indicata in Volt-Ampere e non nei soliti kilowatt. Questo è molto fastidioso. Dopotutto, tutti sono abituati da tempo ai chilowatt. E la potenza di tutti i dispositivi è principalmente indicata in kW.
Alessio. 21 giugno 2007
Le caratteristiche tecniche di qualsiasi UPS indicano la potenza apparente [kVA] e la potenza attiva [kW] - caratterizzano la capacità di carico dell'UPS. Esempio, vedi foto sotto:
 |
La potenza di non tutti i dispositivi è indicata in watt, ad esempio:
- La potenza dei trasformatori è indicata in VA:
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (trasformatori TP: vedi appendice)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (trasformatori TSGL: vedi appendice) - La potenza del condensatore è indicata in Vary:
http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (condensatori K78-39: vedere appendice)
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (condensatori del Regno Unito: vedere l'appendice) - Esempi di altri carichi - vedere gli allegati di seguito.
Le caratteristiche di potenza del carico possono essere impostate con precisione con un unico parametro (potenza attiva in W) solo per il caso di corrente continua, poiché nel circuito in corrente continua esiste un solo tipo di resistenza - resistenza attiva.
Le caratteristiche di potenza del carico per il caso di corrente alternata non possono essere impostate con precisione con un unico parametro, poiché esistono due diversi tipi di resistenza nel circuito di corrente alternata: attiva e reattiva. Pertanto, solo due parametri: potenza attiva e potenza reattiva caratterizzano accuratamente il carico.
Il principio di funzionamento delle resistenze attive e reattive è completamente diverso. Resistenza attiva - converte irreversibilmente l'energia elettrica in altri tipi di energia (calore, luce, ecc.) - esempi: lampada a incandescenza, riscaldatore elettrico (paragrafo 39, grado fisico 11 V.A.Kasyanov M .: Drofa, 2007).
Resistenza reattiva - accumula alternativamente energia e poi la restituisce alla rete - esempi: condensatore, induttore (paragrafo 40,41, grado fisico 11 V.A.Kasyanov M .: Drofa, 2007).
Inoltre, in qualsiasi libro di testo di ingegneria elettrica, puoi leggere che la potenza attiva (dissipata da una resistenza attiva) è misurata in watt e la potenza reattiva (che circola attraverso una reattanza) è misurata in var; inoltre, per caratterizzare la potenza del carico, vengono utilizzati altri due parametri: potenza totale e fattore di potenza. Tutti questi 4 parametri:
- Potenza attiva: designazione P, unità: Watt
- Potenza reattiva: designazione Q, unità: Var(Volt Ampere reattivo)
- Potenza apparente: designazione S, unità: VA(Volt Ampere)
- Fattore di potenza: designazione K o cos, unità di misura: quantità adimensionale
Questi parametri sono legati dai rapporti: S * S = P * P + Q * Q, cosФ = k = P / S
Anche cos si chiama fattore di potenza ( Fattore di potenza – PF)
Pertanto, nell'ingegneria elettrica, due di questi parametri sono impostati per la caratteristica di potenza, poiché il resto può essere trovato da questi due.
Ad esempio, motori elettrici, lampade (a scarica) - in quelli. dati indicati P [kW] e cosF:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (motori AIR: vedi appendice)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (lampade DRL: vedi appendice)
(per esempi di dati tecnici per carichi diversi vedere allegato sotto)
È lo stesso con gli alimentatori. La loro potenza (capacità di carico) è caratterizzata da un parametro per gli alimentatori CC: potenza attiva (W) e due parametri per la sorgente. Alimentazione CA. Tipicamente questi due parametri sono potenza apparente (VA) e attiva (W). Vedi ad esempio i parametri del gruppo elettrogeno e dell'UPS.
La maggior parte degli elettrodomestici da ufficio e domestici sono attivi (nessuna o poca reattanza), quindi la loro potenza è indicata in watt. In questo caso, nel calcolo del carico, viene utilizzato il valore in watt dell'UPS. Se il carico è costituito da computer con alimentatori (PSU) senza correzione del fattore di potenza in ingresso (APFC), una stampante laser, un frigorifero, un condizionatore d'aria, un motore elettrico (ad esempio una pompa sommersa o un motore in una macchina utensile), lampade con reattore fluorescente , ecc. - tutte le uscite vengono utilizzate nel calcolo. ... Dati UPS: kVA, kW, caratteristiche di sovraccarico, ecc.
Vedi tutorial di ingegneria elettrica, ad esempio:
1. Evdokimov FE Fondamenti teorici dell'ingegneria elettrica. - M.: Centro editoriale "Accademia", 2004.
2. Nemtsov MV Ingegneria elettrica ed elettronica. - M.: Centro editoriale "Accademia", 2007.
3. Fretedov LA Ingegneria elettrica. - M.: Scuola superiore, 1989.
Vedere anche alimentazione CA, fattore di potenza, resistenza elettrica, reattanza http://en.wikipedia.org
(traduzione: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)
Appendice
Esempio 1: la potenza di trasformatori e autotrasformatori è indicata in VA (Volt Ampere)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (trasformatori TSGL)
| Autotrasformatori monofase |
|
||
| TDGC2-0,5 kVa, 2A | AOSN-2-220-82 | ||
| TDGC2-1,0 kVa, 4A | Lat 1.25 | AOSN-4-220-82 | |
| TDGC2-2.0 kVa, 8A | Lat 2,5 | AOSN-8-220-82 | |
| TDGC2-3,0 kVa, 12A | |||
| TDGC2-4,0 kVa, 16A | |||
| TDGC2-5,0 kVa, 20A | AOSN-20-220 | ||
| TDGC2-7.0 kVa, 28A | |||
| TDGC2-10 kVa, 40A | AOMN-40-220 | ||
| TDGC2-15 kVa, 60A | |||
| TDGC2-20 kVa, 80A | |||
http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (autotrasformatori da laboratorio LATR / TDGC2)
Esempio 2: la potenza dei condensatori è indicata in Varas (Volt Ampere reattivi)
 |
http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (condensatori K78-39)
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http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (condensatori del Regno Unito)
Esempio 3: i dati tecnici dei motori elettrici contengono potenza attiva (kW) e cosF
Per carichi come motori elettrici, lampade (a scarica), alimentatori per computer, carichi combinati, ecc. - i dati tecnici indicano P [kW] e cosF (potenza attiva e fattore di potenza) o S [kVA] e cosF (potenza apparente e fattore di potenza potenza).
http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(carico combinato - macchina per taglio plasma acciaio / Taglio plasma inverter LGK160 (IGBT)
http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (Alimentazione PC)
Appendice 1
Se il carico ha un fattore di potenza elevato (0,8 ... 1,0), le sue proprietà si avvicinano al carico attivo. Tale carico è ideale sia per la linea di rete che per le fonti di alimentazione, poiché non genera correnti e potenze reattive nel sistema.
Pertanto, in molti paesi sono stati adottati standard che regolano il fattore di potenza delle apparecchiature.
Appendice 2
Le apparecchiature monocarico (ad esempio alimentatore per PC) e combinate multicomponente (ad esempio una fresatrice industriale con più motori, PC, illuminazione, ecc.) hanno fattori di potenza bassi (inferiori a 0,8) delle unità interne ( ad esempio un raddrizzatore di alimentazione per PC o un motore elettrico ha un fattore di potenza 0,6 ... 0,8). Pertanto, oggigiorno la maggior parte delle apparecchiature dispone di un blocco di ingresso per il correttore del fattore di potenza. In questo caso, il fattore di potenza in ingresso è 0,9 ... 1,0, che è conforme agli standard normativi.
Appendice 3. Avviso importante relativo al fattore di potenza dell'UPS e dei regolatori di tensione
La capacità di carico di UPS e DGS è normalizzata a un carico industriale standard (fattore di potenza 0,8 con carattere induttivo). Ad esempio UPS 100 kVA / 80 kW. Ciò significa che il dispositivo può alimentare un carico resistivo con una potenza massima di 80 kW, oppure un carico misto (reattivo-reattivo) con una potenza massima di 100 kVA con un fattore di potenza induttivo di 0,8.
Negli stabilizzatori di tensione, la situazione è diversa. Per lo stabilizzatore, il fattore di potenza del carico è irrilevante. Ad esempio, uno stabilizzatore di tensione da 100 kVA. Ciò significa che il dispositivo può fornire un carico resistivo con una potenza massima di 100 kW, o qualsiasi altro (puramente attivo, puramente reattivo, misto) con una potenza di 100 kVA o 100 kvar con qualsiasi fattore di potenza capacitivo o induttivo. Si noti che questo è vero per i carichi lineari (nessuna armonica di corrente più elevata). Con grandi distorsioni armoniche della corrente di carico (alto THD), la potenza di uscita dello stabilizzatore diminuisce.
Appendice 4
Esempi illustrativi di carichi puri attivi e puri reattivi:
- Una lampada a incandescenza da 100 W è collegata a una corrente alternata 220 VAC - c'è una corrente di conduzione ovunque nel circuito (attraverso i conduttori dei fili e i capelli di tungsteno della lampada). Caratteristiche del carico (lampada): potenza S = P ~ = 100 VA = 100 W, PF = 1 => tutta l'energia elettrica è attiva, il che significa che è completamente assorbita dalla lampada e si trasforma in energia termica e luminosa.
- Un condensatore non polare di 7 μF è collegato alla rete 220 VAC AC - c'è una corrente di conduzione nel circuito del filo, una corrente di polarizzazione scorre all'interno del condensatore (attraverso il dielettrico). Caratteristiche del carico (condensatore): potenza S = Q ~ = 100 VA = 100 VAR, PF = 0 => tutta la potenza elettrica è reattiva, il che significa che circola costantemente dalla sorgente al carico e viceversa, di nuovo al carico, ecc. .
Appendice 5
Per indicare la reattanza prevalente (induttiva o capacitiva), al fattore di potenza viene assegnato il segno:
+ (più)- se la reattanza totale è induttiva (esempio: PF = + 0,5). La fase corrente è in ritardo rispetto alla fase di tensione di un angolo F.
- (meno)- se la reattanza totale è capacitiva (esempio: PF = -0,5). La fase corrente è davanti alla fase di tensione di un angolo F.
Appendice 6
Domande aggiuntive
Domanda 1:
Perché numeri/quantità immaginari (ad esempio potenza reattiva, reattanza, ecc.), che non esistono nella realtà, vengono utilizzati in tutti i libri di testo di ingegneria elettrica per il calcolo dei circuiti CA?
Risposta:
Sì, tutte le quantità individuali nel mondo circostante sono reali. Compreso temperatura, reattanza, ecc. L'uso di numeri immaginari (complessi) è solo un trucco matematico che semplifica i calcoli. Come risultato del calcolo, si ottiene un numero necessariamente reale. Esempio: la potenza reattiva del carico (condensatore) 20kVAr è il flusso reale di energia, cioè i watt reali che circolano nel circuito sorgente-carico. Ma per distinguere questi Watt dai Watt, irrimediabilmente assorbiti dal carico, si decise che questi "Watt circolanti" si chiamassero Volt reattivi · Ampere.
Commento:
In precedenza, in fisica venivano utilizzate solo singole quantità e nel calcolo tutte le quantità matematiche corrispondevano alle quantità reali del mondo circostante. Ad esempio, la distanza è uguale alla velocità per il tempo (S = v * t). Quindi, con lo sviluppo della fisica, cioè quando lo studio di oggetti più complessi (luce, onde, corrente elettrica alternata, atomo, spazio, ecc.) È apparso un numero così grande di quantità fisiche che è diventato impossibile calcolarli separatamente . Questo non è solo un problema di calcolo manuale, ma anche un problema di compilazione di programmi per computer. Per risolvere questo problema, le singole grandezze vicine cominciarono ad essere combinate in altre più complesse (comprese 2 o più quantità singole), obbedienti alle leggi di trasformazione note in matematica. Ecco come sono apparse le quantità scalari (singole) (temperatura, ecc.), Il vettore e il complesso raddoppiato (impedenza, ecc.), Il vettore tripletta (vettore del campo magnetico, ecc.) E le quantità più complesse - matrici e tensori (tensore della costante dielettrica , tensore Ricci, ecc.). Per semplificare i calcoli nell'ingegneria elettrica, vengono utilizzati i seguenti valori doppi immaginari (complessi):
- Impedenza (impedenza) Z = R + iX
- Potenza apparente S = P + iQ
- Costante dielettrica e = e "+ ie"
- Permeabilità magnetica m = m "+ im"
- e così via.
Domanda 2:
La pagina http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power mostra S P Q Ф su un piano complesso, cioè immaginario/inesistente. Cosa c'entra tutto questo con la realtà?
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Risposta:
È difficile eseguire calcoli con sinusoidi reali, quindi, per semplificare i calcoli, viene utilizzata una rappresentazione vettoriale (complessa) come in Fig. sopra. Ma questo non significa che gli S P Q mostrati in figura non abbiano alcuna relazione con la realtà. I valori reali di S P Q possono essere rappresentati nella forma consueta, basata su misurazioni di segnali sinusoidali con un oscilloscopio. I valori di S P Q Ф I U nel circuito di corrente alternata "source-load" dipendono dal carico. Di seguito è riportato un esempio di segnali sinusoidali reali S P Q e Ф per il caso di un carico costituito da resistenze attive e reattive (induttive) collegate in serie.
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Domanda 3:
Con normali pinze amperometriche e un multimetro, la corrente di carico è 10 A e la tensione al carico è 225 V. Moltiplicando e otteniamo la potenza di carico in W: 10 A 225 V = 2250 W.
Risposta:
Hai ricevuto (calcolato) la potenza di carico totale di 2250 VA. Pertanto, la tua risposta sarà vera solo se il tuo carico è puramente attivo, quindi davvero Volt · Ampere è uguale a Watt. Per tutti gli altri tipi di carichi (ad esempio un motore elettrico) - n. Per misurare tutte le caratteristiche di qualsiasi carico arbitrario, è necessario utilizzare un analizzatore di rete, ad esempio APPA137:
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Vedere la letteratura aggiuntiva, ad esempio:
Evdokimov F.E. Fondamenti teorici dell'ingegneria elettrica. - M.: Centro editoriale "Accademia", 2004.
Nemtsov M.V. Ingegneria elettrica ed elettronica. - M.: Centro editoriale "Accademia", 2007.
Fretedov L.A. Ingegneria elettrica. - M.: Scuola superiore, 1989.
Alimentazione CA, Fattore di potenza, Resistenza elettrica, Reattanza
http://en.wikipedia.org (traduzione: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)
Teoria e calcolo dei trasformatori a bassa potenza Yu.N. Starodubtsev / RadioSoft Mosca 2005 / rev d25d5r4feb2013
Tutti noi ci troviamo di fronte ad elettrodomestici ogni giorno, sembra che senza di essi la nostra vita si fermi. E ognuno di loro ha una capacità specificata nelle istruzioni tecniche. Oggi scopriremo di cosa si tratta, scopriremo i tipi e i metodi di calcolo.
Gli apparecchi elettrici collegati alla rete funzionano in un circuito in corrente alternata, quindi considereremo la potenza in queste condizioni. Tuttavia, prima diamo una definizione generale del concetto.
La potenza è una grandezza fisica che riflette il tasso di conversione o trasferimento di energia elettrica.
In senso stretto, si dice che l'energia elettrica è il rapporto tra il lavoro svolto in un determinato periodo di tempo rispetto a quel periodo di tempo.
Se riformuliamo questa definizione in modo meno scientifico, si scopre che la potenza è una certa quantità di energia che viene consumata dal consumatore in un certo periodo di tempo. L'esempio più semplice è una lampada a incandescenza convenzionale. La velocità con cui una lampadina converte l'elettricità consumata in calore e luce sarà la sua potenza. Di conseguenza, più alto è inizialmente questo indicatore della lampadina, più consumerà energia e più luce darà.
Poiché in questo caso, non c'è solo il processo di conversione dell'elettricità in qualche altro ( luce, calore, ecc.), ma anche il processo di oscillazione dei campi elettrico e magnetico, appare uno sfasamento tra la corrente e la tensione, e questo dovrebbe essere preso in considerazione in ulteriori calcoli.
Quando si calcola la potenza in un circuito a corrente alternata, è consuetudine distinguere i componenti attivi, reattivi e totali.
Concetto di potenza attiva
La potenza "utile" attiva è quella parte della potenza che caratterizza direttamente il processo di conversione dell'energia elettrica in qualche altra energia. Si indica con la lettera latina P e si misura in ( W).
Calcolato dalla formula: P = U⋅I⋅cosφ,
dove U e I sono rispettivamente il valore efficace della tensione e della corrente del circuito, cos è il coseno dell'angolo di fase tra tensione e corrente.
IMPORTANTE! La formula descritta in precedenza è adatta per il calcolo di circuiti con, tuttavia, unità potenti utilizzano solitamente una rete a 380V. In questo caso, l'espressione deve essere moltiplicata per la radice di tre o 1,73
Concetto di potenza reattiva
La potenza reattiva "dannosa" è la potenza che viene generata durante il funzionamento di apparecchi elettrici con un carico induttivo o capacitivo e riflette le oscillazioni elettromagnetiche che si verificano. In poche parole, è l'energia che va dalla fonte di alimentazione al consumatore e poi ritorna alla rete.
È naturalmente impossibile utilizzare questo componente negli affari, inoltre, danneggia in gran parte la rete di alimentazione, quindi di solito cercano di compensarlo.
Questo valore è designato dalla lettera latina Q.
RICORDARE! La potenza reattiva non si misura nei soliti watt ( W), e in volt-ampere reattivi ( Var).
Calcolato dalla formula:
Q = U⋅I⋅sinφ,
dove U e I sono rispettivamente il valore efficace della tensione e della corrente del circuito, sinφ è il seno dell'angolo di fase tra tensione e corrente.
IMPORTANTE! Durante il calcolo, questo valore può essere positivo o negativo, a seconda del movimento della fase.
Carichi capacitivi e induttivi
La principale differenza tra reattivo ( capacitivo e induttivo) carico - la presenza, appunto, di capacità e induttanza, che tendono ad immagazzinare energia per poi cederla alla rete.
Un carico induttivo converte prima l'energia di una corrente elettrica in un campo magnetico ( per mezzo periodo), quindi converte l'energia del campo magnetico in corrente elettrica e la trasferisce alla rete. Un esempio sono i motori asincroni, i raddrizzatori, i trasformatori, gli elettromagneti.
IMPORTANTE! Quando si aziona un carico induttivo, la curva di corrente è sempre in ritardo di mezzo ciclo rispetto alla curva di tensione.
Un carico capacitivo converte l'energia di una corrente elettrica in un campo elettrico, quindi riconverte l'energia del campo risultante in una corrente elettrica. Entrambi i processi, ancora una volta, si svolgono per mezzo semiperiodo ciascuno. Esempi sono condensatori, batterie, motori sincroni.
IMPORTANTE! Durante il funzionamento del carico capacitivo, la curva di corrente anticipa la curva di tensione di mezzo ciclo.
Fattore di potenza cosφ
Fattore di potenza cosφ ( leggi coseno phi) È una grandezza fisica scalare che riflette l'efficienza del consumo di energia elettrica. In parole povere, il fattore cosφ mostra la presenza di una parte reattiva e il valore della parte attiva risultante rispetto alla potenza totale.
Il fattore cosφ si trova attraverso il rapporto tra potenza elettrica attiva e potenza elettrica apparente.
NOTA! Per un calcolo più accurato, si dovrebbe tener conto della distorsione armonica della sinusoide, tuttavia, nei calcoli normali vengono trascurate.
Il valore di questo coefficiente può variare da 0 a 1 ( se il calcolo è in percentuale, quindi da 0% a 100%). Non è difficile intuire dalla formula di calcolo che maggiore è il suo valore, maggiore è il componente attivo, e quindi migliori sono le prestazioni del dispositivo.
Concetto di piena potenza. triangolo di potenza
La potenza apparente è un valore calcolato geometricamente pari alla radice della somma dei quadrati rispettivamente della potenza attiva e reattiva. È designato dalla lettera latina S.
S = U⋅I
IMPORTANTE! La potenza apparente si misura in volt-ampere ( VA).
Il triangolo della potenza è una comoda rappresentazione di tutti i calcoli descritti in precedenza e della relazione tra potenza attiva, reattiva e apparente.
Le gambe riflettono i componenti reattivi e attivi, l'ipotenusa - la piena potenza. Secondo le leggi della geometria, il coseno dell'angolo è uguale al rapporto tra i componenti attivi e totali, cioè è il fattore di potenza.
Come trovare la potenza attiva, reattiva e apparente. Esempio di calcolo
Tutti i calcoli si basano sulle formule precedentemente indicate e sul triangolo delle potenze. Diamo un'occhiata al problema più comune in pratica.
Tipicamente, gli apparecchi elettrici indicano la potenza attiva e il valore del cosφ. Con questi dati, è facile calcolare i componenti reattivi e totali.
Per fare ciò, dividiamo la potenza attiva per il fattore cosφ e otteniamo il prodotto di corrente e tensione. Questa sarà la piena potenza.
Come si misura il cosφ in pratica
Il valore del coefficiente cosφ è solitamente indicato sui tag degli apparecchi elettrici, tuttavia, se è necessario misurarlo in pratica, utilizzano un dispositivo specializzato: un misuratore di fase. Inoltre, un wattmetro digitale può facilmente far fronte a questo compito.
Se il cosφ risultante è sufficientemente basso, può essere praticamente compensato. Questo viene fatto principalmente includendo dispositivi aggiuntivi nella catena.
- Se è necessario correggere il componente reattivo, nel circuito dovrebbe essere incluso un elemento reattivo, che agisce di fronte al dispositivo già funzionante. Per compensare il funzionamento di un motore a induzione, ad esempio un carico induttivo, viene collegato in parallelo un condensatore. Un elettromagnete è collegato per compensare il motore sincrono.
- Se è necessario correggere problemi di non linearità, si introduce nel circuito un correttore di cosφ passivo, ad esempio può essere un'induttanza ad alta induttanza collegata in serie al carico.
La potenza è uno degli indicatori più importanti degli elettrodomestici, quindi sapere cos'è e come viene calcolato è utile non solo per gli scolari e le persone specializzate in tecnologia, ma anche per ognuno di noi.
