Calcolo della potenza per corrente e tensione. Cos'è l'energia elettrica

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Qualsiasi elemento della rete elettrica è un oggetto materiale di un certo design. Ma la sua particolarità sta nel suo duplice stato. Può essere sotto carico elettrico o diseccitato. Se non c'è collegamento elettrico, nulla minaccia l'integrità dell'oggetto. Ma quando è collegato a una fonte di alimentazione, cioè quando compaiono tensione (U) e corrente elettrica, una progettazione errata di un elemento della rete elettrica può essere fatale se la tensione e la corrente elettrica portano alla generazione di calore.

Differenze di potenza a tensione costante e alternata

Il più semplice è il calcolo della potenza dei circuiti elettrici a corrente elettrica costante. Per le loro sezioni vale la legge di Ohm, in cui sono coinvolte solo la U applicata e la resistenza. Per calcolare la corrente I, U è divisa per la resistenza R:

inoltre, l'intensità di corrente desiderata è chiamata ampere.

E poiché la potenza elettrica P in un caso del genere è il prodotto di U e l'intensità della corrente elettrica, è facile quanto la corrente elettrica, viene calcolata dalla formula:

e la potenza di carico desiderata è chiamata watt.

Tutti i componenti di queste due formule sono caratteristici della corrente continua e sono detti attivi. Ricordiamo ai nostri lettori che la legge di Ohm, che consente di calcolare la forza attuale, è molto varia nella sua visualizzazione. Le sue formule tengono conto delle caratteristiche dei processi fisici corrispondenti alla natura dell'elettricità. E a U costante e variabile, procedono in modo significativamente diverso. Un trasformatore CC è un dispositivo completamente inutile. Proprio come i motori sincroni e asincroni.

Il principio del loro funzionamento risiede nel campo magnetico mutevole creato dagli elementi dei circuiti elettrici con induttanza. E tale campo appare solo come conseguenza della variabile U e della corrispondente corrente alternata. Ma l'elettricità è anche caratterizzata dall'accumulo di cariche negli elementi dei circuiti elettrici. Questo fenomeno è chiamato capacità ed è la base per la progettazione dei condensatori. I parametri associati all'induttanza e alla capacità sono detti reattivi.

Calcolo della potenza nei circuiti in corrente alternata

Pertanto, per determinare la corrente in termini di potenza e tensione, sia in una rete elettrica convenzionale a 220 V, sia in qualsiasi altra dove venga utilizzata la variabile U, sarà necessario tenere conto di diversi parametri attivi e reattivi. Per questo viene utilizzato il calcolo vettoriale. Di conseguenza, la visualizzazione della potenza calcolata e U ha la forma di un triangolo. I suoi due lati sono i componenti attivi e reattivi e il terzo è la loro somma. Ad esempio, la potenza totale del carico S, chiamata volt-ampere.

La componente reattiva è chiamata vars. Conoscendo le dimensioni dei lati per i triangoli di potenza e U, è possibile calcolare la corrente da potenza e tensione. Come farlo è spiegato dall'immagine di due triangoli mostrata di seguito.

Dispositivi speciali vengono utilizzati per misurare la potenza. Inoltre, ci sono pochissimi dei loro modelli multifunzionali. Ciò è dovuto al fatto che per una corrente elettrica costante, oltre che in base alla frequenza, viene utilizzato il corrispondente principio di progettazione del misuratore di potenza. Per questo motivo, un dispositivo progettato per misurare la potenza in circuiti AC di frequenza industriale, a corrente costante oa frequenza aumentata, mostrerà un risultato con un errore inaccettabile.

Per la maggior parte dei nostri lettori, l'esecuzione di questo o quel calcolo utilizzando il valore di potenza molto probabilmente non si verifica con il valore misurato, ma in base ai dati del passaporto dell'apparecchio elettrico corrispondente. In questo caso, la corrente può essere facilmente calcolata per determinare, ad esempio, i parametri del cablaggio elettrico o del cavo di collegamento. Se U è noto, e corrisponde sostanzialmente ai parametri della rete, il calcolo della corrente per potenza si riduce ad ottenere il quoziente dalla divisione di potenza e U. La corrente così calcolata, così ottenuta, determinerà la sezione di i fili e i processi termici nel circuito elettrico con l'apparecchio elettrico.

Ma la domanda è abbastanza naturale, come calcolare la corrente di carico in assenza di informazioni a riguardo? La risposta è la prossima. Sulla base dei dati misurati è possibile un calcolo corretto e completo della corrente di carico fornita dalla variabile U. Devono essere ottenuti utilizzando uno strumento che misura lo sfasamento tra U e la corrente elettrica nel circuito. Questo è un misuratore di fase. Un calcolo completo della potenza attuale darà i componenti attivi e reattivi. Sono dovuti all'angolo φ, che è mostrato sopra nelle immagini dei triangoli.

Usare formule

Questo angolo caratterizza lo sfasamento nei circuiti a U variabili contenenti elementi induttivi e capacitivi. Per calcolare le componenti attive e reattive, vengono utilizzate funzioni trigonometriche, che vengono utilizzate nelle formule. Prima di calcolare il risultato utilizzando queste formule, è necessario, utilizzando calcolatrici o tabelle di Bradis, determinare sin φ e cos φ. Dopodiché, secondo le formule

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È noto da tempo che ci sono Crumbs nel mondo che chiedono ai loro papà non solo cosa è buono e cosa è male, ma qualsiasi cosa. Pertanto, è molto probabile che un bambino più grande possa chiedersi perché sulla stufa sono scritti 2000 W. Coloro che sanno leggere Crumbs, i loro papà e molti altri lettori che hanno dimenticato le basi della fisica, troveranno ulteriori informazioni che rinfrescano la loro memoria . In particolare, ricordiamo in che cosa si misura la potenza e come si chiama l'unità di misura della potenza dell'elettricità.

Potenza intorno a noi

Ora, ovunque vivano le persone, ci sono elettrodomestici. Ognuno ha una valutazione del consumo di energia. Nel passaporto tecnico o nel manuale di istruzioni ci sono parole chiarificatrici: energia elettrica. Questa definizione è percepita come qualcosa di astratto e non di vitale, di impersonale. Dopotutto, se nella vita ci sono manifestazioni di energia e, di conseguenza, potere, per il quale viene usata più spesso la parola "potere", è sempre chiaro con chi o con cosa tutto ciò è collegato.

Ad esempio, una colata di fango scese dalle montagne, che con tutta la sua forza cadde su questa o quella città. È subito chiaro che una colata di fango è potente, ha potere distruttivo, e il concetto di potere è associato proprio ad esso, al suo movimento, a ciò di cui è composto. Ma l'energia elettrica con chi o con cosa è collegata? Poiché sappiamo tutti fin dall'infanzia del pericolo di una presa elettrica, prima di tutto presti attenzione alla tensione. E infatti: poiché il funzionamento degli elettrodomestici richiede tensione nella presa, allora possiamo dire che la potenza dell'elettricità è la potenza della tensione.

Ma se c'è un riscaldatore vicino alla presa e la sua spina non è inserita, non emette calore. Tuttavia, c'è ancora tensione alla presa. E non succede niente. Quindi la definizione di "tensione di alimentazione" non è corretta. Il rilascio di calore e altre manifestazioni di energia elettrica sono sempre associati all'aspetto tra punti con diversi potenziali elettrici di un conduttore e processi attuali in esso. La loro intensità è direttamente correlata al rilascio di calore e luce, che è esemplificato da fulmini e tuoni.

Pertanto, l'energia elettrica è la potenza della corrente, non della tensione. E per una buona ragione, una definizione come corrente elettrica è stata introdotta nell'elettricità. Sebbene sia impossibile vedere l'aspetto di una corrente elettrica, a differenza del flusso di un liquido, ci sono molte somiglianze tra loro. Proprio come un flusso di fango, c'è una forza attuale. Ma la sua natura è diversa. Questa forza non ha un effetto meccanico diretto. Tuttavia, come dimostrano varie macchine elettriche ed elettrodomestici, la forza della corrente è capace di molto.

Questo "molto" può essere descritto da tre risultati principali che la potenza della corrente elettrica dà:

• calore;
• luce;
• campi elettromagnetici.

Per eseguire calcoli, oltre alle misure della potenza di una corrente elettrica, sono state adottate unità di misura della potenza della corrente. Presero il nome dal fisico inglese James Watt nel 1882. Questo scienziato era impegnato nello studio dei processi associati all'esecuzione di vari tipi di lavoro come quantità fisica. Da allora è stato utilizzato 1 watt, abbreviato in W e W. Se qualcuno ha dimenticato cosa si riferisce a cosa in fisica, vi ricordiamo: la potenza è uguale al lavoro svolto per unità di tempo.

E per non sforzarti scrivendo un gran numero di zeri per grandi valori di potenza elettrica, scrivono prima di W:

• kilo, nell'abbreviazione kW - invece di tre zeri;
• mega, rispettivamente, mW - invece di sei zeri;
• giga, gW - invece di nove zeri.

Tanta potenza...

Ai tempi di Watt, l'ingegneria elettrica stava appena iniziando a svilupparsi e, per questo motivo, la fisica era notevolmente più semplice di quanto non lo sia oggi. La corrente elettrica continua è stata studiata in misura molto maggiore rispetto alla corrente alternata. Per i calcoli con una corrente elettrica costante, la formula era giustificata:

in cui ci sono potenza p, tensione u e corrente elettrica i. Ma c'è anche una corrente alternata. Gli studi hanno dimostrato che la potenza p dalla formula per la corrente continua non corrisponde alla realtà. Sulla corrente alternata compaiono nuove proprietà completamente diverse della potenza attuale. Il loro risultato è invisibile e non percepibile senza misure e strumenti speciali. Sulla corrente alternata appare la potenza, associata alla creazione di campi elettromagnetici negli induttori, nonché campi elettrostatici nei condensatori.

Questo era il motivo della discrepanza con l'espressione di potenza p=u*i. Ho dovuto introdurre una contabilità separata per questo sulla corrente alternata. Per lei è stata adottata un'unità - var (se abbreviata). Per analogia con la corrente continua, questo significa volt - ampere reattivo (nome completo).

Una presentazione più dettagliata sulla corrente alternata va oltre lo scopo della narrativa attuale. Sì, e le briciole, molto probabilmente, dormiranno già profondamente per circa la metà del nostro articolo. Il sovraccarico di informazioni agisce come un sonnifero. Pertanto, l'alimentazione CA è una storia completamente diversa ...

Quando si progetta il cablaggio elettrico in una stanza, è necessario iniziare calcolando l'intensità della corrente nei circuiti. Un errore in questo calcolo può quindi essere costoso. Una presa elettrica potrebbe sciogliersi se la corrente è troppo forte. Se la corrente nel cavo è maggiore di quella calcolata per un determinato materiale e sezione del nucleo, il cablaggio si surriscalderà, il che può portare alla fusione del filo, alla rottura o al cortocircuito della rete con conseguenze spiacevoli, tra cui la necessità di una sostituzione completa del cablaggio elettrico non è delle peggiori.

Conoscere la forza della corrente nel circuito è anche necessario per la scelta degli interruttori automatici, che dovrebbero fornire un'adeguata protezione contro il sovraccarico della rete. Se la macchina è in piedi con un ampio margine al valore nominale, nel momento in cui viene attivata, l'attrezzatura potrebbe essere già fuori servizio. Ma se la corrente nominale dell'interruttore è inferiore alla corrente che si verifica nella rete ai picchi di carico, la macchina ti farà impazzire, diseccitando costantemente la stanza quando accendi il ferro o il bollitore.

La formula per calcolare la potenza di una corrente elettrica

Secondo la legge di Ohm, la corrente (I) è proporzionale alla tensione (U) e inversamente proporzionale alla resistenza (R) e la potenza (P) è calcolata come prodotto di tensione e corrente. Sulla base di ciò, viene calcolata la corrente nella sezione di rete: I = P / U.

In condizioni reali, alla formula viene aggiunto un ulteriore componente e la formula per una rete monofase assume la forma:

e per una rete trifase: I \u003d P / (1,73 * U * cos φ),

dove U per una rete trifase è assunto pari a 380 V, cos φ è il fattore di potenza, che riflette il rapporto tra le componenti attive e reattive della resistenza di carico.

Per i moderni alimentatori la componente reattiva è insignificante, il valore di cos φ può essere assunto pari a 0,95. Le eccezioni sono potenti trasformatori (ad esempio saldatrici) e motori elettrici, hanno una grande resistenza induttiva. Nelle reti in cui è previsto il collegamento di tali dispositivi, l'intensità di corrente massima deve essere calcolata utilizzando un fattore cos φ di 0,8, oppure l'intensità di corrente deve essere calcolata utilizzando il metodo standard, quindi un fattore di moltiplicazione di 0,95 / 0,8 = 1,19 essere applicato.

Sostituendo i valori di tensione effettivi di 220 V / 380 V e un fattore di potenza di 0,95, otteniamo I \u003d P / 209 per una rete monofase e I \u003d P / 624 per una rete trifase, cioè, in una rete trifase con lo stesso carico, la corrente è tre volte inferiore. Non c'è paradosso qui, poiché il cablaggio trifase prevede fili trifase e con un carico uniforme su ciascuna delle fasi, è diviso in tre. Poiché la tensione tra ciascuna fase e il neutro funzionante è di 220 V, la formula può anche essere riscritta in una forma diversa, quindi è più chiara: I \u003d P / (3 * 220 * cos φ).

Selezioniamo il rating dell'interruttore

Applicando la formula I \u003d P / 209, otteniamo che con un carico con una potenza di 1 kW, la corrente in una rete monofase sarà 4,78 A. La tensione nelle nostre reti non è sempre esattamente 220 V, quindi è non sarà un grosso errore calcolare la forza attuale con un piccolo margine di 5 A per ogni kilowatt di carico. È immediatamente chiaro che non è consigliabile accendere un ferro con una potenza di 1,5 kW in una prolunga contrassegnata con "5 A", poiché la corrente sarà una volta e mezza superiore al valore del passaporto. E puoi immediatamente "calibrare" le taglie standard delle macchine e determinare per quale carico sono progettate:

• 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;
• 100A - 20kW.

Usando la tecnica "5 ampere per kilowatt", puoi stimare la forza attuale che si verifica nella rete quando si collegano i dispositivi domestici. Siamo interessati ai picchi di carico sulla rete, quindi per il calcolo dovresti utilizzare il massimo consumo energetico e non la media. Queste informazioni sono contenute nella documentazione del prodotto. Non vale la pena calcolare da soli questo indicatore, sommando le capacità di targa di compressori, motori elettrici ed elementi riscaldanti inclusi nel dispositivo, poiché esiste anche un indicatore come l'efficienza, che dovrà essere stimato in modo speculativo con il rischio di fare un grosso errore.

Quando si progettano i cablaggi elettrici in un appartamento o in una casa di campagna, non sempre si conoscono con certezza i dati di composizione e passaporto delle apparecchiature elettriche che verranno collegate, ma si possono utilizzare i dati indicativi degli elettrodomestici comuni alla nostra quotidianità:

• sauna elettrica (12 kW) - 60 A;
• fornello elettrico (10 kW) - 50 A;
• piano cottura (8 kW) - 40 A;
• scaldabagno elettrico istantaneo (6 kW) - 30 A;
• lavastoviglie (2,5 kW) - 12,5 A;
• lavatrice (2,5 kW) - 12,5 A;
• vasca idromassaggio (2,5 kW) - 12,5 A;
• aria condizionata (2,4 kW) - 12 A;
• forno a microonde (2,2 kW) - 11 A;
• bollitore elettrico ad accumulo (2 kW) - 10 A;
• bollitore elettrico (1,8 kW) - 9 A;
• ferro (1,6 kW) - 8 A;
• solarium (1,5 kW) - 7,5 A;
• aspirapolvere (1,4 kW) - 7 A;
• tritacarne (1,1 kW) - 5,5 A;
• tostapane (1 kW) - 5 A;
• macchina per il caffè (1 kW) - 5 A;
• asciugacapelli (1 kW) - 5 A;
• computer desktop (0,5 kW) - 2,5 A;
• frigorifero (0,4 kW) - 2 A.

Il consumo di energia degli apparecchi di illuminazione e dell'elettronica di consumo è contenuto, in generale la potenza totale degli apparecchi di illuminazione può essere stimata in 1,5 kW ed è sufficiente una macchina da 10 A per gruppo di illuminazione. L'elettronica di consumo è collegata alle stesse prese dei ferri da stiro, non è consigliabile riservare energia aggiuntiva per esso.

Se riassumi tutte queste correnti, la cifra è impressionante. In pratica la possibilità di collegare il carico è limitata dalla quantità di energia elettrica assegnata, per gli appartamenti con stufa elettrica nelle case moderne è di 10-12 kW e nell'appartamento è presente una macchina automatica con un valore nominale di 50 A E questi 12 kW vanno distribuiti, visto che le utenze più potenti si concentrano in cucina e in bagno. Il cablaggio sarà meno preoccupante se è suddiviso in gruppi sufficienti, ciascuno con la propria macchina. Per una stufa elettrica (piano cottura), viene realizzato un ingresso separato con una macchina automatica da 40 A e viene installata una presa di corrente con una corrente nominale di 40 A, nient'altro deve essere collegato lì. Per una lavatrice e altre attrezzature per il bagno, viene creato un gruppo separato, con una macchina automatica di adeguata valutazione. Questo gruppo è solitamente protetto da un RCD con una corrente nominale maggiore del 15% rispetto alla potenza nominale dell'interruttore. Gruppi separati sono assegnati per l'illuminazione e per le prese a muro in ogni stanza.

Ci vorrà del tempo per calcolare le potenze e le correnti, ma state certi che il lavoro non sarà vano. Un cablaggio elettrico ben progettato e ben installato è la chiave del comfort e della sicurezza della tua casa.

La potenza della corrente elettrica è la velocità del lavoro svolto dal circuito. Definizione semplice, problemi con la comprensione. La potenza è divisa in attiva, reattiva. E inizia...

Lavoro di corrente elettrica, potenza

Quando una carica si muove lungo un conduttore, il campo lavora su di esso. Il valore è caratterizzato da sollecitazione, in contrasto con la tensione nello spazio libero. Le cariche si muovono nella direzione di potenziali decrescenti ed è necessaria una fonte di energia per mantenere il processo. La tensione è numericamente uguale al lavoro del campo quando ci si sposta nell'area di una singola carica (1 C). Nel corso delle interazioni, l'energia elettrica si trasforma in altre forme. Pertanto, è necessario introdurre un'unità universale, una valuta fisica liberamente convertibile. Nel corpo, l'ATP funge da misura, l'elettricità - il lavoro del campo.

Arco elettrico

Nel diagramma, il momento della conversione dell'energia viene visualizzato sotto forma di sorgenti EMF. Se i generatori sono diretti in una direzione, il consumatore - necessariamente nell'altra. Un fatto chiaro riflette il processo di consumo energetico, selezione dalle fonti di energia. EMF porta il segno opposto, spesso chiamato back-EMF. Evitare di confondere il concetto con il fenomeno che si verifica negli induttori allo spegnimento dell'alimentazione. Back EMF significa la transizione dell'energia elettrica in chimica, meccanica, luce.

Il consumatore vuole lavorare in una certa unità di tempo. Ovviamente il tagliaerba non ha intenzione di aspettare l'inverno, sperando di finire entro cena. La potenza della sorgente deve fornire la velocità di esecuzione specificata. Il lavoro viene eseguito da una corrente elettrica, quindi vale anche il concetto. La potenza può essere attiva, reattiva, utile e perdite di potenza. Le zone indicate dai circuiti fisici con resistenze sono in pratica dannose, sono costi. Il calore viene generato sulle resistenze dei conduttori, l'effetto Joule-Lenz porta a un consumo eccessivo di energia. Fanno eccezione gli apparecchi di riscaldamento, dove il fenomeno è auspicabile.

Un lavoro utile sui circuiti fisici è indicato da back-emf (una sorgente convenzionale con direzione opposta al generatore). Esistono diverse espressioni analitiche per il potere. A volte è conveniente usarne uno, in altri casi - un altro (vedi fig.):

Espressioni di potere attuali

1. La potenza è la velocità con cui viene svolto il lavoro.
2. La potenza è uguale al prodotto di tensione e corrente.
3. La potenza spesa per l'azione termica è uguale al prodotto della resistenza per il quadrato della corrente.
4. La potenza spesa sull'azione termica è uguale al rapporto tra il quadrato della tensione e la resistenza.

È più facile per una pinza amperometrica in stock utilizzare la seconda formula. Indipendentemente dalla natura del carico, calcoliamo la potenza. Solo attivo. La potenza è determinata da molti fattori, inclusa la temperatura. Per valore nominale del dispositivo si intende il valore sviluppato in regime stazionario. Per i riscaldatori, dovrebbe essere utilizzata la terza, quarta formula. La potenza dipende interamente dai parametri della rete di alimentazione. Progettato per funzionare con 110 volt AC in condizioni europee, si esaurirà rapidamente.

Circuiti trifase

Per i principianti, i circuiti trifase sembrano complicati, infatti questa è una soluzione tecnica più elegante. Anche l'elettricità è fornita alla casa da tre linee. All'interno l'ingresso è suddiviso in appartamenti. Più confuso è che alcuni dispositivi trifase sono privi di messa a terra, un filo neutro. Circuiti con neutro isolato. Non è necessario un filo neutro, la corrente viene restituita alla sorgente attraverso le linee di fase. Naturalmente, il carico qui su ciascun core è aumentato. I requisiti del PUE stabiliscono separatamente il tipo di rete. Per i circuiti trifase vengono introdotti i seguenti concetti, sui quali è necessario avere un'idea per calcolare correttamente la potenza:

Circuito trifase con neutro isolato

• Tensione di fase, corrente è chiamata, rispettivamente, differenza di potenziale e velocità di movimento della carica tra fase e neutro. È chiaro che nel caso sopra specificato con completo isolamento le formule non saranno valide. Perché non esiste il neutro.
• Tensione lineare, corrente è chiamata, rispettivamente, differenza di potenziale o velocità di movimento della carica tra due fasi qualsiasi. I numeri sono chiari dal contesto. Quando si parla di reti a 400 volt, significano tre fili, la differenza di potenziale con il neutro è di 230 volt. La tensione di linea è superiore alla tensione di fase.

C'è uno sfasamento tra tensione e corrente. Di cosa tace la fisica scolastica. Le fasi corrispondono se il carico è attivo al 100% (resistori semplici). Altrimenti c'è uno spostamento. In induttanza la corrente ritarda la tensione di 90 gradi, in capacità conduce. La semplice verità è facile da ricordare come segue (approccio fluido alla potenza reattiva). La parte immaginaria della resistenza dell'induttanza è jωL, dove ω è la frequenza circolare uguale a quella usuale (in Hz) moltiplicata per 2 numeri Pi; j è un operatore che denota la direzione del vettore. Ora scriviamo la legge di Ohm: U = I R = I jωL.

Si può vedere dall'uguaglianza: la tensione deve essere posta a 90 gradi quando si traccia il diagramma, la corrente rimarrà sull'asse delle ascisse (asse X orizzontale). La rotazione secondo le regole dell'ingegneria radio è in senso antiorario. Ora il fatto è ovvio: la corrente è in ritardo di 90 gradi. Per analogia, confronteremo per un condensatore. La resistenza alla corrente alternata in forma immaginaria si presenta così: -j / ωL, il segno indica: la tensione dovrà essere posata, perpendicolarmente all'asse delle ascisse. Pertanto, la corrente è in fase di anticipo di 90 gradi.

In realtà, parallelamente alla parte immaginaria, ce n'è una reale: si chiama resistenza attiva. Il filo della bobina è rappresentato da un resistore, essendo attorcigliato, acquisisce proprietà induttive. Pertanto, l'angolo di fase reale non sarà di 90 gradi, un po' meno.

E ora puoi passare alle formule per la potenza attuale dei circuiti trifase. Qui la linea forma uno sfasamento. Tra tensione e corrente e rispetto a un'altra linea. D'accordo, senza le conoscenze accuratamente presentate dagli autori, il fatto non può essere realizzato. Tra le linee di una rete industriale trifase, uno spostamento di 120 gradi (un giro completo è di 360 gradi). Fornirà uniformità di rotazione del campo nei motori, per i consumatori ordinari è indifferente. È più conveniente per i generatori idroelettrici: il carico è bilanciato. Lo spostamento va tra le linee, in ciascuna la corrente precede la tensione o è in ritardo:

1. Se la linea è simmetrica, gli spostamenti di corrente tra le fasi sono di 120 gradi, la formula è estremamente semplice. Ma! Se il carico è simmetrico. Diamo un'occhiata all'immagine: la fase f non è di 120 gradi, caratterizza lo spostamento tra la tensione e la corrente di ciascuna linea. Si presume che abbiano acceso il motore con tre avvolgimenti equivalenti, si ottiene questo risultato. Se il carico è sbilanciato, prenditi la briga di fare i calcoli per ciascuna riga separatamente, quindi somma i risultati per ottenere la corrente totale.
2. Il secondo gruppo di formule è dato per circuiti trifase con neutro isolato. Si presume che la corrente da una linea fluisca attraverso l'altra. Il neutro manca in quanto non necessario. Pertanto, le tensioni vengono prese non di fase (niente da cui contare), come la formula precedente, ma lineari. Di conseguenza, i numeri mostrano quale parametro dovrebbe essere preso. Smettila di aver paura delle lettere greche: fasi tra due parametri moltiplicati. I numeri vengono scambiati (1.2 o 2.1) per rappresentare correttamente il segno.
3. In un circuito asimmetrico riappaiono la tensione e la corrente di fase. Qui il calcolo viene effettuato separatamente per ogni riga. Non ci sono opzioni.

In pratica, misurare la potenza della corrente

Suggerimento, puoi usare le pinze amperometriche. Il dispositivo ti consentirà di determinare i parametri di crociera del trapano. L'accelerazione può essere rilevata solo con più esperimenti, il processo è estremamente veloce, la frequenza dei cambiamenti di visualizzazione non è superiore a 3 volte al secondo. Le pinze amperometriche mostrano un errore. La pratica mostra che è difficile ottenere l'errore indicato nel passaporto.

Più spesso, i contatori vengono utilizzati per valutare la potenza (per i pagamenti alle aziende fornitrici), i wattmetri (per scopi personali e lavorativi). Il dispositivo puntatore contiene una coppia di bobine fisse, attraverso le quali scorre la corrente del circuito, un telaio mobile, per indurre tensione collegando il carico in parallelo. Il design è progettato per implementare immediatamente la formula a piena potenza (vedi Fig.). La corrente viene moltiplicata per la tensione e un certo coefficiente che tiene conto della graduazione della scala, anche per il coseno dello sfasamento tra i parametri. Come accennato in precedenza, lo spostamento si adatta a 90 - meno 90 gradi, quindi il coseno è positivo, la coppia della freccia è diretta in una direzione.

Non c'è modo di dire se il carico è induttivo o capacitivo. Ma se è collegato in modo errato al circuito, le letture saranno negative (blocco laterale). Un evento simile si verificherà se il consumatore inizia improvvisamente a restituire energia al carico (succede). Nei dispositivi moderni accade qualcosa di simile, i calcoli vengono eseguiti da un modulo elettronico che integra il consumo di energia o legge le letture di potenza. Invece di una freccia, c'è un indicatore elettronico e molte altre opzioni utili.

Le misure in circuiti asimmetrici con neutro isolato causano particolari problemi, dove è impossibile sommare direttamente le potenze di ciascuna linea. I wattmetri condividono il principio di funzionamento:

1. Elettrodinamico. Descritto nella sezione. Sono costituiti da una bobina mobile e due fisse.
2. Ferrodinamico. Mi ricorda un motore a poli schermati.
3. Con un quadrato. La caratteristica ampiezza-frequenza di un elemento non lineare (ad esempio un diodo), simile a una parabola, viene utilizzata per quadrare una grandezza elettrica (usata nei calcoli).
4. Con sensore Hall. Se l'induzione viene eseguita utilizzando una bobina proporzionale alla tensione del campo magnetico nel sensore, applicare una corrente, l'EMF sarà il risultato della moltiplicazione dei due valori. Il valore desiderato.
5. Comparatori. Aumenta gradualmente il segnale di riferimento fino al raggiungimento della parità. Gli strumenti digitali raggiungono un'elevata precisione.

Nei circuiti con un forte sfasamento, per valutare le perdite viene utilizzato un wattmetro sinusoidale. Il progetto è simile a quello considerato, la posizione spaziale è tale da calcolare la potenza reattiva (vedi Fig.). In questo caso, il prodotto di corrente e tensione viene moltiplicato per il seno dell'angolo di fase. Misuriamo la potenza reattiva con un wattmetro (attivo) convenzionale. Ci sono diversi metodi. Ad esempio, in un circuito simmetrico trifase, è necessario includere un avvolgimento in serie in una linea e un avvolgimento parallelo in altre due. Quindi vengono eseguiti i calcoli: le letture dello strumento vengono moltiplicate per la radice di tre (tenendo conto che il prodotto di corrente, tensione e il seno dell'angolo tra di loro è sull'indicatore).

Per un circuito trifase con semplice asimmetria, il compito diventa più complicato. La figura mostra la tecnica di due wattmetri (ferrodinamico o elettrodinamico). L'inizio degli avvolgimenti è indicato da asterischi. La corrente passa attraverso la serie, la tensione da due fasi viene applicata al parallelo (una attraverso il resistore). Si somma la somma algebrica delle letture di entrambi i wattmetri, moltiplicata per la radice di tre per ottenere il valore della potenza reattiva.

Sono diversi tipi di energia. In questo articolo considereremo e studieremo concetti fisici come la potenza di una corrente elettrica.

Formule di potenza attuali

Sotto il potere attuale, così come in meccanica, capiscono il lavoro che viene svolto nell'unità di tempo. Per calcolare la potenza, conoscendo il lavoro svolto da una corrente elettrica in un certo periodo di tempo, una formula fisica aiuterà.

Corrente, tensione, potenza in elettrostatica sono legati da un'uguaglianza che può essere derivata dalla formula A=UI. Determina il lavoro svolto da una corrente elettrica:

P=A/t=UI/t=UI
Pertanto, la formula per la potenza in corrente continua in qualsiasi sezione del circuito è espressa come il prodotto dell'intensità della corrente e della tensione tra le estremità della sezione.

Unità di potenza

1 W (watt) - potenza attuale di 1 A (ampere) in un conduttore, tra le cui estremità viene mantenuta una tensione di 1 V (volt).

Un dispositivo per misurare la potenza della corrente elettrica è chiamato wattmetro. Inoltre, la formula della potenza attuale consente di determinare la potenza utilizzando un voltmetro e un amperometro.

Un'unità di potenza fuori sistema è kW (kilowatt), GW (gigawatt), mW (milliwatt), ecc. Alcune unità di lavoro fuori sistema che vengono spesso utilizzate nella vita di tutti i giorni sono anche associate a questo, ad esempio (kilowattora ). Nella misura in cui 1 kW = 10 3 W e 1 ora = 3600 secondi, poi

1kW · h \u003d 10 3 W 3600s \u003d 3,6 10 6 W s \u003d 3,6 10 6 J.

Legge e potenza di Ohm

Usando la legge di Ohm, l'attuale formula della potenza P=UIè scritto in questa forma:

P \u003d UI \u003d U 2 / R \u003d I 2 / R
Quindi, la potenza rilasciata sui conduttori è direttamente proporzionale alla forza della corrente che scorre attraverso il conduttore e alla tensione ai suoi capi.

Potenza effettiva e nominale

Quando si misura la potenza in un consumatore, la formula della potenza attuale consente di determinarne il valore effettivo, cioè quello che viene effettivamente rilasciato in un dato momento sul consumatore.

Nei passaporti di vari apparecchi elettrici è indicato anche il valore della potenza. Si chiama nominale. Il passaporto di un dispositivo elettrico di solito indica non solo la potenza nominale, ma anche la tensione per la quale è progettato. Tuttavia, la tensione nella rete potrebbe differire leggermente da quella indicata nel passaporto, ad esempio aumentare. Con un aumento della tensione, aumenta anche l'intensità della corrente nella rete e, di conseguenza, la potenza attuale nel consumatore. Cioè, il valore della potenza effettiva e nominale del dispositivo potrebbe differire. La potenza effettiva massima del dispositivo elettrico è maggiore del nominale. Questo viene fatto al fine di prevenire il guasto del dispositivo con lievi variazioni della tensione nella rete.

Se il circuito è composto da più consumatori, nel calcolare la loro potenza effettiva, va ricordato che per qualsiasi connessione di consumatori, la potenza totale nell'intero circuito è uguale alla somma delle capacità dei singoli consumatori.

Efficienza di un elettrodomestico

Come sapete, non esistono macchine e meccanismi ideali (cioè quelli che convertono completamente un tipo di energia in un altro o generano energia). Durante il funzionamento del dispositivo, una parte dell'energia spesa viene necessariamente spesa per il superamento di forze di resistenza indesiderate o viene semplicemente "dissipata" nell'ambiente. Pertanto, solo una parte dell'energia da noi spesa va a svolgere un lavoro utile, per il quale è stato creato il dispositivo.

In altre parole, l'efficienza mostra l'efficienza con cui il lavoro speso viene utilizzato quando viene svolto, ad esempio, da un apparecchio elettrico.

L'efficienza (indicata dalla lettera greca η ("questo")) è una quantità fisica che caratterizza l'efficienza di un dispositivo elettrico e mostra quanto viene speso del lavoro utile.

L'efficienza è determinata (come in meccanica) dalla formula:

η = A P / A Z 100%

Se la potenza della corrente elettrica è nota, le formule per determinare il CCD saranno simili a questa:

η \u003d P P / P Z 100%

Prima di determinare l'efficienza di un dispositivo, è necessario determinare qual è il lavoro utile (a cosa serve il dispositivo) e qual è il lavoro speso (il lavoro viene svolto o quale energia viene spesa per svolgere un lavoro utile).

Compito

Una normale lampada elettrica ha una potenza di 60 W e una tensione di esercizio di 220 V. Che lavoro fa la corrente elettrica nella lampada e quanto paghi per l'elettricità durante il mese, con una tariffa di T = 28 rubli, usando la lampada per 3 ore al giorno?
Qual è la corrente nella lampada e la resistenza della sua spirale in condizioni di lavoro?

Soluzione:

1. Per risolvere questo problema:
a) calcolare il tempo di funzionamento della lampada per un mese;
b) calcoliamo il lavoro della forza attuale nella lampada;
c) calcoliamo il canone mensile al tasso di 28 rubli;
d) calcolare la forza attuale nella lampada;
e) calcoliamo la resistenza della bobina della lampada in condizioni di lavoro.

2. Il lavoro della forza attuale è calcolato dalla formula:

A = Pt

La forza attuale nella lampada aiuterà a calcolare la formula della potenza attuale:

P=UI;
io = P/U.

La resistenza della bobina della lampada in condizioni di lavoro secondo la legge di Ohm è:

[A] = Wh;

[I] \u003d 1V 1A / 1B \u003d 1A;

[R] = 1V/1A = 1Ω.

4. Calcoli:

t = 30 giorni 3 h = 90 h;
A \u003d 60 90 \u003d 5400 W h \u003d 5,4 kW h;
I \u003d 60/220 \u003d 0,3 A;
R \u003d 220 / 0,3 \u003d 733 Ohm;
V \u003d 5,4 kWh 28 k / kWh \u003d 151 rubli.

Risposta: A \u003d 5,4 kWh; io \u003d 0,3 A; R = 733 Ohm; B = 151 rubli.