Conceptul de putere (M) este asociat cu productivitatea unui anumit mecanism, mașină sau motor. M poate fi definit ca cantitatea de muncă efectuată pe unitatea de timp. Adică, M este egal cu raportul dintre muncă și timpul petrecut pentru implementarea sa. În sistemul internațional de unități (SI) general acceptat, singura unitate de măsură pentru M este watul. Împreună cu aceasta, cai putere (CP) este încă indicatorul alternativ pentru M. În multe țări din lume, se obișnuiește să se măsoare M al motoarelor cu ardere internă în CP și M al motoarelor electrice în wați.
Varietăți de EIM
Odată cu dezvoltarea progresului științific și tehnologic, a apărut un număr mare de unități de măsurare a puterii (UIM). Printre acestea astăzi, cum ar fi W, kgcm / s, erg / s și hp sunt la cerere. Pentru a nu se introduce confuzie la trecerea de la un sistem de măsurare la altul, a fost alcătuit următorul tabel EIM, în care se măsoară puterea reală.
Tabele de relații dintre 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 pe secundă | 9,81 | 1 | 9,81 x 10 ^ 7 | 1,36 x 10 ^ -2 |
| 1 erg pe secundă | 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 |
Măsurarea lui M în mecanică
Toate corpurile din lumea reală sunt puse în mișcare de forța aplicată lor. Impactul asupra corpului unuia sau mai multor vectori se numește lucru mecanic (P). De exemplu, forța de tracțiune a unei mașini o conduce. Aşa se realizează R. mecanică.
Din punct de vedere științific, P este mărimea fizică „A”, determinată de produsul dintre mărimea forței „F”, distanța de mișcare a corpului „S” și cosinusul unghiului dintre vectorii de aceste două cantități.
Formula de lucru arată astfel:
A = F x S x cos (F, S).
M „N” în acest caz va fi determinat de raportul dintre cantitatea de muncă și perioada de timp „t” în care forțele au acționat asupra corpului. Prin urmare, formula care definește M va fi următoarea:
Motor mecanic M
Mărimea fizică M în mecanică caracterizează capacitățile diferitelor motoare. La mașinile M, motorul este determinat de volumul camerelor de ardere a combustibilului lichid. M al motorului este munca (cantitatea de energie generată) pe unitatea de timp. Motorul, în timpul funcționării sale, transformă un tip de energie într-un alt potențial. În acest caz, motorul transformă energia termică din arderea combustibilului în energia cinetică a mișcării de răsucire.
Este important de știut! Principalul indicator M al motorului este cuplul maxim.
Este cuplul care creează forța motorului. Cu cât acest indicator este mai mare, cu atât este mai mare M al unității.
La noi, unitățile de putere M sunt calculate în cai putere. Peste tot în lume există tendința de a calcula M în W. Acum, caracteristica puterii este indicată în documentație în două dimensiuni simultan în CP. și kilowați. În ce unitate de măsurare M este determinată de producătorul centralelor electrice și mecanice.
M electricitate
Electricul M se caracterizează prin viteza de conversie a energiei electrice în energie mecanică, termică sau luminoasă. Conform sistemului SI internațional, watul este EIM, în care se măsoară puterea aparentă a electricității.
Putere- o cantitate fizică egală cu raportul dintre munca depusă la o anumită perioadă de timp.
Există un concept de putere medie pe o anumită perioadă de timp. Δt... Puterea medie se calculează folosind această formulă: N = ΔA/Δt, putere instantanee conform următoarei formule: N = dA / dt... Aceste formule au o formă destul de generalizată, deoarece conceptul de putere este prezent în mai multe ramuri ale fizicii - mecanică și electrofizică. Deși principiile de bază ale calculului puterii rămân aproximativ aceleași ca în formula generală.
Puterea se măsoară în wați. Un wat este o unitate de măsură pentru putere egală cu un joule împărțit la o secundă. Pe lângă watt, există și alte unități de măsurare a puterii: cai putere, erg pe secundă, metru masă-forță pe secundă.
- unu cai putere metric egal cu 735 wați, engleză - 745 wați.
- Erg este o unitate de măsură foarte mică, un erg este egal cu zece cu minus a șaptea putere a unui watt.
- unu masă-forță-metru pe secundă este egal cu 9,81 wați.
Instrumente de masura
Practic, instrumentele de măsurare pentru măsurarea puterii sunt folosite în electrofizică, deoarece în mecanică, cunoscând un anumit set de parametri (viteză și forță), puteți calcula independent puterea. Dar în același mod în electrofizică este posibil să se calculeze puterea în funcție de parametri, dar, de fapt, în viața de zi cu zi pur și simplu nu folosim instrumente de măsurare pentru a fixa puterea mecanică. Deoarece cel mai adesea acești parametri pentru anumite mecanisme sunt deja desemnați. În ceea ce privește electronica, dispozitivul principal este un wattmetru utilizat în viața de zi cu zi în dispozitivul unui contor electric obișnuit.
Wattmetrele pot fi împărțite în mai multe tipuri în funcție de frecvență:
- Frecventa joasa
- RF
- Optic
Wattmetrele pot fi atât analogice, cât și digitale. Frecvența joasă (LF) constă din două inductori, sunt atât digitale, cât și analogice, sunt utilizate în industrie și viața de zi cu zi ca parte a contoarelor electrice obișnuite. Wattmetrele RF sunt împărțite în două grupe: puterea absorbită și puterea transmisă. Diferența constă în modul în care wattmetrul este conectat la rețea, cei care trec sunt conectați în paralel cu rețeaua, absorbiți la capătul rețelei ca sarcină suplimentară. Wattmetrele optice sunt folosite pentru a determina puterea fluxurilor de lumină și a fasciculelor laser. Sunt utilizate în principal în unele industrii și în laboratoare.
Puterea în mecanică
Puterea în mecanică este direct legată de puterea și munca pe care o face această putere. Munca este însă o mărime care caracterizează forța aplicată unui corp, sub acțiunea căreia corpul parcurge o anumită distanță. Puterea este calculată prin produsul scalar al vectorului viteză cu vectorul forță: P = F * v = F * v * ca a
(forța înmulțită cu vectorul viteză și unghiul dintre vectorul forță și viteza (cosinus alfa)).
De asemenea, puteți calcula puterea mișcării de rotație a corpului. P = M * w= π * M * n / 30... Puterea este egală cu (M) momentul forței înmulțit cu (w) viteza unghiulară sau pi (n) înmulțit cu momentul forței (M) și (n) viteza împărțit la 30.
Puterea în electrofizică
În electrofizică, puterea caracterizează viteza cu care electricitatea este transmisă sau convertită. Există astfel de tipuri de putere:
- Putere electrică instantanee. Deoarece puterea este munca efectuată într-un anumit timp, iar sarcina se mișcă de-a lungul unei anumite secțiuni a conductorului, avem formula: P (a-b) = A / Δt... A-B caracterizează zona prin care trece sarcina. A este munca sarcinii sau sarcinilor, Δt este timpul în care sarcina sau sarcinile trec prin secțiune (A-B). Conform aceleiași formule, alte valori de putere sunt calculate pentru diferite situații în care este necesar să se măsoare puterea instantanee pe o secțiune a conductorului.
- De asemenea, puteți calcula puterea unui debit constant: P = I * U = I ^ 2 * R = U ^ 2 / R.
- Puterea AC nu poate fi calculată folosind formula DC. În curent alternativ, se disting trei tipuri de putere:
- Puterea activă (P), care este egală cu P = U * I * cos f ... Unde U și I sunt parametrii efectivi ai curentului și f (phi) este unghiul de deplasare dintre faze. Această formulă este dată ca exemplu pentru un curent sinusoidal monofazat.
- Puterea reactivă (Q) caracterizează sarcinile create în dispozitive prin oscilații ale curentului electric alternativ sinusoidal monofazat. Q = U * I * păcat f ... Unitatea de măsură este volt-amper reactiv (var).
- Puterea aparentă (S) este egală cu rădăcina pătrată a puterii active și reactive. Măsurată în volți-amperi.
- Puterea inactivă este o caracteristică a puterii pasive prezente în circuitele de curent alternativ cu curent sinusoidal. Egal cu rădăcina pătrată a sumei pătratelor puterii reactive și ale puterii armonice. În absența puterii armonicilor superioare, aceasta este egală cu modulul de putere reactivă.
- Puterea AC nu poate fi calculată folosind formula DC. În curent alternativ, se disting trei tipuri de putere:
În secolul al XVIII-lea, puterea a început să fie numărată în cai putere. Până acum, această mărime fizică este folosită pentru a desemna puterea motoarelor. Lângă indicatorul de putere al motorului cu ardere internă în wați, valoarea în CP continuă să fie scrisă.
Puterea ca mărime fizică, formulă de putere
O valoare care arată cât de repede are loc conversia, translația sau consumul de energie în orice sistem - puterea. Pentru caracteristicile condițiilor energetice, este important cât de repede se realizează procesul. Munca efectuată pe unitatea de timp se numește putere:
- Dar munca;
- este timpul.
Puterea mecanică și puterea electrică pot fi luate în considerare separat.
Pentru a obține un răspuns la întrebarea: cum se măsoară puterea mecanică, luați în considerare acțiunea forței asupra unui corp în mișcare. Forța face munca, puterea în acest caz este determinată de formula:
- F - puterea;
- v este viteza.
În timpul mișcării de rotație, această valoare este determinată ținând cont de momentul forței și frecvența de rotație, „rpm”.
Relația dintre curent electric și putere
În inginerie electrică, munca va fi U - tensiunea care se mișcă cu 1 coulomb, numărul de coulombi mutați pe unitatea de timp este curentul (I). Puterea curentului electric sau puterea electrică P se obține prin înmulțirea curentului cu tensiunea:
Aceasta este o lucrare completă realizată în 1 secundă. Dependența este directă aici. Prin modificarea curentului sau tensiunii se modifică puterea consumată de dispozitiv.
Aceeași valoare a lui P se obține prin variarea uneia dintre cele două valori.
Determinarea unității de măsură pentru puterea curentă
Unitatea de măsurare a puterii curente poartă numele lui James Watt, un inginer mecanic scoțian. 1 W este puterea pe care o produce un curent de 1 A la o diferență de potențial de 1 V.
De exemplu, o sursă la o tensiune de 3,5 V creează un curent de 0,2 A în circuit, apoi puterea curentă va fi:
P = U * I = 3,5 * 0,2 = 0,7 W.
Atenţie!În mecanică, puterea este de obicei reprezentată de litera N, în electrotehnică - prin litera P. Cum se măsoară n și P? Indiferent de denumire, este o singură cantitate și se măsoară în wați „W”.
Watt și alte unități de putere
Vorbind despre ce se măsoară puterea, trebuie să știi despre ce este vorba. Un watt este o valoare care corespunde cu 1 J/s. Este acceptat în Sistemul Internațional de Unități. În ce unități se măsoară puterea? Ramura științei astrofizicii lucrează cu o unitate numită erg/s. Erg este o valoare foarte mică, egală cu 10-7 W.
O altă unitate, încă răspândită, din această serie este „cai putere”. În 1789, James Watt a calculat că o sarcină de 75 kg dintr-o mină poate fi trasă de un cal și făcută cu o viteză de 1 m/s. Pe baza calculului unei astfel de intensități de muncă, puterea motoarelor poate fi măsurată cu această valoare în raportul:
1 h.p. = 0,74 kW.
Interesant. Americanii si britanicii cred ca 1 CP. = 745,7 wați, iar rușii - 735,5 wați. Nu are sens să argumentăm cine are dreptate și cine nu, deoarece această măsură nu este sistemică și nu ar trebui utilizată. Organizația Internațională de Metrologie Legală recomandă scoaterea din circulație.
În Rusia, atunci când se calculează o politică CASCO sau OSAGO, sunt utilizate aceste date ale unității de putere a mașinii.
Formula pentru relația dintre putere, tensiune și curent
În inginerie electrică, munca este considerată ca o anumită cantitate de energie emisă de o sursă de energie pentru a opera un aparat electric într-o perioadă de timp. Prin urmare, puterea electrică este o mărime care descrie viteza de transformare sau transmitere a energiei electrice. Formula sa pentru curent continuu arată astfel:
- U - tensiune, V;
- I - puterea curentului, A.
Pentru unele cazuri, folosind formula legii lui Ohm, puterea poate fi calculată prin înlocuirea valorii rezistenței:
P = I * 2 * R, Unde:
- I - puterea curentului, A;
- R - rezistență, Ohm.
În cazul calculării puterii circuitelor de curent alternativ, va trebui să vă confruntați cu trei tipuri:
- formula sa activă: P = U * I * cos ϕ, unde este coeficientul unghiului de fază;
- reactiv se calculează: Q = U * I * sin ϕ;
- plin este prezentat sub forma: S = √P2 + Q2, unde P este activ, iar Q2 este reactiv.
Calculele pentru circuitele de curent alternativ monofazate și trifazate sunt efectuate după diferite formule.
Important! Consumatorii de energie electrică din întreprinderi sunt în principal motoare cu inducție, transformatoare și alte receptoare inductive. În timpul funcționării, ele folosesc putere reactivă și aceasta, curgând de-a lungul liniilor electrice, duce linia de transmisie la o sarcină suplimentară. Pentru a îmbunătăți calitatea energiei, compensarea energiei reactive este utilizată sub formă de unități condensatoare.
Instrumente pentru măsurarea puterii electrice
Un wattmetru vă permite să măsurați puterea. Are două înfășurări. Unul este inclus în circuit în serie, ca un ampermetru, al doilea în paralel, ca un voltmetru. În instalațiile din industria energiei electrice, wattmetrele determină valori în kilowați-oră „kWh”. Măsurătorile sunt necesare nu numai pentru energia electrică, ci și pentru energia laser. Dispozitivele capabile să măsoare acest indicator sunt fabricate atât în versiune staționară, cât și portabilă. Cu ajutorul lor, se estimează nivelul de radiație laser al echipamentelor care utilizează acest tip de energie. Unul dintre contoarele portabile este LP1, un producător japonez. LP1 permite determinarea directă a valorilor intensității luminii, de exemplu, în punctul vizual al dispozitivelor optice ale playerelor DVD.
Puterea în aparatele electrocasnice
Pentru a încălzi metalul filamentului unui bec, pentru a crește temperatura suprafeței de lucru a unui fier de călcat sau a altui aparat de uz casnic, se consumă o anumită cantitate de energie electrică. Valoarea sa luată de sarcina pe oră este considerată consumul de energie al acestui dispozitiv.
Atenţie! Daca pe bec scrie "40 W, 230 V", inseamna ca in 1 ora consuma 40 W de la reteaua de curent alternativ. Cunoscând numărul de becuri și parametrii, ei calculează câtă energie este cheltuită pentru iluminarea încăperilor pe lună.
Cum se traduce wați
Din watt– valoarea este mică, în viața de zi cu zi funcționează cu kilowați, folosesc sistemul de conversie:
- 1 W = 0,001 kW;
- 10 W = 0,01 kW;
- 100 W = 0,1 kW;
- 1000 W = 1 kW.
Puterea unor aparate electrice, W
Valorile medii ale consumului de energie electrică al dispozitivelor de uz casnic:
- plăci - 110006000 W;
- frigidere - 150-600 W;
- mașini de spălat - 1000-3000 W;
- aspiratoare - 1300-4000 W;
- ceainic electric - 2000-3000 W.
Parametrii fiecărui aparat electrocasnic sunt indicați în pașaport și sunt indicați și pe carcasă. Valorile exacte pentru informațiile consumatorilor sunt definite acolo.
Video
Din scrisoarea clientului:
Spune-mi, pentru numele lui Dumnezeu, de ce puterea UPS-ului este indicată în Volți-Amperi, și nu în kilowați obișnuiți. Acest lucru este foarte enervant. La urma urmei, toată lumea a fost de mult obișnuită cu kilowați. Iar puterea tuturor dispozitivelor este indicată în principal în kW.
Alexei. 21 iunie 2007
Caracteristicile tehnice ale oricărui UPS indică puterea aparentă [kVA] și puterea activă [kW] - ele caracterizează capacitatea de încărcare a UPS-ului. Exemplu, vezi fotografiile de mai jos:
 |
Puterea nu tuturor dispozitivelor este indicată în wați, de exemplu:
- Puterea transformatoarelor este indicată în VA:
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (transformatoare TP: vezi anexa)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (transformatoare TSGL: vezi anexa) - Puterea condensatorului este indicată în Variație:
http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (condensatori K78-39: vezi anexa)
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (condensatori din Marea Britanie: vezi apendicele) - Exemple de alte sarcini - vezi atașamentele de mai jos.
Caracteristicile de putere ale sarcinii pot fi setate precis cu un singur parametru (putere activă în W) numai în cazul curentului continuu, deoarece există un singur tip de rezistență în circuitul de curent continuu - rezistența activă.
Caracteristicile de putere ale sarcinii pentru cazul curentului alternativ nu pot fi setate cu exactitate cu un singur parametru, deoarece există două tipuri diferite de rezistență în circuitul de curent alternativ - activ și reactiv. Prin urmare, doar doi parametri: puterea activă și puterea reactivă caracterizează cu exactitate sarcina.
Principiul de funcționare al rezistențelor active și reactive este complet diferit. Rezistență activă - transformă ireversibil energia electrică în alte tipuri de energie (căldură, lumină etc.) - exemple: lampă cu incandescență, încălzitor electric (paragraful 39, Fizica Clasa 11 V.A.Kasyanov M .: Drofa, 2007).
Rezistență reactivă - acumulează alternativ energie, apoi o dă înapoi rețelei - exemple: condensator, inductor (paragraful 40,41, Fizică Grad 11 V.A.Kasyanov M .: Drofa, 2007).
Mai departe, în orice manual de inginerie electrică, puteți citi că puterea activă (disipată de o rezistență activă) se măsoară în wați, iar puterea reactivă (care circulă printr-o reactanță) este măsurată în vars; de asemenea, pentru a caracteriza puterea sarcinii, se mai folosesc doi parametri: puterea totală și factorul de putere. Toți acești 4 parametri:
- Puterea activă: desemnare P, unitate: Watt
- Putere reactivă: denumire Q, unitate: Var(Volt Amperi reactiv)
- Puterea aparentă: desemnare S, unitate: VA(Volt Amperi)
- Factor de putere: denumire k sau cosФ, unitate de măsură: mărime adimensională
Acești parametri sunt legați de rapoartele: S * S = P * P + Q * Q, cosФ = k = P / S
De asemenea cosФ se numește factor de putere ( Factor de putere – PF)
Prin urmare, în inginerie electrică, oricare dintre acești parametri sunt setați pentru caracteristica de putere, deoarece restul poate fi găsit din acești doi.
De exemplu, motoare electrice, lămpi (descărcare) - în acelea. datele indicate P [kW] și cosF:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (motoare AIR: vezi anexa)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (Lămpi DRL: vezi anexa)
(pentru exemple de date tehnice pentru diferite sarcini, vezi anexa de mai jos)
La fel este și cu sursele de alimentare. Puterea lor (capacitatea de sarcină) este caracterizată de un parametru pentru sursele de curent continuu - puterea activă (W) și doi parametri pentru sursă. sursa de curent alternativ. De obicei, acești doi parametri sunt puterea aparentă (VA) și activă (W). Vezi de exemplu parametrii grupului electrogen și ai UPS-ului.
Majoritatea aparatelor de birou și de uz casnic sunt active (nu sau puțină reactanță), deci puterea lor este indicată în wați. În acest caz, atunci când se calculează sarcina, este utilizată valoarea puterii UPS-ului. Dacă sarcina sunt computere cu surse de alimentare (PSU) fără corecție a factorului de putere de intrare (APFC), o imprimantă laser, un frigider, un aparat de aer condiționat, un motor electric (de exemplu, o pompă submersibilă sau un motor într-o mașină unealtă), lămpi cu balast fluorescent , etc. - toate ieșirile sunt utilizate în calcul. ... Date UPS: kVA, kW, caracteristici de suprasarcină etc.
Consultați tutoriale de inginerie electrică, de exemplu:
1. Evdokimov FE Fundamentele teoretice ale ingineriei electrice. - M .: Centrul editorial „Academia”, 2004.
2. Nemtsov MV Electrotehnica si electronica. - M .: Centrul editorial „Academia”, 2007.
3. Fretedov LA Inginerie electrică. - M .: Liceu, 1989.
Vedeți și puterea AC, factorul de putere, rezistența electrică, reactanța http://en.wikipedia.org
(traducere: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)
Apendice
Exemplul 1: puterea transformatoarelor și autotransformatoarelor este indicată în VA (Volți Amperi)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (transformatoare TSGL)
| Autotransformatoare monofazate |
|
||
| TDGC2-0,5 kVa, 2A | AOSN-2-220-82 | ||
| TDGC2-1,0 kVa, 4A | Latr 1.25 | AOSN-4-220-82 | |
| TDGC2-2,0 kVa, 8A | Latr 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 (autotransformatoare de laborator LATR / TDGC2)
Exemplul 2: puterea condensatoarelor este indicată în Varas (Volți Amperi reactivi)
 |
http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (condensatori K78-39)
 |
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (condensatoare din Marea Britanie)
Exemplul 3: datele tehnice ale motoarelor electrice conțin puterea activă (kW) și cosF
Pentru sarcini precum motoare electrice, lămpi (descărcare), surse de alimentare pentru computer, sarcini combinate etc. - datele tehnice indică P [kW] și cosF (putere activă și factor de putere) sau S [kVA] și cosF (putere aparentă și factor de putere putere).
http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(sarcină combinată - mașină de tăiat cu plasmă din oțel / Cutter cu plasmă cu invertor LGK160 (IGBT)
http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (sursa PC)
Anexa 1
Dacă sarcina are un factor de putere mare (0,8 ... 1,0), atunci proprietățile sale se apropie de sarcina activă. O astfel de sarcină este ideală atât pentru linia de rețea, cât și pentru sursele de alimentare, deoarece nu generează curenți și puteri reactive în sistem.
Prin urmare, în multe țări au fost adoptate standarde care reglementează factorul de putere al echipamentelor.
Anexa 2
Echipamentele cu o singură sarcină (de exemplu, unitatea de alimentare pentru PC) și combinate cu mai multe componente (de exemplu, o mașină de frezat industrială cu mai multe motoare, PC, iluminat etc.) au factori de putere mici (mai puțin de 0,8) ai unităților interne ( de exemplu, un redresor de alimentare pentru PC sau un motor electric are factor de putere 0,6 ... 0,8). Prin urmare, în zilele noastre majoritatea echipamentelor au un bloc de intrare pentru corector de factor de putere. În acest caz, factorul de putere de intrare este de 0,9 ... 1,0, ceea ce respectă standardele de reglementare.
Anexa 3. Notă importantă privind factorul de putere al UPS-ului și regulatoarele de tensiune
Capacitatea de sarcină a UPS și DGS este normalizată la o sarcină industrială standard (factor de putere 0,8 cu caracter inductiv). De exemplu UPS 100 kVA / 80 kW. Aceasta înseamnă că dispozitivul poate furniza o sarcină rezistivă cu o putere maximă de 80 kW, sau o sarcină mixtă (reactiv-reactivă) cu o putere maximă de 100 kVA cu un factor de putere inductiv de 0,8.
La stabilizatoarele de tensiune, situația este diferită. Pentru stabilizator, factorul de putere de sarcină este irelevant. De exemplu, un stabilizator de tensiune de 100 kVA. Aceasta înseamnă că dispozitivul poate furniza o sarcină rezistivă cu o putere maximă de 100 kW, sau orice alta (pur activă, pur reactivă, mixtă) cu o putere de 100 kVA sau 100 kvar cu orice factor de putere capacitiv sau inductiv. Rețineți că acest lucru este valabil pentru sarcini liniare (fără armonici de curent mai mari). Cu distorsiuni armonice mari ale curentului de sarcină (THD mare), puterea de ieșire a stabilizatorului scade.
Anexa 4
Exemple ilustrative de sarcini pure active și reactive pure:
- O lampă incandescentă de 100 W este conectată la un curent alternativ de 220 VAC - există un curent de conducere peste tot în circuit (prin conductorii firelor și părul de tungsten al lămpii). Caracteristici de sarcină (lampi): putere S = P ~ = 100 VA = 100 W, PF = 1 => toată puterea electrică este activă, ceea ce înseamnă că este complet absorbită în lampă și se transformă în energie termică și luminoasă.
- Un condensator nepolar de 7 μF este conectat la rețeaua de 220 VAC AC - există un curent de conducere în circuitul firului, un curent de polarizare curge în interiorul condensatorului (prin dielectric). Caracteristici de sarcină (condensator): putere S = Q ~ = 100 VA = 100 VAR, PF = 0 => toată puterea electrică este reactivă, ceea ce înseamnă că circulă constant de la sursă la sarcină și înapoi, din nou la sarcină etc.
Anexa 5
Pentru a indica reactanța predominantă (inductivă sau capacitivă), semnul este atribuit factorului de putere:
+ (plus)- dacă reactanţa totală este inductivă (exemplu: PF = + 0,5). Faza curentă rămâne în urma fazei de tensiune cu un unghi F.
- (minus)- dacă reactanța totală este capacitivă (exemplu: PF = -0,5). Faza curentă este înaintea fazei de tensiune cu un unghi F.
Anexa 6
Întrebări suplimentare
Intrebarea 1:
De ce numerele / mărimile imaginare (de exemplu, puterea reactivă, reactanța etc.), care nu există în realitate, sunt folosite în toate manualele de inginerie electrică atunci când se calculează circuitele de curent alternativ?
Răspuns:
Da, toate cantitățile individuale din lumea înconjurătoare sunt reale. Inclusiv temperatura, reactanța etc. Utilizarea numerelor imaginare (complexe) este doar un truc matematic care face calculele mai ușoare. Ca rezultat al calculului, se obține un număr neapărat real. Exemplu: puterea reactivă a sarcinii (condensator) 20kVAr este fluxul real de energie, adică wați reali care circulă în circuitul sursă-sarcină. Dar pentru a distinge acești wați de wați, absorbiți iremediabil de sarcină, acești „wați în circulație” s-au decis să fie numiți Volți · Amperi reactivi.
Cometariu:
Anterior, în fizică se foloseau doar cantități individuale, iar în calcul toate cantitățile matematice corespundeau cantităților reale ale lumii înconjurătoare. De exemplu, distanța este egală cu viteza ori timpul (S = v * t). Apoi, odată cu dezvoltarea fizicii, adică pe măsură ce studiul obiectelor mai complexe (lumină, unde, curent electric alternativ, atom, spațiu etc.) a apărut un număr atât de mare de mărimi fizice încât a devenit imposibil să se calculeze fiecare separat. . Aceasta nu este doar o problemă de calcul manual, ci și o problemă de compilare a programelor de calculator. Pentru a rezolva această problemă, mărimile unice apropiate au început să fie combinate în altele mai complexe (inclusiv 2 sau mai multe mărimi simple), respectând legile de transformare cunoscute în matematică. Așa au apărut mărimile scalare (single) (temperatura etc.), vector și complex dublat (impedanță etc.), triplet vectorial (vector câmp magnetic etc.), și mărimi mai complexe - matrice și tensoare (tensor constantă dielectrică). , tensorul Ricci etc.). Pentru a simplifica calculele în inginerie electrică, se folosesc următoarele valori duble imaginare (complexe):
- Impedanta (impedanta) Z = R + iX
- Puterea aparentă S = P + iQ
- Constanta dielectrica e = e "+ ie"
- Permeabilitatea magnetică m = m "+ im"
- si etc.
Intrebarea 2:
Pagina http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power arată S P Q Ф pe un complex, adică un plan imaginar/inexistent. Ce legătură au toate acestea cu realitatea?
 |
Răspuns:
Este dificil să se efectueze calcule cu sinusoide reale, prin urmare, pentru a simplifica calculele, se utilizează o reprezentare vectorială (complexă), ca în Fig. de mai sus. Dar asta nu înseamnă că S P Q prezentat în figură nu are nicio legătură cu realitatea. Valorile reale S P Q pot fi reprezentate în forma obișnuită, pe baza măsurătorilor semnalelor sinusoidale cu un osciloscop. Valorile lui S P Q Ф I U în circuitul de curent alternativ „sursă-sarcină” depind de sarcină. Mai jos este un exemplu de semnale sinusoidale reale S P Q și Ф pentru cazul unei sarcini constând din rezistențe active și reactive (inductive) conectate în serie.
 |
Întrebarea 3:
Cu cleme de curent obișnuite și un multimetru, curentul de sarcină este de 10 A, iar tensiunea la sarcină este de 225 V. Înmulțind și obținem puterea de sarcină în W: 10 A 225 V = 2250 W.
Răspuns:
Ați primit (calculat) puterea totală de sarcină de 2250 VA. Prin urmare, răspunsul tău va fi adevărat numai dacă sarcina ta este pur activă, atunci într-adevăr Volt · Ampere este egal cu Watt. Pentru toate celelalte tipuri de sarcini (de exemplu, un motor electric) - nr. Pentru a măsura toate caracteristicile oricărei sarcini arbitrare, trebuie să utilizați un analizor de rețea, de exemplu APPA137:
 |
Consultați literatura suplimentară, de exemplu:
Evdokimov F.E. Fundamentele teoretice ale ingineriei electrice. - M .: Centrul editorial „Academia”, 2004.
Nemtsov M.V. Inginerie electrică și electronică. - M .: Centrul editorial „Academia”, 2007.
Fretedov L.A. Inginerie electrică. - M .: Liceu, 1989.
Putere AC, factor de putere, rezistență electrică, reactanță
http://en.wikipedia.org (traducere: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)
Teoria și calculul transformatoarelor de putere mică Yu.N. Starodubtsev / RadioSoft Moscow 2005 / rev d25d5r4feb2013
Cu toții ne confruntăm în fiecare zi cu aparate electrice, se pare că fără ele viața noastră se oprește. Și fiecare dintre ele are o capacitate specificată în instrucțiunile tehnice. Astăzi ne vom da seama ce este, vom afla tipurile și metodele de calcul.
Aparatele electrice conectate la rețea funcționează într-un circuit de curent alternativ, așa că vom lua în considerare puterea în aceste condiții. Cu toate acestea, mai întâi, să dăm o definiție generală a conceptului.
Puterea este o mărime fizică care reflectă rata de conversie sau transfer al energiei electrice.
Într-un sens mai restrâns, se spune că puterea electrică este raportul dintre munca efectuată într-o anumită perioadă de timp și acea perioadă de timp.
Dacă reformulam această definiție mai puțin științific, se dovedește că puterea este o anumită cantitate de energie care este consumată de consumator într-o anumită perioadă de timp. Cel mai simplu exemplu este o lampă cu incandescență convențională. Rata cu care un bec transformă electricitatea consumată în căldură și lumină va fi puterea sa. În consecință, cu cât este mai mare inițial acest indicator al becului, cu atât va consuma mai multă energie și va oferi mai multă lumină.
Deoarece în acest caz, nu există doar procesul de transformare a energiei electrice într-un altul ( lumina, caldura etc.), dar și procesul de oscilație a câmpurilor electrice și magnetice, apare o defazare între curent și tensiune, iar acest lucru trebuie luat în considerare în calculele ulterioare.
Când se calculează puterea într-un circuit de curent alternativ, se obișnuiește să se distingă componentele active, reactive și totale.
Conceptul de putere activă
Puterea „utilă” activă este acea parte a puterii care caracterizează direct procesul de transformare a energiei electrice într-o altă energie. Se notează cu litera latină P și se măsoară în ( W).
Calculat prin formula: P = U⋅I⋅cosφ,
unde U și I sunt valoarea efectivă a tensiunii și, respectiv, curentului circuitului, cos φ este cosinusul unghiului de fază dintre tensiune și curent.
IMPORTANT! Formula descrisă mai devreme este potrivită pentru calcularea circuitelor cu, totuși, unitățile puternice utilizează de obicei o rețea de 380V. În acest caz, expresia trebuie înmulțită cu rădăcina lui trei sau 1,73
Conceptul de putere reactivă
Puterea reactivă „dăunătoare” este puterea care este generată în timpul funcționării aparatelor electrice cu o sarcină inductivă sau capacitivă și reflectă oscilațiile electromagnetice care apar. Mai simplu spus, este energia care merge de la sursa de energie la consumator și apoi se întoarce înapoi în rețea.
În mod firesc, este imposibil să utilizați această componentă în afaceri, în plus, dăunează în mare măsură rețelei de alimentare, prin urmare încearcă de obicei să o compenseze.
Această valoare este desemnată de litera latină Q.
TINE MINTE! Puterea reactivă nu este măsurată în wați obișnuiți ( W), și în volți-amperi reactivi ( Var).
Calculat prin formula:
Q = U⋅I⋅sinφ,
unde U și I sunt valoarea efectivă a tensiunii și, respectiv, curentului circuitului, sinφ este sinusul unghiului de fază dintre tensiune și curent.
IMPORTANT! La calcul, această valoare poate fi fie pozitivă, fie negativă, în funcție de mișcarea fazei.
Sarcini capacitive și inductive
Principala diferență între reactiv ( capacitiv și inductiv) sarcină - prezența, de fapt, a capacității și inductanței, care tind să înmagazineze energie și să o dea ulterior rețelei.
O sarcină inductivă transformă mai întâi energia unui curent electric într-un câmp magnetic ( pentru o jumătate de perioadă), apoi transformă energia câmpului magnetic într-un curent electric și o transferă în rețea. Un exemplu sunt motoarele asincrone, redresoarele, transformatoarele, electromagneții.
IMPORTANT! Când se operează o sarcină inductivă, curba curentului rămâne întotdeauna în urma curbei tensiunii cu o jumătate de ciclu.
O sarcină capacitivă transformă energia unui curent electric într-un câmp electric și apoi transformă energia câmpului rezultat înapoi într-un curent electric. Ambele procese, din nou, au loc pentru o jumătate de perioadă fiecare. Exemple sunt condensatoarele, bateriile, motoarele sincrone.
IMPORTANT!În timpul funcționării sarcinii capacitive, curba de curent conduce curba de tensiune cu o jumătate de ciclu.
Factorul de putere cosφ
Factorul de putere cosφ ( citi cosinus phi) Este o mărime fizică scalară care reflectă eficiența consumului de energie electrică. Mai simplu spus, factorul cosφ arată prezența unei părți reactive și valoarea părții active rezultate în raport cu puterea totală.
Factorul cosφ se găsește prin raportul dintre puterea electrică activă și puterea electrică aparentă.
NOTĂ! Pentru un calcul mai precis, trebuie luată în considerare distorsiunea armonică a sinusoidei, totuși, în calculele normale, acestea sunt neglijate.
Valoarea acestui coeficient poate varia de la 0 la 1 ( dacă calculul este în procente, atunci de la 0% la 100%). Nu este greu de înțeles din formula de calcul că, cu cât valoarea sa este mai mare, cu atât componenta activă este mai mare și, prin urmare, cu atât performanța dispozitivului este mai bună.
Concept de putere maximă. Triunghiul puterii
Puterea aparentă este o valoare calculată geometric egală cu rădăcina sumei pătratelor puterii active și, respectiv, reactive. Este desemnat prin litera latină S.
S = U⋅I
IMPORTANT! Puterea aparentă este măsurată în volți-amperi ( VA).
Triunghiul puterii este o reprezentare convenabilă a tuturor calculelor descrise anterior și a relației dintre puterea activă, reactivă și aparentă.
Picioarele reflectă componentele reactive și active, ipotenuza - puterea maximă. Conform legilor geometriei, cosinusul unghiului φ este egal cu raportul dintre componentele active și totale, adică este factorul de putere.
Cum să găsiți puterea activă, reactivă și aparentă. Exemplu de calcul
Toate calculele se bazează pe formulele indicate anterior și pe triunghiul puterii. Să aruncăm o privire la cea mai frecventă problemă în practică.
De obicei, aparatele electrice indică puterea activă și valoarea factorului cosφ. Cu aceste date, este ușor de calculat componentele reactive și totale.
Pentru a face acest lucru, împărțim puterea activă la factorul cosφ și obținem produsul dintre curent și tensiune. Aceasta va fi putere maximă.
Cum se măsoară cosφ în practică
Valoarea coeficientului cosφ este de obicei indicată pe etichetele aparatelor electrice, cu toate acestea, dacă este necesar să se măsoare în practică, acestea folosesc un dispozitiv specializat - un contor de fază. De asemenea, un wattmetru digital poate face față cu ușurință acestei sarcini.
Dacă cosφul rezultat este suficient de mic, acesta poate fi practic compensat. Acest lucru se realizează în principal prin includerea de dispozitive suplimentare în lanț.
- Dacă este necesară corectarea componentei reactive, atunci un element reactiv trebuie inclus în circuit, acționând opus dispozitivului deja funcțional. Pentru a compensa funcționarea unui motor cu inducție, de exemplu o sarcină inductivă, un condensator este conectat în paralel. Un electromagnet este conectat pentru a compensa motorul sincron.
- Dacă este necesar să se corecteze problemele de neliniaritate, în circuit este introdus un corector pasiv cosφ, de exemplu, poate fi o bobine de inductanță mare conectată în serie cu sarcina.
Puterea este unul dintre cei mai importanți indicatori ai aparatelor electrice, așa că a ști ce este și cum este calculată este utilă nu numai pentru școlari și oameni specializați în tehnologie, ci și pentru fiecare dintre noi.
