Calculul puterii după curent și tensiune. Ce este puterea electrică

Conţinut:

Oricare dintre elementele rețelei electrice este un obiect material de un anumit design. Dar particularitatea sa este într-o stare duală. Poate fi atât sub sarcină electrică, cât și dezactivată. Dacă nu există conexiune electrică, nimic nu amenință integritatea obiectului. Dar atunci când este conectat la o sursă de alimentare, adică atunci când apare o tensiune (U) și un curent electric, o proiectare incorectă a unui element de rețea electrică poate deveni fatală pentru acesta dacă tensiunea și curentul electric conduc la eliberarea de căldură.

Diferențele de putere la tensiune constantă și alternativă

Cel mai simplu este să calculezi puterea circuitelor electrice cu un curent electric constant. Legea lui Ohm este valabilă pentru secțiunile lor, în care sunt implicate doar U aplicat și rezistența. Pentru a calcula curentul I, U este împărțit la rezistența R:

în plus, puterea curentă necesară se numește amperi.

Și deoarece puterea electrică P pentru un astfel de caz este produsul dintre U și puterea curentului electric, este la fel de ușor ca și curentul electric, calculat prin formula:

în plus, puterea de sarcină necesară este denumită wați.

Toate componentele acestor două formule sunt caracteristice curentului electric constant și sunt numite active. Reamintim cititorilor noștri că legea lui Ohm, care face posibilă calcularea puterii curente, este foarte diversă în afișarea sa. Formulele sale iau în considerare particularitățile proceselor fizice corespunzătoare naturii electricității. Și cu U constant și variabil, ele procedează semnificativ diferit. Un transformator U constant este un dispozitiv complet inutil. La fel și motoarele sincrone și asincrone.

Principiul funcționării lor constă într-un câmp magnetic variabil creat de elemente ale circuitelor electrice cu inductanță. Și un astfel de câmp apare doar ca o consecință a U alternativ și a curentului alternativ corespunzător. Dar electricitatea se caracterizează și prin acumularea de sarcini în elementele circuitelor electrice. Acest fenomen se numește capacitate și se află în centrul proiectării condensatoarelor. Parametrii asociați cu inductanța și capacitatea se numesc reactivi.

Calculul puterii în circuitele de curent alternativ

Prin urmare, pentru determinarea curentului prin putere și tensiune, atât într-o rețea electrică convențională de 220 V, cât și în orice alta în care se folosește o variabilă U, va fi necesar să se țină cont de mai mulți parametri activi și reactivi. Pentru aceasta se aplică calculul vectorial. Ca rezultat, afișarea puterii calculate și a U arată ca un triunghi. Cele două părți ale sale sunt componente active și reactive, iar a treia este suma lor. De exemplu, puterea aparentă a sarcinii S, numită volți-amperi.

Componenta reactivă se numește varam. Cunoscând valorile laturilor pentru triunghiurile de putere și U, puteți calcula curentul în termeni de putere și tensiune. Cum se face acest lucru este explicat prin imaginea a două triunghiuri prezentate mai jos.

Pentru măsurarea puterii sunt folosite dispozitive speciale. Mai mult, modelele lor multifuncționale sunt foarte puține. Acest lucru se datorează faptului că pentru un curent electric constant, precum și în funcție de frecvență, este utilizat principiul de proiectare corespunzător al contorului de putere. Din acest motiv, un dispozitiv destinat măsurării puterii în circuite de curent electric alternativ de frecvență industrială, la curent electric constant sau la o frecvență crescută, va arăta rezultatul cu o eroare inacceptabilă.

Pentru cei mai mulți dintre cititorii noștri, performanța acestui sau aceluia calcul folosind valoarea puterii are loc cel mai probabil nu cu valoarea măsurată, ci conform datelor pașaportului aparatului electric corespunzător. În acest caz, puteți calcula cu ușurință curentul pentru a determina, de exemplu, parametrii cablajului electric sau ai cablului de conectare. Dacă se cunoaște U, și corespunde practic parametrilor rețelei electrice, calculul curentului prin putere se reduce la obținerea coeficientului din împărțirea puterii și U. Curentul calculat astfel obținut va determina cross- secţiune de fire şi procese termice în circuitul electric cu un aparat electric.

Dar întrebarea este destul de naturală, cum se calculează curentul de sarcină în absența oricărei informații despre acesta? Răspunsul este următorul. Calculul corect și complet al curentului de sarcină furnizat de variabila U este posibil pe baza datelor măsurate. Ele trebuie obținute folosind un instrument care măsoară defazajul dintre U și curentul din circuit. Acesta este un contor de fază. Un calcul complet al puterii curente va da componentele active și reactive. Ele se datorează unghiului φ, care este prezentat mai sus în imaginile triunghiurilor.

Folosim formule

Acest unghi caracterizează defazajul în circuitele U variabile care conțin elemente inductive și capacitive. Pentru a calcula componentele active și reactive, se folosesc funcții trigonometrice, care sunt utilizate în formule. Înainte de a calcula rezultatul folosind aceste formule, este necesar, folosind calculatoare sau tabele Bradis, să se determine sin φ și cos φ. După aceea, după formule

Conţinut:

Se știe de mult că în această lume există Crumbs care își întreabă tații nu numai despre ce este bine și ce este rău, ci și despre orice. Prin urmare, s-ar putea foarte bine ca un Tiny mai în vârstă să se întrebe de ce sunt scrise 2000 W pe încălzitor. Cei care știu să-l citească pe Tiny, tații lor și mulți alți cititori care au uitat elementele de bază ale fizicii, vor găsi informații suplimentare revigorante. memoria lor. În special, să ne amintim în ce se măsoară puterea și care este numele unității de măsurare a puterii electricității.

Puterea în jurul nostru

Acum, peste tot unde locuiesc oamenii, există aparate electrice. Fiecare dintre ele indică consumul de energie. În pașaportul tehnic sau manualul de operare, există cuvinte de calificare - putere electrică. Această definiție este percepută cumva abstractă și nu vitală, impersonală. La urma urmei, dacă în viață există manifestări de energie și, în consecință, de putere, pentru care cuvântul „putere” este adesea folosit, este întotdeauna clar cu cine sau cu ce sunt legate toate acestea.

De exemplu, din munți a coborât un noroi care a căzut cu toată puterea asupra unui oraș. Este imediat clar că fluxul de noroi este puternic, are putere distructivă, iar conceptul de putere este asociat cu acesta, cu mișcarea sa, cu ceea ce constă. Dar puterea electrică cu cine sau cu ce este conectată? Din moment ce știm cu toții din copilărie despre pericolul unei prize electrice, în primul rând acordăm atenție tensiunii. Și într-adevăr: deoarece aparatele electrice au nevoie de tensiune în priză pentru a funcționa, înseamnă că putem spune că puterea electricității este puterea tensiunii.

Dar dacă există un încălzitor lângă priză și ștecherul nu este în el, nu dă căldură. Cu toate acestea, mai există tensiune în priză. Și nu se întâmplă nimic. Aceasta înseamnă că definiția „puterii de tensiune” este incorectă. Eliberarea de căldură și alte manifestări ale energiei electrice sunt întotdeauna asociate cu apariția între punctele cu potențiale electrice diferite ale unui conductor și procesele curente din acesta. Intensitatea lor este direct legată de eliberarea de căldură și lumină, care este exemplificată de fulgere și tunete.

Prin urmare, puterea electrică este puterea curentului, nu tensiunea. Și nu fără motiv a fost introdusă în electricitate o astfel de definiție precum curentul electric. În ciuda faptului că este imposibil să vezi apariția unui curent electric, spre deosebire de un flux de lichid, există multe asemănări între cele două. La fel ca un flux de noroi, există o putere a curentului. Dar natura lui este diferită. Această forță nu are un efect mecanic direct. Cu toate acestea, așa cum demonstrează diverse mașini și aparate electrice, amperajul poate face multe.

Acest „mult” poate fi definit prin trei rezultate principale pe care le oferă puterea curentului electric:

• căldură;
• ușoară;
• câmpuri electromagnetice.

Pentru a efectua calcule, precum și măsurători ale puterii unui curent electric, au fost adoptate unități de măsură pentru puterea curentului. Au fost numite după fizicianul englez James Watt în 1882. Acest om de știință studia procesele care sunt asociate cu performanța diferitelor tipuri de muncă ca mărime fizică. De atunci s-a folosit 1 watt, care este abreviat W și W. Dacă cineva a uitat la ce se referă în fizică, reamintim: puterea este egală cu munca depusă pe unitatea de timp.

Și pentru a nu solicita scrierea unui număr mare de zerouri pentru valori mari de putere electrică, înainte de W se scrie:

• kilogram, în reducerea kW - în loc de trei zerouri;
• mega, respectiv, mW - în loc de șase zerouri;
• giga, gW - în loc de nouă zerouri.

O astfel de putere cu mai multe fațete...

Pe vremea lui Watt, ingineria electrică tocmai începea să se dezvolte și, din acest motiv, fizica era considerabil mai simplă decât este astăzi. Curentul electric constant a fost studiat într-o măsură mult mai mare decât cel alternativ. Pentru calculele cu un curent electric constant, formula a fost justificată:

în care există puterea p, tensiunea u și curentul electric i. Dar există și un curent electric alternativ. Studiile au arătat că puterea p din formula DC nu corespunde realității. Pe curentul alternativ, apar proprietăți noi complet diferite ale puterii curente. Rezultatul lor este invizibil și nu este perceptibil fără măsurători și instrumente speciale. Pe curent alternativ, puterea apare asociată cu crearea de câmpuri electromagnetice în inductori, precum și câmpuri electrostatice în condensatoare.

Acesta a fost motivul inconsecvenței cu expresia pentru putere p = u * i. A trebuit să introduc o contabilitate separată pentru curent alternativ. Pentru ea a fost adoptată unitatea - var (dacă este prescurtată). Prin analogie cu curentul continuu, aceasta înseamnă reactiv volt-amperi (nume complet).

Mai multe detalii referitoare la curentul alternativ sunt în afara domeniului de aplicare al narațiunii curente. Iar Crumbs, cel mai probabil, va dormi deja liniștit la aproximativ jumătate din articolul nostru. Supraîncărcarea informațională acționează ca un somnifer. Prin urmare, curentul de curent alternativ este o cu totul altă poveste...

Când proiectați cablajul electric într-o cameră, trebuie să începeți prin a calcula puterea curentului în circuite. O eroare în acest calcul poate fi costisitoare. Curentul excesiv se poate topi la priza electrică. Dacă curentul din cablu este mai mare decât cel calculat pentru un anumit material și secțiune transversală a miezului, cablarea se va supraîncălzi, ceea ce poate duce la topirea firului, la deschiderea sau scurtcircuitul în rețea cu consecințe neplăcute, printre care nevoia de a înlocui complet cablajul nu este cea mai rea.

De asemenea, este necesar să se cunoască puterea curentului în circuit pentru selectarea întreruptoarelor, care trebuie să asigure o protecție adecvată împotriva suprasarcinii rețelei. Dacă mașina stă cu o marjă mare la egalitate, în momentul în care este declanșată, este posibil ca echipamentul să fie deja defect. Dar dacă curentul nominal al întreruptorului este mai mic decât curentul care apare în rețea în timpul sarcinilor de vârf, mașina se va înfuria, dezactivând constant încăperea atunci când fierul de călcat sau fierbătorul este pornit.

Formula de calcul a puterii curentului electric

Conform legii lui Ohm, curentul (I) este proporțional cu tensiunea (U) și invers proporțional cu rezistența (R), iar puterea (P) este calculată ca produsul dintre tensiune și curent. Pe baza acesteia, se calculează curentul în secțiunea de rețea: I = P / U.

În condiții reale, la formulă se adaugă o altă componentă, iar formula pentru o rețea monofazată ia forma:

iar pentru o rețea trifazată: I = P / (1,73 * U * cos φ),

unde U pentru o rețea trifazată este luată ca 380 V, cos φ este factorul de putere care reflectă raportul dintre componentele active și reactive ale rezistenței de sarcină.

Pentru sursele de alimentare moderne, componenta reactivă este neglijabilă, valoarea cos φ poate fi luată egală cu 0,95. Excepție fac transformatoarele puternice (de exemplu, mașini de sudură) și motoarele electrice, au o rezistență inductivă mare. În rețelele în care se plănuiește conectarea unor astfel de dispozitive, curentul maxim trebuie calculat utilizând factorul cos φ egal cu 0,8 sau calculați puterea curentului conform metodei standard și apoi aplicați factorul de creștere 0,95 / 0,8 = 1,19.

Înlocuind valorile tensiunii efective de 220 V / 380 V și factorul de putere de 0,95, obținem I = P / 209 pentru o rețea monofazată și I = P / 624 pentru o rețea trifazată, adică în o rețea trifazată cu aceeași sarcină, curentul este de trei ori mai mic. Nu există niciun paradox aici, deoarece cablarea trifazată oferă fire trifazate și, cu o sarcină uniformă pe fiecare dintre faze, este împărțită la trei. Deoarece tensiunea dintre fiecare fază și firul neutru de lucru este de 220 V, formula poate fi rescrisă într-o formă diferită, deci este mai clar: I = P / (3 * 220 * cos φ).

Selectăm valoarea nominală a întreruptorului

Aplicând formula I = P / 209, obținem că la o sarcină cu o putere de 1 kW, curentul într-o rețea monofazată va fi de 4,78 A. Tensiunea din rețelele noastre nu este întotdeauna exact 220 V, așa că va Nu este o mare greșeală să calculați puterea curentului cu o marjă mică de 5 A pentru fiecare kilowatt de sarcină. Este imediat clar că nu este recomandat să includeți un fier de călcat cu o putere de 1,5 kW în prelungitor marcat cu „5 A”, deoarece curentul va fi de o ori și jumătate mai mare decât valoarea pașaportului. Și puteți imediat „a absolvi” evaluările standard ale mașinilor și puteți determina pentru ce sarcină sunt proiectate:

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

Folosind metodologia „5 amperi per kilowatt”, puteți estima curentul care apare în rețea la conectarea dispozitivelor de uz casnic. Sarcinile de vârf din rețea sunt de interes, deci consumul maxim de energie ar trebui utilizat pentru calcul, și nu media. Aceste informații sunt cuprinse în documentația produsului. Nu merită să calculați singur acest indicator, însumând capacitățile de pașaport ale compresoarelor, motoarelor electrice și elementelor de încălzire incluse în dispozitiv, deoarece există și un astfel de indicator precum eficiența, care va trebui evaluat speculativ cu riscul de a făcând o mare greșeală.

Atunci când proiectați cablurile electrice într-un apartament sau o casă de țară, compoziția și datele pașapoartelor echipamentelor electrice care vor fi conectate nu sunt întotdeauna cunoscute cu siguranță, dar puteți utiliza datele aproximative ale aparatelor electrice comune pentru viața noastră de zi cu zi:

• saună electrică (12 kW) - 60 A;
• aragaz electric (10 kW) - 50 A;
• plita (8 kW) - 40 A;
• boiler electric cu curgere (6 kW) - 30 A;
• masina de spalat vase (2,5 kW) - 12,5 A;
• masina de spalat rufe (2,5 kW) - 12,5 A;
• jacuzzi (2,5 kW) - 12,5 A;
• aer conditionat (2,4 kW) - 12 A;
• Cuptor cu microunde (2,2 kW) - 11 A;
• boiler electric cu acumulare (2 kW) - 10 A;
• ceainic electric (1,8 kW) - 9 A;
• fier de călcat (1,6 kW) - 8 A;
• solar (1,5 kW) - 7,5 A;
• aspirator (1,4 kW) - 7 A;
• mașină de tocat carne (1,1 kW) - 5,5 A;
• prăjitor de pâine (1 kW) - 5 A;
• aparat de cafea (1 kW) - 5 A;
• uscator de par (1 kW) - 5 A;
• computer desktop (0,5 kW) - 2,5 A;
• frigider (0,4 kW) - 2 A.

Consumul de energie al dispozitivelor de iluminat și al electronicelor de consum este mic, în general, puterea totală a dispozitivelor de iluminat poate fi estimată la 1,5 kW și este suficientă o mașină de 10 A pentru un grup de iluminat. Electronicele de larg consum sunt conectate la aceleași prize ca și fierele de călcat; nu este practic să îi rezervi energie suplimentară.

Dacă însumăm toate aceste curente, cifra se dovedește a fi impresionantă. În practică, posibilitatea de conectare a sarcinii este limitată de cantitatea de energie electrică alocată, pentru apartamentele cu sobă electrică din clădirile moderne este de 10 -12 kW și la apartament este instalată o mașină automată cu o valoare nominală de 50 A. intrarea.Iar acesti 12 kW trebuie distribuiti, in conditiile in care cei mai puternici consumatori s-au concentrat in bucatarie si baie. Cablajul va fi mai puțin îngrijorător dacă îl descompuneți într-un număr suficient de grupuri, fiecare cu propriul pistol-mitralieră. Pentru aragazul electric (plita), se realizează o intrare separată cu o mașină automată pentru 40 A și este instalată o priză cu un curent nominal de 40 A, nu trebuie conectat nimic altceva acolo. Pentru mașina de spălat și alte echipamente de baie se realizează un grup separat, cu o mașină automată de calificare corespunzătoare. Acest grup este de obicei protejat de RCD-uri cu un curent nominal cu 15% mai mare decât valoarea nominală a întreruptorului. În fiecare cameră sunt alocate grupuri separate pentru iluminat și pentru prize de perete.

Va dura ceva timp pentru a calcula puterile și curenții, dar puteți fi sigur că munca nu va fi irosită. Un cablaj electric bine proiectat și bine instalat este o garanție a confortului și siguranței casei tale.

Puterea curentului electric este viteza de lucru efectuată de circuit. O definiție simplă, o bătaie de cap cu înțelegerea. Puterea este împărțită în activă, reactivă. Si incepe...

Lucru cu curent electric, putere

Când sarcina se mișcă de-a lungul conductorului, câmpul lucrează asupra ei. Magnitudinea este caracterizată de tensiune, spre deosebire de tensiunea din spațiul liber. Sarcinile se deplasează în direcția potențialelor descrescătoare; este necesară o sursă de energie pentru a menține procesul. Tensiunea este numeric egală cu munca câmpului atunci când se deplasează în zona unei singure sarcini (1 C). În cursul interacțiunilor, energia electrică este convertită în alte tipuri. Prin urmare, este necesar să introduceți o unitate universală, o monedă fizică liber convertibilă. În organism, măsura este ATP, electricitatea este munca câmpului.

Arc electric

Pe diagramă, momentul conversiei energiei este afișat sub formă de surse EMF. Dacă generatoarele sunt direcționate într-o direcție, consumatorul - neapărat în cealaltă. Un fapt clar reflectă procesul de consum de energie, selecția din surse de energie. EMF poartă semnul opus, adesea numit înapoi EMF. Evitați confundarea conceptului cu fenomenul care apare în inductori atunci când alimentarea este oprită. Back-EMF înseamnă tranziția energiei electrice în chimică, mecanică, ușoară.

Consumatorul dorește să finalizeze lucrarea într-o anumită unitate de timp. Evident, mașina de tuns iarna nu intenționează să aștepte iarna, speră să fie terminată până la prânz. Puterea sursei trebuie să asigure viteza de execuție specificată. Lucrarea este efectuată de un curent electric, prin urmare, se aplică și conceptul. Puterea poate fi activă, reactivă, utilă și pierderi de putere. Zonele desemnate de circuitele de rezistență fizică sunt dăunătoare în practică și sunt costuri. Pe rezistențele conductorilor se generează căldură, efectul Joule-Lenz duce la un consum inutil de energie. O excepție sunt dispozitivele de încălzire în care fenomenul este de dorit.

Lucrul util în diagramele fizice este indicat de back-EMF (o sursă comună cu direcția opusă generatorului). Există mai multe expresii analitice pentru cardinalitate. Uneori este convenabil să folosiți unul, în alte cazuri - altul (vezi fig.):

Expresii curente de putere

1. Puterea este viteza cu care se lucrează.
2. Puterea este egală cu produsul dintre tensiune și curent.
3. Puterea consumată pe acțiunea termică este egală cu produsul rezistenței și pătratul curentului.
4. Puterea consumată pe acțiunea termică este egală cu raportul dintre pătratul tensiunii și rezistența.

Pentru cei care sunt înnebuniți după clema curentă, este mai ușor să folosească a doua formulă. Indiferent de natura sarcinii, vom calcula puterea. Numai activ. Puterea este determinată de mulți factori, inclusiv temperatura. Prin valoarea nominală a dispozitivului, înțelegem că s-a dezvoltat în stare de echilibru. Pentru încălzitoare, utilizați a treia, a patra formulă. Puterea depinde în întregime de parametrii rețelei de alimentare. Proiectate pentru a funcționa cu 110 volți AC în condiții europene, se vor arde rapid.

Circuite trifazate

Pentru începători, circuitele trifazate par complicate; de ​​fapt, aceasta este o soluție tehnică mai elegantă. Chiar și electricitatea de acasă este furnizată de trei linii. În interiorul intrării, acestea sunt împărțite în apartamente. Este mai confuz faptul că unele dispozitive trifazate sunt lipsite de împământare, un fir neutru. Circuite neutre izolate. Firul neutru nu este necesar, curentul este returnat la sursă de-a lungul liniilor de fază. Desigur, sarcina pe fiecare miez este crescută aici. Cerințele PUE stipulează separat tipul de rețea. Pentru circuitele trifazate, sunt introduse următoarele concepte, de care trebuie să fii conștient pentru a calcula corect puterea:

Circuit trifazat cu neutru izolat

• Tensiunea de fază, curentul se numește, respectiv, diferența de potențial și viteza de mișcare a sarcinii între fază și neutru. Este clar că în cazul de mai sus cu izolare completă, formulele vor fi invalide. Pentru că nu există neutru.
• Tensiunea liniară, respectiv curentul, se numește diferența de potențial sau rata de mișcare a sarcinii între oricare două faze. Cifrele sunt clare din context. Când vorbim de rețele de 400 de volți, acestea înseamnă trei fire, diferența de potențial cu neutru este de 230 de volți. Tensiunea de linie este mai mare decât tensiunea de fază.

Există o schimbare de fază între tensiune și curent. Despre ce tace fizica școlară. Fazele se potrivesc dacă sarcina este activă 100% (rezistoare simple). În caz contrar, apare o schimbare. În inductanță, curentul rămâne în urma tensiunii cu 90 de grade, în capacitate - înaintea acesteia. Un adevăr simplu este ușor de reținut după cum urmează (puterea reactivă care se apropie lin). Partea imaginară a rezistenței de inductanță este jωL, unde ω este frecvența unghiulară egală cu cea obișnuită (în Hz) înmulțită cu 2 numere pi; j este un operator care indică direcția unui vector. Acum scriem legea lui Ohm: U = I R = I jωL.

Din egalitate se vede: tensiunea trebuie amânată în sus cu 90 de grade la trasarea diagramei, curentul va rămâne pe axa absciselor (axa X orizontală). Rotația conform regulilor ingineriei radio este în sens invers acelor de ceasornic. Acum adevărul este evident: curentul rămâne în urmă cu 90 de grade. Prin analogie, să facem o comparație pentru un condensator. Rezistența la curent alternativ într-o formă imaginară arată astfel: -j / ωL, semnul indică: tensiunea va trebui să fie redusă, perpendicular pe axa absciselor. Prin urmare, curentul este defazat cu 90 de grade.

În realitate, în paralel cu partea imaginară, există una reală - se numește rezistență activă. Firul bobinei este reprezentat de un rezistor, fiind rasucit, capata proprietati inductive. Prin urmare, unghiul real de fază nu va fi de 90 de grade, ci puțin mai puțin.

Și acum puteți merge la formulele pentru puterea curentă a circuitelor trifazate. Aici linia formează o schimbare de fază. Între tensiune și curent și în raport cu o altă linie. De acord, fără cunoștințele precizate cu atenție de către autori, faptul nu poate fi realizat. Între liniile unei rețele industriale trifazate, o deplasare de 120 de grade (revoluție completă - 360 de grade). Oferă uniformitate de rotație a câmpului în motoare, este indiferent pentru consumatorii obișnuiți. Este mai convenabil pentru generatoarele hidrocentralelor - sarcina este echilibrată. Deplasarea merge între linii, în fiecare, curentul conduce tensiunea sau rămâne în urmă:

1. Dacă linia este simetrică, deplasările curente între orice faze sunt de 120 de grade, formula este extrem de simplă. Dar! Dacă sarcina este simetrică. Să vedem imaginea: faza φ nu este de 120 de grade, ea caracterizează deplasarea dintre tensiunea și curentul fiecărei linii. Se presupune că motorul a fost pornit cu trei înfășurări echivalente, se obține acest rezultat. Dacă sarcina este dezechilibrată, luați-vă de cap să faceți calculele pentru fiecare linie separat, apoi adăugați rezultatele pentru a obține curentul total.
2. Al doilea grup de formule este dat pentru circuitele trifazate cu neutru izolat. Se presupune că curentul pe o linie trece prin cealaltă. Neutrul este absent ca fiind inutil. Prin urmare, tensiunile sunt luate nu de fază (nu există nimic din care să numărați), ca în formula anterioară, ci liniare. În consecință, numerele arată ce parametru trebuie luat. Nu vă mai temeți de literele grecești - faza dintre cei doi parametri multiplicați. Numerele sunt inversate (1,2 sau 2,1) pentru a explica corect semnul.
3. Într-un circuit asimetric, tensiunea de fază și curentul reapar. Aici calculul se efectuează separat pentru fiecare linie. Nu există opțiuni.

În practică, măsurați puterea curentului

S-a sugerat că puteți folosi clema de curent. Dispozitivul vă va permite să determinați parametrii de croazieră ai burghiului. Overclockarea poate fi detectată doar cu mai multe teste, procesul este extrem de rapid, frecvența de schimbare a indicației nu este mai mare de 3 ori pe secundă. Clema de curent arată o eroare. Practica arată: este dificil să se realizeze eroarea indicată în pașaport.

Cel mai adesea, contoarele de putere sunt folosite pentru a evalua puterea (pentru plățile către companiile furnizori), wattmetrele (în scopuri personale și de serviciu). Dispozitivul indicator conține o pereche de bobine staționare prin care curge curentul circuitului, un cadru mobil pentru setarea tensiunii prin pornirea în paralel a sarcinii. Designul este conceput pentru a implementa imediat formula puterii totale (vezi Fig.). Curentul este înmulțit cu tensiunea și un anumit coeficient care ține cont de gradarea scalei, și de cosinusul defazajului dintre parametri. După cum sa menționat mai sus, deplasarea se încadrează în 90 - minus 90 de grade, prin urmare, cosinusul este pozitiv, cuplul săgeții este îndreptat într-o singură direcție.

Nu există nicio modalitate de a spune dacă sarcina este inductivă sau capacitivă. Dar dacă este inclus incorect în circuit, citirile vor fi negative (blocare pe o parte). Un eveniment similar va avea loc dacă consumatorul începe brusc să dea putere înapoi sarcinii (se întâmplă). În dispozitivele moderne, se întâmplă ceva similar, calculele sunt efectuate de un modul electronic care integrează consumul de energie sau citește citirile de putere. În loc de săgeată, există un indicator electronic și multe alte opțiuni utile.

Măsurătorile în circuite asimetrice cu neutru izolat provoacă probleme deosebite, unde puterile fiecărei linii nu pot fi adăugate direct. Wattmetrele sunt împărțite după principiul de funcționare:

1. Electrodinamic. Descris în secțiune. Constă dintr-o bobină mobilă, două fixe.
2. Ferodinamic. Similar cu un motor cu poli umbrit.
3. Cu un pătrat. Răspunsul în frecvență al unui element neliniar (de exemplu, o diodă), asemănător unei parabole, este utilizat pentru a pătra o mărime electrică (folosită în calcule).
4. Senzor Hall. Dacă inducția se face folosind o bobină proporțională cu tensiunea câmpului magnetic din senzor, se aplică un curent, EMF va fi rezultatul înmulțirii a două valori. Valoarea cerută.
5. Comparatoare. Crește semnalul de referință treptat până când se obține o egalitate. Instrumentele digitale ating o precizie ridicată.

În circuitele cu o defazare puternică, se folosește un wattmetru sinusoid pentru a estima pierderile. Proiectarea este similară cu cea considerată, poziția spațială este astfel încât se calculează puterea reactivă (vezi Fig.). În acest caz, înmulțim produsul dintre curent și tensiune cu sinusul unghiului de fază. Măsurăm puterea reactivă cu un wattmetru (activ) convențional. Sunt disponibile mai multe tehnici. De exemplu, într-un circuit simetric trifazat, trebuie să includeți înfășurarea serială într-o linie, pe cea paralelă în celelalte două. Apoi se fac calcule: citirile dispozitivului sunt înmulțite cu rădăcina lui trei (ținând cont că pe indicator produsul dintre curent, tensiune și sinus al unghiului dintre ele).

Pentru un circuit trifazat cu asimetrie simplă, sarcina devine mai complicată. Figura prezintă tehnica a două wattmetre (ferodinamice sau electrodinamice). Începuturile înfășurărilor sunt indicate prin asteriscuri. Curentul trece prin serie, tensiunea din cele două faze este alimentată în paralel (una printr-un rezistor). Se adaugă suma algebrică a citirilor ambelor wattmetre, înmulțită cu rădăcina lui trei pentru a obține valoarea puterii reactive.

Adică diferite tipuri de energie. În acest articol vom analiza și studia un astfel de concept fizic precum puterea unui curent electric.

Formule de curent de putere

Sub puterea curentului, ca și în mecanică, se înțelege munca care se execută pe unitatea de timp. Formula fizică va ajuta la calcularea puterii, cunoscând munca pe care o face curentul electric într-o anumită perioadă de timp.

Curentul, tensiunea, puterea în electrostatică sunt legate prin egalitate, care poate fi derivată din formulă A = UIt... Conform acesteia, munca efectuată de curentul electric este determinată:

P = A / t = UIt / t = UI
Astfel, formula pentru puterea de curent continuu în orice secțiune a circuitului este exprimată ca produsul dintre puterea curentului și tensiunea dintre capetele secțiunii.

Unități de putere

1 W (watt) - puterea curentă în 1 A (amperi) într-un conductor, între capete ale căruia se menține o tensiune de 1 V (volți).

Un dispozitiv pentru măsurarea puterii unui curent electric se numește wattmetru. De asemenea, formula de putere actuală vă permite să determinați puterea folosind un voltmetru și un ampermetru.

O unitate de putere non-sistemică este kW (kilowatt), GW (gigawatt), mW (miliwatt), etc. Unele unități de măsură nesistemice de lucru care sunt adesea folosite în viața de zi cu zi sunt, de asemenea, asociate cu aceasta, de exemplu (kilowatt). -ora). În măsura în care 1kW = 10 3 W și 1h = 3600s, atunci

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

Legea și puterea lui Ohm

Folosind legea lui Ohm, formula curentă a puterii P = UI scris sub aceasta forma:

P = UI = U 2 / R = I 2 / R
Deci, puterea eliberată pe conductori este direct proporțională cu puterea curentului care curge prin conductor și cu tensiunea la capetele acestuia.

Puterea reală și nominală

La măsurarea puterii în consumator, formula curentă de putere vă permite să determinați valoarea reală a acesteia, adică cea care este efectiv alocată la un moment dat la consumator.

În pașapoartele diferitelor aparate electrice, se notează și valoarea puterii. Se numește nominală. Pașaportul unui dispozitiv electric indică de obicei nu numai puterea nominală, ci și tensiunea pentru care este proiectat. Cu toate acestea, tensiunea din rețea poate diferi ușor de cea indicată în pașaport, de exemplu, crește. Odată cu creșterea tensiunii, crește și curentul din rețea și, în consecință, puterea curentă în consumator. Adică, valoarea puterii reale și nominale a dispozitivului poate diferi. Puterea maximă reală a dispozitivului electric este mai mare decât puterea nominală. Acest lucru se face pentru a preveni defectarea dispozitivului cu modificări minore ale tensiunii din rețea.

Dacă circuitul este format din mai mulți consumatori, atunci, atunci când se calculează puterea lor reală, trebuie amintit că pentru orice conexiune a consumatorilor, puterea totală din întregul lanț este egală cu suma capacităților consumatorilor individuali.

Eficiența unui aparat electric

După cum știți, mașinile și mecanismele ideale nu există (adică acelea care ar transforma complet un tip de energie în altul sau ar genera energie). În timpul funcționării dispozitivului, o parte din energia consumată este în mod necesar cheltuită pentru depășirea forțelor de rezistență nedorite sau pur și simplu „disipată” în mediu. Astfel, doar o parte din energia pe care am cheltuit-o este cheltuită pentru a face lucrări utile, pentru care a fost creat dispozitivul.

Mărimea fizică care arată ce parte din munca utilă în cea cheltuită se numește coeficient de eficiență (denumit în continuare eficiență).

Cu alte cuvinte, eficiența arată cât de eficient este folosită munca cheltuită atunci când este efectuată, de exemplu, de un aparat electric.

Eficiența (notată cu litera greacă η ("aceasta")) este o mărime fizică care caracterizează eficiența unui dispozitiv electric și arată cât de mult este cheltuită din munca utilă.

Eficiența este determinată (ca și în mecanică) de formula:

η = A P / A З 100%

Dacă este cunoscută puterea curentului electric, formulele pentru determinarea CCD-ului vor arăta astfel:

η = P P / P З 100%

Înainte de a determina eficiența unui anumit dispozitiv, este necesar să se determine care este munca utilă (pentru ce a fost proiectat dispozitivul) și ce este munca cheltuită (se lucrează sau câtă energie este cheltuită pentru a face o muncă utilă).

Sarcină

O lampă electrică obișnuită are o putere de 60 W și o tensiune de funcționare de 220 V. Ce lucru face curentul electric din lampă și cât plătiți pentru electricitate pe lună, la o rată de T = 28 de ruble, folosind lampa timp de 3 ore pe zi?
Care este curentul în lampă și rezistența bobinei acesteia în stare de funcționare?

Soluţie:

1. Pentru a rezolva această problemă:
a) calculează timpul de funcționare al lămpii în cursul lunii;
b) calculați lucrul curentului în lampă;
c) calculăm taxa lunară la rata de 28 de ruble;
d) se calculează curentul din lampă;
e) calculăm rezistența spiralei lămpii în stare de funcționare.

2. Lucrul puterii curentului se calculează prin formula:

A = P t

Curentul din lampă va ajuta la calcularea formulei de putere curentă:

P = UI;
I = P/U.

Rezistența spiralei lămpii în stare de funcționare din legea lui Ohm este egală cu:

[A] = Wh;

[I] = 1B · 1A / 1B = 1A;

[R] = 1V / 1A = 1Ω.

4. Calcule:

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

Raspuns: A = 5,4 kWh; I = 0,3 A; R = 733 Ohm; B = 151 de ruble.