Fuqia dhe njësitë e saj matëse. Cila është fuqia aktive dhe reaktive e rrymës elektrike alternative? Përkufizimi i njësisë aktuale të fuqisë

Koncepti i fuqisë (M) lidhet me produktivitetin e një mekanizmi, makine ose motori të veçantë. M mund të përkufizohet si sasia e punës së bërë për njësi të kohës. Kjo do të thotë, M është e barabartë me raportin e punës me kohën e kaluar për përfundimin e saj. Në sistemin e pranuar përgjithësisht ndërkombëtar të njësive (SI), njësia e zakonshme e matjes M është vat. Së bashku me këtë, kuajfuqia (hp) mbetet ende një tregues alternativ për M. Në shumë vende të botës, është zakon të matet M e motorëve me djegie të brendshme në hp, dhe M e motorëve elektrikë në vat.

Varietetet e EIM

Me zhvillimin e përparimit shkencor dhe teknologjik, u shfaq një numër i madh i njësive të ndryshme të matjes së fuqisë (PMU). Ndër to, të kërkuarat sot janë W, kgsm/s, erg/s dhe hp. Për të shmangur konfuzionin gjatë lëvizjes nga një sistem matjeje në tjetrin, është përpiluar tabela e mëposhtme EIM, në të cilën matet fuqia reale.

Tabelat e marrëdhënieve ndërmjet EIM

Matja e M në mekanikë

Të gjithë trupat në botën reale vihen në lëvizje nga një forcë e aplikuar ndaj tyre. Efekti në trupin e një ose më shumë vektorëve quhet punë mekanike (P). Për shembull, forca tërheqëse e një makine e vë atë në lëvizje. Kjo realizon në këtë mënyrë R mekanike.

Nga pikëpamja shkencore, P është një sasi fizike "A", e përcaktuar nga produkti i madhësisë së forcës "F", distanca e lëvizjes së trupit "S" dhe kosinusi i këndit midis vektorëve të këto dy sasi.

Formula e punës duket si kjo:

A = F x S x cos (F, S).

M "N" në këtë rast do të përcaktohet nga raporti i sasisë së punës me periudhën kohore "t" gjatë së cilës forcat kanë vepruar në trup. Prandaj, formula që përcakton M do të jetë:

Motori M mekanik

Sasia fizike M në mekanikë karakterizon aftësitë e motorëve të ndryshëm. Në makina, M e motorit përcaktohet nga vëllimi i dhomave të djegies së karburantit të lëngshëm. M i një motori është puna (sasia e energjisë së gjeneruar) për njësi të kohës. Gjatë funksionimit të tij, motori konverton një lloj energjie në një potencial tjetër. Në këtë rast, motori konverton energjinë termike nga djegia e karburantit në energji kinetike të lëvizjes rrotulluese.

Është e rëndësishme të dini! Treguesi kryesor i motorit M është çift rrotullimi maksimal.

Është çift rrotullimi që krijon forcën tërheqëse të motorit. Sa më i lartë ky tregues, aq më i madh është M i njësisë.

Në vendin tonë, njësitë e fuqisë M llogariten në kuaj fuqi. Në të gjithë botën ekziston një prirje e llogaritjes së M në W. Tani karakteristika e fuqisë tregohet në dokumentacion në dy dimensione njëherësh në hp. dhe kilovat. Në cilën njësi për të matur M përcaktohet nga prodhuesi i instalimeve elektrike dhe mekanike të fuqisë.

M energji elektrike

M elektrike karakterizohet nga shkalla e shndërrimit të energjisë elektrike në energji mekanike, termike ose dritë. Sipas Sistemit Ndërkombëtar SI, një vat është një EIM në të cilin matet fuqia totale e energjisë elektrike.

Fuqia- një sasi fizike e barabartë me raportin e punës së kryer me një periudhë të caktuar kohe.

Ekziston një koncept i fuqisë mesatare për një periudhë të caktuar kohore Δt. Fuqia mesatare llogaritet duke përdorur këtë formulë: N = ΔA / Δt, fuqia e menjëhershme sipas formulës së mëposhtme: N=dA/dt. Këto formula kanë një formë mjaft të përgjithësuar, pasi koncepti i fuqisë është i pranishëm në disa degë të fizikës - mekanikë dhe elektrofizikë. Edhe pse parimet bazë për llogaritjen e fuqisë mbeten afërsisht të njëjta si në formulën e përgjithshme.

Fuqia matet në vat. Watt është një njësi fuqie e barabartë me xhaul të ndarë me sekond. Përveç vat, ka njësi të tjera për matjen e fuqisë: kuaj-fuqi, erg për sekondë, masë-forcë-metër për sekondë.

• • Një kuaj fuqi metrike e barabartë me 735 vat, anglisht - 745 vat.
  • Erg- një njësi matëse shumë e vogël, një erg është e barabartë me dhjetë me fuqinë e shtatë minus të vat.
  • Një masë-forcë-metër për sekondë e barabartë me 9.81 vat.

Instrumentet matëse

Instrumentet matëse për matjen e fuqisë përdoren kryesisht në elektrofizikë, pasi në mekanikë, duke ditur një grup të caktuar parametrash (shpejtësia dhe forca), mund të llogaritni në mënyrë të pavarur fuqinë. Por në të njëjtën mënyrë, në elektrofizikë mund të llogarisni fuqinë duke përdorur parametra, por në fakt, në jetën e përditshme ne thjesht nuk përdorim instrumente matëse për të regjistruar fuqinë mekanike. Meqenëse më shpesh këto parametra për mekanizma të caktuar caktohen si të tillë. Sa i përket elektronikës, pajisja kryesore është një vatmetër, i përdorur në jetën e përditshme në një matës elektrik konvencional.

Wattmetrat mund të ndahen në disa lloje sipas frekuencave:

• • Frekuencë e ulët
  • Frekuencat e radios
  • Optike

Wattmetrat mund të jenë analog ose dixhital. Ato me frekuencë të ulët (LF) përmbajnë dy mbështjellje induktiviteti, janë dixhitale dhe analoge dhe përdoren në industri dhe jetën e përditshme si pjesë e njehsorëve konvencionalë të energjisë elektrike. Wattmetrat e radiofrekuencës ndahen në dy grupe: fuqia e absorbuar dhe fuqia e transmetuar. Dallimi qëndron në mënyrën e lidhjes së vatmetrit me rrjetin; ato që kalojnë janë të lidhur paralelisht me rrjetin, i cili absorbohet në fund të rrjetit si një ngarkesë shtesë. Wattmetrat optikë përdoren për të përcaktuar fuqinë e flukseve të dritës dhe rrezeve lazer. Ato përdoren kryesisht në industri dhe laboratorë të ndryshëm.

Fuqia mekanike

Fuqia në mekanikë varet drejtpërdrejt nga forca dhe puna që kryen kjo forcë. Puna është një sasi që karakterizon forcën e aplikuar në një trup, nën ndikimin e së cilës trupi përshkon një distancë të caktuar. Fuqia llogaritet nga produkti skalar i vektorit të shpejtësisë dhe vektorit të forcës: P = F * v = F * v * cos a (forca e shumëzuar me vektorin e shpejtësisë dhe këndin ndërmjet vektorit të forcës dhe shpejtësisë (kosinus alfa)).

Ju gjithashtu mund të llogarisni fuqinë e lëvizjes rrotulluese të trupit. P=M* w= π * M * n / 30. Fuqia është e barabartë me (M) çift rrotullues shumëzuar me (w) shpejtësinë këndore ose pi (n) shumëzuar me çift rrotullues (M) dhe (n) shpejtësinë e rrotullimit pjesëtuar me 30.

Fuqia në elektrofizikë

Në elektrofizikë, fuqia karakterizon shkallën e transmetimit ose shndërrimit të energjisë elektrike. Ekzistojnë llojet e mëposhtme të fuqisë:

• • Fuqia elektrike e menjëhershme. Meqenëse fuqia është punë e kryer në një kohë të caktuar, dhe ngarkesa lëviz përgjatë një seksioni të caktuar të përcjellësit, ne kemi formulën: P(a-b) = A / Δt. A-B karakterizon zonën nëpër të cilën kalon ngarkesa. A është puna e ngarkesës ose ngarkesave, Δt është koha që i duhet ngarkimit ose ngarkesave për të kaluar nëpër seksionin (A-B). Duke përdorur të njëjtën formulë, vlerat e tjera të fuqisë llogariten për situata të ndryshme kur duhet të matni fuqinë e menjëhershme në një seksion të përcjellësit.

• • Ju gjithashtu mund të llogarisni fuqinë e një rrjedhje konstante: P = I * U = I^2 * R = U^2 / R.

• • Fuqia AC nuk mund të llogaritet duke përdorur formulën DC. Ekzistojnë tre lloje të fuqisë në rrymë alternative:
    • Fuqia aktive (P), e cila është e barabartë me P = U * I * cos f . Ku U dhe I janë parametrat aktualë, dhe f (phi) është këndi i zhvendosjes midis fazave. Kjo formulë është dhënë si shembull për rrymën sinusoidale njëfazore.
    • Fuqia reaktive (Q) karakterizon ngarkesat e krijuara në pajisje nga lëkundjet e rrymës alternative sinusoidale elektrike njëfazore. Q = U * I * mëkat f . Njësia matëse është volt-amper reaktive (var).
    • Fuqia e dukshme (S) është e barabartë me rrënjën e katrorëve të fuqisë aktive dhe reaktive. Ajo matet në volt-amper.
    • Fuqia joaktive është një karakteristikë e fuqisë pasive të pranishme në qarqet me rrymë sinusoidale alternative. E barabartë me rrënjën katrore të shumës së katrorëve të fuqisë reaktive dhe fuqisë harmonike. Në mungesë të fuqisë më të lartë harmonike, ajo është e barabartë me modulin e fuqisë reaktive.

Në shekullin e 18-të, fuqia filloi të matej në kuaj-fuqi. Deri më tani, kjo sasi fizike përdoret për të treguar fuqinë e motorëve. Pranë treguesit të fuqisë së motorit me djegie të brendshme në vat, ata vazhdojnë të shkruajnë vlerën në hp.

Fuqia si sasi fizike, formula e fuqisë

Një vlerë që tregon se sa shpejt energjia konvertohet, transmetohet ose konsumohet në një sistem - fuqia. Është e rëndësishme të karakterizohen kushtet e energjisë se sa shpejt kryhet procesi. Puna e kryer për njësi të kohës quhet fuqi:

• Po puna;
• t – koha.

Fuqia mekanike dhe fuqia elektrike mund të merren parasysh veçmas.

Për të marrë një përgjigje në pyetjen: si matet fuqia mekanike, merrni parasysh efektin e forcës në një trup në lëvizje. Forca funksionon, fuqia në këtë rast përcaktohet nga formula:

• F – forca;
• v – shpejtësia.

Gjatë lëvizjes rrotulluese, kjo vlerë përcaktohet duke marrë parasysh momentin e forcës dhe shpejtësinë e rrotullimit, "rpm".

Marrëdhënia midis rrymës elektrike dhe fuqisë

Në inxhinierinë elektrike, puna do të jetë U - voltazhi që lëviz 1 kulon, numri i kulonave të lëvizur për njësi të kohës është rryma (I). Fuqia e rrymës elektrike ose fuqia elektrike P fitohet duke shumëzuar rrymën me tensionin:

Kjo është një punë e plotë e bërë në 1 sekondë. Varësia këtu është e drejtpërdrejtë. Duke ndryshuar rrymën ose tensionin, fuqia e konsumuar nga pajisja ndryshon.

E njëjta vlerë P arrihet duke ndryshuar një nga dy vlerat.

Përkufizimi i njësisë aktuale të fuqisë

Njësia për matjen e fuqisë aktuale është emëruar pas James Watt, një inxhinier mekanik skocez. 1 W është fuqia e gjeneruar nga një rrymë prej 1 A me një ndryshim potencial prej 1 V.

Për shembull, një burim me një tension prej 3.5 V krijon një rrymë prej 0.2 A në qark, atëherë fuqia aktuale do të jetë:

P = U*I = 3,5*0,2 = 0,7 W.

Kujdes! Në mekanikë, fuqia zakonisht përfaqësohet me shkronjën N, në inxhinieri elektrike - me shkronjën P. Si maten n dhe P? Pavarësisht nga përcaktimi, është një sasi, dhe matet në vat "W".

Watt dhe njësi të tjera të fuqisë

Kur flasim për mënyrën se si matet fuqia, duhet të dini se për çfarë po flasim. Watt është një vlerë që korrespondon me 1 J/s. Është miratuar në Sistemin Ndërkombëtar të Njësive. Në cilat njësi të tjera matet fuqia? Dega e shkencës së astrofizikës punon me një njësi të quajtur erg/s. Erg është një vlerë shumë e vogël, e barabartë me 10-7 W.

Një njësi tjetër, ende e zakonshme, nga kjo seri është "kuaj-fuqi". Në 1789, James Watt llogariti se një ngarkesë prej 75 kg mund të tërhiqej nga një bosht me një kalë me një shpejtësi prej 1 m/s. Bazuar në llogaritjen e një intensiteti të tillë të punës, fuqia e motorit mund të matet me këtë vlerë në raportin:

1 kf = 0,74 kW.

Interesante. Amerikanët dhe britanikët besojnë se 1 kf. = 745,7 W, dhe rusët - 735,5 W. Nuk ka kuptim të diskutohet kush ka të drejtë dhe kush ka gabim, pasi kjo është një masë ekstra-sistematike dhe nuk duhet përdorur. Organizata Ndërkombëtare e Metrologjisë Ligjore rekomandon tërheqjen e saj nga qarkullimi.

Në Rusi, kur llogaritet një politikë CASCO ose OSAGO, përdoren këto të dhëna nga njësia e fuqisë së makinës.

Formula për marrëdhënien midis fuqisë, tensionit dhe rrymës

Në inxhinierinë elektrike, puna konsiderohet si një sasi e caktuar energjie e furnizuar nga një burim energjie për funksionimin e një pajisjeje elektrike gjatë një periudhe kohore. Prandaj, fuqia elektrike është një sasi që përshkruan shpejtësinë e transformimit ose transmetimit të energjisë elektrike. Formula e saj për rrymën e drejtpërdrejtë duket si kjo:

• U – tension, V;
• I – forca aktuale, A.

Për disa raste, duke përdorur formulën e ligjit të Ohm-it, fuqia mund të llogaritet duke zëvendësuar vlerën e rezistencës:

P = I*2*R, Ku:

• I – forca aktuale, A;
• R - rezistencë, Ohm.

Kur llogaritni fuqinë e qarqeve AC, do të duhet të merreni me tre lloje:

• formula e tij aktive: P = U*I*cos ϕ, ku është koeficienti i këndit të zhvendosjes së fazës;
• reaktive llogaritet: Q = U*I*sin ϕ ;
• e plota paraqitet në formën: S = √P2 + Q2, ku P është aktive dhe Q2 është reaktive.

Llogaritjet për qarqet AC njëfazore dhe trefazore kryhen duke përdorur formula të ndryshme.

E rëndësishme! Konsumatorët e energjisë elektrike në ndërmarrje janë kryesisht motorë asinkron, transformatorë dhe marrës të tjerë induktivë. Gjatë funksionimit, ata përdorin fuqi reaktive, e cila, duke rrjedhur nëpër linjat e energjisë, çon në ngarkesë shtesë në linjat e energjisë. Për të përmirësuar cilësinë e energjisë, kompensimi i energjisë reaktive përdoret në formën e njësive të kondensatorit.

Instrumentet për matjen e fuqisë elektrike

Një vatmetër ju lejon të matni fuqinë. Ka dy mbështjellje. Njëra është e lidhur me qarkun në seri, si një ampermetër, e dyta paralelisht, si një voltmetër. Në instalimet e energjisë elektrike, vatmetrat matin vlerat në kilovat-orë "kW*h". Matjet kërkojnë jo vetëm energji elektrike, por edhe energji lazer. Pajisjet e afta për të matur këtë tregues prodhohen në të dy versionet e palëvizshme dhe portative. Me ndihmën e tyre, vlerësohet niveli i rrezatimit lazer nga pajisjet që përdorin këtë lloj energjie. Një nga matësat portativë është LP1, i prodhuar nga një prodhues japonez. LP1 ju lejon të përcaktoni drejtpërdrejt intensitetin e rrezatimit të dritës, për shembull, në pikën vizuale të pajisjeve optike të luajtësve DVD.

Fuqia në pajisjet elektrike shtëpiake

Për të ngrohur filamentin metalik të një llambë të lehta, për të rritur temperaturën e sipërfaqes së punës së një hekuri ose pajisjeje tjetër shtëpiake, shpenzohet një sasi e caktuar energjie elektrike. Vlera e saj, e marrë nga ngarkesa në orë, konsiderohet konsumi i energjisë i kësaj pajisjeje.

Kujdes! Nëse llamba thotë "40 W, 230 V", kjo do të thotë se në 1 orë ajo konsumon 40 W nga rrjeti AC. Duke ditur numrin e llambave dhe parametrat, ata llogaritin se sa energji harxhohet për ndriçimin e dhomave në muaj.

Si të konvertoni watts

Që nga vat– vlera është e vogël, në jetën e përditshme funksionojnë në kilovat, përdorin një sistem për konvertimin e sasive:

• 1 W = 0,001 kW;
• 10 W = 0,01 kW;
• 100 W = 0,1 kW;
• 1000 W = 1 kW.

Fuqia e disa pajisjeve elektrike, W

Vlerat mesatare të konsumit të energjisë elektrike për pajisjet shtëpiake:

• soba – 110006000 W;
• frigoriferë - 150-600 W;
• makina larëse - 1000-3000 W;
• fshesa me korrent - 1300-4000 W;
• kazan elektrike - 2000-3000 W.

Parametrat e secilës pajisje shtëpiake tregohen në pasaportë dhe tregohen gjithashtu në trup. Aty përcaktohen vlerat e sakta për informacionin e konsumatorit.

Video

Nga një letër klienti:
Më thuaj, për hir të Zotit, pse fuqia e UPS-së tregohet në Volt-Amper, dhe jo në kilovatët e zakonshëm. Është shumë stresuese. Në fund të fundit, të gjithë janë mësuar prej kohësh me kilovat. Dhe fuqia e të gjitha pajisjeve tregohet kryesisht në kW.
Aleksei. 21 qershor 2007

Karakteristikat teknike të çdo UPS tregojnë fuqinë e dukshme [kVA] dhe fuqinë aktive [kW] - ato karakterizojnë kapacitetin e ngarkesës së UPS. Shembull, shikoni fotot më poshtë:

Fuqia e jo të gjitha pajisjeve tregohet në W, për shembull:

• Fuqia e transformatorëve tregohet në VA:
  http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (transformatorët TP: shih shtojcën)
  http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (transformatorët TSGL: shih shtojcën)
• Fuqia e kondensatorit tregohet në Vars:
  http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (kondensatorët K78-39: shih shtojcën)
  http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (kondensatorët në Mbretërinë e Bashkuar: shih shtojcën)
• Për shembuj të ngarkesave të tjera, shihni shtojcat më poshtë.

Karakteristikat e fuqisë së ngarkesës mund të specifikohen me saktësi nga një parametër i vetëm (fuqia aktive në W) vetëm për rastin e rrymës direkte, pasi në një qark të rrymës së drejtpërdrejtë ekziston vetëm një lloj rezistence - rezistenca aktive.

Karakteristikat e fuqisë së ngarkesës për rastin e rrymës alternative nuk mund të specifikohen me saktësi nga një parametër i vetëm, pasi në qarkun e rrymës alternative ekzistojnë dy lloje të ndryshme të rezistencës - aktive dhe reaktive. Prandaj, vetëm dy parametra: fuqia aktive dhe fuqia reaktive karakterizojnë me saktësi ngarkesën.

Parimet e funksionimit të rezistencës aktive dhe reaktive janë krejtësisht të ndryshme. Rezistenca aktive - konverton në mënyrë të pakthyeshme energjinë elektrike në lloje të tjera të energjisë (termike, dritë, etj.) - shembuj: llambë inkandeshente, ngrohës elektrik (paragrafi 39, Fizikë klasa e 11-të V.A. Kasyanov M.: Bustard, 2007).

Reaktanca - akumulon në mënyrë alternative energjinë dhe më pas e lëshon përsëri në rrjet - shembuj: kondensator, induktor (paragrafi 40,41, Fizikë klasa e 11-të V.A. Kasyanov M.: Bustard, 2007).

Më tej në çdo libër shkollor për inxhinierinë elektrike mund të lexoni se fuqia aktive (e shpërndarë nga rezistenca aktive) matet në vat, dhe fuqia reaktive (që qarkullon përmes reaktancës) matet në vars; Gjithashtu, për të karakterizuar fuqinë e ngarkesës, përdoren dy parametra të tjerë: fuqia e dukshme dhe faktori i fuqisë. Të gjithë këta 4 parametra:

1. Fuqia aktive: emërtimi P, njësia matëse: vat
2. Fuqia reaktive: emërtimi P, njësia matëse: VAR(Volt Amper reaktiv)
3. Fuqia e dukshme: emërtimi S, njësia matëse: VA(Volt Amper)
4. Faktori i fuqisë: simbol k ose cosФ, njësia matëse: sasi pa dimension

Këta parametra lidhen me relacionet: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Gjithashtu cosФ i quajtur faktor fuqie ( Faktori i fuqisë – PF)

Prandaj, në inxhinierinë elektrike, çdo dy prej këtyre parametrave janë specifikuar për të karakterizuar fuqinë, pasi pjesa tjetër mund të gjendet nga këta të dy.

Për shembull, motorët elektrikë, llambat (shkarkimi) - në ato. të dhënat e treguara P[kW] dhe cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (Motorët AIR: shih shtojcën)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (llambat DRL: shih shtojcën)
(për shembuj të të dhënave teknike për ngarkesa të ndryshme, shihni shtojcën më poshtë)

Është e njëjta gjë me furnizimin me energji elektrike. Fuqia e tyre (kapaciteti i ngarkesës) karakterizohet nga një parametër për furnizimin me energji DC - fuqia aktive (W) dhe dy parametra për burimet. Furnizimi me energji AC. Zakonisht këta dy parametra janë fuqia e dukshme (VA) dhe fuqia aktive (W). Shihni, për shembull, parametrat e grupit të gjeneratorit me naftë dhe UPS-së.

Shumica e pajisjeve të zyrës dhe shtëpiake janë aktive (pa ose pak reaktancë), kështu që fuqia e tyre tregohet në Watts. Në këtë rast, gjatë llogaritjes së ngarkesës, përdoret vlera e fuqisë së UPS-së në Watts. Nëse ngarkesa janë kompjuterë me furnizim me energji (PSU) pa korrigjim të faktorit të fuqisë hyrëse (APFC), një printer lazer, një frigorifer, një kondicioner, një motor elektrik (për shembull, një pompë zhytëse ose një motor si pjesë e një vegle makine ), llambat fluoreshente të çakëllit, etj., të gjitha daljet përdoren në llogaritje. . Të dhënat e UPS-së: kVA, kW, karakteristikat e mbingarkesës, etj.

Shihni tekstet e inxhinierisë elektrike, për shembull:

1. Evdokimov F. E. Bazat teorike të inxhinierisë elektrike. - M.: Qendra botuese "Akademia", 2004.

2. Nemtsov M.V. Inxhinieri elektrike dhe elektronike. - M.: Qendra botuese "Akademia", 2007.

3. Chastoedov L. A. Inxhinieri elektrike. - M.: Shkolla e Lartë, 1989.

Shih gjithashtu fuqinë AC, Faktorin e fuqisë, Rezistencën elektrike, Reaktancën http://en.wikipedia.org
(përkthim: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Aplikacion

Shembulli 1: fuqia e transformatorëve dhe autotransformatorëve tregohet në VA (Volt Amper)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (transformatorët TSGL)

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (LATR / autotransformatorët laboratorikë TDGC2)

Shembulli 2: fuqia e kondensatorëve tregohet në VAR (Volt Amper reaktive)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (kondensatorët K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (kondensatorë në MB)

Shembulli 3: të dhënat teknike për motorët elektrikë përmbajnë fuqi aktive (kW) dhe cosF

Për ngarkesa të tilla si motorët elektrikë, llambat (shkarkimi), furnizimet me energji kompjuterike, ngarkesat e kombinuara, etj. - të dhënat teknike tregojnë P [kW] dhe cosФ (fuqia aktive dhe faktori i fuqisë) ose S [kVA] dhe cosФ (fuqia e dukshme dhe faktori i fuqisë) fuqia).

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(Ngarkesë e kombinuar – makinë prerëse plazma çeliku / Prerës me inverter plazma LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (Furnizimi me energji për PC)

Shtojca 1

Nëse ngarkesa ka një faktor fuqie të lartë (0.8 ... 1.0), atëherë vetitë e saj afrohen me ato të një ngarkese rezistente. Një ngarkesë e tillë është ideale si për linjën e rrjetit ashtu edhe për burimet e energjisë, sepse nuk gjeneron rryma dhe fuqi reaktive në sistem.

Prandaj, shumë vende kanë miratuar standarde që rregullojnë faktorin e fuqisë së pajisjeve.

Shtojca 2

Pajisjet me një ngarkesë (për shembull, një njësi furnizimi me energji PC) dhe pajisjet e kombinuara me shumë komponentë (për shembull, një makinë bluarje industriale që përmban disa motorë, një PC, ndriçim, etj.) kanë faktorë të ulët të fuqisë (më pak se 0,8) njësitë e brendshme (për shembull, një ndreqës i furnizimit me energji të PC ose një motor elektrik kanë faktor fuqie 0,6 .. 0,8). Prandaj, në ditët e sotme shumica e pajisjeve kanë një njësi hyrëse të korrigjimit të faktorit të fuqisë. Në këtë rast, faktori i fuqisë hyrëse është 0.9 ... 1.0, që korrespondon me standardet rregullatore.

Shtojca 3: Shënim i rëndësishëm në lidhje me faktorin e fuqisë së UPS dhe stabilizuesit e tensionit

Kapaciteti i ngarkesës së grupit të UPS dhe gjeneratorit me naftë është normalizuar në një ngarkesë standarde industriale (faktori i fuqisë 0.8 me natyrë induktive). Për shembull, UPS 100 kVA / 80 kW. Kjo do të thotë që pajisja mund të furnizojë një ngarkesë rezistente me një fuqi maksimale 80 kW, ose një ngarkesë të përzier (reaktive-reaktive) me një fuqi maksimale 100 kVA me një faktor fuqie induktive 0.8.

Me stabilizuesit e tensionit situata është e ndryshme. Për stabilizuesin, faktori i fuqisë së ngarkesës është indiferent. Për shembull, një stabilizues i tensionit 100 kVA. Kjo do të thotë që pajisja mund të furnizojë një ngarkesë aktive me një fuqi maksimale prej 100 kW, ose çdo fuqi tjetër (të pastër aktive, thjesht reaktive, të përzier) prej 100 kVA ose 100 kVAr me çdo faktor fuqie të natyrës kondensuese ose induktive. Vini re se kjo është e vërtetë për një ngarkesë lineare (pa rryma harmonike më të larta). Me shtrembërime të mëdha harmonike të rrymës së ngarkesës (SOI i lartë), fuqia dalëse e stabilizatorit zvogëlohet.

Shtojca 4

Shembuj ilustrues të ngarkesave të pastra aktive dhe të pastra reaktive:

• Një llambë inkandeshente 100 W është e lidhur me një rrjet të rrymës alternative prej 220 VAC - kudo në qark ka rrymë përcjellëse (përmes përçuesve të telit dhe filamentit të tungstenit të llambës). Karakteristikat e ngarkesës (llambës): fuqia S=P~=100 VA=100 W, PF=1 => e gjithë fuqia elektrike është aktive, që do të thotë se absorbohet plotësisht në llambë dhe shndërrohet në fuqi të nxehtësisë dhe dritës.
• Një kondensator jopolar 7 µF është i lidhur me një rrjet të rrymës alternative prej 220 VAC - ka një rrymë përcjellëse në qarkun e telit dhe një rrymë paragjykimi rrjedh brenda kondensatorit (përmes dielektrikut). Karakteristikat e ngarkesës (kondensatorit): fuqia S=Q~=100 VA=100 VAR, PF=0 => e gjithë fuqia elektrike është reaktive, që do të thotë se qarkullon vazhdimisht nga burimi në ngarkesë dhe mbrapa, përsëri në ngarkesë, etj.

Shtojca 5

Për të treguar reaksionin mbizotërues (induktiv ose kapacitiv), faktorit të fuqisë i caktohet shenja:

+ (plus)– nëse reaktansa totale është induktive (shembull: PF=+0.5). Faza aktuale mbetet pas fazës së tensionit me një kënd Ф.

- (minus)– nëse reaksioni total është kapacitiv (shembull: PF=-0.5). Faza aktuale e avancon fazën e tensionit me kënd F.

Shtojca 6

Pyetje shtesë

Pyetja 1:
Pse të gjithë tekstet e elektroteknikës, gjatë llogaritjes së qarqeve AC, përdorin numra/masë imagjinarë (për shembull, fuqia reaktive, reaktancë etj.) që nuk ekzistojnë në realitet?

Përgjigje:
Po, të gjitha sasitë individuale në botën përreth janë reale. Përfshirë temperaturën, reaktancën, etj. Përdorimi i numrave imagjinarë (kompleksë) është vetëm një teknikë matematikore që lehtëson llogaritjet. Rezultati i llogaritjes është një numër domosdoshmërisht real. Shembull: fuqia reaktive e një ngarkese (kondensatori) prej 20 kVAr është një rrjedhë reale e energjisë, domethënë vat reale që qarkullojnë në qarkun burim-ngarkesë. Por për të dalluar këto Wat nga Watts të absorbuara në mënyrë të pakthyeshme nga ngarkesa, ata vendosën t'i quanin këto "Watt qarkulluese" Volt Amper reaktive.

Koment:
Më parë, vetëm sasitë e vetme përdoreshin në fizikë, dhe gjatë llogaritjes, të gjitha sasitë matematikore korrespondonin me sasitë reale të botës përreth. Për shembull, distanca është e barabartë me shpejtësinë herë kohën (S=v*t). Më pas, me zhvillimin e fizikës, d.m.th., me studimin e objekteve më komplekse (drita, valët, rryma elektrike alternative, atomi, hapësira etj.), u shfaq një numër aq i madh i sasive fizike, saqë u bë e pamundur llogaritja e secilës. veçmas. Ky nuk është vetëm një problem i llogaritjes manuale, por edhe një problem i përpilimit të programeve kompjuterike. Për të zgjidhur këtë problem, sasitë e afërta të vetme filluan të kombinohen në ato më komplekse (duke përfshirë 2 ose më shumë sasi të vetme), duke iu nënshtruar ligjeve të transformimit të njohura në matematikë. Kështu u shfaqën sasitë skalare (të vetme) (temperatura, etj.), Madhësitë e dyfishta vektoriale dhe komplekse (rezistenca, etj.), Madhësitë vektoriale të trefishta (vektori i fushës magnetike, etj.), dhe sasitë më komplekse - matricat dhe tensorët (dielektrike tensori konstant, tensori Ricci dhe të tjerët). Për të thjeshtuar llogaritjet në inxhinierinë elektrike, përdoren sasitë e mëposhtme imagjinare (komplekse) të dyfishta:

1. Rezistenca totale (impedanca) Z=R+iX
2. Fuqia e dukshme S=P+iQ
3. Konstanta dielektrike e=e"+ie"
4. Përshkueshmëria magnetike m=m"+im"
5. dhe etj.

Pyetja 2:

Faqja http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power tregon S P Q Ф në një plan kompleks, domethënë imagjinar / joekzistent. Çfarë lidhje kanë të gjitha këto me realitetin?

Përgjigje:
Është e vështirë të kryhen llogaritjet me sinusoidë realë, prandaj, për të thjeshtuar llogaritjet, përdorni një paraqitje vektoriale (komplekse) si në Fig. më të larta. Por kjo nuk do të thotë se S P Q e paraqitur në figurë nuk kanë lidhje me realitetin. Vlerat reale të S P Q mund të paraqiten në formën e zakonshme, bazuar në matjet e sinjaleve sinusoidale me një oshiloskop. Vlerat e S P Q F I U në qarkun e rrymës alternative "burim-ngarkesa" varen nga ngarkesa. Më poshtë është një shembull i sinjaleve reale sinusoidale S P Q dhe Ф për rastin e një ngarkese të përbërë nga rezistenca aktive dhe reaktive (induktive) të lidhura në seri.

Pyetja 3:
Duke përdorur një kapëse konvencionale të rrymës dhe një multimetër, u mat një rrymë ngarkese prej 10 A dhe një tension i ngarkesës 225 V. Shumëzojmë dhe marrim fuqinë e ngarkesës në W: 10 A · 225V = 2250 W.

Përgjigje:
Ju keni marrë (llogaritur) fuqinë totale të ngarkesës prej 2250 VA. Prandaj, përgjigja juaj do të jetë e vlefshme vetëm nëse ngarkesa juaj është thjesht rezistente, atëherë me të vërtetë Volt Amper është i barabartë me Watt. Për të gjitha llojet e tjera të ngarkesave (për shembull, një motor elektrik) - nr. Për të matur të gjitha karakteristikat e çdo ngarkese arbitrare, duhet të përdorni një analizues rrjeti, për shembull APPA137:

Shihni leximin e mëtejshëm, për shembull:

Evdokimov F. E. Bazat teorike të inxhinierisë elektrike. - M.: Qendra botuese "Akademia", 2004.

Nemtsov M.V. Inxhinieri elektrike dhe elektronike. - M.: Qendra botuese "Akademia", 2007.

Chastoedov L. A. Inxhinieri elektrike. - M.: Shkolla e Lartë, 1989.

Fuqia AC, Faktori i fuqisë, Rezistenca elektrike, Reaktansa
http://en.wikipedia.org (përkthim: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Teoria dhe llogaritja e transformatorëve me fuqi të ulët Yu.N. Starodubtsev / RadioSoft Moscow 2005 / rev d25d5r4feb2013

Të gjithë ne hasim çdo ditë me pajisje elektrike, duket se pa to jeta jonë ndalon. Dhe secila prej tyre ka fuqi të treguar në udhëzimet teknike. Sot do të kuptojmë se çfarë është, do të zbulojmë llojet dhe metodat e llogaritjes.

Pajisjet elektrike të lidhura me rrjetin elektrik funksionojnë në një qark të rrymës alternative, kështu që ne do të konsiderojmë fuqinë në këto kushte. Sidoqoftë, së pari, le të japim një përkufizim të përgjithshëm të konceptit.

Fuqia është një sasi fizike që pasqyron shkallën e shndërrimit ose transmetimit të energjisë elektrike.

Në një kuptim më të ngushtë, ata thonë se fuqia elektrike është raporti i punës së kryer gjatë një periudhe të caktuar kohore me këtë periudhë kohore.

Nëse e riformulojmë këtë përkufizim më pak shkencërisht, rezulton se fuqia është një sasi e caktuar energjie që konsumohet nga konsumatori për një periudhë të caktuar kohore. Shembulli më i thjeshtë është një llambë e zakonshme inkandeshente. Shpejtësia me të cilën një llambë e konverton energjinë elektrike që konsumon në nxehtësi dhe dritë është fuqia e saj. Prandaj, sa më i lartë të jetë ky tregues fillimisht për një llambë, aq më shumë energji do të konsumojë dhe aq më shumë dritë do të lëshojë.

Meqenëse në këtë rast, jo vetëm procesi i shndërrimit të energjisë elektrike në një tjetër ( dritë, termike etj.), por edhe në procesin e lëkundjes së fushave elektrike dhe magnetike, shfaqet një zhvendosje fazore ndërmjet rrymës dhe tensionit, dhe kjo duhet të merret parasysh në llogaritjet e mëtejshme.

Kur llogaritet fuqia në një qark të rrymës alternative, është zakon të dallohen komponentët aktivë, reaktivë dhe të dukshëm.

Koncepti i fuqisë aktive

Fuqia aktive "e dobishme" është ajo pjesë e fuqisë që karakterizon drejtpërdrejt procesin e shndërrimit të energjisë elektrike në ndonjë energji tjetër. Shënohet me shkronjën latine P dhe matet në ( W).

Llogaritur duke përdorur formulën: P = U⋅I⋅cosφ,

ku U dhe I janë vlera rrënja mesatare katrore e tensionit dhe rrymës së qarkut, përkatësisht cos φ është kosinusi i këndit të zhvendosjes së fazës ndërmjet tensionit dhe rrymës.

E RËNDËSISHME! Formula e përshkruar më parë është e përshtatshme për llogaritjen e qarqeve me, megjithatë, njësitë e fuqishme zakonisht përdorin një rrjet me një tension prej 380 V. Në këtë rast, shprehja duhet të shumëzohet me rrënjën e tre ose 1.73

Koncepti i fuqisë reaktive

Fuqia reaktive "e dëmshme" është fuqia që gjenerohet gjatë funksionimit të pajisjeve elektrike me ngarkesë induktive ose kapacitore dhe pasqyron lëkundjet elektromagnetike që ndodhin. E thënë thjesht, kjo është energji që lëviz nga burimi i energjisë te konsumatori dhe më pas kthehet në rrjet.

Natyrisht, ky komponent nuk mund të përdoret në biznes, për më tepër, dëmton shumë rrjetin e furnizimit me energji elektrike, prandaj ata zakonisht përpiqen ta kompensojnë atë.

Kjo vlerë shënohet me shkronjën latine Q.

KUJTOJE! Fuqia reaktive nuk matet në vat konvencionale ( W), dhe në volt-amper reaktive ( Var).

Llogaritur duke përdorur formulën:

Q = U⋅I⋅sinφ,

ku U dhe I janë vlera rms e tensionit dhe rrymës së qarkut, përkatësisht sinφ është sinusi i këndit të zhvendosjes së fazës ndërmjet tensionit dhe rrymës.

E RËNDËSISHME! Gjatë llogaritjes, kjo vlerë mund të jetë pozitive ose negative, në varësi të lëvizjes së fazës.

Ngarkesa kapacitive dhe induktive

Dallimi kryesor midis reaktive ( kapacitiv dhe induktiv) ngarkesa - prania, në fakt, e kapacitetit dhe induktivitetit, të cilat tentojnë të ruajnë energjinë dhe më vonë ta lëshojnë atë në rrjet.

Një ngarkesë induktive konverton energjinë e një rryme elektrike fillimisht në një fushë magnetike ( gjatë gjysmë ciklit), dhe pastaj konverton energjinë e fushës magnetike në rrymë elektrike dhe e transmeton atë në rrjet. Shembujt përfshijnë motorët asinkron, ndreqësit, transformatorët dhe elektromagnetët.

E RËNDËSISHME! Kur punoni me një ngarkesë induktive, kurba e rrymës gjithmonë ngec kurbën e tensionit me gjysmë cikli.

Një ngarkesë kondensative konverton energjinë e një rryme elektrike në një fushë elektrike, dhe më pas e kthen energjinë e fushës që rezulton përsëri në një rrymë elektrike. Të dy proceset ndodhin përsëri për gjysmë cikli secili. Shembuj janë kondensatorët, bateritë, motorët sinkron.

E RËNDËSISHME! Gjatë funksionimit të një ngarkese kondensative, kurba e rrymës e çon kurbën e tensionit me gjysmë cikli.

Faktori i fuqisë cosφ

Faktori i fuqisë cosφ ( lexo kosinusin phi) është një sasi fizike skalare që pasqyron efikasitetin e konsumit të energjisë elektrike. E thënë thjesht, koeficienti cosφ tregon praninë e një pjese reaktive dhe madhësinë e pjesës aktive që rezulton në lidhje me fuqinë totale.

Koeficienti cosφ gjendet përmes raportit të fuqisë elektrike aktive ndaj fuqisë totale elektrike.

SHËNIM! Për një llogaritje më të saktë, duhet të merren parasysh shtrembërimet jolineare të sinusoidit, megjithatë, në llogaritjet konvencionale ato neglizhohen.

Vlera e këtij koeficienti mund të ndryshojë nga 0 në 1 ( nëse llogaritja kryhet si përqindje, atëherë nga 0% në 100%). Nga formula e llogaritjes nuk është e vështirë të kuptohet se sa më e madhe vlera e saj, aq më i madh është komponenti aktiv, që do të thotë aq më e mirë është performanca e pajisjes.

Koncepti i fuqisë totale. Trekëndëshi i Kapacitetit

Fuqia e dukshme është një vlerë e llogaritur gjeometrikisht e barabartë me rrënjën e shumës së katrorëve të fuqive aktive dhe reaktive, përkatësisht. Shënohet me shkronjën latine S.

S = U⋅I

E RËNDËSISHME! Fuqia e dukshme matet në volt-amper ( VA).

Trekëndëshi i fuqisë është një paraqitje e përshtatshme e të gjitha llogaritjeve dhe marrëdhënieve të përshkruara më parë midis fuqisë aktive, reaktive dhe të dukshme.

Këmbët pasqyrojnë komponentët reaktivë dhe aktivë, hipotenuza - fuqia e plotë. Sipas ligjeve të gjeometrisë, kosinusi i këndit φ është i barabartë me raportin e përbërësve aktivë dhe totalë, domethënë është faktori i fuqisë.

Si të gjeni fuqinë aktive, reaktive dhe të dukshme. Shembull i llogaritjes

Të gjitha llogaritjet bazohen në formulat e përmendura më parë dhe në trekëndëshin e fuqisë. Le të shohim një problem që haset më shpesh në praktikë.

Në mënyrë tipike, pajisjet elektrike tregojnë fuqinë aktive dhe vlerën e koeficientit cosφ. Duke pasur këto të dhëna, është e lehtë për të llogaritur komponentët reaktivë dhe totalë.

Për ta bërë këtë, ndani fuqinë aktive me koeficientin cosφ dhe merrni produktin e rrymës dhe tensionit. Kjo do të jetë fuqia e plotë.

Si matet cosφ në praktikë

Vlera e koeficientit cosφ zakonisht tregohet në etiketat e pajisjeve elektrike, megjithatë, nëse është e nevojshme të matet në praktikë, përdoret një pajisje e specializuar - një matës fazor. Një vatmetër dixhital gjithashtu mund ta trajtojë lehtësisht këtë detyrë.

Nëse koeficienti cosφ që rezulton është mjaft i ulët, atëherë ai praktikisht mund të kompensohet. Kjo realizohet kryesisht duke përfshirë pajisje shtesë në qark.

1. Nëse është e nevojshme të korrigjoni komponentin reaktiv, atëherë një element reaktiv duhet të përfshihet në qark, duke vepruar në kundërshtim me pajisjen tashmë funksionale. Për të kompensuar funksionimin e një motori asinkron, për shembull, një ngarkesë induktive, një kondensator është i lidhur paralelisht. Një elektromagnet është i lidhur për të kompensuar motorin sinkron.
2. Nëse është e nevojshme të korrigjohen problemet e jolinearitetit, një korrigjues pasiv i koeficientit cosφ futet në qark, për shembull, mund të jetë një induktor me induktivitet të lartë i lidhur në seri me ngarkesën.

Fuqia është një nga treguesit më të rëndësishëm të pajisjeve elektrike, kështu që të dish se çfarë është dhe si llogaritet është e dobishme jo vetëm për nxënësit e shkollave dhe njerëzit e specializuar në fushën e teknologjisë, por edhe për secilin prej nesh.