Llogaritja e fuqisë sipas rrymës dhe tensionit. Çfarë është energjia elektrike

Përmbajtja:

Çdo element i rrjetit elektrik është një objekt material i një dizajni të caktuar. Por veçantia e tij qëndron në gjendjen e tij të dyfishtë. Mund të jetë ose nën ngarkesë elektrike ose të çaktivizohet. Nëse nuk ka lidhje elektrike, asgjë nuk kërcënon integritetin e objektit. Por kur lidhet me një burim energjie, domethënë kur shfaqet voltazhi (U) dhe rryma elektrike, një dizajn i gabuar i një elementi të rrjetit elektrik mund të jetë fatal për të nëse tensioni dhe rryma elektrike çojnë në gjenerimin e nxehtësisë.

Dallimet në fuqi në tension konstant dhe të alternuar

Më e thjeshta është llogaritja e fuqisë së qarqeve elektrike në një rrymë elektrike konstante. Për seksionet e tyre, ligji i Ohm-it është i vlefshëm, në të cilin përfshihen vetëm U-ja e aplikuar dhe rezistenca. Për të llogaritur rrymën I, U pjesëtohet me rezistencën R:

për më tepër, forca e dëshiruar aktuale quhet amper.

Dhe meqenëse fuqia elektrike P për një rast të tillë është produkt i U dhe fuqisë së rrymës elektrike, është po aq e lehtë sa rryma elektrike, ajo llogaritet me formulën:

dhe fuqia e dëshiruar e ngarkesës quhet vat.

Të gjithë përbërësit e këtyre dy formulave janë karakteristikë e rrymës direkte dhe quhen aktive. Ne i kujtojmë lexuesve tanë se ligji i Ohm-it, i cili ju lejon të llogaritni fuqinë aktuale, është shumë i larmishëm në shfaqjen e tij. Formulat e tij marrin parasysh veçoritë e proceseve fizike që korrespondojnë me natyrën e energjisë elektrike. Dhe në konstante dhe të ndryshueshme U, ato vazhdojnë dukshëm të ndryshme. Një transformator DC është një pajisje krejtësisht e padobishme. Ashtu si motorët sinkron dhe asinkron.

Parimi i funksionimit të tyre qëndron në ndryshimin e fushës magnetike të krijuar nga elementët e qarqeve elektrike me induktivitet. Dhe një fushë e tillë shfaqet vetëm si pasojë e ndryshores U dhe rrymës alternative përkatëse. Por energjia elektrike karakterizohet edhe nga grumbullimi i ngarkesave në elementet e qarqeve elektrike. Ky fenomen quhet kapacitet dhe është baza për projektimin e kondensatorëve. Parametrat që lidhen me induktancën dhe kapacitetin quhen reaktive.

Llogaritja e fuqisë në qarqet e rrymës alternative

Prandaj, për të përcaktuar rrymën për sa i përket fuqisë dhe tensionit, si në një rrjet elektrik konvencional 220 V, ashtu edhe në çdo rrjet tjetër ku përdoret ndryshorja U, do të jetë e nevojshme të merren parasysh disa parametra aktivë dhe reaktivë. Për këtë, përdoret llogaritja vektoriale. Si rezultat, shfaqja e fuqisë së llogaritur dhe U ka formën e një trekëndëshi. Dy anët e tij janë përbërësit aktivë dhe reaktivë, dhe e treta është shuma e tyre. Për shembull, fuqia totale e ngarkesës S, e quajtur volt-amper.

Komponenti reaktiv quhet vars. Duke ditur dimensionet e brinjëve për trekëndëshat e fuqisë dhe U, është e mundur të llogaritet rryma nga fuqia dhe tensioni. Si ta bëni këtë shpjegohet me imazhin e dy trekëndëshave të paraqitur më poshtë.

Për matjen e fuqisë përdoren pajisje speciale. Për më tepër, ka shumë pak nga modelet e tyre shumëfunksionale. Kjo për faktin se për një rrymë elektrike konstante, si dhe në varësi të frekuencës, përdoret parimi përkatës i projektimit të njehsorit të fuqisë. Për këtë arsye, një pajisje e krijuar për të matur fuqinë në qarqet AC me frekuencë industriale, në një rrymë konstante ose me një frekuencë të rritur, do të tregojë një rezultat me një gabim të papranueshëm.

Për shumicën e lexuesve tanë, kryerja e kësaj ose asaj llogaritjeje duke përdorur vlerën e fuqisë ka shumë të ngjarë jo me vlerën e matur, por sipas të dhënave të pasaportës së pajisjes elektrike përkatëse. Në këtë rast, rryma mund të llogaritet lehtësisht për të përcaktuar, për shembull, parametrat e instalimeve elektrike ose kordonit lidhës. Nëse dihet U, dhe në thelb korrespondon me parametrat e rrjetit, llogaritja e rrymës sipas fuqisë reduktohet në marrjen e herësit nga ndarja e fuqisë dhe U. Rryma e llogaritur e përftuar në këtë mënyrë do të përcaktojë seksionin kryq të telat dhe proceset termike në qarkun elektrik me pajisjen elektrike.

Por pyetja është mjaft e natyrshme, si të llogaritet rryma e ngarkesës në mungesë të ndonjë informacioni për të? Përgjigja është e radhës. Një llogaritje e saktë dhe e plotë e rrymës së ngarkesës të furnizuar nga ndryshorja U është e mundur në bazë të të dhënave të matura. Ato duhet të merren duke përdorur një instrument që mat zhvendosjen e fazës midis U dhe rrymës elektrike në qark. Ky është një matës fazor. Një llogaritje e plotë e fuqisë aktuale do të japë komponentët aktivë dhe reaktivë. Ato janë për shkak të këndit φ, i cili tregohet më lart në imazhet e trekëndëshave.

Përdorimi i formulave

Ky kënd karakterizon zhvendosjen e fazës në qarqet e ndryshueshme U që përmbajnë elementë induktiv dhe kapacitiv. Për llogaritjen e komponentëve aktivë dhe reaktivë, përdoren funksionet trigonometrike, të cilat përdoren në formula. Përpara llogaritjes së rezultatit duke përdorur këto formula, është e nevojshme, duke përdorur kalkulatorë ose tabela Bradis, të përcaktohen sin φ dhe cos φ. Pas kësaj, sipas formulave

Përmbajtja:

Prej kohësh dihet se ka Thërrima në botë që pyesin baballarët e tyre jo vetëm për atë që është e mirë dhe çfarë është e keqe, por për çdo gjë. Prandaj, ka shumë të ngjarë që një foshnjë më e vjetër të pyesë pse është shkruar 2000 W në ngrohës. Ata që dinë të lexojnë Crumbs, baballarët e tyre dhe shumë lexues të tjerë që kanë harruar bazat e fizikës, do të gjejnë informacione të mëtejshme që freskojnë kujtesën e tyre. . Në veçanti, le të kujtojmë se në çfarë fuqie matet dhe si quhet njësia matëse e fuqisë së energjisë elektrike.

Fuqia rreth nesh

Tani, kudo ku jetojnë njerëzit, ka pajisje elektrike. Secili prej tyre ka një vlerësim të konsumit të energjisë. Në pasaportën teknike ose manualin e udhëzimeve ka fjalë sqaruese - energji elektrike. Ky përkufizim perceptohet si diçka abstrakte dhe jo jetike, jopersonale. Në fund të fundit, nëse në jetë ka ndonjë manifestim të energjisë dhe, në përputhje me rrethanat, fuqisë, për të cilën përdoret më shpesh fjala "fuqi", është gjithmonë e qartë me kë ose me çfarë lidhet e gjithë kjo.

Për shembull, nga malet zbriti një rrjedhë balte, e cila me gjithë fuqinë e saj ra mbi filan qytet. Është menjëherë e qartë se një rrjedhë balte është e fuqishme, ka fuqi shkatërruese dhe koncepti i pushtetit lidhet pikërisht me të, me lëvizjen e tij, me atë që përbëhet. Por energjia elektrike me kë apo me çfarë është e lidhur? Meqenëse të gjithë e dimë që nga fëmijëria për rrezikun e një prize elektrike, para së gjithash i kushtoni vëmendje tensionit. Dhe me të vërtetë: meqenëse funksionimi i pajisjeve elektrike kërkon tension në prizë, atëherë mund të themi se fuqia e energjisë elektrike është fuqia e tensionit.

Por nëse ka një ngrohës afër prizës dhe priza e tij nuk është në të, nuk jep nxehtësi. Megjithatë, ka ende tension në prizë. Dhe asgjë nuk ndodh. Pra, përkufizimi i "fuqisë së tensionit" është i pasaktë. Lëshimi i nxehtësisë dhe manifestimet e tjera të energjisë elektrike shoqërohen gjithmonë me shfaqjen midis pikave me potenciale të ndryshme elektrike të një përcjellësi dhe proceseve aktuale në të. Intensiteti i tyre lidhet drejtpërdrejt me çlirimin e nxehtësisë dhe dritës, gjë që ilustrohet nga vetëtima dhe bubullima.

Prandaj, fuqia elektrike është fuqia e rrymës, jo e tensionit. Dhe për arsye të mirë, një përkufizim i tillë si rryma elektrike u fut në energji elektrike. Edhe pse është e pamundur të shihet pamja e një rryme elektrike, ndryshe nga rrjedha e një lëngu, ka shumë ngjashmëri mes tyre. Ashtu si një rrjedhë balte, ka një forcë aktuale. Por natyra e saj është e ndryshme. Kjo forcë nuk ka një efekt të drejtpërdrejtë mekanik. Megjithatë, siç tregojnë makina të ndryshme elektrike dhe pajisje elektrike, forca e rrymës është e aftë për shumë.

Kjo "shumë" mund të përshkruhet nga tre rezultate kryesore që jep fuqia e rrymës elektrike:

• të ngrohtë;
• dritë;
• fusha elektromagnetike.

Për të kryer llogaritjet, si dhe matjet e fuqisë së një rryme elektrike, u miratuan njësi matëse të fuqisë së rrymës. Ata u emëruan sipas fizikanit anglez James Watt në 1882. Ky shkencëtar ishte i angazhuar në studimin e proceseve që lidhen me kryerjen e llojeve të ndryshme të punës si një sasi fizike. Që atëherë, është në përdorim 1 vat, e cila shkurtohet si W dhe W. Nëse dikush ka harruar se çfarë i referohet asaj në fizikë, ju kujtojmë: fuqia është e barabartë me punën e bërë për njësi të kohës.

Dhe për të mos e lodhur veten duke shkruar një numër të madh zero për vlera të mëdha të fuqisë elektrike, ata shkruajnë para W:

• kilogram, në shkurtesën kW - në vend të tre zerave;
• mega, përkatësisht, mW - në vend të gjashtë zero;
• giga, gW - në vend të nëntë zero.

Kaq shumë fuqi...

Në kohën e Watt, inxhinieria elektrike sapo kishte filluar të zhvillohej, dhe për këtë arsye, fizika ishte dukshëm më e thjeshtë se sot. Rryma elektrike e drejtpërdrejtë është studiuar në një masë shumë më të madhe se rryma alternative. Për llogaritjet me një rrymë elektrike konstante, formula u justifikua:

në të cilin janë fuqia p, tensioni u dhe rryma elektrike i. Por ka edhe një rrymë alternative. Studimet kanë treguar se fuqia p nga formula për rrymën e drejtpërdrejtë nuk korrespondon me realitetin. Në rrymën alternative, shfaqen veti të reja krejtësisht të ndryshme të fuqisë aktuale. Rezultati i tyre është i padukshëm dhe jo i perceptueshëm pa matje dhe instrumente të veçanta. Në rrymë alternative, shfaqet fuqia, e lidhur me krijimin e fushave elektromagnetike në induktorë, si dhe fushave elektrostatike në kondensatorë.

Kjo ishte arsyeja e mospërputhjes me shprehjen e fuqisë p=u*i. Më është dashur të prezantoj një kontabilitet të veçantë për të në rrymë alternative. Për të, u miratua një njësi - var (nëse shkurtohet). Për analogji me rrymën e drejtpërdrejtë, kjo do të thotë volt - amper reaktiv (emri i plotë).

Një prezantim më i detajuar në lidhje me rrymën alternative është përtej qëllimit të tregimit aktual. Po, dhe Crumbs, ka shumë të ngjarë, tashmë do të jetë në gjumë të qetë për rreth gjysmën e artikullit tonë. Mbingarkesa e informacionit vepron si një pilulë gjumi. Prandaj, fuqia AC është një histori krejtësisht e ndryshme ...

Kur projektoni instalime elektrike në një dhomë, duhet të filloni duke llogaritur fuqinë aktuale në qarqe. Një gabim në këtë llogaritje mund të jetë i kushtueshëm. Një prizë elektrike mund të shkrihet nëse rryma është shumë e fortë për të. Nëse rryma në kabllo është më e madhe se ajo e llogaritur për një material të caktuar dhe seksion kryq të bërthamës, instalimet elektrike do të mbinxehen, gjë që mund të çojë në shkrirjen e telit, thyerje ose qark të shkurtër në rrjet me pasoja të pakëndshme, ndër të cilat nevoja për një zëvendësim të plotë të instalimeve elektrike nuk është më e keqja.

Njohja e fuqisë së rrymës në qark është gjithashtu e nevojshme për zgjedhjen e ndërprerësve, të cilët duhet të ofrojnë mbrojtje adekuate kundër mbingarkesës së rrjetit. Nëse makina qëndron me një diferencë të madhe në vlerën nominale, në momentin që ajo të aktivizohet, pajisja mund të jetë tashmë jashtë funksionit. Por nëse rryma nominale e ndërprerësit është më e vogël se rryma që ndodh në rrjet gjatë ngarkesave maksimale, makina do t'ju çmendë, duke e hequr vazhdimisht dhomën nga energjia kur ndizni hekurin ose kazanin.

Formula për llogaritjen e fuqisë së një rryme elektrike

Sipas ligjit të Ohm-it, rryma (I) është proporcionale me tensionin (U) dhe në përpjesëtim të kundërt me rezistencën (R), dhe fuqia (P) llogaritet si produkt i tensionit dhe rrymës. Bazuar në këtë, rryma në seksionin e rrjetit llogaritet: I = P / U.

Në kushte reale, një komponent tjetër i shtohet formulës dhe formula për një rrjet njëfazor merr formën:

dhe për një rrjet trefazor: I \u003d P / (1.73 * U * cos φ),

ku U për një rrjet trefazor supozohet të jetë 380 V, cos φ është faktori i fuqisë, duke reflektuar raportin e komponentëve aktivë dhe reaktivë të rezistencës së ngarkesës.

Për furnizimet moderne të energjisë, komponenti reaktiv është i parëndësishëm, vlera e cos φ mund të merret e barabartë me 0.95. Përjashtim bëjnë transformatorët e fuqishëm (për shembull, makinat e saldimit) dhe motorët elektrikë, ata kanë një rezistencë të madhe induktive. Në rrjetet ku është planifikuar të lidhni pajisje të tilla, forca maksimale e rrymës duhet të llogaritet duke përdorur një faktor cos φ prej 0.8, ose forca aktuale duhet të llogaritet duke përdorur metodën standarde, dhe më pas duhet një faktor shumëzues prej 0.95 / 0.8 = 1.19. të aplikohen.

Duke zëvendësuar vlerat e tensionit efektiv prej 220 V / 380 V dhe një faktor fuqie prej 0,95, marrim I \u003d P / 209 për një rrjet njëfazor dhe I \u003d P / 624 për një rrjet trefazor, domethënë, në një rrjet trefazor me të njëjtën ngarkesë, rryma është tre herë më e vogël. Këtu nuk ka asnjë paradoks, pasi instalimet elektrike trefazore parashikojnë tela trefazor, dhe me një ngarkesë uniforme në secilën prej fazave, ajo ndahet në tre. Meqenëse voltazhi midis secilës fazë dhe telave neutrale të punës është 220 V, formula gjithashtu mund të rishkruhet në një formë tjetër, kështu që është më e qartë: I \u003d P / (3 * 220 * cos φ).

Ne zgjedhim vlerësimin e ndërprerësit

Duke aplikuar formulën I \u003d P / 209, marrim se me një ngarkesë me fuqi 1 kW, rryma në një rrjet njëfazor do të jetë 4.78 A. Tensioni në rrjetet tona nuk është gjithmonë saktësisht 220 V, kështu që Nuk do të jetë një gabim i madh për të llogaritur forcën aktuale me një diferencë të vogël si 5 A për çdo kilovat ngarkesë. Është e qartë menjëherë se nuk rekomandohet ndezja e një hekuri me fuqi 1.5 kW në një kordon zgjatues të shënuar "5 A", pasi rryma do të jetë një herë e gjysmë më e lartë se vlera e pasaportës. Dhe mund të "kalibroni" menjëherë vlerësimet standarde të makinave dhe të përcaktoni se për çfarë ngarkese janë krijuar:

• 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.

Duke përdorur teknikën "5 amper për kilovat", mund të vlerësoni fuqinë aktuale që ndodh në rrjet kur lidhni pajisjet shtëpiake. Ne jemi të interesuar për ngarkesat maksimale në rrjet, kështu që për llogaritjen duhet të përdorni konsumin maksimal të energjisë, dhe jo mesataren. Ky informacion gjendet në dokumentacionin e produktit. Vështirë se ia vlen ta llogaritni vetë këtë tregues, duke përmbledhur kapacitetet e targës së emrit të kompresorëve, motorëve elektrikë dhe elementëve të ngrohjes të përfshirë në pajisje, pasi ekziston edhe një tregues i tillë si efikasiteti, i cili do të duhet të vlerësohet në mënyrë spekulative me rrezikun e bërjes një gabim i madh.

Kur projektoni instalime elektrike në një apartament ose një shtëpi të vendit, përbërja dhe të dhënat e pasaportës së pajisjeve elektrike që do të lidhen nuk dihen gjithmonë me siguri, por mund të përdorni të dhënat treguese të pajisjeve elektrike të zakonshme në jetën tonë të përditshme:

• sauna elektrike (12 kW) - 60 A;
• sobë elektrike (10 kW) - 50 A;
• pianurë (8 kW) - 40 A;
• ngrohës elektrik i menjëhershëm i ujit (6 kW) - 30 A;
• pjatalarëse (2,5 kW) - 12,5 A;
• makinë larëse (2,5 kW) - 12,5 A;
• xhakuzi (2,5 kW) - 12,5 A;
• ajer te kondicionuar (2,4 kW) - 12 A;
• furrë me mikrovalë (2,2 kW) - 11 A;
• ngrohës elektrik i ujit të magazinimit (2 kW) - 10 A;
• kazan elektrik (1,8 kW) - 9 A;
• hekur (1,6 kW) - 8 A;
• dhomë me diell (1,5 kW) - 7,5 A;
• fshesë me korrent (1,4 kW) - 7 A;
• mulli mishi (1,1 kW) - 5,5 A;
• thotë dolli (1 kW) - 5 A;
• aparat kafeje (1 kW) - 5 A;
• tharëse flokësh (1 kW) - 5 A;
• kompjuter desktop (0,5 kW) - 2,5 A;
• frigorifer (0,4 kW) - 2 A.

Konsumi i energjisë i pajisjeve të ndriçimit dhe elektronikës së konsumit është i vogël, në përgjithësi, fuqia totale e pajisjeve të ndriçimit mund të vlerësohet në 1.5 kW dhe mjafton një makinë 10 A për grup ndriçimi. Pajisjet elektronike të konsumit janë të lidhura në të njëjtat priza si hekurat, nuk këshillohet të rezervoni energji shtesë për të.

Nëse përmbledh të gjitha këto rryma, shifra është mbresëlënëse. Në praktikë, aftësia për të lidhur ngarkesën është e kufizuar nga sasia e energjisë elektrike të alokuar, për apartamentet me sobë elektrike në shtëpitë moderne është 10-12 kW dhe ka një makinë automatike me vlerë nominale 50 A në apartament. Dhe këto 12 kW duhet të shpërndahen, duke qenë se konsumatorët më të fuqishëm janë të përqendruar në kuzhinë dhe banjë. Lidhja elektrike do të jetë më pak shqetësuese nëse ndahet në grupe të mjaftueshme, secila me makinën e vet. Për një sobë elektrike (pranore), bëhet një hyrje e veçantë me një makinë automatike 40 A dhe është instaluar një prizë elektrike me një rrymë nominale 40 A, asgjë tjetër nuk duhet të lidhet atje. Për një makinë larëse dhe pajisje të tjera të banjës, bëhet një grup i veçantë, me një makinë automatike të vlerësimit të duhur. Ky grup zakonisht mbrohet nga një RCD me një rrymë nominale 15% më të madhe se vlerësimi i ndërprerësit. Grupe të veçanta ndahen për ndriçimin dhe për prizat në mur në çdo dhomë.

Do të duhet pak kohë për të llogaritur fuqitë dhe rrymat, por të jeni të sigurt se puna nuk do të jetë e kotë. Telat elektrike të projektuara dhe të instaluara mirë janë çelësi i komoditetit dhe sigurisë së shtëpisë tuaj.

Fuqia e rrymës elektrike është shpejtësia e punës së kryer nga qarku. Përkufizim i thjeshtë, probleme me të kuptuarit. Fuqia ndahet në aktive, reaktive. Dhe fillon...

Puna e rrymës elektrike, fuqisë

Kur një ngarkesë lëviz përgjatë një përcjellësi, fusha punon në të. Vlera karakterizohet nga stresi, në kontrast me tensionin në hapësirën e lirë. Ngarkesat lëvizin në drejtim të zvogëlimit të potencialeve dhe kërkohet një burim energjie për të ruajtur procesin. Tensioni është numerikisht i barabartë me punën e fushës kur lëviz në zonën e një ngarkese të vetme (1 C). Në rrjedhën e ndërveprimeve, energjia elektrike shndërrohet në forma të tjera. Prandaj, është e nevojshme të futet një njësi universale, një monedhë fizike lirisht e konvertueshme. Në trup, ATP vepron si masë, energjia elektrike - puna e fushës.

Harku elektrik

Në diagram, momenti i konvertimit të energjisë shfaqet në formën e burimeve EMF. Nëse gjeneratorët drejtohen në një drejtim, konsumatori - domosdoshmërisht në tjetrin. Një fakt i qartë pasqyron procesin e konsumit të energjisë, përzgjedhjen nga burimet e energjisë. EMF mbart shenjën e kundërt, e quajtur shpesh back-EMF. Shmangni ngatërrimin e konceptit me fenomenin që ndodh në induktorët kur rryma është e fikur. EMF prapa nënkupton kalimin e energjisë elektrike në kimike, mekanike, të lehta.

Konsumatori dëshiron të bëjë punë në njësi të caktuar kohe. Natyrisht, kositësja e barit nuk ka ndërmend të presë dimrin, duke shpresuar të përfundojë deri në darkë. Fuqia e burimit duhet të sigurojë shpejtësinë e specifikuar të ekzekutimit. Puna kryhet nga një rrymë elektrike, prandaj, koncepti zbatohet gjithashtu. Fuqia mund të jetë aktive, reaktive, e dobishme dhe humbje e energjisë. Zonat e treguara nga qarqet fizike me rezistenca janë të dëmshme në praktikë, ato janë kosto. Nxehtësia gjenerohet në rezistorët e përçuesve, efekti Joule-Lenz çon në konsum të tepërt të energjisë. Përjashtim bëjnë pajisjet ngrohëse, ku fenomeni është i dëshirueshëm.

Puna e dobishme në qarqet fizike tregohet nga back-emf (një burim konvencional me drejtim të kundërt me gjeneratorin). Ekzistojnë disa shprehje analitike për fuqinë. Ndonjëherë është i përshtatshëm për të përdorur një, në raste të tjera - një tjetër (shih fig.):

Shprehjet aktuale të fuqisë

1. Fuqia është shkalla me të cilën kryhet puna.
2. Fuqia është e barabartë me produktin e tensionit dhe rrymës.
3. Fuqia e shpenzuar për veprimin termik është e barabartë me produktin e rezistencës dhe katrorin e rrymës.
4. Fuqia e shpenzuar për veprimin termik është e barabartë me raportin e katrorit të tensionit ndaj rezistencës.

Është më e lehtë për një kapëse të rrymës së pajisur të përdorë formulën e dytë. Pavarësisht nga natyra e ngarkesës, ne llogarisim fuqinë. Vetëm aktive. Fuqia përcaktohet nga shumë faktorë, përfshirë temperaturën. Nën vlerën nominale për pajisjen, nënkuptojmë vlerën e zhvilluar në gjendje të qëndrueshme. Për ngrohësit, duhet të përdoret formula e tretë, e katërt. Fuqia varet tërësisht nga parametrat e rrjetit të furnizimit. Projektuar për të punuar me 110 volt AC në kushte evropiane do të digjet shpejt.

Qarqet trefazore

Për fillestarët, qarqet trefazore duken të ndërlikuara, në fakt, kjo është një zgjidhje teknike më elegante. Edhe energjia elektrike i jepet shtëpisë me tre linja. Brenda hyrjes është e ndarë në apartamente. Më konfuze është se disa pajisje trefazore nuk kanë tokëzim, një tel neutral. Qarqet me neutral të izoluar. Një tel neutral nuk nevojitet, rryma kthehet në burim përmes linjave fazore. Sigurisht, ngarkesa këtu në secilën bërthamë është rritur. Kërkesat e PUE përcaktojnë veçmas llojin e rrjetit. Për qarqet trefazore, prezantohen konceptet e mëposhtme, për të cilat duhet të keni një ide për të llogaritur saktë fuqinë:

Qarku trefazor me neutral të izoluar

• Tensioni fazor, rryma quhet, përkatësisht, ndryshimi i potencialit dhe shpejtësia e lëvizjes së ngarkesës midis fazës dhe neutralit. Është e qartë se në rastin e specifikuar më sipër me izolim të plotë, formulat do të jenë të pavlefshme. Sepse nuk ka asnjë neutral.
• Tensioni linear, rryma quhet, përkatësisht, diferenca potenciale ose shpejtësia e lëvizjes së ngarkesës midis çdo dy fazash. Numrat janë të qartë nga konteksti. Kur flasim për rrjete 400 volt, ata nënkuptojnë tre tela, ndryshimi i mundshëm me neutralin është 230 volt. Tensioni i linjës është më i lartë se tensioni fazor.

Ekziston një zhvendosje fazore midis tensionit dhe rrymës. Për çfarë hesht fizika e shkollës. Fazat përputhen nëse ngarkesa është 100% aktive (rezistenca të thjeshta). Përndryshe ka një zhvendosje. Në induktivitet, rryma vonon tensionin me 90 gradë, në kapacitet çon. E vërteta e thjeshtë është e lehtë të mbahet mend si më poshtë (qasje e qetë ndaj fuqisë reaktive). Pjesa imagjinare e rezistencës së induktancës është jωL, ku ω është frekuenca rrethore e barabartë me atë të zakonshme (në Hz) shumëzuar me 2 numra Pi; j është një operator që tregon drejtimin e vektorit. Tani shkruajmë ligjin e Ohmit: U = I R = I jωL.

Mund të shihet nga barazia: voltazhi duhet të vendoset 90 gradë kur vizatoni diagramin, rryma do të mbetet në boshtin e abshisës (boshti X horizontal). Rrotullimi sipas rregullave të inxhinierisë radio është në drejtim të kundërt të akrepave të orës. Tani fakti është i qartë: rryma mbetet me 90 gradë. Për analogji, ne do të krahasojmë për një kondensator. Rezistenca ndaj rrymës alternative në formë imagjinare duket kështu: -j / ωL, shenja tregon: voltazhi do të duhet të vendoset, pingul me boshtin e abshisës. Prandaj, rryma po udhëheq në fazë me 90 gradë.

Në realitet, paralelisht me pjesën imagjinare, ekziston një e vërtetë - quhet rezistencë aktive. Teli i spirales përfaqësohet nga një rezistencë, duke u përdredhur, fiton veti induktive. Prandaj, këndi real i fazës nuk do të jetë 90 gradë, pak më pak.

Dhe tani mund të kaloni te formulat për fuqinë aktuale të qarqeve trefazore. Këtu linja formon një zhvendosje fazore. Midis tensionit dhe rrymës, dhe në lidhje me një linjë tjetër. Dakord, pa njohuritë e paraqitura me kujdes nga autorët, fakti nuk mund të realizohet. Midis linjave të një rrjeti industrial trefazor, një zhvendosje prej 120 gradë (një kthesë e plotë është 360 gradë). Do të sigurojë uniformitetin e rrotullimit të fushës në motorë, për konsumatorët e zakonshëm është indiferent. Është më i përshtatshëm për gjeneratorët hidroelektrikë - ngarkesa është e balancuar. Zhvendosja shkon midis linjave, në secilën prej tyre rryma çon tensionin ose mbetet prapa:

1. Nëse linja është simetrike, zhvendosjet e rrymës ndërmjet çdo faze janë 120 gradë, formula është jashtëzakonisht e thjeshtë. Por! Nëse ngarkesa është simetrike. Le të shohim imazhin: faza f nuk është 120 gradë, ajo karakterizon zhvendosjen midis tensionit dhe rrymës së secilës linjë. Supozohet se ata ndezën motorin me tre dredha-dredha ekuivalente, ky rezultat është marrë. Nëse ngarkesa është e pabalancuar, përpiquni të bëni llogaritjet për secilën linjë veç e veç, më pas shtoni rezultatet së bashku për të marrë rrymën totale.
2. Grupi i dytë i formulave jepet për qarqet trefazore me neutral të izoluar. Supozohet se rryma nga njëra linjë rrjedh nëpër tjetrën. Neutralja mungon si e panevojshme. Prandaj, tensionet nuk merren në fazë (asgjë për t'u numëruar), si formula e mëparshme, por lineare. Prandaj, numrat tregojnë se cili parametër duhet të merret. Mos kini frikë nga shkronjat greke - faza midis dy parametrave të shumëzuar. Numrat janë ndërruar (1.2 ose 2.1) për të llogaritur saktë shenjën.
3. Në një qark asimetrik, tensioni fazor dhe rryma rishfaqen. Këtu llogaritja kryhet veçmas për secilën rresht. Nuk ka opsione.

Në praktikë, matni fuqinë e rrymës

U sugjerua, ju mund të përdorni kapëset aktuale. Pajisja do t'ju lejojë të përcaktoni parametrat e lundrimit të stërvitjes. Përshpejtimi mund të zbulohet vetëm me eksperimente të shumta, procesi është jashtëzakonisht i shpejtë, frekuenca e ndryshimeve të ekranit nuk është më e lartë se 3 herë në sekondë. Kapëset aktuale tregojnë një gabim. Praktika tregon se është e vështirë të arrihet gabimi i treguar në pasaportë.

Më shpesh, njehsorët përdoren për të vlerësuar fuqinë (për pagesat për kompanitë furnizuese), vatmetrat (për qëllime personale dhe pune). Pajisja e treguesit përmban një palë mbështjellje fikse, nëpër të cilat rrjedh rryma e qarkut, një kornizë e lëvizshme, për nxitjen e tensionit duke lidhur ngarkesën paralelisht. Dizajni është krijuar për të zbatuar menjëherë formulën e fuqisë së plotë (shih Fig.). Rryma shumëzohet me tensionin dhe një koeficient të caktuar që merr parasysh gradimin e shkallës, gjithashtu me kosinusin e zhvendosjes së fazës midis parametrave. Siç u përmend më lart, zhvendosja përshtatet brenda 90 - minus 90 gradë, prandaj, kosinusi është pozitiv, çift rrotullimi i shigjetës drejtohet në një drejtim.

Nuk ka asnjë mënyrë për të treguar nëse ngarkesa është induktive apo kapacitive. Por nëse lidhet gabimisht me qarkun, leximet do të jenë negative (bllokim në anën). Një ngjarje e ngjashme do të ndodhë nëse konsumatori papritmas fillon t'i kthejë fuqinë ngarkesës (kjo ndodh). Në pajisjet moderne, diçka e ngjashme ndodh, llogaritjet kryhen nga një modul elektronik që integron konsumin e energjisë, ose lexon leximet e energjisë. Në vend të një shigjete, ka një tregues elektronik dhe shumë opsione të tjera të dobishme.

Matjet në qarqet asimetrike me neutral të izoluar shkaktojnë probleme të veçanta, ku është e pamundur të shtohen drejtpërdrejt fuqitë e secilës linjë. Wattmetrat ndajnë parimin e funksionimit:

1. Elektrodinamike. Përshkruar në seksion. Ato përbëhen nga një mbështjellje e lëvizshme dhe dy mbështjellje fikse.
2. Ferrodinamik. Më kujton një motor me shtylla me hije.
3. Me një katror. Karakteristika e amplitudës-frekuencës së një elementi jolinear (për shembull, një diodë), që i ngjan një parabole, përdoret për të katrorizuar një sasi elektrike (përdoret në llogaritje).
4. Me sensor Hall. Nëse induksioni bëhet duke përdorur një spirale proporcionale me tensionin e fushës magnetike në sensor, aplikoni një rrymë, EMF do të jetë rezultat i shumëzimit të dy vlerave. Vlera e dëshiruar.
5. Krahasuesit. Rrit gradualisht sinjalin e referencës derisa të arrihet barazia. Instrumentet dixhitale arrijnë saktësi të lartë.

Në qarqet me një zhvendosje të fortë faze, një vatmetër sinus përdoret për të vlerësuar humbjet. Dizajni është i ngjashëm me atë të konsideruar, pozicioni hapësinor është i tillë që të llogaritet fuqia reaktive (shih Fig.). Në këtë rast, produkti i rrymës dhe tensionit shumëzohet me sinusin e këndit të fazës. Ne matim fuqinë reaktive me një vatmetër konvencional (aktiv). Ka disa metoda. Për shembull, në një qark simetrik trefazor, duhet të përfshini një dredha-dredha serike në një rresht dhe një dredha-dredha paralele në dy të tjera. Pastaj bëhen llogaritjet: leximet e instrumentit shumëzohen me rrënjën e tre (duke marrë parasysh që produkti i rrymës, tensionit dhe sinusit të këndit ndërmjet tyre është në tregues).

Për një qark trefazor me asimetri të thjeshtë, detyra bëhet më e ndërlikuar. Figura tregon teknikën e dy vatmetrave (ferrodinamike ose elektrodinamike). Fillimi i mbështjelljes tregohet me yje. Rryma kalon nëpër seri, voltazhi nga dy faza aplikohet në paralel (njëra përmes rezistencës). Shuma algjebrike e leximeve të të dy vatmetrave shtohet, shumëzuar me rrënjën e tre për të marrë vlerën e fuqisë reaktive.

Kjo është lloje të ndryshme të energjisë. Në këtë artikull, ne do të shqyrtojmë dhe studiojmë koncepte të tilla fizike si fuqia e një rryme elektrike.

Formulat e fuqisë aktuale

Nën fuqinë aktuale, si dhe në mekanikë, ata kuptojnë punën që kryhet për njësi të kohës. Për të llogaritur fuqinë, duke ditur punën që kryen një rrymë elektrike gjatë një periudhe të caktuar kohe, do të ndihmojë një formulë fizike.

Rryma, voltazhi, fuqia në elektrostatikë lidhen me një barazi që mund të rrjedhë nga formula A=UIt. Ai përcakton punën që bën një rrymë elektrike:

P=A/t=UI/t=UI
Kështu, formula për fuqinë e rrymës së drejtpërdrejtë në çdo seksion të qarkut shprehet si produkt i fuqisë aktuale dhe tensionit midis skajeve të seksionit.

Njësitë e fuqisë

1 W (vat) - fuqia aktuale prej 1 A (amper) në një përcjellës, midis skajeve të të cilit ruhet një tension prej 1 V (volt).

Një pajisje për matjen e fuqisë së rrymës elektrike quhet vatmetër. Gjithashtu, formula aktuale e fuqisë ju lejon të përcaktoni fuqinë duke përdorur një voltmetër dhe ampermetër.

Një njësi e fuqisë jashtë sistemit është kW (kilovat), GW (gigavat), mW (milivat), etj. Disa njësi të punës jashtë sistemit që përdoren shpesh në jetën e përditshme shoqërohen gjithashtu me këtë, për shembull (kilovat orë ). Për aq sa 1kW = 10 3 W dhe 1h = 3600s, pastaj

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

Ligji dhe fuqia e Ohmit

Duke përdorur ligjin e Ohm-it, formulën aktuale të fuqisë P=UI shkruhet në këtë formë:

P \u003d UI \u003d U 2 / R \u003d I 2 / R
Pra, fuqia e lëshuar në përcjellës është drejtpërdrejt proporcionale me forcën e rrymës që rrjedh nëpër përcjellës dhe tensionin në skajet e tij.

Fuqia aktuale dhe e vlerësuar

Kur matni fuqinë në një konsumator, formula aktuale e fuqisë ju lejon të përcaktoni vlerën e saj aktuale, domethënë atë që lëshohet në të vërtetë në një kohë të caktuar tek konsumatori.

Në pasaportat e aparateve të ndryshme elektrike shënohet edhe vlera e fuqisë. Ajo quhet nominale. Pasaporta e një pajisjeje elektrike zakonisht tregon jo vetëm fuqinë e vlerësuar, por edhe tensionin për të cilin është projektuar. Sidoqoftë, tensioni në rrjet mund të ndryshojë pak nga ai i treguar në pasaportë, për shembull, të rritet. Me rritjen e tensionit rritet edhe forca aktuale në rrjet dhe rrjedhimisht edhe fuqia aktuale në konsumator. Kjo do të thotë, vlera e fuqisë aktuale dhe të vlerësuar të pajisjes mund të ndryshojë. Fuqia maksimale aktuale e pajisjes elektrike është më e madhe se ajo nominale. Kjo bëhet për të parandaluar dështimin e pajisjes me ndryshime të vogla në tensionin në rrjet.

Nëse qarku përbëhet nga disa konsumatorë, atëherë, kur llogaritet fuqia e tyre aktuale, duhet të mbahet mend se për çdo lidhje të konsumatorëve, fuqia totale në të gjithë qarkun është e barabartë me shumën e kapaciteteve të konsumatorëve individualë.

Efikasiteti i një pajisjeje elektrike

Siç e dini, makinat dhe mekanizmat idealë nuk ekzistojnë (domethënë ato që do të konvertonin plotësisht një lloj energjie në një tjetër ose do të gjeneronin energji). Gjatë funksionimit të pajisjes, një pjesë e energjisë së shpenzuar shpenzohet domosdoshmërisht për të kapërcyer forcat e padëshiruara të rezistencës ose thjesht "shpërndahet" në mjedis. Kështu, vetëm një pjesë e energjisë së shpenzuar nga ne shkon për të kryer punë të dobishme, për të cilat është krijuar pajisja.

Një sasi fizike që tregon se sa nga puna e dobishme është shpenzuar quhet faktori i efikasitetit (në tekstin e mëtejmë i referuar si efikasitet).

Me fjalë të tjera, efikasiteti tregon se sa me efikasitet përdoret puna e shpenzuar kur ajo kryhet, për shembull, nga një pajisje elektrike.

Efikasiteti (i shënuar me shkronjën greke η ("kjo")) është një sasi fizike që karakterizon efikasitetin e një pajisjeje elektrike dhe tregon se sa nga puna e dobishme është shpenzuar.

Efikasiteti përcaktohet (si në mekanikë) nga formula:

η = A P / A Z 100%

Nëse dihet fuqia e rrymës elektrike, formulat për përcaktimin e CCD do të duken kështu:

η \u003d P P / P Z 100%

Para përcaktimit të efikasitetit të një pajisjeje, është e nevojshme të përcaktohet se çfarë është punë e dobishme (për çfarë është krijuar pajisja), dhe çfarë është puna e shpenzuar (puna është bërë ose çfarë energjie është shpenzuar për të kryer punë të dobishme).

Një detyrë

Një llambë elektrike e zakonshme ka një fuqi prej 60 W dhe një tension operativ prej 220 V. Çfarë pune bën rryma elektrike në llambë dhe sa paguani për energji elektrike gjatë muajit, me një tarifë prej T = 28 rubla; duke përdorur llambën për 3 orë çdo ditë?
Sa është rryma në llambë dhe rezistenca e spirales së saj në gjendje pune?

Zgjidhja:

1. Për të zgjidhur këtë problem:
a) llogarit kohën e funksionimit të llambës për një muaj;
b) llogarisim punën e fuqisë aktuale në llambë;
c) ne llogarisim tarifën mujore në masën 28 ​​rubla;
d) llogarit fuqinë aktuale në llambë;
e) llogarisim rezistencën e bobinës së llambës në gjendje pune.

2. Puna e fuqisë aktuale llogaritet me formulën:

A = P t

Fuqia aktuale në llambë do të ndihmojë në llogaritjen e formulës së fuqisë aktuale:

P=UI;
I = P/U.

Rezistenca e spirales së llambës në gjendje pune nga ligji i Ohmit është:

[A] = Wh;

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

[R] = 1V/1A = 1Ω.

4. Llogaritjet:

t = 30 ditë 3 orë = 90 orë;
A \u003d 60 90 \u003d 5400 W h \u003d 5,4 kW h;
I \u003d 60/220 \u003d 0,3 A;
R \u003d 220 / 0.3 \u003d 733 Ohms;
V \u003d 5,4 kWh 28 k / kWh \u003d 151 rubla.

Përgjigje: A \u003d 5.4 kWh; I \u003d 0,3 A; R = 733 Ohm; B = 151 rubla.