Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Повечето домакински уреди, свързани към мрежата, се характеризират с такъв параметър като електрическата мощност на устройството. От физическа гледна точка мощността е количествен израз на извършената работа. Следователно, за да оцените ефективността на конкретно устройство, трябва да знаете натоварването, което ще създаде във веригата. След това ще разгледаме характеристиките на самата концепция и как да намерим текущата мощност, имайки различни характеристики на самото устройство и електрическата мрежа.

Концепцията за електрическа мощност и как да я изчислим

От електрическа гледна точка това е количествен израз на взаимодействието на енергията с материала на проводниците и елементите по време на протичането на ток в електрическа верига. Поради наличието на електрическо съпротивление във всички части, участващи в провеждането на електрически ток, насоченото движение на заредените частици среща препятствие по пътя си. Това причинява сблъсък на носители на заряд, електричеството преминава в други форми и се освобождава под формата на радиация, топлина или механична енергия в околното пространство. Преобразуването на един вид в друг е консумацията на енергия от устройството или частта от електрическата верига.

В зависимост от параметрите на източника на ток и напрежението мощността също има отличителни характеристики. В електротехниката се обозначава S, P и Q, мерната единица според международната система SI е ват. Можете да изчислите мощността чрез различни параметри на уреди и електрически уреди. Нека разгледаме всеки от тях по-подробно.

През напрежение и ток

Най-подходящият начин за изчисляване на мощността в постоянни вериги е да се използват данни за ток и приложено напрежение. За да направите това, трябва да използвате формулата за изчисление: P=UI

Къде:

  • P - активна мощност;
  • U - напрежение, приложено към секцията на веригата;
  • I - ток, протичащ през съответната секция.

Тази опция е подходяща само за резистивни товари, където постоянният ток не осигурява взаимодействие с реактивния компонент на веригата. За да намерите мощността, трябва да извършите произведението на ток и напрежение. И двете величини трябва да са в едни и същи мерни единици - волтове и ампери, тогава резултатът също ще бъде във ватове. Можете да използвате други методи kV, kA, mV, mA, µV, µA и т.н., но параметърът на мощността ще промени пропорционално своята десетична стойност.

Чрез напрежение и съпротивление

За повечето електрически устройства е известен такъв параметър като вътрешно съпротивление, което се приема като константа за целия период на тяхната работа. Тъй като домашните или промишлените модули са свързани към източник с известно номинално напрежение, определянето на мощността е доста лесно. Активната мощност се намира от предишната връзка и закона на Ом за участъка от веригата, според който токът в участъка е право пропорционален на големината на приложеното напрежение и е обратно пропорционален на съпротивлението:

I=U/R

Ако изразът за изчисляване на текущото натоварване се замести в предишната формула, тогава ще се получи следният израз за определяне на мощността:

P=U(U/R)=U2/R

Къде,

  • P - стойност на зареждане;
  • U - приложена потенциална разлика;
  • R - съпротивление на натоварване.

Чрез ток и съпротивление

Има ситуация, когато потенциалната разлика, приложена към електрическо устройство, е неизвестна или изисква трудоемки изчисления, което не винаги е удобно. Този въпрос е особено важен, ако няколко устройства са свързани последователно и не знаете как се разпределя консумираната електроенергия между тях. Подходът за дефиниране тук не се различава от предишния метод, базиран на основното твърдение, че електрическият товар се изчислява като P=U×I, с тази разлика, че не знаем напрежението.

Следователно ще го извлечем и от закона на Ом, според който знаем, че спадът на напрежението във всеки участък от линията или електрическата инсталация е право пропорционален на тока, протичащ през този участък и съпротивлението на веригата сегмент:

U=IR

след като изразът бъде заместен във формулата за степен, получаваме:

P=(IR)I=I2R

Както виждате, мощността ще бъде равна на квадрата на тока по съпротивлението.

Привидна AC мощност

AC мрежите се различават фундаментално от постоянния ток по това, че промяната в електрическите величини води до появата не само на активен, но и на реактивен компонент. В резултат на това общата мощност също ще се състои от активна и реактивна енергия:

Къде,

  • S - пълна мощност
  • P - активен компонент - възниква, когато електрически ток взаимодейства с активно съпротивление;
  • Q - реактивен компонент - възниква, когато електрически ток взаимодейства с реактивно съпротивление.

Също така, компонентите се изчисляват с помощта на тригонометрични функции, като това:

P=UIcosφ

Q=UIsinφ

който се използва активно при изчисляването на електрически машини.

Ориз. 1. Триъгълник на властта

Пример за изчисляване на брутната мощност за електрически мотор

От особен интерес е товарът, свързан към трифазна мрежа, тъй като електрическите количества, протичащи в него, пряко зависят от номиналния товар на всяка от фазите. Но за по-голяма яснота на примера няма да разгледаме как да намерим мощността на асиметрично устройство, тъй като това е доста трудна задача, но ще дадем пример за изчисляване на трифазен двигател.

Характеристиката на електрозахранването както на асинхронните, така и на синхронните електрически машини е, че към намотките може да се прилага както фазово, така и линейно напрежение. Една или друга опция, като правило, се определя от метода на свързване на намотките на двигателя. Тогава мощността ще се изчисли по формулата:

S=3UfIf

В случай на извършване на изчисления с мрежово напрежение, за да се намери мощността, формулата ще приеме формата:

Активната и реактивната мощност ще бъдат изчислени по аналогия с AC мрежите, както беше обсъдено по-рано.

Сега нека разгледаме изчисленията на примера на конкретна асинхронна електрическа машина. Трябва да се отбележи, че официалната производителност, посочена в паспортните данни на електродвигателя, е полезната мощност, която двигателят може да произведе, когато валът се върти. Полезното обаче е коренно различно от пълното, което може да се изчисли поради фактора на мощността.

Ориз. 2. Табелка на двигателя

Както можете да видите, за изчисления от щита ще вземем следната информация за електрическия мотор:

  • полезна мощност - 3 kW, а по отношение на измервателната система - 3000 W;
  • КПД е 80%, като за изчисления ще използваме показателя 0.8;
  • тригонометрична функция на съотношението на активни и реактивни компоненти - 0,74%;
  • напрежение, при свързване на намотките с триъгълник ще бъде 220 V;
  • сила на тока със същия метод на свързване - 13,3 A.

Този списък с характеристики може да се използва по няколко начина:

S=1.73222013.3=5067 W

За да намерите желаната стойност, първо определете активния компонент:

P=Pполезно / Ефективност=3000/0,8=3750 W

По-нататъшно завършване чрез метода на разделяне на актива на коефициента cos φ:

S=P/cos φ=3750/0,74=5067 W

Както можете да видите, както в първия, така и във втория случай желаната стойност се оказа една и съща.

Примери за задачи

Например, нека разгледаме изчислението на секции от електрическа верига с последователно и паралелно свързване на елементи. Първата опция предвижда ситуация, при която всички части са свързани една след друга от единия полюс на източника на захранване към другия.

Ориз. 3. Последователна сетълмент верига

Както можете да видите на фигурата, ние използваме батерия с номинално напрежение 9 V и три резистора съответно 10, 20 и 30 ома като източник. Тъй като номиналният ток не ни е известен, ще изчислим чрез напрежение и съпротивление:

P=U2/R=81 / (10+20+30)=1,35 W

За паралелна връзка, нека вземем като пример участък от верига с два резистора и един източник на ток:

Ориз. 4. Паралелна схема на свързване

Както можете да видите, за удобство на изчисленията трябва да поставим резистори, свързани паралелно към еквивалентната верига, което ще доведе до:

Rgen=(R1R2) / (R1+R2)=(1015) / (10+15)=6 Ohm

След това можем да намерим желаната степен на натоварване чрез стойността на тока и съпротивлението:

P=I2R=256=150 W

Свързано видео

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Електротехник