Όλοι συναντάμε καθημερινά ηλεκτρικές συσκευές, φαίνεται ότι η ζωή μας σταματά χωρίς αυτές. Και καθένα από αυτά στις τεχνικές οδηγίες υποδεικνύει την ισχύ. Σήμερα θα καταλάβουμε τι είναι, θα μάθουμε τους τύπους και τις μεθόδους υπολογισμού.
Περιεχόμενο
Ισχύς σε κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος
Οι ηλεκτρικές συσκευές που είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο λειτουργούν σε κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, επομένως θα εξετάσουμε την ισχύ σε αυτές τις συνθήκες. Ωστόσο, πρώτα, ας δώσουμε έναν γενικό ορισμό της έννοιας.
Εξουσία - ένα φυσικό μέγεθος που αντανακλά το ρυθμό μετατροπής ή μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας.
Με μια στενότερη έννοια, λένε ότι η ηλεκτρική ισχύς είναι η αναλογία της εργασίας που εκτελείται σε μια ορισμένη χρονική περίοδο προς αυτή τη χρονική περίοδο.
Για να παραφράσουμε αυτόν τον ορισμό λιγότερο επιστημονικά, αποδεικνύεται ότι η ισχύς είναι μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας που καταναλώνεται από τον καταναλωτή για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο. Το απλούστερο παράδειγμα είναι ένας συνηθισμένος λαμπτήρας πυρακτώσεως. Ο ρυθμός με τον οποίο ένας λαμπτήρας μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνει σε θερμότητα και φως είναι η ισχύς του. Κατά συνέπεια, όσο υψηλότερος είναι αρχικά αυτός ο δείκτης για έναν λαμπτήρα, τόσο περισσότερο θα καταναλώνει ενέργεια και τόσο περισσότερο φως θα δίνει.
Επειδή σε αυτή την περίπτωση δεν υπάρχει μόνο η διαδικασία μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας σε κάποια άλλη (φωτός, θερμικός κ.λπ.), αλλά και στη διαδικασία ταλάντωσης του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου, εμφανίζεται μια μετατόπιση φάσης μεταξύ ρεύματος και τάσης, και αυτό θα πρέπει να ληφθεί υπόψη σε περαιτέρω υπολογισμούς.
Κατά τον υπολογισμό της ισχύος σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, είναι συνηθισμένο να διακρίνονται ενεργά, ενεργά και πλήρη εξαρτήματα.
Η έννοια της ενεργητικής ισχύος
Η ενεργή «χρήσιμη» ισχύς είναι εκείνο το μέρος της ισχύος που χαρακτηρίζει άμεσα τη διαδικασία μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε κάποια άλλη ενέργεια. Συμβολίζεται με το λατινικό γράμμα P και μετριέται σε watt (Τρ).
Υπολογίζεται σύμφωνα με τον τύπο: P = U⋅I⋅cosφ,
όπου U και I είναι η τιμή rms της τάσης και του ρεύματος του κυκλώματος, αντίστοιχα, cos φ είναι το συνημίτονο της γωνίας φάσης μεταξύ τάσης και ρεύματος.
ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Ο τύπος που περιγράφηκε προηγουμένως είναι κατάλληλος για τον υπολογισμό κυκλωμάτων με τάση 220V, ωστόσο, οι ισχυρές μονάδες χρησιμοποιούν συνήθως ένα δίκτυο με τάση 380V. Σε αυτήν την περίπτωση, η έκφραση θα πρέπει να πολλαπλασιαστεί με τη ρίζα του τρία ή 1,73
Η έννοια της άεργου ισχύος
Η αντιδραστική «επιβλαβής» ισχύς είναι η ισχύς που παράγεται κατά τη λειτουργία ηλεκτρικών συσκευών με επαγωγικό ή χωρητικό φορτίο και αντανακλά τις συνεχιζόμενες ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις. Με απλά λόγια, αυτή είναι η ενέργεια που περνά από την πηγή ενέργειας στον καταναλωτή και στη συνέχεια επιστρέφει πίσω στο δίκτυο.
Φυσικά, είναι αδύνατο να χρησιμοποιηθεί αυτό το στοιχείο στην επιχείρηση, επιπλέον, βλάπτει το δίκτυο τροφοδοσίας με πολλούς τρόπους, επομένως συνήθως προσπαθούν να το αντισταθμίσουν.
Αυτή η τιμή υποδηλώνεται με το λατινικό γράμμα Q.
ΘΥΜΑΜΑΙ! Η άεργος ισχύς δεν μετριέται σε συμβατικά βατ (Τρ), και σε αντιδραστικά βολτ-αμπέρ (Var).
Υπολογίζεται σύμφωνα με τον τύπο:
Q = U⋅I⋅sinφ,
όπου U και I είναι η τιμή rms της τάσης και του ρεύματος του κυκλώματος, αντίστοιχα, sinφ είναι το ημίτονο της γωνίας φάσης μεταξύ τάσης και ρεύματος.
ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Κατά τον υπολογισμό, αυτή η τιμή μπορεί να είναι θετική και αρνητική, ανάλογα με την κίνηση φάσης.
Χωρητικά και επαγωγικά φορτία
Η κύρια διαφορά μεταξύ αντιδραστικών (χωρητική και επαγωγική) φορτία - η παρουσία, στην πραγματικότητα, χωρητικότητας και επαγωγής, που τείνουν να αποθηκεύουν ενέργεια και αργότερα να τη δίνουν στο δίκτυο.
Ένα επαγωγικό φορτίο μετατρέπει την ενέργεια ενός ηλεκτρικού ρεύματος πρώτα σε μαγνητικό πεδίο (κατά τη διάρκεια μισού κύκλου), και στη συνέχεια μετατρέπει την ενέργεια του μαγνητικού πεδίου σε ηλεκτρικό ρεύμα και τη μεταδίδει στο δίκτυο. Παραδείγματα είναι επαγωγικοί κινητήρες, ανορθωτές, μετασχηματιστές, ηλεκτρομαγνήτες.
ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Κατά τη λειτουργία ενός επαγωγικού φορτίου, η καμπύλη ρεύματος πάντα υστερεί της καμπύλης τάσης κατά μισό κύκλο.
Ένα χωρητικό φορτίο μετατρέπει την ενέργεια ενός ηλεκτρικού ρεύματος σε ηλεκτρικό πεδίο και στη συνέχεια μετατρέπει την ενέργεια του προκύπτοντος πεδίου ξανά σε ηλεκτρικό ρεύμα.Και οι δύο διαδικασίες συνεχίζονται ξανά για μισό μισό κύκλο η καθεμία. Παραδείγματα είναι οι πυκνωτές, οι μπαταρίες, οι σύγχρονοι κινητήρες.
ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Κατά τη λειτουργία χωρητικού φορτίου, η καμπύλη ρεύματος οδηγεί την καμπύλη τάσης κατά μισό κύκλο.
Συντελεστής ισχύος cosφ
Συντελεστής ισχύος cosφ (διάβασε συνημίτονο φι) είναι ένα βαθμωτό φυσικό μέγεθος που αντανακλά την απόδοση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Με απλά λόγια, ο συντελεστής cosφ δείχνει την παρουσία ενός ενεργού τμήματος και την τιμή του λαμβανόμενου ενεργού μέρους σε σχέση με τη συνολική ισχύ.
Ο συντελεστής cosφ βρίσκεται μέσω του λόγου της ενεργού ηλεκτρικής ισχύος προς τη φαινομενική ηλεκτρική ισχύ.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ! Σε έναν πιο ακριβή υπολογισμό, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι μη γραμμικές παραμορφώσεις του ημιτονοειδούς, ωστόσο, παραβλέπονται στους συμβατικούς υπολογισμούς.
Η τιμή αυτού του συντελεστή μπορεί να κυμαίνεται από 0 έως 1 (εάν ο υπολογισμός πραγματοποιείται ως ποσοστό, τότε από 0% έως 100%). Από τον τύπο υπολογισμού, δεν είναι δύσκολο να καταλάβουμε ότι όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του, τόσο μεγαλύτερο είναι το ενεργό στοιχείο, πράγμα που σημαίνει ότι η απόδοση της συσκευής είναι καλύτερη.
Η έννοια της συνολικής ισχύος. Τρίγωνο ισχύος
Η φαινόμενη ισχύς είναι μια γεωμετρικά υπολογισμένη τιμή ίση με τη ρίζα του αθροίσματος των τετραγώνων της ενεργού και άεργου ισχύος, αντίστοιχα. Ονομάζεται με το λατινικό γράμμα S.
Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε τη συνολική ισχύ πολλαπλασιάζοντας την τάση και το ρεύμα, αντίστοιχα.
μικρό = U⋅I
ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Η φαινόμενη ισχύς μετριέται σε βολτ-αμπέρ (VA).
Το τρίγωνο ισχύος είναι μια βολική αναπαράσταση όλων των προηγουμένως περιγραφόμενων υπολογισμών και σχέσεων μεταξύ ενεργού, άεργου και φαινομενικής ισχύος.
Τα πόδια αντανακλούν τα αντιδραστικά και ενεργά συστατικά, την υποτείνουσα - τη συνολική ισχύ. Σύμφωνα με τους νόμους της γεωμετρίας, το συνημίτονο της γωνίας φ είναι ίσο με τον λόγο των ενεργών και των συνολικών συστατικών, δηλαδή είναι ο συντελεστής ισχύος.
Πώς να βρείτε ενεργή, αντιδραστική και φαινομενική ισχύ. Παράδειγμα υπολογισμού
Όλοι οι υπολογισμοί βασίζονται στους τύπους που αναφέρθηκαν προηγουμένως και στο τρίγωνο ισχύος. Ας δούμε το πρόβλημα που συναντάται συχνότερα στην πράξη.
Συνήθως, οι ηλεκτρικές συσκευές επισημαίνονται με την ενεργή ισχύ και την τιμή του συντελεστή cosφ. Με αυτά τα δεδομένα, είναι εύκολο να υπολογιστούν τα αντιδραστικά και τα συνολικά συστατικά.
Για να γίνει αυτό, διαιρούμε την ενεργή ισχύ με τον συντελεστή cosφ και παίρνουμε το γινόμενο ρεύματος και τάσης. Αυτό θα έχει πλήρη ισχύ.
Περαιτέρω, με βάση το τρίγωνο ισχύος, βρίσκουμε την άεργο ισχύ ίση με το τετράγωνο της διαφοράς μεταξύ των τετραγώνων της φαινομενικής και της ενεργής ισχύος.
Πώς μετριέται το cosφ στην πράξη
Η τιμή του συντελεστή cosφ συνήθως υποδεικνύεται στις ετικέτες των ηλεκτρικών συσκευών, ωστόσο, εάν είναι απαραίτητο να μετρηθεί στην πράξη, χρησιμοποιούν μια εξειδικευμένη συσκευή - μετρητής φάσης. Επίσης, ένα ψηφιακό βατόμετρο μπορεί εύκολα να αντιμετωπίσει αυτήν την εργασία.
Εάν ο λαμβανόμενος συντελεστής cosφ είναι αρκετά χαμηλός, τότε μπορεί να αντισταθμιστεί πρακτικά. Αυτό γίνεται κυρίως με τη συμπερίληψη πρόσθετων συσκευών στο κύκλωμα.
- Εάν είναι απαραίτητο να διορθωθεί το αντιδραστικό εξάρτημα, τότε θα πρέπει να συμπεριληφθεί ένα αντιδραστικό στοιχείο στο κύκλωμα, το οποίο ενεργεί αντίθετα από την ήδη λειτουργούσα συσκευή. Για να αντισταθμιστεί η λειτουργία ενός επαγωγικού κινητήρα, για παράδειγμα ενός επαγωγικού φορτίου, ένας πυκνωτής συνδέεται παράλληλα. Ένας ηλεκτρομαγνήτης συνδέεται για να αντισταθμίσει τον σύγχρονο κινητήρα.
- Εάν είναι απαραίτητο να διορθωθούν προβλήματα μη γραμμικότητας, ένας παθητικός διορθωτής cosφ εισάγεται στο κύκλωμα, για παράδειγμα, μπορεί να είναι ένα τσοκ υψηλής επαγωγής συνδεδεμένο σε σειρά με το φορτίο.
Η ισχύς είναι ένας από τους πιο σημαντικούς δείκτες των ηλεκτρικών συσκευών, επομένως το να γνωρίζουμε τι είναι και πώς υπολογίζεται είναι χρήσιμο όχι μόνο για μαθητές σχολείου και άτομα που ειδικεύονται στην τεχνολογία, αλλά και για τον καθένα μας.
Παρόμοια άρθρα:
