Aktívny, jalový a celkový (zdanlivý) výkon. Poznanie je moc

Samotná elektrina je neviditeľná, aj keď to neznamená, že je menej nebezpečná. Práve naopak: preto je to nebezpečnejšie. Veď keby sme ho videli, ako vidíme napríklad vodu tečúcu z kohútika, tak by sme sa určite vyhli mnohým problémom.

Voda. Tu je vodná fajka a tu je zatvorený kohútik. Nič netečie, nič nekvapká. Vieme však s istotou: vo vode. A ak systém funguje správne, potom je tam táto voda pod tlakom. 2, 3 atmosféry alebo koľko je tam? Nevadí. Ale tlak tam je, inak by systém nefungoval. Niekde bzučia čerpadlá, ktoré ženú vodu do systému a vytvárajú práve tento tlak.

A tu je náš elektrický drôt. Niekde ďaleko na druhom konci bzučia aj generátory, ktoré vyrábajú elektrinu. A z tohto drôtu je tiež tlak ... Nie, nie, nie tlak, samozrejme, tu v tomto drôte Napätie. Meria sa tiež, ale vo vlastných jednotkách: vo voltoch.

Voda sa tlačí na steny v potrubiach, bez toho, aby sa nikam pohybovala, čakajúc na cestu von, aby sa tam hrnula v silnom prúde. A napätie ticho čaká v drôte, keď sa spínač zatvorí, aby sa toky elektrónov pohli, aby splnili svoj účel.

A potom sa otvoril kohútik, tiekol prúd vody. Preteká cez potrubie a pohybuje sa od čerpadla k výstupnému ventilu. A len čo sa kontakty spínača zatvorili, v drôtoch prúdili elektróny. Čo je to za pohyb? Toto prúd. Elektróny prúdiť. A tento pohyb, tento prúd má tiež svoju vlastnú jednotku merania: ampér.

A je toho viac odpor. Pri vode je to, obrazne povedané, veľkosť otvoru vo výstupnom ventile. Čím väčší otvor, tým menší odpor voči pohybu vody. V drôtoch takmer to isté: čím väčší je odpor drôtu, tým menší prúd.

Tu je niečo také, ak si obrazne predstavíte hlavné charakteristiky elektriny. A z hľadiska vedy je všetko prísne: existuje takzvaný Ohmov zákon. Znie takto: I = U/R.
ja- sila prúdu. Merané v ampéroch.
U- Napätie. Merané vo voltoch.
R- odpor. Merané v ohmoch.

Existuje ešte jeden koncept - výkon, W. Je to tiež jednoduché: W=U*I. Merané vo wattoch.

V skutočnosti je to všetko pre nás potrebná a postačujúca teória. Z týchto štyroch merných jednotiek možno v súlade s vyššie uvedenými dvoma vzorcami odvodiť množstvo ďalších:

№	Úloha	Vzorec	Príklad
1	Zistite silu prúdu, ak je známe napätie a odpor.	I = U/R	I \u003d 220 V / 500 ohmov \u003d 0,44 a.
2	Zistite výkon, ak je známy prúd a napätie.	W=U*I	W = 220 V * 0,44 a = 96,8 wattov.
3	Zistite odpor, ak je známe napätie a prúd.	R = U/I	R = 220 v / 0,44 a = 500 ohmov.
4	Zistite napätie, ak je známy prúd a odpor.	U=I*R	U \u003d 0,44 a * 500 ohmov \u003d 220 v.
5	Zistite výkon, ak je známy prúd a odpor.	W = I 2 * R	W \u003d 0,44 a * 0,44 a * 500 ohmov \u003d 96,8 wattov.
6	Zistite výkon, ak je známe napätie a odpor.	W \u003d U 2 /R	W = 220V * 220V / 500 ohm = 96,8W.
7	Zistite silu prúdu, ak je známy výkon a napätie.	I=W/U	I \u003d 96,8 W / 220 V \u003d 0,44 a.
8	Zistite napätie, ak je známy výkon a prúd.	U=W/I	U = 96,8 W / 0,44 a = 220 V.
9	Zistite odpor, ak je známy výkon a napätie.	R \u003d U 2 /W	R = 220V * 220V / 96,8W = 500 ohmov.
10	Zistite odpor, ak je známy výkon a prúd.	R = W/I2	R \u003d 96,8 wattov / (0,44 a * 0,44 a) \u003d 500 ohmov.

Hovoríte: - Prečo to všetko potrebujem? Vzorce, čísla... nejdem robiť výpočty.

A ja odpoviem takto: - Prečítajte si znova predchádzajúci článok. Ako si môžete byť istý bez toho, aby ste poznali tie najjednoduchšie pravdy a výpočty? Aj keď v skutočnosti z každodenného praktického hľadiska je najzaujímavejší iba vzorec 7, kde sa sila prúdu určuje pri známom napätí a výkone. Spravidla sú tieto 2 hodnoty známe a výsledok (sila prúdu) je určite potrebný na určenie prípustného prierezu drôtu a na výber ochrany.

V kontexte tohto článku treba spomenúť ešte jednu okolnosť. V elektroenergetike sa používa takzvaný „striedavý“ prúd. To znamená, že tie isté elektróny sa nie vždy pohybujú rovnakým smerom v drôtoch, neustále ho menia: dopredu-dozadu-dopredu-dozadu... A táto zmena smeru je 100-krát za sekundu.

Počkaj, ale všade sa píše, že frekvencia je 50 hertzov! Áno, presne tak to je. Frekvencia sa meria v cykloch za sekundu, ale v každom cykle sa prúd dvakrát obráti. Inými slovami, v jednej perióde sú dva vrcholy, ktoré charakterizujú maximálnu hodnotu prúdu (kladný a záporný), a práve v týchto vrcholoch sa mení smer.

Nebudeme zachádzať do podrobností hlbšie, ale stále: prečo práve striedavý prúd, a nie jednosmerný prúd?

Celý problém spočíva v prenose elektriny na veľké vzdialenosti. Tu vstupuje do hry Ohmov neúprosný zákon. Pri veľkom zaťažení, ak je napätie 220 voltov, môže byť sila prúdu veľmi veľká. Na prenos elektriny s takým prúdom budú potrebné vodiče s veľmi veľkým prierezom.

Existuje len jedna cesta von: zvýšiť napätie. Siedmy vzorec hovorí: I=W/U. Je celkom zrejmé, že ak použijeme napätie nie 220 voltov, ale 220 tisíc voltov, prúdová sila sa zníži tisíckrát. A to znamená, že prierez drôtov je možné odobrať oveľa menej.

Vyhľadávanie na stránke.
Hľadanú frázu môžete zmeniť.

Okamžitý elektrický výkon

Okamžitý výkon je súčinom okamžitých hodnôt napätia a prúdu v ktorejkoľvek časti elektrického obvodu.

kde je tenzor vodivosti.

DC napájanie

Pretože hodnoty prúdu a napätia sú konštantné a rovné okamžitým hodnotám v ľubovoľnom čase, výkon možno vypočítať podľa vzorca:

Pre pasívny lineárny obvod, ktorý dodržiava Ohmov zákon, možno napísať:

Ak obvod obsahuje zdroj emf, potom sa elektrická energia vydaná alebo absorbovaná na ňom rovná:

kde je EMF.

Ak je prúd vo vnútri EMP opačný ako potenciálny gradient (tečie vo vnútri EMP od plus do mínus), potom je výkon absorbovaný zdrojom EMF zo siete (napríklad keď je elektromotor v chode alebo je batéria vypnutá). nabíjanie), ak je kosmerné (tečie vo vnútri EMF od mínus do plus), potom ho vydáva zdroj do siete (povedzme, keď beží galvanická batéria alebo generátor). Pri zohľadnení vnútorného odporu zdroja EMF sa na ňom uvoľnený výkon pripočítava k absorbovanému alebo odčítanému výkonu.

Napájanie striedavým prúdom

V striedavom elektrickom poli sa vzorec pre výkon jednosmerného prúdu ukazuje ako nepoužiteľný. V praxi má najväčší význam výpočet výkonu v obvodoch striedavého sínusového napätia a prúdu.

Aby sme dali do súvisu pojmy zdanlivý, aktívny, jalový výkon a účinník, je vhodné obrátiť sa na teóriu komplexných čísel. Dá sa uvažovať, že výkon v striedavom obvode je vyjadrený komplexným číslom tak, že činný výkon je jeho reálna časť, jalový výkon je jeho imaginárna časť, zdanlivý výkon je modul a uhol φ (fázový posun) je argument. Pre takýto model platia všetky nižšie napísané vzťahy.

Aktívna sila

Priemer za dané obdobie T hodnota okamžitého výkonu sa nazýva činný výkon: V jednofázových obvodoch sínusového prúdu kde U A ja- efektívne hodnoty napätia a prúdu, φ - fázový uhol medzi nimi. Pre nesínusové prúdové obvody sa elektrický výkon rovná súčtu zodpovedajúcich priemerných výkonov jednotlivých harmonických. Aktívny výkon charakterizuje rýchlosť nevratnej premeny elektrickej energie na iné druhy energie (tepelnú a elektromagnetickú). Aktívny výkon môže byť vyjadrený aj prúdom, napätím a aktívnou zložkou odporu obvodu. r alebo jeho vodivosť g podľa vzorca V akomkoľvek elektrickom obvode, sínusovom aj nesínusovom prúde, sa činný výkon celého obvodu rovná súčtu činných výkonov jednotlivých častí obvodu, pri trojfázových obvodoch elektrický výkon sa určí ako súčet mocnín jednotlivých fáz. S plnou silou S aktívny súvisí pomerom

Použitie moderných elektrických meracích prevodníkov na mikroprocesorovej technike umožňuje presnejšie posúdiť množstvo energie vrátenej z indukčných a kapacitných záťaží do zdroja striedavého napätia.

Prevodníky jalového výkonu podľa vzorca Q = UI sin φ , sú jednoduchšie a oveľa lacnejšie ako meracie prevodníky založené na mikroprocesorovej technológii.

Plný výkon

Jednotkou zdanlivého elektrického výkonu je voltampér (VA, VA)

Zdanlivý výkon - hodnota rovnajúca sa súčinu efektívnych hodnôt periodického elektrického prúdu ja v obvode a napätí U na jej svorkách: S = U I; súvisí s činným a jalovým výkonom vzťahom: kde R- aktívny výkon, Q- jalový výkon (s indukčnou záťažou Q> 0 a s kapacitným Q < 0 ).

Vektorová závislosť medzi zdanlivým, činným a jalovým výkonom je vyjadrená vzorcom:

Plný výkon má praktický význam ako hodnota, ktorá popisuje zaťaženie, ktoré spotrebiteľ skutočne kladie na prvky napájacej siete (drôty, káble, rozvádzače, transformátory, elektrické vedenia), pretože tieto zaťaženia závisia od spotrebovaného prúdu a nie na energiu skutočne spotrebovanú spotrebiteľom. To je dôvod, prečo sa menovitý výkon transformátorov a rozvádzačov meria vo voltampéroch a nie vo wattoch.

Integrovaný výkon

Prítomnosť nelineárneho skreslenia prúdu v obvode znamená porušenie úmernosti medzi okamžitými hodnotami napätia a prúdu, spôsobené nelinearitou záťaže, napríklad keď je záťaž reaktívna alebo impulzná. Pri lineárnom zaťažení je prúd v obvode úmerný okamžitému napätiu, všetka spotrebovaná energia je aktívna. Pri nelineárnom zaťažení sa zdanlivý (plný) výkon v obvode zvyšuje v dôsledku sily nelineárneho skreslenia prúdu, ktoré sa nezúčastňuje na práci. Sila nelineárnych skreslení nie je aktívna a zahŕňa jalovú silu aj silu iných skreslení prúdu. Táto fyzikálna veličina má rozmer výkonu, takže ako mernú jednotku neaktívneho výkonu možno použiť V∙A (voltampér) alebo var (voltampér reaktívny). W (watt) je nežiaduce používať, aby sa neaktívny výkon nezamieňal s aktívnym.

Komunikácia neaktívnych, aktívnych a zdanlivých síl

Označme hodnotu neaktívneho výkonu N. Naprieč i označujú aktuálny vektor, cez u- vektor napätia. v listoch ja A U budeme označovať zodpovedajúce efektívne hodnoty:

Predstavte si aktuálny vektor i ako súčet dvoch ortogonálnych zložiek ja a A i p, ktoré budeme nazývať aktívne a pasívne, resp. Keďže do práce je zapojená iba zložka prúdu, ktorá je kolineárna s napätím, požadujeme, aby aktívna zložka bola kolineárna s napätím, tj. ja a = λ u, kde λ je nejaká konštanta a pasívna je ortogonálna, teda máme

Napíšme výraz pre aktívny výkon P, skalárne vynásobenie poslednej rovnosti o u :

Odtiaľto nájdeme

Výraz pre hodnotu neaktívneho výkonu má tvar kde S = U I- plný výkon.

Pre celkový výkon obvodu platí zobrazenie podobné výrazu pre obvod s harmonickým prúdom a napätím, ale namiesto jalového výkonu sa používa neaktívny výkon:

Obsah:

Pred zvažovaním elektrickej energie by sme sa mali rozhodnúť, čo je energia vo všeobecnosti, ako fyzikálny koncept. Zvyčajne, keď hovoríme o tejto hodnote, znamená to určitú vnútornú energiu alebo silu, ktorú objekt má. Môže to byť sila zariadenia, ako je motor alebo akcia (výbuch). Nemalo by sa to zamieňať so silou, pretože ide o odlišné pojmy, hoci sú v určitom vzájomnom vzťahu. Akákoľvek fyzická akcia sa vykonáva pod vplyvom sily. S jeho pomocou sa vytvára určitá cesta, to znamená, že sa pracuje. Na druhej strane, práca A vykonaná počas určitého času t bude hodnota výkonu vyjadrená vzorcom: N \u003d A / t (W \u003d J / s).

Ďalší koncept výkonu súvisí s rýchlosťou premeny energie konkrétneho systému. Jednou z týchto premien je sila elektrického prúdu, pomocou ktorej sa tiež vykonáva mnoho rôznych prác. V prvom rade je to spojené s elektromotormi a inými zariadeniami, ktoré vykonávajú užitočné činnosti.

Aká je sila elektrického prúdu

Aktuálny výkon je spojený s niekoľkými fyzikálnymi veličinami naraz. Napätie (U) je práca vykonaná na pohyb 1 prívesku. Intenzita prúdu (I) zodpovedá počtu prejdených coulombov za 1 sekundu. Teda prúd krát napätie (I x U) zodpovedá celkovej práci vykonanej za 1 sekundu. Výsledná hodnota bude výkon elektrického prúdu.

Vyššie uvedený vzorec pre prúdový výkon ukazuje, že výkon je v rovnakej závislosti od sily prúdu a napätia. Z toho vyplýva, že rovnakú hodnotu tohto parametra je možné získať na úkor vysokého prúdu a nízkeho napätia a naopak, pri vysokom a nízkom prúde. Táto vlastnosť umožňuje prenášať elektrickú energiu na veľké vzdialenosti od zdroja k spotrebiteľom. V procese prenosu sa prúd konvertuje pomocou transformátorov inštalovaných v stúpacích a znižovacích rozvodniach.

Existujú dva hlavné typy elektrickej energie -. V prvom prípade dochádza k nezvratnej premene sily elektrického prúdu na mechanickú, svetelnú, tepelnú a iné druhy energie. Mernou jednotkou, ktorá sa na to používa, sú watty. 1W = 1V x 1A. Väčšie hodnoty sa používajú vo výrobe a v každodennom živote - kilowatty a megawatty.

Reaktívny výkon označuje také elektrické zaťaženie, ktoré sa vytvára v zariadeniach v dôsledku indukčných a kapacitných oscilácií energie elektromagnetického poľa. Pri striedavom prúde je táto hodnota súčinom vyjadreným nasledujúcim vzorcom: Q \u003d U x I x sin (uhol). Sínus uhla znamená fázový posun medzi prevádzkovým prúdom a poklesom napätia. Q je jalový výkon, meraný vo Var - reaktívnych voltampéroch. Tieto výpočty pomáhajú efektívne vyriešiť otázku, ako nájsť silu elektrického prúdu, a vzorec, ktorý na to existuje, vám umožňuje rýchlo vykonávať výpočty.

Obe kapacity je možné názorne vidieť na jednoduchom príklade. Akékoľvek elektrické zariadenie je vybavené vykurovacími prvkami - vykurovacími prvkami a elektromotorom. Na výrobu vykurovacích telies sa používa materiál s vysokým odporom, takže keď ním prechádza prúd, všetka elektrická energia sa premieňa na teplo. Tento príklad veľmi presne charakterizuje aktívny elektrický výkon.

Čo sa týka elektromotora, vo vnútri je medené vinutie s indukčnosťou, ktorá má zasa efekt samoindukcie. Vďaka tomuto efektu dochádza k čiastočnému návratu elektriny späť do siete. Vrátená energia sa vyznačuje malým posunom parametrov napätia a prúdu, čo má negatívny vplyv na elektrickú sieť v podobe dodatočného preťaženia.

Kondenzátory majú rovnaké vlastnosti vďaka svojej elektrickej kapacite, keď sa nahromadený náboj vráti späť. Tu sú hodnoty prúdu a napätia tiež posunuté, iba v opačnom smere. Táto energia indukčnosti a kapacity s fázovým posunom vzhľadom na hodnoty súčasnej elektrickej siete je presne jalový elektrický výkon. V dôsledku opačného účinku indukčnosti a kapacity vzhľadom na fázový posun je možné vykonať kompenzáciu jalového výkonu, čím sa zlepší účinnosť a kvalita napájacieho zdroja.

Aký vzorec sa používa na výpočet výkonu elektrického prúdu

Správne a presné riešenie otázky, čomu sa rovná výkon elektrického prúdu, zohráva rozhodujúcu úlohu pri zabezpečovaní bezpečnej prevádzky elektrických rozvodov, predchádzanie požiarom v dôsledku nesprávne zvoleného úseku vodičov a káblov. Výkon prúdu v aktívnom obvode závisí od sily prúdu a napätia. Na meranie sily prúdu je zariadenie - ampérmeter. Nie vždy je však možné toto zariadenie použiť, najmä keď sa projekt stavby ešte len pripravuje a elektrický obvod jednoducho neexistuje. Pre takéto prípady sa poskytuje špeciálna metóda výpočtu. Sila prúdu môže byť určená vzorcom za prítomnosti hodnôt výkonu, sieťového napätia a charakteru zaťaženia.

Existuje vzorec aktuálneho výkonu pre konštantné hodnoty prúdu a napätia: P \u003d U x I. V prípade fázového posunu medzi prúdom a napätím sa na výpočty používa iný vzorec: P \u003d U x I x cos φ. Okrem toho je možné vopred určiť výkon súčtom výkonu všetkých zariadení, ktoré sú naplánované na uvedenie do prevádzky a pripojenie k sieti. Tieto údaje sú dostupné v technických listoch a návodoch na obsluhu prístrojov a zariadení.

Vzorec na určenie výkonu elektrického prúdu vám teda umožňuje vypočítať prúdovú silu pre jednofázovú sieť: I \u003d P / (U x cos φ), kde cos φ je účinník. V prítomnosti trojfázovej elektrickej siete sa prúdová sila vypočíta podľa rovnakého vzorca, pridá sa k nej iba fázový koeficient 1,73: I \u003d P / (1,73 x U x cos φ). Faktor výkonu závisí úplne od charakteru plánovaného zaťaženia. Ak má používať iba osvetľovacie lampy alebo vykurovacie zariadenia, potom to bude jedno.

V prítomnosti reaktívnych zložiek v aktívnych zaťaženiach sa účinník považuje už za 0,95. Tento faktor je potrebné vziať do úvahy v závislosti od typu použitého vedenia. Ak majú nástroje a vybavenie dostatočne vysoký výkon, potom bude koeficient 0,8. To platí pre zváracie stroje, elektromotory a iné podobné zariadenia.

Pre výpočty v prítomnosti jednofázového prúdu sa predpokladá, že hodnota napätia je 220 voltov. Ak je prítomné, vypočítané napätie bude 380 voltov. Na získanie čo najpresnejších výsledkov je však potrebné pri výpočtoch použiť skutočnú hodnotu napätia nameranú špeciálnymi prístrojmi.

Čo určuje silu prúdu

Sila prúdu, rôznych zariadení a zariadení bezprostredne závisí od dvoch hlavných veličín - a. Čím vyšší je prúd, tým väčšia je hodnota výkonu, respektíve so zvýšením napätia sa výkon zvyšuje. Ak sa napätie a prúd zvýšia súčasne, potom sa výkon elektrického prúdu zvýši ako súčin oboch veličín: N \u003d I x U.

Veľmi často vyvstáva otázka, v čom sa meria aktuálny výkon? Základnou jednotkou tejto hodnoty je (W). 1 watt je teda výkon zariadenia, ktoré spotrebuje prúd 1 ampér pri napätí 1 volt. Taký výkon má napríklad žiarovka z obyčajnej baterky.

Vypočítaná hodnota výkonu umožňuje presne určiť spotrebu elektrickej energie. Aby ste to dosiahli, musíte si vziať produkt sily a času. Samotný vzorec vyzerá takto: W \u003d IUt, kde W je spotreba elektriny, súčin IU je výkon a t je množstvo odpracovaného času. Napríklad čím dlhšie je prevádzka elektromotora, tým viac práce vykoná. V súlade s tým rastie aj spotreba elektrickej energie.

Pri navrhovaní akýchkoľvek elektrických obvodov sa počíta výkon. Na základe toho sa vykoná výber hlavných prvkov a vypočíta sa prípustné zaťaženie. Ak výpočet pre jednosmerný obvod nie je ťažký (v súlade s Ohmovým zákonom je potrebné vynásobiť prúd napätím - P \u003d U * I), potom výpočet striedavého prúdu nie je taký jednoduchý. Pre vysvetlenie budete musieť odkázať na základy elektrotechniky, bez toho, aby sme zachádzali do podrobností, uvedieme krátke zhrnutie hlavných téz.

Celkový výkon a jeho komponenty

V striedavých obvodoch sa výpočet výkonu vykonáva s prihliadnutím na zákony sínusových zmien napätia a prúdu. V tejto súvislosti bol zavedený koncept celkového výkonu (S), ktorý zahŕňa dve zložky: reaktívnu (Q) a aktívnu (P). Grafický popis týchto veličín je možné urobiť cez mocninový trojuholník (pozri obr. 1).

Aktívna zložka (P) znamená výkon užitočného zaťaženia (nevratná premena elektriny na teplo, svetlo atď.). Táto hodnota sa meria vo wattoch (W), na úrovni domácností je obvyklé počítať v kilowattoch (kW), v priemyselnom sektore - megawattoch (mW).

Reaktívna zložka (Q) popisuje kapacitnú a indukčnú elektrickú záťaž v obvode striedavého prúdu, jednotkou merania tejto hodnoty je Var.

Ryža. 1. Trojuholník výkonov (A) a napätí (V)

V súlade s grafickým znázornením možno pomery v mocninovom trojuholníku popísať pomocou elementárnych goniometrických identít, čo umožňuje použiť nasledujúce vzorce:

• S = √P 2 +Q 2 , - pre celkový výkon;
• a Q = U*I*cos⁡φ, a P = U*I*sin φ - pre reaktívne a aktívne zložky.

Tieto výpočty sú použiteľné pre jednofázovú sieť (napríklad domácnosť 220 V), na výpočet výkonu trojfázovej siete (380 V) je potrebné k vzorcom pridať multiplikátor - √3 (s symetrická záťaž) alebo súčet výkonov všetkých fáz (ak je záťaž nevyvážená).

Pre lepšie pochopenie vplyvu plnohodnotných výkonových komponentov uvažujme o „čistom“ prejave záťaže v aktívnej, indukčnej a kapacitnej forme.

Odporové zaťaženie

Zoberme si hypotetický obvod, ktorý používa "čistý" odpor a vhodný zdroj striedavého napätia. Grafický popis činnosti takéhoto obvodu je na obrázku 2, ktorý zobrazuje hlavné parametre pre určitý časový rozsah (t).

Obrázok 2. Výkon ideálnej odporovej záťaže

Vidíme, že napätie a prúd sú synchronizované vo fáze aj frekvencii, pričom výkon má dvojnásobnú frekvenciu. Všimnite si, že smer tejto hodnoty je kladný a neustále sa zvyšuje.

kapacitné zaťaženie

Ako je možné vidieť na obrázku 3, graf charakteristík kapacitného zaťaženia je trochu odlišný od aktívneho zaťaženia.

Obrázok 3. Graf ideálneho kapacitného zaťaženia

Frekvencia kolísania kapacitného výkonu je dvojnásobkom frekvencie sínusoidy zmeny napätia. Pokiaľ ide o celkovú hodnotu tohto parametra, počas jednej periódy harmonickej sa rovná nule. Zároveň sa nepozoruje ani zvýšenie energie (∆W). Tento výsledok naznačuje, že k jeho pohybu dochádza v oboch smeroch reťaze. To znamená, že pri zvýšení napätia dochádza k akumulácii náboja v kapacite. Keď nastane záporná polovica cyklu, nahromadený náboj sa vybije do obvodu obvodu.

V procese akumulácie energie v zaťažovacej kapacite a následnom vybíjaní sa nevykonáva žiadna užitočná práca.

Indukčná záťaž

Nižšie uvedený graf ukazuje povahu „čistej“ indukčnej záťaže. Ako vidíte, zmenil sa iba smer výkonu, čo sa týka nárastu, rovná sa nule.

Negatívny vplyv reaktívneho zaťaženia

Vo vyššie uvedených príkladoch boli zvažované možnosti, kde existuje "čisté" reaktívne zaťaženie. Faktor aktívneho odporu nebol braný do úvahy. Za takýchto podmienok je reaktívny účinok nulový, čo znamená, že ho možno ignorovať. Ako viete, v reálnych podmienkach je to nemožné. Aj keď by hypoteticky takáto záťaž existovala, nemožno vylúčiť odpor medených alebo hliníkových jadier kábla potrebný na pripojenie k zdroju energie.

Reaktívna zložka sa môže prejaviť v podobe zahrievania komponentov aktívneho obvodu, ako je motor, transformátor, spojovacie vodiče, napájací kábel atď. Na to sa vynakladá určité množstvo energie, čo vedie k zníženiu hlavných charakteristík.

Jalový výkon pôsobí na obvod nasledovne:

• nevytvára žiadnu užitočnú prácu;
• spôsobuje vážne straty a abnormálne zaťaženie elektrických spotrebičov;
• môže spôsobiť vážnu nehodu.

Preto pri vykonávaní vhodných výpočtov pre elektrický obvod nie je možné vylúčiť vplyv indukčného a kapacitného zaťaženia a v prípade potreby zabezpečiť použitie technických systémov na jeho kompenzáciu.

Výpočet spotreby energie

V každodennom živote sa často musíte zaoberať výpočtom spotreby energie, napríklad skontrolovať prípustné zaťaženie elektroinštalácie pred pripojením elektrického spotrebiča náročného na zdroje (klimatizácia, kotol, elektrický sporák atď.). Aj pri takomto výpočte vzniká potreba pri výbere ističov pre rozvádzač, cez ktorý je byt pripojený k napájaniu.

V takýchto prípadoch nie je potrebné počítať výkon podľa prúdu a napätia, stačí spočítať spotrebovanú energiu všetkých zariadení, ktoré je možné súčasne zapnúť. Bez kontaktovania výpočtov môžete túto hodnotu pre každé zariadenie zistiť tromi spôsobmi:

Pri výpočte je potrebné vziať do úvahy, že štartovací výkon niektorých elektrických spotrebičov sa môže výrazne líšiť od nominálneho. V prípade zariadení pre domácnosť tento parameter takmer nikdy nie je uvedený v technickej dokumentácii, takže sa musíte obrátiť na príslušnú tabuľku, ktorá obsahuje priemerné hodnoty parametrov štartovacieho výkonu pre rôzne zariadenia (odporúča sa zvoliť maximum hodnota).

Elektrická energia je najbežnejším druhom energie a možno ju právom považovať za základ modernej civilizácie. Našiel široké uplatnenie v každodennom živote a vo všetkých odvetviach národného hospodárstva. Je ťažké vymenovať všetky názvy domácich spotrebičov: chladničky, práčky, klimatizácie, ventilátory, televízory, magnetofóny, svietidlá atď. Nie je možné si predstaviť priemysel bez elektrickej energie. V poľnohospodárstve sa využívanie elektriny neustále rozširuje: kŕmenie a napájanie zvierat, starostlivosť o ne, kúrenie a vetranie, inkubátory, ohrievače, sušičky atď.

Elektrický prúd a jeho výkon

Moderná veda stále nedokáže úplne vysvetliť povahu elektriny. Sme však celkom spokojní s myšlienkou, že elektrický prúd je usmernený pohyb elektrónov vo vodiči. A že práve tento prúd môže robiť prácu, napríklad otáčať elektromotorom, ohrievať elektrický sporák, svietiť. Táto práca je dôsledkom toho, že pri pôsobení elektrického poľa dochádza k prenosu, pohybu elektrónov vo vodiči, čo znamená aj vykonávanie nejakej práce.

Ako si pamätáte, elektrický prúd je charakterizovaný dvoma hlavnými parametrami: napätím a prúdom.

Napätie je potenciálny rozdiel medzi dvoma pólmi zdroja prúdu s uzavretým elektrickým obvodom.

Súčasná sila je množstvo elektriny, ktorá prejde prierezom obvodu za jednu sekundu.

Je ľahké vidieť, že oba pojmy "napätie" a "prúd" nie sú primárne, sú definované prostredníctvom iných pojmov, v tomto prípade - "potenciál" a "množstvo elektriny". Ale opäť sa nebudeme ponoriť do fyzikálnych teórií, obmedzíme sa na vyššie uvedené definície a berieme ich ako primárne. V konečnom dôsledku je dôležité len to, aby sme sa naučili tieto pojmy aplikovať v praxi.

Samozrejme, zo školy viete, že napätie sa zvyčajne označuje písmenom U a jednotkou napätia je volt (V). Prúdová sila sa meria v ampéroch (A) a označuje sa latinským písmenom I.

Ako už bolo spomenuté v predchádzajúcom článku, schopnosť produkovať prácu je charakterizovaná veličinou nazývanou energia. A pomer práce vykonanej v určitom časovom období k tomuto časovému úseku sa nazýva výkon. Keďže aj prúd môže pracovať, aj v tomto prípade je možné uplatniť sila.

Moc trvalé elektrický prúd je označený písmenom P a vypočíta sa podľa vzorca P \u003d U * I, to znamená, že je to súčin sily napätia a prúdu. To znamená, že čím väčšia je sila napätia a prúdu, tým viac práce sa vykoná za jednotku času, to znamená, že čím väčší je výkon elektrického prúdu. Nebudeme sa zaoberať zisťovaním, prečo je to tak, toto tvrdenie vezmeme na vieru (je opodstatnené vo fyzike a toto odôvodnenie si môžete nájsť, ak chcete).

Jednotkou elektrického výkonu je watt (W).

Jeden watt je výkon, ktorý vyvinie elektrický prúd jedného ampéra pri napätí jedného voltu.

Väčšie jednotky výkonu sú:

• 1 kilowatt (kW) = 1000 wattov.
• 1 megawatt (MW) = 1000 kW.

Menšie jednotky:

• 1 miliwatt (mW) = 10-3 W;
• 1 mikrowatt (mkw) = 10 -6 wattov.

S výkonom sa stretneme pri hodnotení solárnych panelov, veterných generátorov a iných zariadení schopných vyrábať elektrický prúd.

Elektrický obvod

Elektrický obvod- súbor zariadení, prvkov určených na tok elektrického prúdu, elektromagnetických procesov, v ktorých možno opísať pomocou pojmov prúd a napätie.

Elektrické obvody sa delia na lineárne a nelineárne. Lineárne obvody sú také, ktoré pozostávajú iba z lineárnych prvkov - vodičov, odporov, kondenzátorov, tlmiviek bez feromagnetických jadier. Pre lineárne prvky je elektrický odpor konštantný a prúd je priamo úmerný napätiu, čo vyjadruje známy Ohmov zákon:

Intenzita prúdu v časti obvodu je priamo úmerná napätiu a nepriamo úmerná elektrickému odporu tejto časti obvodu,

Tento pomer vyjadruje Ohmov zákon pre homogénny úsek obvodu: sila prúdu vo vodiči je priamo úmerná použitému napätiu a nepriamo úmerná odporu vodiča. Hodnota R sa zvyčajne nazýva elektrický odpor. V SI je jednotkou elektrického odporu vodičov ohm (Ohm). Časť obvodu má odpor 1 ohm, v ktorom pri napätí 1 V vzniká prúd 1 A. Vodiče, ktoré sa riadia Ohmovým zákonom, sa nazývajú lineárne.

Je potrebné poznamenať, že existuje veľa materiálov a zariadení, ktoré nespĺňajú Ohmov zákon, ako napríklad polovodičová dióda alebo výbojka. Dokonca aj pre kovové vodiče pri dostatočne vysokých prúdoch sa pozoruje odchýlka od Ohmovho lineárneho zákona, pretože elektrický odpor kovových vodičov sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. To znamená, že väčšina skutočných elektrických obvodov je nelineárna.

Nelineárne obvody obsahujú prvky, ktorých elektrický odpor je vysoko závislý od prúdu alebo napätia, v dôsledku čoho prúd nie je priamo úmerný napätiu. Závislosť prúdu od napätia v nelineárnych obvodoch vyjadruje tzv. charakteristika prúd-napätie, získaná experimentálne a znázornená nejakým grafom v súradnicovom systéme prúd-napätie.

Nelineárne prvky (zosilňovače, generátory a pod.) dávajú elektrickým obvodom vlastnosti, ktoré sú v lineárnych obvodoch nedosiahnuteľné (stabilizácia napätia alebo prúdu, jednosmerné zosilnenie atď.).

Napájanie striedavým prúdom

Ohmov zákon tak, ako ho sformuloval váš (I=U/R) platí len pre jednosmerné obvody. Preto súčasný vzorec výkonu P \u003d I * U funguje iba pre obvody jednosmerného prúdu. V praxi má najväčší význam výpočet výkonu v obvodoch striedavého sínusového napätia a prúdu.

Výkon v obvode striedavého prúdu je vyjadrený ako komplexné číslo v tvare P+i*Q. Zároveň sa jeho reálna časť nazýva činný výkon, imaginárna časť sa nazýva jalový výkon.

Aktívny výkon charakterizuje rýchlosť nevratnej premeny elektrickej energie na iné druhy energie (tepelnú a elektromagnetickú). Jalový výkon je hodnota, ktorá charakterizuje záťaže vytvorené v elektrických zariadeniach kolísaním energie elektromagnetického poľa v sínusovom obvode striedavého prúdu.

Jednotkou aktívneho výkonu sú stále watty a jednotkou jalového výkonu je jalový voltampér (VAr, VAr, var).

Plný výkon má však praktický význam ako hodnota, ktorá popisuje zaťaženie, ktoré spotrebiteľ skutočne kladie na prvky napájacej siete (drôty, káble, rozvádzače, transformátory, elektrické vedenia), pretože tieto zaťaženia závisia od spotrebovaného prúdu, a nie na energiu skutočne spotrebovanú spotrebiteľom.

Plný výkon - hodnota rovnajúca sa súčinu efektívnych hodnôt periodického elektrického prúdu I v obvode a napätia U na jeho svorkách: S \u003d U * I; súvisí s aktívnym a jalovým výkonom vzťahom: S = sqrt , kde P je aktívny výkon, Q je jalový výkon, sqrt je symbol druhej odmocniny.

Jednotkou zdanlivého elektrického výkonu je voltampér (VA, VA).