Vi stöter alla på elektriska apparater varje dag, det verkar som att vårt liv slutar utan dem. Och var och en av dem i de tekniska instruktionerna indikerar kraften. Idag kommer vi att ta reda på vad det är, lära oss typerna och metoderna för beräkning.
Innehåll
Ström i en växelströmskrets
Elektriska apparater anslutna till elnätet fungerar i en växelströmskrets, så vi kommer att överväga strömmen under dessa förhållanden. Men låt oss först ge en allmän definition av begreppet.
Kraft - en fysisk storhet som återspeglar hastigheten för omvandling eller överföring av elektrisk energi.
I en snävare mening säger de att elektrisk effekt är förhållandet mellan det arbete som utförs under en viss tidsperiod och denna tidsperiod.
För att parafrasera denna definition mindre vetenskapligt visar det sig att ström är en viss mängd energi som förbrukas av konsumenten under en viss tidsperiod. Det enklaste exemplet är en vanlig glödlampa. Hastigheten med vilken en glödlampa omvandlar den elektricitet den förbrukar till värme och ljus är dess effekt. Följaktligen, ju högre denna indikator initialt är för en glödlampa, desto mer kommer den att förbruka energi och desto mer ljus kommer den att ge.
Eftersom det i det här fallet inte bara är processen att omvandla elektricitet till någon annan (ljus, termisk, etc.), men också oscillationsprocessen för de elektriska och magnetiska fälten, uppträder en fasförskjutning mellan ström och spänning, och detta bör beaktas i ytterligare beräkningar.
Vid beräkning av effekten i en växelströmskrets är det vanligt att särskilja aktiva, reaktiva och fulla komponenter.
Begreppet aktiv makt
Aktiv "nyttig" kraft är den del av kraften som direkt kännetecknar processen att omvandla elektrisk energi till någon annan energi. Betecknas med den latinska bokstaven P och mätt i watt (tis).
Beräknat enligt formeln: P = U⋅I⋅cosφ,
där U och I är rms-värdet för spänningen respektive strömmen i kretsen, cos φ är cosinus för fasvinkeln mellan spänning och ström.
VIKTIG! Formeln som beskrivits tidigare är lämplig för att beräkna kretsar med spänning 220V, däremot använder kraftfulla enheter vanligtvis ett nätverk med en spänning på 380V. I det här fallet ska uttrycket multipliceras med roten av tre eller 1,73
Begreppet reaktiv kraft
Reaktiv "skadlig" effekt är den effekt som genereras under driften av elektriska apparater med en induktiv eller kapacitiv belastning, och återspeglar de pågående elektromagnetiska svängningarna. Enkelt uttryckt är detta energin som passerar från strömkällan till konsumenten och sedan går tillbaka till nätverket.
Naturligtvis är det omöjligt att använda denna komponent i affärer, dessutom skadar det strömförsörjningsnätverket på många sätt, därför försöker de vanligtvis kompensera för det.
Detta värde betecknas med den latinska bokstaven Q.
KOM IHÅG! Reaktiv effekt mäts inte i konventionella watt (tis), och i reaktiva volt-ampere (Var).
Beräknat enligt formeln:
Q = U⋅I⋅sinφ,
där U och I är rms-värdet för kretsens spänning respektive ström, sinφ är sinus för fasvinkeln mellan spänning och ström.
VIKTIG! Vid beräkning kan detta värde vara både positivt och negativt, beroende på fasrörelsen.
Kapacitiva och induktiva laster
Den största skillnaden mellan reaktiva (kapacitiv och induktiv) belastningar - förekomsten av kapacitans och induktans, som tenderar att lagra energi och senare ge den till nätverket.
En induktiv belastning omvandlar energin från en elektrisk ström först till ett magnetfält (under en halv cykel), och omvandlar sedan magnetfältets energi till elektrisk ström och överför den till nätverket. Exempel är induktionsmotorer, likriktare, transformatorer, elektromagneter.
VIKTIG! Vid drift av en induktiv last släpar strömkurvan alltid efter spänningskurvan med en halv cykel.
En kapacitiv belastning omvandlar energin från en elektrisk ström till ett elektriskt fält och omvandlar sedan energin från det resulterande fältet tillbaka till en elektrisk ström.Båda processerna fortsätter igen under en halv cykel vardera. Exempel är kondensatorer, batterier, synkronmotorer.
VIKTIG! Under kapacitiv belastningsdrift leder strömkurvan spänningskurvan med en halv cykel.
Effektfaktor cosφ
Effektfaktor cosφ (läs cosinus phi) är en skalär fysisk storhet som återspeglar effektiviteten av elektrisk energiförbrukning. Enkelt uttryckt visar koefficienten cosφ närvaron av en reaktiv del och värdet av den mottagna aktiva delen i förhållande till den totala effekten.
Koefficienten cosφ hittas genom förhållandet mellan aktiv elektrisk effekt och skenbar elektrisk effekt.
NOTERA! I en mer exakt beräkning bör de olinjära distorsionerna av sinusoiden beaktas, men de försummas i konventionella beräkningar.
Värdet på denna koefficient kan variera från 0 till 1 (om beräkningen utförs i procent, då från 0 % till 100 %). Från beräkningsformeln är det inte svårt att förstå att ju större dess värde, desto större är den aktiva komponenten, vilket betyder att enhetens prestanda är bättre.
Begreppet total makt. Power Triangel
Skenbar effekt är ett geometriskt beräknat värde lika med roten av summan av kvadraterna av aktiv respektive reaktiv effekt. Betecknad med den latinska bokstaven S.
Du kan också beräkna den totala effekten genom att multiplicera spänningen respektive strömmen.
S = U⋅I
VIKTIG! Skenbar effekt mäts i volt-ampere (VA).
Effekttriangeln är en bekväm representation av alla tidigare beskrivna beräkningar och samband mellan aktiv, reaktiv och skenbar effekt.
Benen speglar de reaktiva och aktiva komponenterna, hypotenusan - den totala kraften. Enligt geometrins lagar är cosinus för vinkeln φ lika med förhållandet mellan de aktiva och totala komponenterna, det vill säga det är effektfaktorn.
Hur man hittar aktiv, reaktiv och skenbar kraft. Räkneexempel
Alla beräkningar är baserade på de tidigare nämnda formlerna och potenstriangeln. Låt oss titta på det problem som oftast stöter på i praktiken.
Typiskt är elektriska apparater märkta med aktiv effekt och värdet på cosφ-koefficienten. Med dessa data är det lätt att beräkna de reaktiva och totala komponenterna.
För att göra detta delar vi den aktiva effekten med koefficienten cosφ och får produkten av ström och spänning. Detta kommer att vara full effekt.
Vidare, baserat på potenstriangeln, finner vi den reaktiva effekten lika med kvadraten på skillnaden mellan kvadraterna av den skenbara och aktiva potensen.
Hur cosφ mäts i praktiken
Värdet på cosφ-koefficienten anges vanligtvis på taggarna för elektriska apparater, men om det är nödvändigt att mäta det i praktiken använder de en specialiserad enhet - fasmätare. Dessutom kan en digital wattmätare enkelt klara av denna uppgift.
Om den erhållna koefficienten cosφ är tillräckligt låg kan den praktiskt kompenseras. Detta görs huvudsakligen genom att inkludera ytterligare enheter i kretsen.
- Om det är nödvändigt att korrigera den reaktiva komponenten, bör ett reaktivt element inkluderas i kretsen, som verkar motsatt den redan fungerande enheten. För att kompensera för driften av en induktionsmotor, till exempel en induktiv belastning, kopplas en kondensator parallellt. En elektromagnet är ansluten för att kompensera synkronmotorn.
- Om det är nödvändigt att korrigera icke-linjäritetsproblem införs en passiv cosφ-korrigerare i kretsen, till exempel kan det vara en höginduktansdrossel kopplad i serie med lasten.
Kraft är en av de viktigaste indikatorerna för elektriska apparater, så att veta vad det är och hur det beräknas är användbart inte bara för skolbarn och människor som specialiserar sig på teknik, utan också för var och en av oss.
Liknande artiklar:
