Munca de curent electric

Atașat la circuitul prezentat în figura 1 este presiune constantă U.

U = φ A – φ B

Pe parcursul t cantitatea de energie electrică circulă prin circuit Q. Puterile câmp electric, acționând de-a lungul conductorului, a transferat sarcina în acest timp Q din punct A exact B. Loc de munca forte electrice domenii sau, ceea ce este la fel, muncă curent electric poate fi calculat folosind formula:

A = Q × ( φ A – φ B) = Q × U,

Deoarece Q = eu × t, apoi in sfarsit:

A= U × eu × t,

Unde A– lucru în jouli; eu– curent în amperi; t– timpul în secunde; U– tensiune în volți.

Conform legii lui Ohm U = eu × r. Prin urmare, formula de lucru poate fi scrisă astfel:

A = eu 2× r × t.

Puterea curentului electric

Munca efectuată pe unitatea de timp se numește putere și se notează cu literă P.

Din această formulă avem:

A = P × t.

Unitate de alimentare:

1 (J/sec) este altfel numit watt (W). Înlocuind expresia pentru lucrul curentului electric în formula puterii, avem:

P = U × eu(W).

Formula pentru puterea curentului electric poate fi exprimată și în termeni de consum de curent și rezistență a consumatorului:

În plus față de watt, în practică sunt folosite unități mai mari de măsură a puterii electrice. Energie electrică măsurată în:

100 W = 1 hectowatt (gW);
1000 W = 1 kilowatt (kW);
1.000.000 W = 1 megawatt (MW).

Se măsoară puterea electrică dispozitiv special- wattmetru. Wattmetrul are două înfășurări (bobine): în serie și în paralel. Bobina în serie este curentă și este conectată în serie cu sarcina din secțiunea circuitului în care se fac măsurătorile și bobina paralela- aceasta este o bobină de tensiune, în consecință este pornită în paralel cu această sarcină. Principiul de funcționare al unui wattmetru se bazează pe interacțiunea a două fluxuri magnetice create de curentul care trece prin înfășurarea unei bobine mobile (bobina de curent) și curentul care trece printr-o bobină fixă ​​(bobina de tensiune). Când curentul măsurat trece prin înfășurările bobinelor în mișcare și staționare, se formează două câmpuri magnetice, în timpul interacțiunii cărora bobina în mișcare tinde să se poziționeze astfel încât direcția sa camp magnetic a coincis cu direcția câmpului magnetic al bobinei staționare. Cuplul este contracarat de cuplul creat de arcurile elicoidale, prin care curentul măsurat este condus în bobina mobilă. Momentul de contracarare al arcurilor este direct proportional cu unghiul de rotatie al bobinei. O săgeată montată pe o bobină mobilă indică valoarea mărimii măsurate. Schema de conectare a wattmetrului este prezentată în Figura 2.

Dacă decideți să măsurați consumul de energie al oricărei sarcini pe care o aveți și nu aveți un wattmetru, puteți „face” un wattmetru cu propriile mâini. Din formula P = eu × U Se poate observa că puterea consumată în rețea poate fi determinată prin înmulțirea curentului cu tensiunea. Prin urmare, pentru a determina puterea consumată din rețea, trebuie utilizate două instrumente, un voltmetru și un ampermetru. După măsurarea consumului de curent cu un ampermetru și a tensiunii rețelei de alimentare cu un voltmetru, este necesar să se înmulțească citirea ampermetrului cu citirea voltmetrului.

Deci, de exemplu, puterea consumată de rezistență r, cu o citire a ampermetrului de 3 A și un voltmetru de 220 V, va fi:

P = eu × U= 3 × 220 = 660 W.

Pentru măsurători practice munca Electrica(energie) joule este o unitate prea mică.

Dacă timpul tînlocuiți nu în secunde, ci în ore, obținem unități mai mari de energie electrică:

1 J = 1 W × sec;
1 W × h = 3600 wați × secunde = 3600 J;
100 W × h = 1 hectowatt × oră (gW × h);
1000 W × h = 1 kilowatt × oră (kW × h).

Energia electrică este măsurată prin contoare de energie electrică.

Video 1. Funcționarea și puterea curentului electric

Video 2. Mai multe despre putere

Exemplul 1. Determinați consumul de energie motor electric, dacă curentul din circuit este de 8 A și motorul este conectat la o rețea de 220 V.

P = eu × U= 8 × 220 = 1760 W = 17,6 GW = 1,76 kW.

Exemplul 2. Care este puterea consumata de o soba electrica daca soba trage un curent de 5 A din retea si rezistenta bobinei sobei este de 24 Ohmi?

P = eu 2× r= 25 × 24 = 600 W = 6 gW = 0,6 kW.

Când convertiți puterea mecanică în energie electrică și invers, trebuie reținut că
1 cal putere (CP) = 736 W;
1 kilowatt (kW) = 1,36 l. Cu.

Exemplul 3. Determinați energia consumată de o sobă electrică de 600 W pe parcursul a 5 ore.

A = P × t= 600 × 5 = 3000 W × h = 30 gW × h = 3 kW × h

Exemplul 4. Determinați costul arderii a douăsprezece lămpi electrice timp de o lună (30 de zile), dacă patru dintre ele, de 60 W fiecare, ard timp de 6 ore pe zi, iar restul de opt lămpi, de 25 W fiecare, ard timp de 4 ore pe zi. Prețul energiei (tarif) 2,5 ruble pe 1 kW × h.

Puterea a patru lămpi de 60 W fiecare.

P= 60 × 4 = 240 W.

t= 6 × 30 = 180 de ore.

A = P × t= 240 × 180 = 43200 W × h = 43,2 kW × h.

Puterea celor opt lămpi rămase este de 25 W fiecare.

P= 25 × 8 = 200 W.

Numărul de ore de ardere a acestor lămpi pe lună:

t= 4 × 30 = 120 de ore.

Energia consumată de aceste lămpi:

A = P × t= 200 × 120 = 24000 W × h = 24 kW × h.

Cantitatea totală de energie consumată:

43,2 + 24 = 67,2 kW × h

Costul întregii energii consumate:

67,2 × 2,5 = 168 de ruble.

Conţinut:

Se știe de mult că în această lume există Micuți care își întreabă tații nu numai despre ce este bine și ce este rău, ci și despre orice. Prin urmare, este foarte posibil ca un Tiny mai în vârstă să se întrebe de ce sunt scrise 2000 W pe încălzitor, cei mici care știu să citească, tații lor și mulți alți cititori care au uitat elementele de bază ale fizicii vor găsi informații suplimentare care le împrospătează memoria. În special, să ne amintim cum se măsoară puterea și cum se numește unitatea de măsură a puterii electrice.

Puterea este peste tot în jurul nostru

Acum, oriunde locuiesc oamenii, există aparate electrice. Fiecare dintre ele arată consumul de energie. În fișa tehnică sau manualul de utilizare există cuvinte clarificatoare - putere electrică. Această definiție este percepută ca abstractă și nu vitală, impersonală. La urma urmei, dacă în viață apar manifestări de energie și, în consecință, de putere, pentru care cuvântul „putere” este adesea folosit, este întotdeauna clar cu cine sau cu ce este legat totul.

De exemplu, un flux de noroi a coborât din munți și a lovit cutare sau cutare oraș cu toată puterea lui. Este imediat clar că fluxul de noroi este puternic, are putere distructivă, iar conceptul de putere este asociat tocmai cu ea, cu mișcarea sa, cu ceea ce constă. Dar energia electrică este conectată la cine sau la ce? Din moment ce știm cu toții despre pericol din copilărie priză electrică, in primul rand ai atentie la tensiune. Și într-adevăr: deoarece funcționarea aparatelor electrice necesită tensiune în priză, înseamnă că putem spune că puterea electricității este puterea tensiunii.

Dar dacă există un încălzitor lângă priză și ștecherul său nu este în el, acesta nu oferă căldură. Cu toate acestea, mai există tensiune în priză. Și nu se întâmplă nimic. Aceasta înseamnă că definiția „puterii de tensiune” este incorectă. Eliberarea de căldură și alte manifestări ale energiei electrice sunt întotdeauna asociate cu apariția între puncte cu diferite potenţiale electrice orice conductor și procese curente din el. Intensitatea lor este direct legată de eliberarea de căldură și lumină, care are propriile sale un exemplu clar fulgere și tunete.

Prin urmare, puterea electrică este puterea curentă, nu puterea de tensiune. Și nu fără motiv a fost introdusă în electricitate o astfel de definiție precum curentul electric. Chiar dacă este imposibil de văzut aspect curentul electric, spre deosebire de curgerea lichidului, există multe asemănări între ele. La fel ca un flux de noroi, există o putere de curent. Dar natura sa este diferită. Această forță nu are directă impact mecanic. Cu toate acestea, ca diverse mașini electriceși aparate electrice, puterea curentului poate face multe.

Acest „mult” poate fi indicat prin trei rezultate principale pe care le oferă puterea curentului electric:

• cald;
• ușoară;
• câmpuri electromagnetice.

Pentru a efectua calcule precum și măsurători ale puterii curentului electric, au fost adoptate unități de putere curente. Au fost numite după fizicianul englez James Watt în 1882. Acest om de știință a studiat procesele care sunt asociate cu execuția tipuri variate funcţionează ca mărime fizică. De atunci s-a folosit 1 watt, care este prescurtat ca W și W. Dacă cineva a uitat ce înseamnă asta în fizică, reamintim: puterea este egală cu munca depusă pe unitatea de timp.

Și ca să nu te încordezi scriind un numar mare zerouri pentru valori mari ale puterii electrice, înainte de W se scrie:

• kilogram, abreviat kW - în loc de trei zerouri;
• mega, respectiv, mW - în loc de șase zerouri;
• giga, gW - în loc de nouă zerouri.

O astfel de putere multifațetă...

Pe vremea lui Watt, ingineria electrică tocmai începea să se dezvolte și, din acest motiv, fizica era considerabil mai simplă decât este astăzi. Curentul electric direct a fost studiat într-o măsură mult mai mare decât curentul alternativ. Pentru calcule la un curent electric constant, formula a fost justificată:

în care există putere p, tensiune u și curent electric i. Dar există și curent electric alternativ. Cercetările au arătat că puterea p din formula pentru curent continuu nu corespunde cu realitatea. Pe curentul alternativ, apar proprietăți noi complet diferite ale puterii curente. Rezultatul lor este invizibil și nu este perceptibil fără măsurători și instrumente speciale. Pe curent alternativ, puterea apare datorită creării câmpurilor electromagnetice în inductori, precum și a câmpurilor electrostatice în condensatoare.

Acesta a fost motivul discrepanței dintre expresia puterii p=u*i. A trebuit să introduc contorizare separată pentru curent alternativ. Unitatea adoptată pentru aceasta este var (prescurtat). Prin analogie cu curentul continuu, aceasta înseamnă volt-amper reactiv (nume complet).

Mai multe detalii referitoare la curent alternativ depășește narațiunea actuală. Iar cei mici vor adormi cel mai probabil pe la jumătatea articolului nostru. Supraîncărcarea informațională acționează ca un somnifer. Prin urmare, curentul de curent alternativ este o cu totul altă poveste...

Din scrisoarea unui client:
Spune-mi, pentru numele lui Dumnezeu, de ce puterea UPS-ului este indicată în Volți-Amperi, și nu în kilowați obișnuiți. Este foarte stresant. La urma urmei, toată lumea a fost de mult obișnuită cu kilowați. Iar puterea tuturor dispozitivelor este indicată în principal în kW.
Alexei. 21 iunie 2007

ÎN specificatii tehnice a oricărui UPS, sunt indicate puterea totală [kVA] și puterea activă [kW] - ele caracterizează capacitatea de încărcare a UPS-ului. Exemplu, vezi fotografiile de mai jos:

Puterea nu tuturor dispozitivelor este indicată în W, de exemplu:

• Puterea transformatoarelor este indicată în VA:
  http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (transformatoare TP: vezi anexa)
  http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (transformatoare TSGL: vezi anexa)
• Puterea condensatorului este indicată în Vars:
  http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (condensatori K78-39: vezi anexa)
  http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (condensatori din Marea Britanie: vezi apendicele)
• Pentru exemple de alte sarcini, consultați anexele de mai jos.

Caracteristicile de putere ale sarcinii pot fi specificate cu precizie printr-un singur parametru (putere activă în W) numai în cazul curentului continuu, deoarece într-un circuit de curent continuu există un singur tip de rezistență - rezistența activă.

Caracteristicile de putere ale sarcinii pentru cazul curentului alternativ nu pot fi specificate cu precizie de un singur parametru, deoarece există doi tipuri diferite rezistență – activă și reactivă. Prin urmare, doar doi parametri: putere activăși puterea reactivă caracterizează cu exactitate sarcina.

Principiile de funcționare ale rezistenței active și reactive sunt complet diferite. Rezistența activă – se transformă ireversibil energie electricaîn alte tipuri de energie (termică, luminoasă, etc.) - exemple: lampă cu incandescență, încălzitor electric (paragraful 39, fizica clasa 11 V.A. Kasyanov M.: Bustard, 2007).

Reactanță - acumulează alternativ energie și apoi o eliberează înapoi în rețea - exemple: condensator, inductor (paragraful 40,41, Fizica clasa a XI-a V.A. Kasyanov M.: Bustard, 2007).

Mai departe, în orice manual de inginerie electrică puteți citi acea putere activă (disipată de rezistență activă) se măsoară în wați, iar puterea reactivă (care circulă prin reactanță) se măsoară în vars; Încă doi parametri sunt utilizați și pentru a caracteriza puterea de sarcină: toata puterea si factor de putere. Toți acești 4 parametri:

1. Puterea activă: desemnare P, unitate de măsură: Watt
2. Putere reactivă: denumire Q, unitate de măsură: VAR(Volt Amperi reactiv)
3. Puterea aparentă: desemnare S, unitate de măsură: VA(Volt Amperi)
4. Factorul de putere: simbol k sau cosФ, unitate de măsură: mărime adimensională

Acești parametri sunt legați prin relațiile: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

De asemenea cosФ numit factor de putere ( Factor de putere – PF)

Prin urmare, în inginerie electrică, oricare dintre acești parametri sunt specificați pentru a caracteriza puterea, deoarece restul poate fi găsit din acești doi.

De exemplu, motoare electrice, lămpi (descărcare) - în acelea. datele indicate P[kW] și cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (motoare AIR: vezi anexa)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 ( Lămpi DRL: vezi atașamentul)
(pentru exemple de date tehnice pentru diferite sarcini, vezi anexa de mai jos)

La fel este și cu sursele de alimentare. Puterea lor (capacitatea de încărcare) este caracterizată de un parametru pentru sursele de curent continuu - puterea activă (W) și doi parametri pentru surse. Sursa de curent alternativ. De obicei, acești doi parametri sunt puterea aparentă (VA) și puterea activă (W). Vezi, de exemplu, parametrii grupului generator diesel și UPS-ului.

Majoritatea biroului și aparate electrocasnice, activ (nu sau reactanță mică), prin urmare puterea lor este indicată în wați. În acest caz, atunci când se calculează sarcina, se utilizează valoarea Putere UPSîn wați. Dacă sarcina sunt computere cu surse de alimentare (PSU) fără corecție a factorului de putere de intrare (APFC), imprimanta laser, frigider, aparat de aer condiționat, motor electric (de exemplu, o pompă submersibilă sau un motor ca parte a unei mașini), lămpi cu balast fluorescent etc. - toate ieșirile sunt utilizate în calcul. Date UPS: kVA, kW, caracteristici de suprasarcină etc.

Vedeți manualele de inginerie electrică, de exemplu:

1. Evdokimov F. E. Baza teoretica Inginerie Electrică. - M.: Centrul de editură „Academia”, 2004.

2. Nemtsov M.V. Electrotehnică și electronică. - M.: Centrul editorial „Academia”, 2007.

3. Chastoedov L. A. Inginerie electrică. - M.: facultate, 1989.

Consultați, de asemenea, puterea AC, factorul de putere, rezistența electrică, reactanța http://en.wikipedia.org
(traducere: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Aplicație

Exemplul 1: puterea transformatoarelor și autotransformatoarelor este indicată în VA (Volt Amperi)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (transformatoare TSGL)

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (LATR / autotransformatoare de laborator TDGC2)

Exemplul 2: puterea condensatoarelor este indicată în VAR (Volt Amperi reactive)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (condensatori K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (condensatoare din Marea Britanie)

Exemplul 3: datele tehnice pentru motoarele electrice conțin puterea activă (kW) și cosF

Pentru sarcini precum motoare electrice, lămpi (descărcare), blocuri de calculatoare alimentare, sarcini combinate etc. - datele tehnice indică P [kW] și cosФ (putere activă și factor de putere) sau S [kVA] și cosФ (putere aparentă și factor de putere).

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(sarcină combinată – mașină de tăiat cu plasmă din oțel / Cutter cu plasmă cu invertor LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (sursa PC)

Anexa 1

Dacă sarcina are coeficient ridicat putere (0,8 ... 1,0), atunci proprietățile sale se apropie de cele ale unei sarcini active. O astfel de sarcină este ideală atât pentru linia de rețea, cât și pentru sursele de alimentare, deoarece nu generează curenți și puteri reactive în sistem.

Prin urmare, multe țări au adoptat standarde care reglementează factorul de putere al echipamentelor.

Anexa 2

Echipamente cu o singură sarcină (de exemplu, o unitate de alimentare pentru PC) și echipamente combinate cu mai multe componente (de exemplu, o mașină de frezat industrială care conține mai multe motoare, un PC, iluminat etc.) au cote mici puterea (mai puțin de 0,8) a unităților interne (de exemplu, un redresor de alimentare pentru PC sau un motor electric au un factor de putere de 0,6 .. 0,8). Prin urmare, în prezent majoritatea echipamentelor au bloc de intrare corector de factor de putere. În acest caz, factorul de putere de intrare este 0,9 ... 1,0, ceea ce corespunde standardelor de reglementare.

Anexa 3. Notă importantă raportat la factorul de putere al UPS-ului și stabilizatorii de tensiune

Capacitatea de sarcină a UPS-ului și a grupului generator diesel este normalizată la o sarcină industrială standard (factor de putere 0,8 cu caracter inductiv). De exemplu, UPS 100 kVA / 80 kW. Aceasta înseamnă că dispozitivul poate alimenta o sarcină rezistivă putere maxima 80 kW, sau sarcină mixtă (reactiv-reactiv) de putere maximă 100 kVA cu un factor de putere inductiv de 0,8.

Cu stabilizatorii de tensiune situația este diferită. Pentru stabilizator, factorul de putere de sarcină este indiferent. De exemplu, un stabilizator de tensiune de 100 kVA. Aceasta înseamnă că dispozitivul poate furniza o sarcină activă cu o putere maximă de 100 kW, sau orice altă putere (pur activă, pur reactivă, mixtă) de 100 kVA sau 100 kVAr cu orice factor de putere de natură capacitivă sau inductivă. Rețineți că acest lucru este valabil pentru o sarcină liniară (fără curenți armonici mai mari). Cu distorsiuni armonice mari ale curentului de sarcină (THD mare) putere de iesire stabilizatorul scade.

Anexa 4

Exemple ilustrative de sarcini pure active și reactive pure:

• O lampă incandescentă de 100 W este conectată la o rețea de curent alternativ de 220 VAC - peste tot în circuit există curent de conducție (prin conductorii de sârmă și filamentul de tungsten al lămpii). Caracteristici de sarcină (lampi): putere S=P~=100 VA=100 W, PF=1 => toată puterea electrică este activă, ceea ce înseamnă că este complet absorbită în lampă și transformată în energie termică și luminoasă.
• Un condensator nepolar de 7 µF este conectat la o rețea de curent alternativ de 220 VAC - există un curent de conducere în circuitul firului și un curent de polarizare curge în interiorul condensatorului (prin dielectric). Caracteristicile sarcinii (condensator): putere S=Q~=100 VA=100 VAr, PF=0 => toată puterea electrică este reactivă, ceea ce înseamnă că circulă constant de la sursă la sarcină și înapoi, din nou la sarcină, etc.

Anexa 5

Pentru a indica reactanța predominantă (inductivă sau capacitivă), factorului de putere i se atribuie semnul:

+ (plus)– dacă reactanța totală este inductivă (exemplu: PF=+0,5). Faza curentă rămâne în urmă fazei de tensiune cu un unghi Ф.

- (minus)– dacă reactanța totală este capacitivă (exemplu: PF=-0,5). Faza de curent conduce faza de tensiune cu un unghi Ф.

Anexa 6

Întrebări suplimentare

Intrebarea 1:
De ce toate manualele de inginerie electrică folosesc numere/cantități imaginare atunci când calculează circuitele de curent alternativ (de exemplu, putere reactiva, reactanța etc.) care nu există în realitate?

Răspuns:
Da, toate cantitățile individuale din lumea înconjurătoare sunt reale. Inclusiv temperatura, reactanța etc. Utilizarea numerelor imaginare (complexe) este doar o tehnică matematică care facilitează calculele. Rezultatul calculului este în mod necesar numar real. Exemplu: puterea reactivă a unei sarcini (condensator) de 20 kVAr este un flux de energie real, adică wați reali care circulă în circuitul sursă-sarcină. Dar pentru a distinge acești wați de wați absorbiți iremediabil de sarcină, au decis să numească acești „wați în circulație” volți amperi reactivi.

Cometariu:
Anterior, în fizică se foloseau doar cantități individuale, iar la calcul, toate cantitățile matematice corespundeau cantităților reale ale lumii înconjurătoare. De exemplu, distanța este egală cu viteza cu timpul (S=v*t). Apoi, odată cu dezvoltarea fizicii, adică pe măsură ce s-a studiat mai mult obiecte complexe(lumină, valuri, curent electric alternativ, atom, spațiu etc.) a apărut așa ceva un numar mare de mărimi fizice pe care a devenit imposibil de calculat fiecare separat. Aceasta este o problemă nu numai de calcule manuale, ci și o problemă de compilare a programelor de calculator. Pentru solutii sarcina dată Mărimile unice apropiate au început să fie combinate în altele mai complexe (inclusiv 2 sau mai multe mărimi simple), supuse legilor de transformare cunoscute în matematică. Așa au apărut mărimile scalare (single) (temperatură etc.), mărimi vectoriale și complexe duale (impedanță etc.), mărimi vectoriale triple (vector câmp magnetic etc.) și mărimi mai complexe - matrici și tensori (dielectrice). tensor constant, tensor Ricci și alții). Pentru a simplifica calculele în inginerie electrică, se folosesc următoarele mărimi duale imaginare (complexe):

1. Rezistența totală (impedanța) Z=R+iX
2. Puterea aparentă S=P+iQ
3. Constanta dielectrica e=e"+ie"
4. Permeabilitatea magnetică m=m"+im"
5. si etc.

Intrebarea 2:

Pagina http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power arată S P Q Ф pe un plan complex, adică imaginar/inexistent. Ce legătură au toate acestea cu realitatea?

Răspuns:
Este dificil să se efectueze calcule cu sinusoide reale, prin urmare, pentru a simplifica calculele, utilizați o reprezentare vectorială (complexă) ca în Fig. superior. Dar acest lucru nu înseamnă că S P Q prezentate în figură nu sunt legate de realitate. Valorile reale ale S P Q pot fi prezentate în în forma obișnuită, pe baza măsurătorilor semnale sinusoidale osciloscop. Valorile lui S P Q Ф I U în circuitul de curent alternativ „sursă-sarcină” depind de sarcină. Mai jos este un exemplu de semnale sinusoidale reale S P Q și Ф pentru cazul unei sarcini constând din rezistențe active și reactive (inductive) conectate în serie.

Întrebarea 3:
Comun cleme de curent iar un multimetru a măsurat curentul de sarcină de 10 A, iar tensiunea de pe sarcină este de 225 V. Înmulțiți și obțineți puterea de sarcină în W: 10 A · 225V = 2250 W.

Răspuns:
Ați obținut (calculat) puterea totală de sarcină de 2250 VA. Prin urmare, răspunsul tău va fi valabil numai dacă sarcina ta este pur rezistivă, atunci într-adevăr Volt Ampere este egal cu Watt. Pentru toate celelalte tipuri de sarcini (de exemplu, un motor electric) - nr. Pentru a măsura toate caracteristicile oricărei sarcini arbitrare, trebuie să utilizați un analizor de rețea, de exemplu APPA137:

Vezi lecturi suplimentare, de exemplu:

Evdokimov F. E. Fundamentele teoretice ale ingineriei electrice. - M.: Centrul de editură „Academia”, 2004.

Nemtsov M.V. Inginerie electrică și electronică. - M.: Centrul editorial „Academia”, 2007.

Chastoedov L. A. Inginerie electrică. - M.: Liceu, 1989.

Putere AC, factor de putere, rezistență electrică, reactanță
http://en.wikipedia.org (traducere: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Teoria și calculul transformatoarelor putere redusă Y.N.Starodubtsev / RadioSoft Moscova 2005 / rev d25d5r4feb2013

La proiectarea echipamentelor electrice și calcularea cablurilor și a echipamentelor de pornire și de protecție, este important să se calculeze corect puterea și curentul echipamentelor electrice. Acest articol explică cum să găsiți aceste setări.

Ce este puterea

Când funcționează un încălzitor electric sau un motor electric, acesta produce căldură sau efectuează lucrări mecanice, a cărui unitate este 1 joule (J).

Una dintre principalele caracteristici ale echipamentelor electrice– putere, care arată cantitatea de căldură sau de lucru efectuată în 1 secundă și exprimată în wați (W):

1W=1J/1s.

În inginerie electrică, 1W este eliberat atunci când trece un curent de 1A la o tensiune de 1V:

Conform legii lui Ohm, puteți găsi putere și cunoscând rezistența sarcinii și curentul sau tensiunea:

P=U*I=I*I*R=(U*U)/R, unde:

• P (W) – puterea aparatului electric;
• I (A) – curent care circulă prin dispozitiv;
• R (Ohm) – rezistența dispozitivului;
• U (V) – tensiune.

Puterea nominală se numește putere la parametrii nominali de rețea și sarcina nominală pe arborele motorului.

Pentru a afla cantitatea de energie electrică consumată pe toată perioada de funcționare, aceasta trebuie înmulțită cu timpul în care a funcționat dispozitivul. Valoarea învățată este măsurată în kWh.

Calcul în rețele de tensiune AC și DC

Rețeaua electrică care alimentează aparatele electrice poate fi de trei tipuri:

• presiune constantă;
• alternant monofazat;
• alternant trifazat.

Pentru fiecare tip, calculele folosesc propria formulă de putere.

Calcul într-o rețea de tensiune DC

Cel mai calcule simple sunt produse într-o rețea de curent continuu. Puterea dispozitivelor electrice conectate la acesta este direct proporțională cu curentul și tensiunea, iar pentru a o găsi, se utilizează formula:

De exemplu, într-un motor electric cu curent nominal 4,55 A, conectat la o sursă de alimentare de 220 V, puterea este de 1000 wați sau 1 kW.

Și, invers, cu tensiunea și puterea rețelei cunoscute, curentul este calculat prin formula:

Sarcini monofazate

Într-o rețea în care nu există motoare electrice, precum și într-o rețea electrică de uz casnic, puteți utiliza formule pentru o rețea cu tensiune constantă.

Interesant.Într-o sursă de alimentare de uz casnic de 220V, curentul poate fi calculat folosind o formulă simplificată: 1kW=5A.

Puterea de curent alternativ este mai dificil de calculat. Aceste dispozitive, pe lângă energia activă, consumă energie reactivă, iar formula este:

arată consumul total de energie al dispozitivului. Pentru a afla componenta activă, trebuie să țineți cont de cosφ– parametru care arată ponderea energiei active în total:

Rakt=Rotot*cosφ=U*I*cosφ.

În consecință, Rototal = Rakt/cosφ.

De exemplu, într-un motor electric cu Rakt 1 kW și cosφ 0,7 energie totală, consumat de dispozitiv va fi de 1,43 kW, iar curentul va fi de 6,5 A.

Calcul într-o rețea trifazată

O rețea electrică trifazată poate fi reprezentată ca trei rețele monofazate. Cu toate acestea, în rețelele monofazate conceptul " tensiunea de fază„(Uф), măsurată între zero și fire de fază, în rețea 0,4 kV, egal cu 220V. În rețelele electrice trifazate, în loc de „fază”, se folosește conceptul de „tensiune liniară” (Uline), măsurată între fire liniare și într-o rețea de 0,4 kV, egală cu 380V:

Ulin=Uph√3.

Prin urmare formula pentru sarcina activa, de exemplu, un cazan electric, arată astfel:

La determinarea puterii unui motor electric, este necesar să se ia în considerare cosφ expresia ia următoarea formă:

P=U*I*√3*cosφ.

În practică, acest parametru este de obicei cunoscut, dar este necesar să se afle curentul. Pentru aceasta este folosită următoarea expresie:

I=P/(U*√3*cosφ).

De exemplu, pentru un motor electric de 3 kW (3000 W) și cosφ 0,7, calculul este după cum urmează:

I=3000/(380*√3*0,7)=5,8A.

Interesant.În loc de calcule, putem presupune că în retea trifazata 380V 1kW corespunde cu 2A.

Cai putere

În unele cazuri, atunci când se determină puterea mașinilor, se folosește unitatea de măsură învechită „cai putere”.

Această unitate a fost introdusă de James White, după care este numită unitatea de putere de 1 Watt, în 1789. A fost angajat de un bere pentru a construi un motor cu abur pentru o pompă care ar putea înlocui un cal. Pentru a determina ce fel de motor a fost nevoie, au luat un cal și l-au înhămat pentru a pompa apă.

Se crede că bererul a luat cel mai puternic cal și l-a forțat să lucreze fără odihnă. Puterea reală a calului este de 1,5 ori mai mică.

Acesta este tipuri diferite energie. În acest articol vom lua în considerare și studiem concepte fizice precum puterea curentului electric.

Formule curente de putere

Prin puterea curentă, ca și în mecanică, înțelegem munca care este efectuată pe unitatea de timp. O formulă fizică vă va ajuta să calculați puterea, cunoscând munca efectuată de curentul electric într-o anumită perioadă de timp.

Curentul, tensiunea, puterea în electrostatică sunt legate prin egalitate, care poate fi derivată din formulă A = UIt. Este folosit pentru a determina munca efectuată de curent electric:

P = A/t = UIt/t = UI
Astfel, formula pentru puterea curentului continuu la orice secțiune a circuitului este exprimată ca produs dintre curent și tensiunea dintre capetele secțiunii.

Unități de putere

1 W (watt) - puterea curentă de 1 A (amperi) într-un conductor, între capete ale căruia se menține o tensiune de 1 V (volt).

Un dispozitiv pentru măsurarea puterii curentului electric se numește wattmetru. De asemenea, formula de putere curentă vă permite să determinați puterea folosind un voltmetru și un ampermetru.

O unitate de putere în afara sistemului este kW (kilowatt), GW (gigawatt), mW (miliwatt), etc. Legate de aceasta sunt unele unități de lucru în afara sistemului care sunt adesea folosite în viața de zi cu zi, de exemplu (kilowatt oră) . Deoarece 1kW = 10 3 W și 1h = 3600s, Acea

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

Legea și puterea lui Ohm

Folosind legea lui Ohm, formula puterii curente P=UI se scrie sub aceasta forma:

P = UI = U 2 /R = I 2 /R
Deci, puterea eliberată pe conductori este direct proporțională cu curentul care trece prin conductor și cu tensiunea de la capetele acestuia.

Puterea reală și nominală

Atunci când măsurați puterea la un consumator, formula curentă a puterii vă permite să determinați valoarea sa reală, adică cea care este de fapt eliberată în acest moment timp asupra consumatorului.

Puterile nominale sunt, de asemenea, notate în fișele tehnice ale diferitelor aparate electrice. Se numește nominală. În pașaport aparat electric De obicei, acestea indică nu numai puterea nominală, ci și tensiunea pentru care este proiectat. Cu toate acestea, tensiunea din rețea poate diferi ușor de cea indicată în pașaport, de exemplu, poate crește. Pe măsură ce tensiunea crește, crește curentul din rețea și, prin urmare, puterea curentă în consumator. Adică valoarea reală și putere nominală dispozitivele pot diferi. Puterea reală maximă dispozitiv electric mai mult decât nominal. Acest lucru se face pentru a preveni defectarea dispozitivului din cauza modificărilor minore ale tensiunii din rețea.

Dacă circuitul este format din mai mulți consumatori, atunci, atunci când se calculează puterea lor reală, trebuie amintit că pentru orice conexiune a consumatorilor, puterea totală din întregul circuit este egală cu suma puterilor consumatorilor individuali.

Eficiența unui aparat electric

După cum se știe, mașini idealeși nu există mecanisme (adică acelea care ar transforma complet un tip de energie în altul sau ar genera energie). În timpul funcționării dispozitivului, o parte din energia consumată este neapărat cheltuită pentru a depăși forțele de rezistență nedorite sau este pur și simplu „disipată” în mediu inconjurator. Astfel, doar o parte din energia pe care o cheltuim merge pentru a efectua lucrări utile, pentru care a fost creat dispozitivul.

Cu alte cuvinte, eficiența arată cât de eficient este folosită munca cheltuită atunci când este efectuată, de exemplu, de un aparat electric.

Eficiența (notată cu litera greacă η („aceasta”)) este o mărime fizică care caracterizează eficiența unui dispozitiv electric și arată ce parte din munca utilă este cheltuită.

Eficiența este determinată (ca și în mecanică) de formula:

η = A P /A Z ·100%

Dacă este cunoscută puterea curentului electric, formulele pentru determinarea CFC vor arăta astfel:

η = P P /P Z ·100%

Înainte de a determina eficiența unui dispozitiv, este necesar să se determine ce este muncă utilă(pentru ce este făcut dispozitivul) și care este munca cheltuită (munca efectuată sau câtă energie este cheltuită pentru a face o muncă utilă).

Sarcină

O lampă electrică obișnuită are o putere de 60 W și o tensiune de funcționare de 220 V. Ce lucru face curentul electric în lampă și cât plătiți pentru energie electrică în timpul lunii, la un tarif de T = 28 de ruble, folosind lampa timp de 3 ore în fiecare zi?
Care este puterea curentului în lampă și rezistența bobinei acesteia în stare de funcționare?

Soluţie:

1. Pentru a rezolva această problemă:
a) calculați timpul de funcționare al lămpii în cursul lunii;
b) se calculează munca efectuată de curentul din lampă;
c) calculați taxa lunară la rata de 28 de ruble;
d) se calculează curentul din lampă;
e) se calculează rezistența spiralei lămpii în stare de funcționare.

2. Calculăm munca efectuată de curent folosind formula:

A = P t

Puterea curentului în lampă poate fi calculată folosind formula puterii curente:

P = UI;
I = P/U.

Rezistența bobinei lămpii în stare de funcționare din legea lui Ohm este egală cu:

[A] = Wh;

[I] = 1B 1A/1B = 1A;

[R] = 1V/1A = 1Ohm.

4. Calcule:

t = 30 zile · 3 ore = 90 ore;
A = 60·90 = 5400 Wh = 5,4 kWh;
I = 60/220 = 0,3 A;
R = 220/0,3 = 733 Ohm;
B = 5,4 kWh 28 kW / kWh = 151 rub.

Răspuns: A = 5,4 kWh; I = 0,3 A; R = 733 Ohm; B = 151 de ruble.