Jak zjistit výkon: vzorec, výpočet síly proudu, napětí a odporu

Bezporuchový provoz zařízení závisí na souladu technických vlastností zařízení s normami napájecí sítě. Znát napětí, odpor a proud v obvodu, elektrikář pochopí, jak najít výkon. Vzorec pro výpočet důležitého parametru závisí na vlastnostech sítě, ke které je spotřebitel připojen.

Práce elektřiny

Mechanická zařízení a elektrické spotřebiče jsou navrženy tak, aby práci zvládly. Podle druhého Newtonova zákona kinetická energie, která působí na hmotný bod po určitou dobu, vykonává užitečnou akci. V elektrodynamice pole vytvořené potenciálovým rozdílem přenáší náboje podél části elektrického obvodu.

Množství práce produkované proudem závisí na intenzitě elektřiny. V polovině 19. století D. NS. Joule a E. NS. Lenz vyřešil stejný problém. V provedených experimentech se kus vysokoodporového drátu zahříval, když jím procházel proud. Vědci se zajímali o otázku, jak vypočítat mohutnost řetězce. Pro pochopení procesu probíhajícího ve vodiči by měly být zavedeny následující definice:

• P - síla.
• A je práce vykonaná nábojem v elektrickém obvodu.
• U je úbytek napětí ve vodiči.
• Já jsem současná síla.
• Q je množství elektrických nábojů přenesených za jednotku času.

Výkon je práce vykonaná proudem ve vodiči za určitou dobu. Výrok je popsán vzorcem: P = A ∕ ∆t.

Na úseku obvodu vykonává rozdíl potenciálů v bodech a a b práci pro pohyb elektrických nábojů, která je určena rovnicí: A = U ∙ Q. Proud je celkový náboj prošlý vodičem za jednotku času, který je matematicky vyjádřen poměrem: U ∙ I = Q ∕ ∆t. Po transformacích získáme vzorec pro výkon elektrického proudu: P = A ∕ ∆t = U ∙ Q ∕ ∆t = U ∙ I. Lze tvrdit, že v obvodu se provádí práce, která závisí na výkonu určeném proudem a napětím na kontaktech připojeného elektrického zařízení.

DC výkon

V lineárním obvodu bez kondenzátorů a induktorů je dodržen Ohmův zákon. Německý vědec objevil vztah mezi proudem a napětím a odporem obvodu. Otvor je vyjádřen rovnicí: I = U ∕ R. Se známou hodnotou zatěžovacího odporu se výkon vypočítá dvěma způsoby: P = I ² ∙ R nebo P = U ² ∕ R.

Pokud proud v obvodu teče z plusu do mínusu, pak je síťová energie absorbována spotřebitelem. Tento proces probíhá při nabíjení baterie. Pokud se proud pohybuje v opačném směru, pak je energie předána do elektrického obvodu. To se děje v případě síťového napájení z běžícího generátoru.

Proměnný výkon sítě

Výpočet proměnných obvodů je odlišný od výpočtu výkonového parametru ve stejnosměrném vedení. To je způsobeno tím, že změna napětí a proudu v čase a směru.

V obvodu s fázovým posunem proudu a napětí jsou uvažovány následující typy napájení:

1. Aktivní.
2. Reaktivní.
3. Kompletní.

Aktivní složka

Aktivní část užitečného výkonu zohledňuje rychlost nevratné přeměny elektřiny na tepelnou nebo magnetickou energii. V proudnici s jednou fází se aktivní složka vypočítá podle vzorce: P = U ∙ I ∙ cos ϕ.

V mezinárodní soustavě jednotek SI se hodnota produktivity měří ve wattech. Úhel ϕ definuje posun napětí vzhledem k proudu. V třífázovém obvodu se aktivní část skládá ze součtu výkonů každé jednotlivé fáze.

Reverzní ztráty

Pro provoz kondenzátorů, induktorů, vinutí elektromotoru se vynakládá výkon sítě. Díky fyzikálním vlastnostem takových zařízení se energie, která je určena jalovým výkonem, vrací zpět do obvodu. Hodnota zpětného rázu se vypočítá pomocí rovnice: V = U ∙ I ∙ hřích ϕ.

Jednotkou měření je watt. Je možné použít mimosystémovou míru počítání var, jejíž název je složen z anglických slov volt, amper, reakce. Překlad do ruštiny znamená „volt“, „ampér“, „zpětná akce“.

Pokud je napětí před proudem, pak se fázový posun považuje za větší než nula. Jinak je fázový posun záporný. V závislosti na hodnotě sin ϕ je reaktivní složka kladná nebo záporná. Přítomnost indukční zátěže v obvodu nám umožňuje mluvit o reverzibilní části větší než nula a připojené zařízení spotřebovává energii. Použití kondenzátorů snižuje jalový výkon a zařízení dodává energii do sítě.

Aby se zabránilo přetížení a změnám nastaveného účiníku, jsou v obvodu instalovány kompenzátory. Taková opatření snižují ztráty výkonu, snižují zkreslení průběhu proudu a umožňují použití menších vodičů.

V plné síle

Celkový elektrický výkon určuje zátěž, kterou spotřebitel umístí do sítě. Aktivní a vratné složky jsou kombinovány s celkovým výkonem podle rovnice: S = √ (P ² + V ²).

Při indukční zátěži V 0 a použití kondenzátorů činí V ˂ 0. Absence kondenzátorů a induktorů způsobuje, že reaktivní část je rovna nule, což vrací vzorec do obvyklého tvaru: S = √ (P ² + V ²) = √ (P ² + 0) = √ P ² = P = U ∙ já Zdánlivý výkon se měří v jiné než SI jednotce "volt-ampér". Zkrácená verze - B ∙ A.

Kritérium užitečnosti

Účiník charakterizuje zatížení spotřebiče z hlediska přítomnosti reaktivní části díla. Ve fyzikálním smyslu parametr určuje posun proudu od použitého napětí a je roven cos ϕ. V praxi to znamená množství tepla generovaného na propojovacích vodičích. Úroveň ohřevu může dosáhnout významných hodnot.

V energetice se účiník označuje řeckým písmenem λ. Rozsah změny je od nuly do jedné nebo od 0 do 100 %. Při λ = 1 je energie dodaná spotřebiteli spotřebována na práci, reaktivní složka chybí. Hodnoty λ ≤ 0,5 jsou považovány za neuspokojivé.

Bezpečný provoz zařízení v elektrickém vedení je dán správným výpočtem technických parametrů. Sada vzorců odvozených z Joule-Lenzových a Ohmových zákonů pomáhá najít sílu proudu v obvodu. Schematický diagram, kompetentně vypracovaný s ohledem na vlastnosti použitých zařízení, zvyšuje výkon elektrické sítě.