Seadme tõrgeteta töö sõltub seadme tehniliste omaduste vastavusest toitevõrgu normidele. Teades vooluahela pinget, takistust ja voolutugevust, saab elektrik aru, kuidas võimsust leida. Olulise parameetri arvutamise valem sõltub võrgu omadustest, millega tarbija on ühendatud.
Sisu
- Elektritöö
- DC jõudlus
-
Muutuva võrgu võimsus
- Aktiivne koostisosa
- Pöördkaod
- Täies jõus
- Kasulikkuse kriteerium
Elektritöö
Mehaanilised seadmed ja elektriseadmed on mõeldud töö tegemiseks. Newtoni teise seaduse kohaselt teostab kineetiline energia, mis teatud aja jooksul mõjub materiaalsele punktile, kasuliku tegevuse. Elektrodünaamikas kannab potentsiaalide erinevusest tekkinud väli laenguid piki elektriahela lõiku.
Voolu poolt toodetud töö maht sõltub elektrienergia intensiivsusest. 19. sajandi keskel sai D. NS. Joule ja E. NS. Lenz lahendas sama probleemi. Nendes katsetes kuumutati suure takistusega traadi tükki, kui seda läbis vool. Teadlasi huvitas küsimus, kuidas arvutada ahela kardinaalsust. Juhis toimuva protsessi mõistmiseks tuleks kasutusele võtta järgmised mõisted:
-
P - võimsus. - A on elektriahela laengu poolt tehtud töö.
- U on pingelang juhtmes.
- Mina olen praegune tugevus.
- Q on ajaühikus ülekantavate elektrilaengute hulk.
Võimsus on voolu poolt juhis teatud aja jooksul tehtud töö. Väidet kirjeldatakse valemiga: P = A ∕ ∆t.
Ahela lõigul teeb potentsiaalide erinevus punktides a ja b elektrilaengute liigutamiseks tööd, mis määratakse võrrandiga: A = U ∙ Q. Voolutugevus on juhis läbinud kogulaeng ajaühikus, mida väljendatakse matemaatiliselt suhtega: U ∙ I = Q ∕ ∆t. Pärast teisendusi saadakse elektrivoolu võimsuse valem: P = A ∕ ∆t = U ∙ Q ∕ ∆t = U ∙ I. Võib väita, et vooluringis tehakse tööd, mis sõltub ühendatud elektriseadme kontaktide voolu ja pinge poolt määratud võimsusest.
DC jõudlus
Lineaarahelas ilma kondensaatorite ja induktiivpoolideta järgitakse Ohmi seadust. Saksa teadlane avastas seose voolu ja pinge ning vooluahela takistuse vahel. Avastust väljendab võrrand: I = U ∕ R. Koormustakistuse teadaoleva väärtuse korral arvutatakse võimsus kahel viisil: P = I ² ∙ R või P = U ² ∕ R.
Kui vooluring vooluringis liigub plussist miinusesse, neelab võrguenergia tarbija. See protsess toimub aku laadimise ajal. Kui vool liigub vastupidises suunas, antakse toide elektriahelale. See juhtub töötava generaatori toiteallika korral.
Muutuva võrgu võimsus
Muutuvate vooluahelate arvutamine erineb alalisvooluliini jõudlusparameetri arvutamisest. See on tingitud asjaolust, et pinge ja voolu muutus ajas ja suunas.
Voolu ja pinge faasinihkega vooluringis arvestatakse järgmist tüüpi võimsust:
- Aktiivne.
- Reaktiivne.
- Täielik.
Aktiivne koostisosa
Kasuliku võimsuse aktiivne osa võtab arvesse elektrienergia pöördumatu muundamise kiirust soojus- või magnetenergiaks. Ühefaasilises voolujoones arvutatakse aktiivne komponent valemiga: P = U ∙ I ∙ cos ϕ.
Rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis SI mõõdetakse tootlikkuse väärtust vattides. Nurk ϕ määrab pinge nihke voolu suhtes. Kolmefaasilises vooluringis on aktiivne osa iga üksiku faasi võimsuste summa.
Pöördkaod
Kondensaatorite, induktiivpoolide, elektrimootori mähiste tööks kulutatakse võrgu võimsust. Selliste seadmete füüsikaliste omaduste tõttu suunatakse ahelasse tagasi energia, mis on määratud reaktiivvõimsusega. Tagasilöögi väärtus arvutatakse võrrandi abil: V = U ∙ I ∙ sin ϕ.
Mõõtühik on vatt. Võimalik on kasutada süsteemivälist loendusmõõtu var, mille nimi koosneb ingliskeelsetest sõnadest volt, amper, reaktsioon. Tõlge vene keelde tähendab vastavalt "volti", "amper", "tagurpidi tegevust".
Kui pinge on voolust ees, loetakse faasinihet suuremaks kui null. Vastasel juhul on faasinihe negatiivne. Sõltuvalt sin ϕ väärtusest on reaktiivne komponent positiivne või negatiivne. Induktiivse koormuse olemasolu ahelas võimaldab rääkida nullist suuremast pööratavast osast ja ühendatud seade tarbib energiat. Kondensaatorite kasutamine muudab reaktiivse jõudluse negatiivseks ja seade lisab võrku energiat.
Ülekoormuste ja seatud võimsusteguri muutuste vältimiseks paigaldatakse vooluringi kompensaatorid. Sellised meetmed vähendavad võimsuskadusid, voolu lainekuju moonutusi ja võimaldavad kasutada väiksemaid juhte.
Täies jõus
Kogu elektrivõimsus määrab koormuse, mille tarbija võrku paneb. Aktiivsed ja pööratavad komponendid kombineeritakse koguvõimsusega võrrandiga: S = √ (P ² + V ²).
Induktiivse koormuse korral V 0 ja kondensaatoreid kasutades teeb V ˂ 0. Kondensaatorite ja induktiivpoolide puudumine muudab reaktiivse osa võrdseks nulliga, mis tagastab valemi tavapärasele kujule: S = √ (P ² + V ²) = √ (P ² + 0) = √ P ² = P = U ∙ I. Näivat võimsust mõõdetakse mitte-SI-ühikus "volt-amper". Lühendatud versioon - B ∙ A.
Kasulikkuse kriteerium
Tarbija koormust iseloomustab võimsustegur töö reaktiivse osa olemasolu osas. Füüsikalises mõttes määrab parameeter voolu nihke rakendatud pingest ja võrdub cos ϕ. Praktikas tähendab see ühendusjuhtmetel tekkivat soojushulka. Kütte tase võib ulatuda oluliste väärtusteni.
Energeetikas tähistatakse võimsustegurit kreeka tähega λ. Muutuste vahemik on nullist üheni või 0 kuni 100%. Kui λ = 1, kulub tarbijale tarnitud energia tööks, reaktiivkomponent puudub. Väärtused λ ≤ 0,5 loetakse mitterahuldavaks.
Seadmete tõrkeohutu töö elektriliinis on tingitud tehniliste parameetrite korrektsest arvutamisest. Joule-Lenzi ja Ohmi seadustest tuletatud valemite kogum aitab leida voolu võimsust vooluringis. Skemaatiline diagramm, mis on pädevalt koostatud, võttes arvesse kasutatud seadmete omadusi, suurendab elektrivõrgu jõudlust.
