Igapäevaelus kasutatakse reeglina selliseid väljendeid nagu energiatarbimine või lihtsalt elektrienergia. Küsimus, kui palju elektrit see või see seade tarbib, on alati asjakohane. Kuid füüsikas tõlgendatakse vahelduvvoolu mõistet mõnevõrra laiemalt.
Sisu
- Vahelduvvoolu funktsioonid
- Aktiivne väärtus Tõeline jõud
- Reaktiivne omadus
- Täisvõimsus
Vahelduvvoolu funktsioonid
Aja jooksul tugevuse, pinge ja suuna muutuva voolu võimsusvalem ei lange kokku konstantse elektrivoolu lihtsa valemiga. Seda saab kasutada eranditult selle füüsikalise suuruse hetkväärtuse arvutamiseks, kuid praktikas on muutuva voolu võimsuse leidmine kasutu. Selle keskmise väärtuse otse arvutamisel kasutatakse integreerimist sellise parameetri nagu aeg üle. See tähendab, et hetkeväärtus integreeritakse teatud perioodi jooksul.
Seda lähenemist kasutatakse nende elektriahelate puhul, milles elektrivoolu pinge ja tugevus muutuvad tsükliliselt. Põhimõtteliselt arvutatakse vooluahelate võimsus elektripinge ja elektrivoolu tugevuse muutustega piki sinusoidi.
Elektrodünaamikas eristatakse üksteisega seotud reaktiiv-, aktiiv- ja koguvõimsuse mõisteid.
Aktiivne väärtus Tõeline jõud
Aktiivvõimsust P mõõdetakse vattides. Mõõtühiku lühendatud valikud: W (vene tähis) või W (rahvusvaheline). Selle võimsussuuruse mõiste tähendab selle karakteristiku hetkenäitajate keskmist väärtust ajavahemikul T (periood). Üldvalem on sel juhul järgmine:
Sinusoidse voolu ühe faasiga elektriahelate valem näeb välja järgmine:
.
Selles avaldises on Ι ja U voolu ja pinge efektiivväärtused. Ja nurk φ näitab, kui palju faasid on nende füüsikaliste suuruste vahel nihkunud.
Aktiivvõimsus näitab, kui kiiresti elektrienergia muudetakse muudeks tüüpideks: termiliseks või elektromagnetiliseks.
Seda saab väljendada nii voolutugevuse ja vooluahela r aktiivse takistuse kui ka pinge ja juhtivuse g kaudu vastavalt valemile:
.
Igas elektriahelas on seda tüüpi võimsus võrdne üksikute elementide väärtuste summaga. Kolmefaasilises versioonis on iga eraldi faasi näitajad summeeritud.
Reaktiivne omadus
Reaktiivvõimsus Q iseloomustab perioodiliste muutuste tõttu elektriseadmetes tekkivaid koormusi vahelduvvooluahelas oleva elektromagnetvälja energia, mis muutub ajas sinusoidaalselt põhimõte.
Arvuliselt võrdub see efektiivväärtuse U (pinge), I (jõu) ja siinuse φ (faasinurk) korrutisega:
.
Mõõdetud reaktiivsetes volt-amprites (vene lühend: var ja rahvusvaheline - var).
Reaktiivne Q annab toiteallikast reaktiivelementidele ülekantud ja tagasi pöörduva energia karakteristiku, mis on arvuliselt võrdne ühe võnkeperioodiga. Reaktiivsete elementide hulka kuuluvad induktiivpoolid, kondensaatorid, mähised. Selline voolu võimsusomadus võtab:
- negatiivne väärtus, kui koormus on aktiivne-mahtuvuslik;
- positiivne - koormuselementide aktiiv-induktiivse iseloomu korral.
On üldtunnustatud, et positiivse Q-ga seadmed tarbivad energiat ja vastupidi, toodavad negatiivset energiat. Kuid see on konventsioon. Reaktiivvõimsus tegelikult ei osale elektrivoolu töös. Elektrijaamades töötavad sünkroongeneraatorid, olenevalt mähises oleva ergutusvoolu arvväärtusest, suudavad seda reaktiivvoolu karakteristikut nii genereerida kui ka tarbida.
Seda sünkroonsete elektrimasinate funktsiooni kasutatakse võrgupinge teatud väärtuse reguleerimiseks. Ülekoormuste või võimsusteguri suurendamise kõrvaldamiseks viiakse läbi reaktiivkomponentide kompenseerimine.
Täisvõimsus
Koguvõimsus S on esitatud mõõtühikutes volt-amprite nimetusega ja arvutatakse, korrutades ahela I efektiivsed väärtused ja selle otstes oleva pinge U:
.
Seda tüüpi elektriomadused kirjeldavad praktikas koormusi, mida tarbija tegelikult elektrivõrgu osadele avaldab, elektrivarustuse pakkumine (erinevat tüüpi kaablid, muundamisseadmed ja liinid elektrienergia edastamiseks suurtele kaugus).
Need koormused sõltuvad ainult tarbitud voolust, mitte tarbija tegelikult kasutatavast energiast. See on põhjus, miks elektrienergiat muundavate seadmete, aga ka jaotuskilpide koguvõimsust mõõdetakse volt-amprites, mitte vattides.
Igat tüüpi vahelduvvoolu võimsusomadused on omavahel ühendatud järgmiste matemaatiliste avaldistega:
Need valemid võimaldavad teil teha arvutusi mis tahes konfiguratsiooniga vahelduvvooluahelate jaoks:
- Täielik, väljendub aktiivse ja reaktiivse kaudu.
- Aktiivne - läbi täis- ja faasinurga.
- Reaktiivne – läbi täis- ja aktiivse.
Nende nüansside tundmine on oluline erinevate objektide seadmete valimisel ja toitesüsteemide ehitamisel. Seadmete elektriliste parameetrite arvestamine võimaldab teha õige elektriseadmete valiku ja koostada majanduslikult optimaalse toiteskeemi.
