Jak znaleźć moc: wzór, obliczanie prądu, napięcia i rezystancji

Bezawaryjna praca urządzenia uzależniona jest od zgodności parametrów technicznych urządzenia z normami sieci zasilającej. Znając napięcie, rezystancję i prąd w obwodzie, elektryk zrozumie, jak znaleźć moc. Wzór na obliczenie ważnego parametru zależy od właściwości sieci, do której podłączony jest konsument.

Praca elektryczności

Urządzenia mechaniczne i elektryczne są zaprojektowane do wykonania zadania. Zgodnie z drugim prawem Newtona energia kinetyczna działająca na punkt materialny przez określony czas wykonuje pożyteczne działanie. W elektrodynamice pole utworzone przez różnicę potencjałów przenosi ładunki na odcinek obwodu elektrycznego.

Ilość pracy wytwarzanej przez prąd zależy od natężenia prądu. W połowie XIX wieku D. NS. Joule i E. NS. Lenz rozwiązał ten sam problem. W przeprowadzonych eksperymentach kawałek drutu o wysokiej rezystancji nagrzewał się, gdy przepływał przez niego prąd. Naukowców interesowało pytanie, jak obliczyć kardynalność łańcucha.

Aby zrozumieć proces zachodzący w przewodniku, należy wprowadzić następujące definicje:

• P - moc.
• A to praca wykonana przez ładunek w obwodzie elektrycznym.
• U to spadek napięcia w przewodzie.
• Ja jestem obecną siłą.
• Q to ilość ładunków elektrycznych przekazanych w jednostce czasu.

Moc to praca wykonywana przez prąd w przewodniku przez pewien okres czasu. Zdanie jest opisane wzorem: P = A ∕ ∆t.

Na odcinku obwodu różnica potencjałów w punktach a i b wykonuje pracę w celu przesunięcia ładunków elektrycznych, co określa równanie: A = U ∙ Q. Prąd jest całkowitym ładunkiem przekazywanym w przewodniku w jednostce czasu, który jest matematycznie wyrażony przez stosunek: U ∙ I = Q ∕ ∆t. Po przekształceniach otrzymujemy wzór na moc prądu elektrycznego: P = A ∕ t = U ∙ Q ∕ ∆t = U ∙ I. Można argumentować, że praca jest wykonywana w obwodzie, który zależy od mocy określonej przez prąd i napięcie na stykach podłączonego urządzenia elektrycznego.

Wydajność prądu stałego

W obwodzie liniowym bez kondensatorów i cewek obserwuje się prawo Ohma. Niemiecki naukowiec odkrył zależność między prądem i napięciem a rezystancją obwodu. Otwarcie wyraża się równaniem: I = U ∕ R. Przy znanej wartości rezystancji obciążenia moc oblicza się na dwa sposoby: P = I ² ∙ R lub P = U ² ∕ R.

Jeżeli prąd w obwodzie płynie od plusa do minusa, to energia sieciowa jest pochłaniana przez konsumenta. Ten proces ma miejsce podczas ładowania baterii. Jeśli prąd porusza się w przeciwnym kierunku, moc jest przekazywana do obwodu elektrycznego. Dzieje się tak w przypadku zasilania sieciowego z działającego generatora.

Zmienna moc sieci

Obliczanie obwodów zmiennych różni się od obliczania parametru wydajności w linii prądu stałego. Wynika to z faktu, że zmiana napięcia i prądu w czasie i kierunku.

W obwodzie z przesunięciem fazowym prądu i napięcia brane są pod uwagę następujące rodzaje mocy:

1. Aktywny.
2. Reaktywny.
3. Kompletny.

Składnik czynny

Aktywna część mocy użytecznej uwzględnia szybkość nieodwracalnej konwersji energii elektrycznej na energię cieplną lub magnetyczną. W strumieniu jednofazowym składnik aktywny jest obliczany według wzoru: P = U ∙ I ∙ cos ϕ.

W międzynarodowym układzie jednostek SI wartość produktywności mierzy się w watach. Kąt ϕ określa przesunięcie napięcia w stosunku do prądu. W obwodzie trójfazowym część aktywna jest sumą mocy każdej pojedynczej fazy.

Straty odwrócone

Do działania kondensatorów, cewek indukcyjnych, uzwojeń silników elektrycznych zużywana jest moc sieci. Ze względu na właściwości fizyczne takich urządzeń energia, którą określa moc bierna, jest zwracana do obwodu. Wartość odrzutu oblicza się za pomocą równania: V = U ∙ I ∙ grzech ϕ.

Jednostką miary jest wat. Możliwe jest użycie pozasystemowej miary liczenia var, której nazwa składa się z angielskich słów wolt, amper, reakcja. Tłumaczenie na rosyjski oznacza odpowiednio „wolt”, „amper”, „działanie odwrotne”.

Jeżeli napięcie wyprzedza prąd, to przesunięcie fazowe uważa się za większe od zera. W przeciwnym razie przesunięcie fazowe jest ujemne. W zależności od wartości sin ϕ składnik reaktywny jest dodatni lub ujemny. Obecność obciążenia indukcyjnego w obwodzie pozwala mówić o części odwracalnej większej od zera, a podłączone urządzenie zużywa energię. Zastosowanie kondensatorów powoduje, że wydajność bierna jest ujemna, a urządzenie dodaje energię do sieci.

Aby uniknąć przeciążeń i zmian ustawionego współczynnika mocy, w obwodzie zainstalowane są kompensatory. Takie środki zmniejszają straty mocy, zmniejszają zniekształcenia przebiegu prądu i umożliwiają stosowanie mniejszych przewodników.

W pełnej mocy

Całkowita moc elektryczna określa obciążenie, które konsument umieszcza w sieci. Składowe aktywne i odwracalne są połączone z całkowitą mocą równaniem: S = √ (P ² + V ²).

Przy obciążeniu indukcyjnym V 0 i zastosowaniu kondensatorów V ˂ 0. Brak kondensatorów i cewek indukcyjnych powoduje, że część bierna jest równa zeru, co przywraca formułę do zwykłej postaci: S = √ (P ² + V ²) = √ (P ² + 0) = √ P ² = P = U ∙ I. Moc pozorna jest mierzona w jednostce innej niż SI „wolt-amper”. Wersja skrócona - B ∙ A.

Kryterium użyteczności

Współczynnik mocy charakteryzuje obciążenie odbiornika pod względem obecności reaktywnej części pracy. W sensie fizycznym parametr określa przesunięcie prądu od przyłożonego napięcia i jest równy cos ϕ. W praktyce oznacza to ilość ciepła wytworzonego na przewodach łączących. Poziom ogrzewania może osiągnąć znaczne wartości.

W energetyce współczynnik mocy oznaczany jest grecką literą λ. Zakres zmian wynosi od zera do jednego lub od 0 do 100%. Gdy λ = 1, energia dostarczona do konsumenta jest zużywana do pracy, składnik reaktywny jest nieobecny. Wartości λ ≤ 0,5 są uważane za niezadowalające.

Bezpieczna praca urządzeń w linii elektrycznej wynika z prawidłowego obliczenia parametrów technicznych. Zestaw wzorów wyprowadzonych z praw Joule-Lenza i Ohma pomaga znaleźć moc prądu w obwodzie. Schemat ideowy, kompetentnie sporządzony z uwzględnieniem charakterystyki zastosowanych urządzeń, zwiększa wydajność sieci energetycznej.