Ako nájsť výkon: vzorec, výpočet prúdu, napätia a odporu

Bezproblémová prevádzka zariadenia závisí od súladu technických charakteristík zariadenia s normami napájacej siete. Keď elektrikár pozná napätie, odpor a prúd v obvode, pochopí, ako nájsť výkon. Vzorec na výpočet dôležitého parametra závisí od vlastností siete, ku ktorej je spotrebiteľ pripojený.

Práca elektriny

Mechanické zariadenia a elektrické spotrebiče sú navrhnuté tak, aby vykonávali prácu. Podľa druhého Newtonovho zákona kinetická energia, ktorá po určitú dobu pôsobí na hmotný bod, vykonáva užitočnú činnosť. V elektrodynamike pole vytvorené potenciálnym rozdielom prenáša náboje pozdĺž časti elektrického obvodu.

Množstvo práce produkovanej prúdom závisí od intenzity elektriny. V polovici 19. storočia D. NS. Joule a E. NS. Lenz riesil rovnaky problem. V uskutočnených experimentoch sa kus vysokoodporového drôtu zahrieval, keď ním prechádzal prúd. Vedci sa zaujímali o otázku, ako vypočítať mohutnosť reťazca.

Na pochopenie procesu prebiehajúceho vo vodiči je potrebné zaviesť nasledujúce definície:

• P - sila.
• A je práca vykonaná nábojom v elektrickom obvode.
• U je pokles napätia vo vodiči.
• Ja som súčasná sila.
• Q je množstvo elektrických nábojov prenesených za jednotku času.

Výkon je práca vykonaná prúdom vo vodiči za určité časové obdobie. Výrok je opísaný vzorcom: P = A ∕ ∆t.

Na úseku obvodu potenciálny rozdiel v bodoch a a b vykonáva prácu na pohyb elektrických nábojov, ktorá je určená rovnicou: A = U ∙ Q. Prúd je celkový náboj prejdený vodičom za jednotku času, ktorý je matematicky vyjadrený pomerom: U ∙ I = Q ∕ ∆t. Po transformáciách dostaneme vzorec pre výkon elektrického prúdu: P = A ∕ ∆t = U ∙ Q ∕ ∆t = U ∙ I. Možno tvrdiť, že v obvode sa vykonáva práca, ktorá závisí od výkonu určeného prúdom a napätím na kontaktoch pripojeného elektrického zariadenia.

DC výkon

V lineárnom obvode bez kondenzátorov a induktorov sa dodržiava Ohmov zákon. Nemecký vedec objavil vzťah medzi prúdom a napätím a odporom obvodu. Otvor je vyjadrený rovnicou: I = U ∕ R. Pri známej hodnote odporu záťaže sa výkon vypočíta dvoma spôsobmi: P = I ² ∙ R alebo P = U ² ∕ R.

Ak prúd v obvode tečie z plusu do mínusu, potom sieťovú energiu absorbuje spotrebiteľ. Tento proces prebieha pri nabíjaní batérie. Ak sa prúd pohybuje v opačnom smere, potom sa energia odovzdá elektrickému obvodu. Stáva sa to v prípade sieťového napájania z bežiaceho generátora.

Variabilný výkon siete

Výpočet variabilných obvodov je odlišný od výpočtu výkonového parametra v jednosmernom vedení. Je to spôsobené tým, že zmena napätia a prúdu v čase a smere.

V obvode s fázovým posunom prúdu a napätia sa berú do úvahy tieto typy energie:

1. Aktívne.
2. Reaktívny.
3. Dokončiť.

Aktívna ingrediencia

Aktívna časť užitočného výkonu zohľadňuje rýchlosť nevratnej premeny elektriny na tepelnú alebo magnetickú energiu. V prúdnici s jednou fázou sa aktívna zložka vypočíta podľa vzorca: P = U ∙ I ∙ cos ϕ.

V medzinárodnom systéme jednotiek SI sa hodnota produktivity meria vo wattoch. Uhol ϕ definuje posun napätia vzhľadom na prúd. V trojfázovom obvode je aktívna časť súčtom výkonov každej jednotlivej fázy.

Reverzné straty

Na prevádzku kondenzátorov, induktorov, vinutí elektromotora sa vynakladá výkon siete. V dôsledku fyzikálnych vlastností takýchto zariadení sa energia, ktorá je určená jalovým výkonom, vracia do obvodu. Hodnota spätného rázu sa vypočíta pomocou rovnice: V = U ∙ I ∙ hriech ϕ.

Mernou jednotkou je watt. Je možné použiť mimosystémovú mieru počítania var, ktorej názov je zložený z anglických slov volt, amper, reakcia. Preklad do ruštiny znamená „volt“, „ampér“, „spätná činnosť“.

Ak je napätie pred prúdom, potom sa fázový posun považuje za väčší ako nula. V opačnom prípade je fázový posun záporný. V závislosti od hodnoty sin ϕ je reaktívna zložka kladná alebo záporná. Prítomnosť indukčnej záťaže v obvode nám umožňuje hovoriť o reverzibilnej časti väčšej ako nula a pripojené zariadenie spotrebúva energiu. Použitím kondenzátorov je jalový výkon negatívny a zariadenie dodáva energiu do siete.

Aby sa predišlo preťaženiu a zmenám nastaveného účinníka, sú v obvode inštalované kompenzátory. Takéto opatrenia znižujú straty energie, znižujú skreslenie priebehu prúdu a umožňujú použitie menších vodičov.

V plnej sile

Celkový elektrický výkon určuje zaťaženie, ktoré spotrebiteľ umiestni do siete. Aktívne a reverzibilné zložky sú kombinované s celkovým výkonom podľa rovnice: S = √ (P ² + V ²).

Pri indukčnej záťaži V 0 a pri použití kondenzátorov je V ˂ 0. Neprítomnosť kondenzátorov a induktorov spôsobuje, že reaktívna časť sa rovná nule, čím sa vzorec vráti do obvyklého tvaru: S = √ (P ² + V ²) = √ (P ² + 0) = √ P ² = P = U ∙ ja Zdanlivý výkon sa meria v inej ako SI jednotke "volt-ampér". Skrátená verzia - B ∙ A.

Kritérium užitočnosti

Faktor výkonu charakterizuje zaťaženie spotrebiteľa z hľadiska prítomnosti reaktívnej časti diela. Vo fyzikálnom zmysle parameter určuje posun prúdu od použitého napätia a rovná sa cos ϕ. V praxi to znamená množstvo tepla generovaného na spojovacích vodičoch. Úroveň vykurovania môže dosiahnuť významné hodnoty.

V energetike sa účinník označuje gréckym písmenom λ. Rozsah zmeny je od nuly do jednej alebo od 0 do 100 %. Keď λ = 1, energia dodaná spotrebiteľovi sa spotrebuje na prácu, reaktívna zložka chýba. Hodnoty λ ≤ 0,5 sa považujú za neuspokojivé.

Bezporuchový chod zariadení v elektrickom vedení je spôsobený správnym výpočtom technických parametrov. Súbor vzorcov odvodených od Joule-Lenzových a Ohmových zákonov pomáha nájsť silu prúdu v obvode. Schematický diagram, kompetentne zostavený s prihliadnutím na vlastnosti použitých zariadení, zvyšuje výkon elektrickej siete.