V každodennom živote sa spravidla používajú frázy ako spotreba energie alebo jednoducho elektrická energia. Otázka, koľko elektriny spotrebuje konkrétne zariadenie, je vždy relevantná. Ale vo fyzike sa pojem striedavého prúdu interpretuje o niečo širšie.
Obsah
- Funkcie AC
- Aktívna hodnota Real Power
- Reaktívna charakteristika
- Plný výkon
Funkcie AC
Výkonový vzorec pre prúd, ktorý sa časom mení v sile, napätí a smere, sa nezhoduje s jednoduchým vzorcom pre konštantný elektrický prúd. Dá sa použiť výlučne na výpočet okamžitej hodnoty tejto fyzikálnej veličiny, ale v praxi je zbytočné hľadať silu meniaceho sa prúdu. Pri priamom výpočte jeho priemernej hodnoty sa používa integrácia cez taký parameter, ako je čas. To znamená, že okamžitá hodnota je integrovaná za určité obdobie.
Tento prístup sa používa pre tie elektrické obvody, v ktorých sa cyklicky mení napätie a sila elektrického prúdu. V zásade sa výkon v obvodoch počíta so zmenami elektrického napätia a sily elektrického prúdu pozdĺž sínusoidy.
V elektrodynamike sa rozlišujú navzájom súvisiace pojmy jalový, aktívny a celkový výkon.
Aktívna hodnota Real Power
Aktívny výkon P sa meria vo wattoch. Skrátené možnosti pre mernú jednotku: W (ruské označenie) alebo W (medzinárodné). Samotný pojem tejto výkonovej veličiny znamená priemernú hodnotu okamžitých ukazovateľov tejto charakteristiky za časové obdobie T (obdobie). Všeobecný vzorec v tomto prípade je nasledujúci:
Pre elektrické obvody s jednou fázou sínusového prúdu vzorec vyzerá takto:
.
V tomto výraze sú Ι a U efektívne hodnoty prúdu a napätia. A uhol φ ukazuje, o koľko sú fázy medzi týmito fyzikálnymi veličinami posunuté.
Aktívny výkon udáva, ako rýchlo sa elektrická energia premieňa na iné typy: tepelnú alebo elektromagnetickú.
Dá sa vyjadriť ako prúdovou silou a aktívnym odporom obvodu r, tak aj napätím a vodivosťou g podľa vzorca:
.
V akýchkoľvek elektrických obvodoch sa tento typ výkonu rovná súčtu hodnôt na jednotlivých prvkoch. V trojfázovej verzii sú ukazovatele pre každú samostatnú fázu sčítané.
Reaktívna charakteristika
Jalový výkon Q charakterizuje záťaže vytvorené v elektrických zariadeniach periodickými zmenami energia elektromagnetického poľa v obvode so striedavým prúdom, ktorá sa časom mení v sínusoide princíp.
Číselne sa rovná násobeniu rms U (napätie), I (sila) a sínusu φ (fázový uhol):
.
Merané v reaktívnych voltampéroch (ruská skratka: var a medzinárodná - var).
Reaktívne Q udáva charakteristiku energie prenášanej zo zdroja energie na reaktívne prvky a vracajúcej sa späť v časovom intervale, ktorý sa číselne rovná jednej perióde oscilácie. Reaktívne prvky zahŕňajú induktory, kondenzátory, vinutia. Tento druh výkonovej charakteristiky prúdu trvá:
- záporná hodnota, ak je záťaž aktívna-kapacitná;
- pozitívne - v prípade aktívneho indukčného charakteru prvkov zaťaženia.
Všeobecne sa uznáva, že zariadenia s kladným Q spotrebúvajú energiu a so záporným Q, naopak, vyrábajú. Ale toto je konvencia. Reaktívny výkon sa v skutočnosti nezúčastňuje na práci elektrického prúdu. Synchrónne generátory, ktoré pracujú v elektrárňach, v závislosti od číselnej hodnoty budiaceho prúdu vo vinutí, môžu túto charakteristiku jalového prúdu generovať aj spotrebúvať.
Táto vlastnosť synchrónnych elektrických strojov sa používa na reguláciu určitej hodnoty sieťového napätia. Na odstránenie preťaženia alebo zvýšenia účinníka sa vykoná kompenzácia jalovej zložky.
Plný výkon
Celkový výkon S je uvedený v meracích jednotkách s názvom voltampérov a vypočíta sa vynásobením efektívnych hodnôt I v obvode a napätia U na jeho koncoch:
.
Tento typ elektrických charakteristík v praxi opisuje záťaže, ktoré sú v skutočnosti vystavené spotrebiteľom na časti elektrickej siete, zabezpečenie dodávky elektrickej energie (káble rôznych typov, transformačné zariadenia a vedenia na prenos elektrickej energie do veľ vzdialenosť).
Tieto zaťaženia závisia výlučne od spotrebovaného prúdu a nie od energie, ktorú spotrebiteľ skutočne využíva. Tento bod je dôvodom, že celkový výkon zariadení, ktoré zabezpečujú transformáciu elektrickej energie, ako aj rozvádzačov, sa meria vo voltampéroch a nie vo wattoch.
Všetky typy výkonových charakteristík striedavého prúdu sú vzájomne prepojené nasledujúcimi matematickými výrazmi:
Tieto vzorce vám umožňujú vykonávať výpočty pre obvody striedavého prúdu akejkoľvek konfigurácie:
- Kompletné, vyjadrené prostredníctvom aktívneho a reaktívneho.
- Aktívne - cez plný a fázový uhol.
- Reaktívne - cez plné a aktívne.
Znalosť týchto nuancií je dôležitá pri výbere zariadení a budovaní systémov napájania pre rôzne objekty. Zohľadnenie elektrických parametrov zariadení umožňuje správny výber elektrických zariadení a zostavenie ekonomicky optimálnej schémy napájania.
