Det har alle moderne enhed Der er elektrisk strøm. Dens digitale værdi er angivet af producenten på kroppen af hårtørreren eller elkedel, på låget af foodprocessoren.
Måleenheder
Beregning af elektrisk strøm giver dig mulighed for at bestemme omkostningerne ved elektrisk energi, der forbruges af forskellige enheder over en vis periode. Watt og kilowatt i overskud fører til svigt af ledninger og deformation af kontakter.
Forholdet mellem elektrisk strøm og strøm forbrugt af enheder
Elektrisk energi repræsenterer arbejde udført over en periode. En enhed, der er tilsluttet en stikkontakt, virker, målt i watt (W). Kroppen angiver mængden af energi, der vil blive forbrugt af enheden over en vis periode, det vil sige, at den forbrugte elektriske strøm er givet.
Strømforbrug
Det bruges på at sikre, at elektroner bevæger sig i lederen. I tilfælde af en elektron, der har enhedsafgift, er den sammenlignelig med værdien af netværksspændingen. Den samlede energi, der kræves for at flytte alle elektronerne, vil blive bestemt som produktet af spændingen og antallet af elektroner i kredsløbet, når den elektriske enhed er i drift. Nedenfor er formlen for elektrisk strøm:
I betragtning af, at antallet af elektroner, der strømmer gennem tværsnittet af en leder over en periode, er elektrisk strøm, kan du repræsentere det i et udtryk for den ønskede mængde. Formlen for elektrisk strøm vil se sådan ud:
I virkeligheden skal du ikke beregne selve effekten, men den aktuelle værdi, ved at kende netværksspændingen og mærkeeffekten. Efter at have bestemt den strøm, der forbruges af en bestemt enhed, kan du korrelere bedømmelsen af stikkontakten og afbryderen.
Eksempler på beregninger
For en kedel, hvis elektriske effekt er designet til to kilowatt, bestemmes strømforbruget af formlen:
I=P/U=(2*1000)/220=9A
For at tilslutte en sådan enhed til en almindelig elektrisk netværk, et stik designet til 6 ampere er tydeligvis ikke egnet.
Ovenstående forhold mellem effekt og elektrisk strøm er kun relevante, når spændings- og strømværdierne er helt i fase. Til næsten alle husstande elektriske apparater Formlen for elektrisk strøm er velegnet.
Ekstraordinære situationer
Hvis der er en stor kapacitans eller induktans i kredsløbet, vil de anvendte formler være upålidelige og kan ikke bruges til matematiske beregninger. For eksempel vil elektrisk strøm til en AC-motor blive defineret som følger:
cosφ er effektfaktoren, som for elektriske motorer er 0,6-0,8 enheder.
Når du bestemmer parametrene for en enhed i et trefaset netværk med en spænding på 380 V, er det nødvendigt at opsummere effekten fra individuelle værdier for hver fase.
Regneeksempel
For eksempel, i tilfælde af en trefaset kedel designet til en effekt på 3 kW, forbruges 1 kW i hver fase. Lad os beregne værdien af fasestrømmen ved hjælp af formlen:
I=P/U_ф =(1*1000)/220=4,5A.
For moderne mand typisk permanent brug el i produktionen og i hjemmet. Han bruger enheder, der forbruger elektrisk strøm, og bruger enheder, der producerer det. Når du arbejder med sådanne kilder, er det vigtigt at overveje dem maksimale muligheder, som er forudsat i tekniske specifikationer.
Sådan fysisk mængde, som elektrisk strøm, er en af hovedindikatorerne for enhver enhed, der fungerer, når en strøm af elektroner strømmer gennem den. Til transport eller transmission af elektrisk strøm til stort volumen, der er nødvendige under produktionsforhold, anvendes højspændingsledninger elektriske transmissioner.
Energikonvertering udføres ved kraftig transformerstationer. Trefaset konvertering er typisk for industri- og husholdningsapparater forskellige sfærer applikationer. For eksempel, takket være denne transformation, fungerer glødelamper med forskellige klassifikationer.
I teoretisk elektroteknik er der sådan noget som øjeblikkelig elektrisk kraft. Denne værdi er forbundet med strømmen af en enkelt elementær ladning gennem en bestemt overflade over en kort periode. Arbejdet udføres af denne ladning, som er forbundet med begrebet øjeblikkelig kraft.
Ved at udføre enkelt matematiske beregninger, kan du bestemme mængden af strøm. Ved at kende denne værdi kan du vælge spændingen for fuld funktion af en række husholdnings- og industriapparater. I dette tilfælde kan du undgå de risici, der er forbundet med udbrænding af dyre elektriske apparater, samt behovet for periodisk at ændre de elektriske ledninger i din lejlighed eller kontor.
Mekanisk arbejde. Arbejdsenheder.
I hverdagen Med begrebet "arbejde" mener vi alt.
I fysik, konceptet Job noget anderledes. Det er en bestemt fysisk størrelse, hvilket betyder, at den kan måles. I fysik studeres det primært mekanisk arbejde .
Lad os se på eksempler på mekanisk arbejde.
Toget bevæger sig under trækkraften fra et elektrisk lokomotiv, og der udføres mekanisk arbejde. Når en pistol affyres, virker trykkraften fra pulvergasserne - den flytter kuglen langs med løbet, og kuglens hastighed øges.
Fra disse eksempler er det klart, at mekanisk arbejde udføres, når et legeme bevæger sig under påvirkning af kraft. Mekanisk arbejde udføres også i det tilfælde, hvor en kraft, der virker på et legeme (for eksempel friktionskraft) reducerer hastigheden af dets bevægelse.
Ønsker vi at flytte skabet, trykker vi hårdt på det, men hvis det ikke bevæger sig, så udfører vi ikke mekanisk arbejde. Man kan forestille sig et tilfælde, hvor en krop bevæger sig uden deltagelse af kræfter (ved inerti i dette tilfælde udføres mekanisk arbejde heller ikke).
Så, mekanisk arbejde udføres kun, når en kraft virker på et legeme, og det bevæger sig .
Det er ikke svært at forstå, at jo større kraften virker på kroppen, og jo længere den vej kroppen bevæger sig under påvirkning af denne kraft, jo større arbejde udføres.
Mekanisk arbejde er direkte proportional med den påførte kraft og direkte proportional med den tilbagelagte afstand .
Derfor blev vi enige om at måle mekanisk arbejde ved kraftproduktet, og vejen tilbage langs denne krafts retning:
arbejde = kraft × vej
Hvor EN- Job, F- styrke og s- den tilbagelagte afstand.
En arbejdsenhed er det arbejde, der udføres af en kraft på 1N over en bane på 1 m.
Arbejdsenhed - joule (J ) opkaldt efter den engelske videnskabsmand Joule. Således,
1 J = 1Nm.
Også brugt kilojoule (kJ) .
1 kJ = 1000 J.
Formel A = Fs gældende, når kraften F konstant og falder sammen med kroppens bevægelsesretning.
Hvis kraftens retning falder sammen med kroppens bevægelsesretning, så virker denne kraft positivt.
Hvis kroppen bevæger sig i retning modsat retningen af den påførte kraft, for eksempel den glidende friktionskraft, så virker denne kraft negativt.
Hvis retningen af kraften, der virker på kroppen, er vinkelret på bevægelsesretningen, virker denne kraft ikke, arbejdet er nul:
I fremtiden, når vi taler om mekanisk arbejde, vil vi kort kalde det med ét ord - arbejde.
Eksempel. Beregn det udførte arbejde under løft granitplade volumen 0,5 m3 til en højde på 20 m Densitet af granit 2500 kg/m3.
Givet:
ρ = 2500 kg/m 3
Løsning:
hvor F er den kraft, der skal påføres for at løfte pladen ensartet op. Denne kraft er i modulus lig med kraften Fstrand, der virker på pladen, dvs. F = Fstrand. Og tyngdekraften kan bestemmes af pladens masse: Fvægt = gm. Lad os beregne massen af pladen ved at kende dens volumen og tætheden af granit: m = ρV; s = h, dvs. stien er lig med løftehøjden.
Så m = 2500 kg/m3 · 0,5 m3 = 1250 kg.
F = 9,8 N/kg · 1250 kg ≈ 12.250 N.
A = 12.250 N · 20 m = 245.000 J = 245 kJ.
Svar: A = 245 kJ.
Håndtag.Kraft.Energi
For at udføre det samme arbejde kræver forskellige motorer forskellige tider. f.eks. kran på en byggeplads løfter den op på få minutter øverste etage bygninger er hundredvis af mursten. Hvis disse klodser blev flyttet af en arbejder, ville det tage ham flere timer at gøre dette. Et andet eksempel. En hest kan pløje en hektar jord på 10-12 timer, mens en traktor med en flerdelt plov ( plovskær- en del af ploven, der skærer jordlaget nedefra og overfører det til lossepladsen; multi-plovskær - mange plovskær), vil dette arbejde være afsluttet på 40-50 minutter.
Det er tydeligt, at en kran udfører det samme arbejde hurtigere end en arbejder, og en traktor udfører det samme arbejde hurtigere end en hest. Arbejdshastigheden er kendetegnet ved en særlig mængde kaldet kraft.
Effekt er lig med forholdet mellem arbejde og den tid, hvor det blev udført.
For at beregne effekt skal du dividere arbejdet med den tid, hvor dette arbejde blev udført. strøm = arbejde/tid.
Hvor N- magt, EN- Job, t- tidspunkt for udført arbejde.
Effekt er en konstant størrelse, når det samme arbejde udføres hvert sekund i andre tilfælde forholdet På bestemmer den gennemsnitlige effekt:
N gns. = På . Effektenheden anses for at være den effekt, hvormed J arbejde udføres på 1 s.
Denne enhed kaldes watt ( W) til ære for en anden engelsk videnskabsmand, Watt.
1 watt = 1 joule/1 sekund, eller 1 W = 1 J/s.
Watt (joule pr. sekund) - W (1 J/s).
Større kraftenheder er meget brugt i teknologi - kilowatt (kW), megawatt (MW) .
1 MW = 1.000.000 W
1 kW = 1000 W
1 mW = 0,001 W
1 W = 0,000001 MW
1 W = 0,001 kW
1 W = 1000 mW
Eksempel. Find styrken af vandstrømmen, der strømmer gennem dæmningen, hvis højden af vandfaldet er 25 m og dens strømningshastighed er 120 m3 pr. minut.
Givet:
ρ = 1000 kg/m3
Løsning:
Masse af faldende vand: m = ρV,
m = 1000 kg/m3 120 m3 = 120.000 kg (12 104 kg).
Tyngdekraften, der virker på vand:
F = 9,8 m/s2 120.000 kg ≈ 1.200.000 N (12.105 N)
Arbejde udført efter flow pr. minut:
A - 1.200.000 N · 25 m = 30.000.000 J (3 · 107 J).
Floweffekt: N = A/t,
N = 30.000.000 J / 60 s = 500.000 W = 0,5 MW.
Svar: N = 0,5 MW.
Forskellige motorer har ydelser fra hundrededele og tiendedele kilowatt (elektrisk barbermaskine, symaskine) op til hundredtusindvis af kilowatt (vand- og dampturbiner).
Tabel 5.
Effekt af nogle motorer, kW.
Hver motor har en plade (motorpas), som angiver nogle oplysninger om motoren, herunder dens kraft.
Menneskelig magt kl normale forhold arbejde i gennemsnit er 70-80 W. Når man hopper eller løber op ad trapper, kan en person udvikle effekt op til 730 W, og i nogle tilfælde endda mere.
Af formlen N = A/t følger det
For at beregne arbejdet er det nødvendigt at gange effekten med den tid, hvor dette arbejde blev udført.
Eksempel. Rumventilatormotoren har en effekt på 35 watt. Hvor meget arbejde laver han på 10 minutter?
Lad os skrive betingelserne for problemet ned og løse det.
Givet:
Løsning:
A = 35 W * 600s = 21.000 W * s = 21.000 J = 21 kJ.
Svar EN= 21 kJ.
Simple mekanismer.
Siden umindelige tider har mennesket brugt forskellige anordninger til at udføre mekanisk arbejde.
|
|
Alle ved, at en tung genstand (en sten, et skab, et værktøjsmaskine), som ikke kan flyttes med hånden, kan flyttes ved hjælp af en tilstrækkelig lang pind - en håndtag.
På i øjeblikket Det menes, at ved hjælp af løftestænger for tre tusinde år siden, under opførelsen af pyramiderne i det gamle Egypten, blev tunge stenplader flyttet og hævet til store højder.
I mange tilfælde kan den i stedet for at løfte en tung byrde til en vis højde rulles eller trækkes til samme højde langs et skråplan eller løftes ved hjælp af klodser.
Enheder, der bruges til at konvertere kraft, kaldes mekanismer .
Simple mekanismer inkluderer: håndtag og dens varianter - blok, port; skråplan og dets varianter - kile, skrue. I de fleste tilfælde simple mekanismer bruges til at få styrke, det vil sige at øge den kraft, der virker på kroppen flere gange.
Simple mekanismer findes i både husholdnings- og alle komplekse industri- og fabriksmaskiner, der skærer, vrider og stempler store ark stål eller tegne de fineste tråde, som der så laves stoffer af. De samme mekanismer kan findes i moderne komplekse automatiske maskiner, trykke- og tællemaskiner.
Løftestang. Balance af kræfter på håndtaget.
Lad os overveje den enkleste og mest almindelige mekanisme - håndtaget.
Håndtaget er solid, som kan dreje rundt om en fast understøtning.
Billederne viser, hvordan en arbejder bruger et koben som løftestang til at løfte en byrde. I det første tilfælde arbejderen med magt F trykker på enden af kobenet B, i den anden - hæver slutningen B.
Arbejderen skal overvinde vægten af byrden P- kraft rettet lodret nedad. For at gøre dette drejer han kobenet rundt om en akse, der går gennem den eneste ubevægelig bristepunktet er punktet for dens støtte OM. Styrke F, hvormed arbejderen virker på håndtaget, mindre styrke P, således modtager arbejderen vinde i styrke. Ved hjælp af et håndtag kan du løfte så tung en byrde, at du ikke kan løfte den på egen hånd.
Figuren viser et håndtag, hvis rotationsakse er OM(omdrejningspunkt) er placeret mellem kræfternes anvendelsespunkter EN Og I. Et andet billede viser et diagram af denne håndtag. Begge kræfter F 1 og F 2, der virker på håndtaget, er rettet i én retning.
Den korteste afstand mellem omdrejningspunktet og den lige linje, langs hvilken kraften virker på håndtaget, kaldes kraftens arm.
For at finde kraftens arm skal du sænke vinkelret fra omdrejningspunktet til kraftens virkelinje.Længden af denne vinkelrette vil være denne krafts arm. Det viser figuren OA- skulderstyrke F 1; OB- skulderstyrke F 2. De kræfter, der virker på håndtaget, kan dreje det rundt om dets akse i to retninger: med eller mod uret. Ja, styrke F 1 drejer håndtaget med uret, og kraften F 2 drejer den mod uret.
Den tilstand, hvorunder håndtaget er i ligevægt under påvirkning af kræfter, der påføres det, kan fastslås eksperimentelt. Det skal huskes, at resultatet af en krafts virkning ikke kun afhænger af dens numeriske værdi (modul), men også af det punkt, hvor den påføres kroppen, eller hvordan den er rettet.
Ophængt fra håndtaget (se figur) på begge sider af omdrejningspunktet forskellige belastninger så håndtaget forblev i balance hver gang. De kræfter, der virker på håndtaget, er lig med vægten af disse belastninger. For hvert tilfælde måles kraftmodulerne og deres skuldre. Ud fra erfaringerne vist i figur 154 er det klart, at kraft 2 N afbalancerer kraften 4 N. I dette tilfælde, som det kan ses af figuren, er skulderen med mindre styrke 2 gange større end skulderen med større styrke.
Baseret på sådanne eksperimenter blev betingelsen (reglen) for vægtstangsligevægt etableret.
En løftestang er i ligevægt, når kræfterne, der virker på den, er omvendt proportionale med disse kræfters arme.
Denne regel kan skrives som en formel:
F 1/F 2 = l 2/ l 1 ,
Hvor F 1Og F 2 - kræfter, der virker på håndtaget, l 1Og l 2 , - disse kræfters skuldre (se figur).
Reglen om vægtstangsligevægt blev etableret af Arkimedes omkring 287 - 212. f.Kr e. (men i sidste afsnit blev det sagt, at grebene blev brugt af egypterne? Eller spiller ordet "etableret" en vigtig rolle her?)
Af denne regel følger det, at en mindre kraft kan bruges til at afbalancere en større kraft ved hjælp af en løftestang. Lad den ene arm på håndtaget være 3 gange større end den anden (se figur). Derefter kan du ved at påføre en kraft på for eksempel 400 N i punkt B løfte en sten, der vejer 1200 N. For at løfte en endnu tungere byrde skal du øge længden af vægtstangsarmen, som arbejderen agerer på.
Eksempel. Ved hjælp af et håndtag løfter en arbejder en plade, der vejer 240 kg (se fig. 149). Hvilken kraft påfører han den større vægtstangsarm på 2,4 m, hvis den mindre arm er 0,6 m?
Lad os skrive betingelserne for problemet ned og løse det.
Givet:
Løsning:
Ifølge vægtstangsligevægtsreglen er F1/F2 = l2/l1, hvoraf F1 = F2 l2/l1, hvor F2 = P er vægten af stenen. Stenvægt asd = gm, F = 9,8 N 240 kg ≈ 2400 N
Derefter er F1 = 2400 N · 0,6/2,4 = 600 N.
Svar: F1 = 600 N.
I vores eksempel overvinder arbejderen en kraft på 2400 N ved at anvende en kraft på 600 N på håndtaget. Men i dette tilfælde er armen, som arbejderen virker på, 4 gange længere end den, stenens vægt virker på. ( l 1 : l 2 = 2,4 m: 0,6 m = 4).
Ved at anvende reglen om gearing kan en mindre kraft afbalancere en større kraft. I dette tilfælde skal skulderen med mindre kraft være længere end skulderen med større styrke.
Kraftens øjeblik.
Du kender allerede reglen om vægtstangsligevægt:
F 1 / F 2 = l 2 / l 1 ,
Ved at bruge egenskaben proportion (produktet af dets ekstreme medlemmer er lig med produktet af dets midterste medlemmer), skriver vi det i denne form:
F 1l 1 = F 2 l 2 .
På venstre side af ligheden er produktet af kraft F 1 på hendes skulder l 1, og til højre - kraftproduktet F 2 på hendes skulder l 2 .
Produktet af modulet af kraften, der roterer kroppen og dens skulder kaldes kraftmoment; det er betegnet med bogstavet M. Det betyder
En vægtstang er i ligevægt under påvirkning af to kræfter, hvis kraftmomentet, der roterer det med uret, er lig med kraftmomentet, der roterer det mod uret.
Denne regel kaldes øjebliks regel , kan skrives som en formel:
M1 = M2
Faktisk, i det forsøg, vi betragtede (§ 56), var de virkende kræfter lig med 2 N og 4 N, deres skuldre udgjorde henholdsvis 4 og 2 håndtagstryk, dvs. momenterne for disse kræfter er de samme, når håndtaget er i ligevægt .
Kraftmomentet kan, som enhver fysisk størrelse, måles. Enheden for kraftmoment anses for at være et kraftmoment på 1 N, hvis arm er nøjagtigt 1 m.
Denne enhed kaldes newton meter (N m).
Kraftmomentet karakteriserer virkningen af en kraft, og viser, at den afhænger samtidigt af både kraftens modul og dens løftestang. Faktisk ved vi allerede f.eks., at virkningen af en kraft på en dør afhænger både af kraftens størrelse og af, hvor kraften påføres. Jo lettere det er at dreje døren, jo længere fra rotationsaksen påføres kraften, der virker på den. Det er bedre at skrue møtrikken af længe skruenøgle end kort. Jo nemmere det er at løfte en spand fra brønden, jo længere er portens håndtag mv.
Håndtag i teknologi, hverdag og natur.
Reglen om løftestang (eller reglen om øjeblikke) ligger til grund for handling forskellige slags værktøjer og enheder, der bruges i teknologi og hverdagsliv, hvor der kræves øget styrke eller rejser.
Vi opnår en styrke, når vi arbejder med saks. Saks - dette er en løftestang(fig), hvis rotationsakse sker gennem en skrue, der forbinder begge halvdele af saksen. Handlekraft F 1 er muskelstyrken af hånden på den person, der griber om saksen. Modkraft F 2 er modstandskraften af det materiale, der skæres med en saks. Afhængigt af formålet med saksen varierer deres design. Kontorsakse, designet til at skære papir, har lange blade og håndtag, der er næsten lige lange. Skære papir kræver ikke meget kraft, og et langt blad gør det lettere at skære i en lige linje. Klippe saks metalplade(Fig.) har håndtag meget længere end bladene, da modstandskraften i metallet er stor, og for at balancere den, skal den handlende krafts arm øges betydeligt. Forskellen mellem længden af håndtagene og afstanden mellem skæredelen og rotationsaksen er endnu større trådskærere(Fig.), designet til at skære tråd.
Håndtag forskellige typer tilgængelig på mange biler. Håndtaget på en symaskine, pedalerne eller håndbremsen på en cykel, pedalerne på en bil og traktor og tangenterne på et klaver er alle eksempler på håndtag, der bruges i disse maskiner og værktøjer.
Eksempler på brug af håndtag er håndtagene på skruestik og arbejdsborde, håndtaget boremaskine osv.
Virkningen af løftestangsvægte er baseret på grebets princip (fig.). Træningsskalaerne vist i figur 48 (s. 42) fungerer som ligearmshåndtag . I decimalskalaer Skulderen, hvorfra koppen med vægte er ophængt, er 10 gange længere end den skulder, der bærer byrden. Dette gør vejning af store læs meget lettere. Når du vejer en last på en decimalskala, skal du gange vægtens masse med 10.
|
|
|
Enheden af vægte til vejning af godsvogne af biler er også baseret på reglen om gearing.
Håndtag findes også i forskellige dele kroppe af dyr og mennesker. Det er for eksempel arme, ben, kæber. Mange håndtag kan findes i insekternes krop (ved at læse en bog om insekter og strukturen af deres kroppe), fugle og i planters struktur.
Anvendelse af ligevægtsloven for en løftestang på en blok.
Blok Det er et hjul med rille, monteret i en holder. Et reb, kabel eller kæde føres gennem blokrillen.
|
|
Fast blok Dette kaldes en blok, hvis akse er fast og ikke hæver eller falder ved løft af byrder (fig.).
En fast blok kan betragtes som en ligearmet vægtstang, hvor kræfternes arme er lig med hjulets radius (Fig): OA = OB = r. En sådan blok giver ikke en styrkeforøgelse. ( F 1 = F 2), men giver dig mulighed for at ændre retningen af kraften. Bevægelig blok - det her er en blok. hvis akse stiger og falder sammen med lasten (fig.). Figuren viser den tilsvarende håndtag: OM- håndtagets omdrejningspunkt, OA- skulderstyrke R Og OB- skulderstyrke F. Siden skulderen OB 2 gange skulderen OA, så styrken F 2 gange mindre kraft R:
F = P/2 .
Således, den bevægelige blok giver en 2-dobbelt styrkeforøgelse .
Dette kan bevises ved hjælp af begrebet kraftmoment. Når blokken er i ligevægt, kræftmomenterne F Og R lige med hinanden. Men skulderen af styrke F 2 gange gearingen R, og derfor selve magten F 2 gange mindre kraft R.
Normalt anvendes i praksis en kombination af en fast blok og en bevægelig (fig.). Den faste blok bruges kun for nemheds skyld. Det giver ikke en forstærkning i kraft, men det ændrer kraftens retning. For eksempel giver det dig mulighed for at løfte en byrde, mens du står på jorden. Dette er nyttigt for mange mennesker eller arbejdere. Det giver dog en gevinst i styrke 2 gange større end normalt!
Ligestilling i arbejdet ved brug af simple mekanismer. Mekanikkens "gyldne regel".
De simple mekanismer, vi har overvejet, bruges ved udførelse af arbejde i tilfælde, hvor det er nødvendigt at afbalancere en anden kraft gennem påvirkning af én kraft.
Naturligvis opstår spørgsmålet: Mens de giver en gevinst i styrke eller vej, giver simple mekanismer ikke en gevinst i arbejdet? Svaret på dette spørgsmål kan fås af erfaring.
Ved at afbalancere to forskellige størrelseskræfter på et håndtag F 1 og F 2 (fig.), sæt håndtaget i bevægelse. Det viser sig, at på samme tid punkt for anvendelse af den mindre kraft F 2 afleveringer længere vej s 2, og anvendelsespunktet for den større kraft F 1 - kortere vej s 1. Efter at have målt disse baner og kraftmoduler, finder vi, at de veje, der gennemløbes af kræfternes påvirkningspunkter på håndtaget, er omvendt proportional med kræfterne:
s 1 / s 2 = F 2 / F 1.
Ved at handle på håndtagets lange arm vinder vi således i styrke, men samtidig taber vi lige meget undervejs.
Produkt af kraft F på vej s der er arbejde. Vores eksperimenter viser, at arbejdet udført af de kræfter, der påføres håndtaget, er lig med hinanden:
F 1 s 1 = F 2 s 2, dvs. EN 1 = EN 2.
Så, Når du bruger gearing, vil du ikke kunne vinde på arbejdet.
Ved at bruge gearing kan vi opnå enten magt eller distance. Ved at anvende kraft på håndtagets korte arm vinder vi afstand, men taber lige meget i styrke.
Der er en legende om, at Archimedes, henrykt over opdagelsen af løftestangsreglen, udbrød: "Giv mig et omdrejningspunkt, og jeg vil vende jorden om!"
Selvfølgelig kunne Archimedes ikke klare en sådan opgave, selvom han havde fået et omdrejningspunkt (som burde have været uden for Jorden) og en løftestang i den nødvendige længde.
For at hæve jorden kun 1 cm, skal håndtagets lange arm beskrive en bue af enorm længde. Det ville tage millioner af år at flytte den lange ende af håndtaget ad denne vej, for eksempel med en hastighed på 1 m/s!
En stationær blok giver ingen gevinst i arbejdet, som er let at verificere eksperimentelt (se figur). måder, farbare point anvendelse af kræfter F Og F, er de samme, kræfterne er de samme, hvilket betyder, at arbejdet er det samme.
Du kan måle og sammenligne det udførte arbejde ved hjælp af en flytteklods. For at løfte en last til en højde h ved hjælp af en bevægelig blok, er det nødvendigt at flytte enden af rebet, som dynamometeret er fastgjort til, som erfaring viser (fig.), til en højde på 2 timer.
Således, får en 2-dobbelt styrkeforøgelse, taber de 2-fold på vejen, derfor giver den bevægelige blok ikke en gevinst i arbejde.
Det har århundreder gammel praksis vist Ingen af mekanismerne giver en gevinst i ydeevne. De bruger forskellige mekanismer for at vinde i styrke eller på rejse, afhængigt af arbejdsforholdene.
Allerede gamle videnskabsmænd kendte en regel gældende for alle mekanismer: uanset hvor mange gange vi vinder i styrke, det samme antal gange vi taber i distance. Denne regel er blevet kaldt mekanikkens "gyldne regel".
Mekanismens effektivitet.
Når vi overvejede håndtagets design og handling, tog vi ikke højde for friktion, såvel som vægten af håndtaget. i disse ideelle forhold arbejde udført af den anvendte kraft (vi vil kalde dette arbejde fuld), er lig med nyttig arbejde med at løfte byrder eller overvinde enhver modstand.
I praksis er det samlede arbejde, der udføres ved hjælp af en mekanisme, altid lidt større nyttigt arbejde.
En del af arbejdet udføres mod friktionskraften i mekanismen og ved at flytte den enkelte dele. Så når du bruger en bevægelig blok, skal du desuden arbejde for at løfte selve blokken, rebet og bestemme friktionskraften i blokkens akse.
Uanset hvilken mekanisme vi tager, udgør det nyttige arbejde, der udføres med dens hjælp, altid kun en del af det samlede arbejde. Dette betyder, at vi, der angiver nyttigt arbejde med bogstavet Ap, samlet (forbrugt) arbejde med bogstavet Az, kan skrive:
Op< Аз или Ап / Аз < 1.
Forholdet mellem nyttigt arbejde og fuldtidsjob kaldet koefficient nyttig handling mekanisme.
Effektivitetsfaktoren forkortes effektivitet.
Effektivitet = Ap / Az.
Effektivitet udtrykkes normalt som en procentdel og er angivet med det græske bogstav η, læst som "eta":
η = Ap/Az · 100%.
Eksempel: En last på 100 kg er ophængt på den korte arm af et håndtag. For at løfte den påføres en kraft på 250 N på den lange arm. Belastningen hæves til en højde på h1 = 0,08 m, mens påføringspunktet for drivkraften falder til en højde på h2 = 0,4 m håndtagets effektivitet.
Lad os skrive betingelserne for problemet ned og løse det.
Givet :
Løsning :
η = Ap/Az · 100%.
Samlet (forbrugt) arbejde Az = Fh2.
Nyttigt arbejde Ap = Рh1
P = 9,8 100 kg ≈ 1000 N.
Ap = 1000 N · 0,08 = 80 J.
Az = 250 N · 0,4 m = 100 J.
η = 80 J/100 J 100 % = 80 %.
Svar : η = 80 %.
men" gyldne regel"udføres også i dette tilfælde. En del af det nyttige arbejde - 20% af det - bruges på at overvinde friktion i håndtagets akse og luftmodstand, samt på selve håndtagets bevægelse.
Effektiviteten af enhver mekanisme er altid mindre end 100%. Når man designer mekanismer, stræber folk efter at øge deres effektivitet. For at opnå dette reduceres friktionen i mekanismernes akser og deres vægt.
Energi.
På anlæg og fabrikker drives maskiner og maskiner af elektriske motorer, som forbruger elektrisk energi(deraf navnet).
|
En komprimeret fjeder (fig.), når den er rettet op, virker, hæver en last til en højde eller får en vogn til at bevæge sig. En stationær byrde hævet over jorden virker ikke, men falder denne last, kan den udføre arbejde (f.eks. kan den slå en pæl ned i jorden). Enhver bevægende krop har evnen til at udføre arbejde. Således rullede stålkugle A (Fig.) ned fra et skråplan og ramte træklods B, flytter den et stykke. Samtidig arbejdes der. Hvis en krop eller flere interagerende kroppe (et system af kroppe) kan udføre arbejde, siges de at have energi. Energi - en fysisk størrelse, der viser, hvor meget arbejde en krop (eller flere kroppe) kan udføre. Energi udtrykkes i SI-systemet i de samme enheder som arbejde, dvs joule. Hvordan flot arbejde en krop kan udrette, jo mere energi den besidder. Når arbejdet er udført, ændres kroppens energi. Udført arbejde er lig med ændringen i energi. Potentiel og kinetisk energi.Potentiale (fra lat. potens - mulighed) energi er den energi, der bestemmes af den relative position af interagerende kroppe og dele af samme krop. Potentiel energi, for eksempel, besiddes af et legeme, der er hævet i forhold til Jordens overflade, fordi energien afhænger af den relative position af den og Jorden. og deres gensidige tiltrækning. Hvis vi betragter den potentielle energi af et legeme, der ligger på Jorden, for at være nul, så vil den potentielle energi af et legeme, der er hævet til en vis højde, blive bestemt af tyngdekraftens arbejde, når kroppen falder til Jorden. Lad os betegne kroppens potentielle energi E n, fordi E = A, og arbejde er som bekendt lig med produktet af kraft og vej A = Fh, Hvor F- tyngdekraften. Det betyder, at den potentielle energi En er lig med: E = Fh, eller E = gmh, Hvor g- frit fald acceleration, m- kropsvægt, h- den højde, som kroppen er hævet til. Vand i floder holdt af dæmninger har enorm potentiel energi. Når vandet falder ned, virker det og driver kraftfulde turbiner af kraftværker. Den potentielle energi af en koprahammer (Fig.) bruges i byggeriet til at udføre arbejdet med at slå pæle. Når man åbner en dør med en fjeder, arbejdes der på at strække (eller komprimere) fjederen. På grund af den erhvervede energi virker fjederen, der trækker sig sammen (eller retter sig ud), og lukker døren. Energien fra sammenpressede og ikke-snoede fjedre bruges fx i ure, forskelligt optrækslegetøj mv. Enhver elastisk deformeret krop har potentiel energi. Den potentielle energi af komprimeret gas bruges i driften af varmemotorer, i jackhammere, som er meget udbredt i mineindustrien, i vejbyggeri, udgravning af hård jord mv. Den energi, som et legeme besidder som følge af sin bevægelse, kaldes kinetisk (fra græsk. kinema - bevægelse) energi. Den kinetiske energi af et legeme er angivet med bogstavet E Til. Vand, der bevæger sig, driver turbinerne på vandkraftværker, bruger sin kinetiske energi og virker. Luft i bevægelse, vinden, har også kinetisk energi. Hvad afhænger kinetisk energi af? Lad os vende os til erfaring (se figur). Hvis du ruller kugle A fra forskellige højder, vil du bemærke, at større højde Bolden ruller ned, jo større er dens hastighed og jo længere den bevæger blokken, dvs. den gør mere arbejde. Det betyder, at et legemes kinetiske energi afhænger af dets hastighed. På grund af sin hastighed har en flyvende kugle høj kinetisk energi. Et legemes kinetiske energi afhænger også af dets masse. Lad os gøre vores eksperiment igen, men vi ruller endnu en kugle med større masse fra det skrå plan. Bar B vil rykke længere, det vil sige, at der skal arbejdes mere. Det betyder, at den kinetiske energi af den anden kugle er større end den første. Jo større massen af et legeme og den hastighed, hvormed det bevæger sig, jo større er dets kinetiske energi. For at bestemme den kinetiske energi af et legeme, bruges formlen: Ek = mv^2 /2, Hvor m- kropsvægt, v- hastighed af kropsbevægelser. Den kinetiske energi af legemer bruges i teknologi. Vandet tilbageholdt af dæmningen har, som allerede nævnt, stor potentiel energi. Når vand falder fra en dæmning, bevæger det sig og har den samme høje kinetiske energi. Den driver en turbine forbundet til en elektrisk strømgenerator. På grund af vandets kinetiske energi genereres elektrisk energi. Vandets energi har stor værdi V national økonomi. Denne energi bruges ved hjælp af kraftfulde vandkraftværker. Energien fra faldende vand er en miljøvenlig energikilde i modsætning til brændstofenergi. Alle legemer i naturen, i forhold til den konventionelle nulværdi, har enten potentiel eller kinetisk energi, og nogle gange begge sammen. For eksempel har et flyvende fly både kinetisk og potentiel energi i forhold til Jorden. Vi stiftede bekendtskab med to typer mekanisk energi. Andre energityper (elektrisk, intern osv.) vil blive diskuteret i andre afsnit af fysikkurset. Konvertering af en type mekanisk energi til en anden. Fænomenet omdannelse af en type mekanisk energi til en anden er meget praktisk at observere på enheden vist i figuren. Ved at vikle gevindet på aksen løftes apparatskiven. En disk hævet opad har en vis potentiel energi. Hvis du giver slip på den, vil den snurre og begynde at falde. Når den falder, falder skivens potentielle energi, men samtidig stiger dens kinetiske energi. Ved slutningen af faldet har skiven en sådan reserve af kinetisk energi, at den kan stige igen til næsten sin tidligere højde. (En del af energien bruges på at arbejde imod friktionskraften, så skiven når ikke sin oprindelige højde.) Efter at have rejst sig, falder skiven igen og rejser sig igen. I dette eksperiment, når disken bevæger sig nedad, bliver dens potentielle energi til kinetisk energi, og når den bevæger sig op, bliver den kinetiske energi til potentiel energi. Omdannelsen af energi fra en type til en anden sker også, når to elastiske legemer støder sammen, for eksempel en gummikugle på gulvet eller en stålkugle på en stålplade. Hvis det er hævet over stålplade stålkugle (ris) og slip den fra dine hænder, vil den falde. Når bolden falder, falder dens potentielle energi, og dens kinetiske energi øges, når boldens hastighed øges. Når bolden rammer pladen, vil både bolden og pladen blive komprimeret. Den kinetiske energi, som kuglen havde, vil blive til potentiel energi af den komprimerede plade og den komprimerede kugle. Derefter, takket være virkningen af elastiske kræfter, vil pladen og bolden tage deres oprindelige form. Bolden vil hoppe af pladen, og deres potentielle energi vil igen blive til boldens kinetiske energi: bolden hopper op med en hastighed på næsten lige hastighed, som han besad i stødøjeblikket med pladen. Når bolden stiger opad, falder boldens hastighed, og derfor dens kinetiske energi, mens den potentielle energi stiger. Efter at være hoppet af pladen stiger bolden til næsten samme højde, hvorfra den begyndte at falde. På toppen af stigningen vil al dens kinetiske energi igen blive til potentiale. Naturfænomener er normalt ledsaget af omdannelsen af en type energi til en anden. Energi kan overføres fra en krop til en anden. For eksempel, ved bueskydning omdannes den potentielle energi af en trukket buestreng til den kinetiske energi af en flyvende pil. |
Et af de vigtigste begreber inden for mekanik er magtarbejde .
magtarbejde
Alle fysiske kroppe i verden omkring os sættes i bevægelse ved magt. Hvis et legeme i bevægelse i samme eller modsatte retning påvirkes af en kraft eller flere kræfter fra et eller flere legeme, så siges det, at der arbejdes .
Det vil sige, at mekanisk arbejde udføres af en kraft, der virker på kroppen. Således sætter trækkraften i et elektrisk lokomotiv hele toget i gang og udfører derved mekanisk arbejde. Cyklen drives af den muskulære kraft fra cyklistens ben. Følgelig udfører denne kraft også mekanisk arbejde.
I fysik magtarbejde kald en fysisk størrelse lig med produktet af kraftmodulet, forskydningsmodulet for kraftpåvirkningspunktet og cosinus af vinklen mellem kraft- og forskydningsvektorerne.
A = F s cos (F, s) ,
Hvor F kraftmodul,
s – rejsemodul .
Der arbejdes altid, hvis vinklen mellem kraftvindene og forskydningen ikke er nul. Hvis kraften virker i den modsatte retning af bevægelsesretningen, er arbejdsmængden negativ.
Der arbejdes ikke, hvis ingen kræfter virker på kroppen, eller hvis vinklen mellem den påførte kraft og bevægelsesretningen er 90 o (cos 90 o = 0).
Hvis en hest trækker en vogn, så virker hestens muskelkraft, eller trækkraften rettet langs vognens bevægelsesretning. Men tyngdekraften, hvormed føreren trykker på vognen, virker ikke, da den er rettet nedad, vinkelret på bevægelsesretningen.
Kraftarbejdet er en skalær størrelse.
Arbejdsenhed i SI-målesystemet - joule. 1 joule er det arbejde, der udføres af en kraft på 1 newton i en afstand af 1 m, hvis retningerne for kraften og forskydningen er sammenfaldende.
Hvis flere kræfter virker på et legeme eller et materielt punkt, så taler vi om arbejdet udført af deres resulterende kraft.
Hvis den påførte kraft ikke er konstant, beregnes dens arbejde som et integral:
Magt
Den kraft, der sætter et legeme i bevægelse, udfører mekanisk arbejde. Men hvordan dette arbejde udføres, hurtigt eller langsomt, er nogle gange meget vigtigt at vide i praksis. Det samme arbejde kan jo udføres på forskellige tidspunkter. Det arbejde, som en stor elmotor udfører, kan udføres ved lille motor. Men han skal bruge meget mere tid til dette.
I mekanik er der en mængde, der kendetegner arbejdshastigheden. Denne mængde kaldes magt.
Effekt er forholdet mellem arbejde udført i en bestemt periode og værdien af denne periode.
N= A /∆ t
Per definition A = F s cos α , A s/∆ t = v , derfor
N= F v cos α = F v ,
Hvor F - styrke, v hastighed, α – vinklen mellem kraftretningen og hastighedsretningen.
Det vil sige magt – dette er skalarproduktet af kraftvektoren og kroppens hastighedsvektor.
I internationalt system SI-effekt måles i watt (W).
1 watt effekt er 1 joule (J) arbejde udført på 1 sekund (s).
Effekten kan øges ved at øge den kraft, der udfører arbejde, eller den hastighed, hvormed dette arbejde udføres.
Udført over en vis periode, til denne periode.
Effektiv kraft, motorkraft, der leveres til arbejdsmaskinen direkte eller gennem en kraftoverførsel. Der er nyttige, samlede og nominelle E.M. af motoren. Den nyttige energi er en motors elektriske effekt minus strømforbruget til aktivering af hjælpeenheder eller mekanismer, der er nødvendige for dens drift, men med et separat drev (ikke direkte fra motoren). Samlet E.m. er motoreffekten uden fradrag af de angivne omkostninger. Nominel E.m., eller blot nominel effekt, er E.m., garanteret af producenten for visse forhold arbejde. Afhængigt af motorens type og formål er E.M. installeret, reguleret af standarder eller tekniske specifikationer(f.eks. højeste magt skibets reversibel motor ved en vis krumtapakselhastighed, når fartøjet bakker - den såkaldte reverse power, maksimal effekt flymotor med minimal specifikt forbrug brændstof - såkaldt marchkraft osv.). E.m. afhænger af accelerationen (intensiveringen) af arbejdsprocessen, størrelsen og den mekaniske effektivitet af motoren.
Måleenheder
En anden almindelig måleenhed for effekt er hestekræfter.
| Enheder | W | kW | MW | kgf m/s | erg/s | l. Med. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 watt | 1 | 10 -3 | 10 -6 | 0,102 | 10 7 | 1,36·10 -3 |
| 1 kilowatt | 10 3 | 1 | 10 -3 | 102 | 10 10 | 1,36 |
| 1 megawatt | 10 6 | 10 3 | 1 | 102 10 3 | 10 13 | 1,36 10 3 |
| 1 kilogram-kraftmeter i sekundet | 9,81 | 9,81·10 -3 | 9,81·10 -6 | 1 | 9,81 10 7 | 1,33·10 -2 |
| 1 erg i sekundet | 10 -7 | 10 -10 | 10 -13 | 1,02·10 -8 | 1 | 1,36·10 -10 |
| 1 hestekræfter | 735,5 | 735,5·10 -3 | 735,5·10 -6 | 75 | 7.355 10 9 | 1 |
Mekanisk kraft
Hvis en kraft virker på et bevægeligt legeme, så virker denne kraft. Effekt er i dette tilfælde lig med skalarproduktet af kraftvektoren og hastighedsvektoren, som kroppen bevæger sig med:
M- øjeblik, - vinkelhastighed, - nummer pi, n- rotationshastighed (rpm).
Elektrisk strøm
Elektrisk strøm- en fysisk størrelse, der karakteriserer transmissionshastigheden eller omdannelsen af elektrisk energi.
S - Tilsyneladende effekt, VA
P - Aktiv effekt, W
Q - Vedr aktiv effekt, VAR
Effektmåleinstrumenter
Noter
Se også
Links
- Påvirkningen af formen af elektrisk strøm på dens virkning. Radiomagasin, nummer 6, 1999
Wikimedia Foundation.
2010.
Se, hvad "Power (fysik)" er i andre ordbøger: Fysisk encyklopædi
Eksempler på forskellige fysiske fænomener Fysik (fra oldgræsk φύσις ... Wikipedia
I. Fysikkens emne og struktur Fysik er en videnskab, der studerer de enkleste og samtidig mest generelle love for naturfænomener, stoffets egenskaber og struktur og bevægelseslovene. Derfor ligger begreberne F. og andre love til grund for alt... ... Store sovjetiske encyklopædi
High Energy Density Physics (HED Physics) er en gren af fysik i skæringspunktet mellem kondenseret stoffysik og plasmafysik, der beskæftiger sig med studiet af systemer med høj tæthed energi. Under høj... Wikipedia
Elektrisk energi er en fysisk størrelse, der karakteriserer transmissionshastigheden eller omdannelsen af elektrisk energi. Indhold 1 Øjeblikkelig elektrisk strøm ... Wikipedia
Elektrisk energi er en fysisk størrelse, der karakteriserer transmissionshastigheden eller omdannelsen af elektrisk energi. Indhold 1 Øjeblikkelig elektrisk strøm 2 Strøm DC... Wikipedia
Dette udtryk har andre betydninger, se Intensitet. Intensitet Dimension MT−3 SI-enheder W/m² ... Wikipedia
Wattmeter (watt + gr. μετρεω målt) måler, designet til at bestemme effekten af en elektrisk strøm eller elektromagnetisk signal. Indhold 1 Klassifikation 2 Lavfrekvente og jævnstrøms wattmetre ... Wikipedia
Wattmeter (watt + gr. μετρεω I måle) er et måleapparat designet til at bestemme effekten af en elektrisk strøm eller et elektromagnetisk signal. Indhold 1 Klassifikation 2 Lavfrekvente og jævnstrøms wattmetre ... Wikipedia
Bøger
- Fysik. 7. klasse. Didaktiske materialer til lærebogen af A. V. Peryshkin. Lodret. Federal State Educational Standard, Maron Abram Evseevich, Maron Evgeniy Abramovich. Denne manual indeholder træningsopgaver, test til selvkontrol, selvstændigt arbejde, tests og eksempler på løsning af typiske problemer. I alt er det foreslåede sæt af didaktiske...
Fra et kundebrev:
Fortæl mig, for guds skyld, hvorfor UPS'ens effekt er angivet i volt-ampere og ikke i de sædvanlige kilowatt. Dette er meget stressende. Alle har trods alt længe været vant til kilowatt. Og effekten af alle enheder er hovedsageligt angivet i kW.
Alexey. 21. juni 2007
De tekniske karakteristika for enhver UPS angiver den tilsyneladende effekt [kVA] og aktiv effekt [kW] - de karakteriserer UPS'ens belastningskapacitet. Eksempel, se billeder nedenfor:
 |
Effekten af ikke alle enheder er angivet i W, for eksempel:
- Transformatorernes effekt er angivet i VA:
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (TP-transformatorer: se appendiks)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (TSGL transformere: se bilag) - Kondensatoreffekt er angivet i Vars:
http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (kondensatorer K78-39: se bilag)
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (UK kondensatorer: se appendiks) - For eksempler på andre belastninger, se nedenstående bilag.
Belastningens effektkarakteristika kan kun specificeres nøjagtigt af en enkelt parameter (aktiv effekt i W) kun i tilfælde af jævnstrøm, da der i et jævnstrømskredsløb kun er én type modstand - aktiv modstand.
Belastningens effektkarakteristika i tilfælde af vekselstrøm kan ikke specificeres nøjagtigt af en enkelt parameter, da der er to forskellige typer modstand – aktiv og reaktiv. Derfor er det kun to parametre: aktiv effekt og reaktiv effekt, der karakteriserer belastningen nøjagtigt.
Driftsprincipperne for aktiv og reaktiv modstand er helt forskellige. Aktiv modstand - konverterer irreversibelt elektrisk energi til andre typer energi (termisk, lys osv.) - eksempler: glødelampe, elektrisk varmelegeme (afsnit 39, Fysik grad 11 V.A. Kasyanov M.: Bustard, 2007).
Reaktans - skiftevis akkumulerer energi og frigiver den derefter tilbage til netværket - eksempler: kondensator, induktor (afsnit 40,41, Fysik 11. klasse V.A. Kasyanov M.: Bustard, 2007).
Yderligere i enhver lærebog om elektroteknik kan du læse, at aktiv effekt (dissiperet af aktiv modstand) måles i watt, og reaktiv effekt (cirkulerer gennem reaktans) måles i vars; Yderligere to parametre bruges også til at karakterisere belastningseffekten: fuld kraft og effektfaktor. Alle disse 4 parametre:
- Aktiv kraft: betegnelse P, måleenhed: Watt
- Reaktiv effekt: betegnelse Q, måleenhed: VAR(Volt Ampere reaktiv)
- Tilsyneladende magt: betegnelse S, måleenhed: VA(Volt Ampere)
- Effektfaktor: symbol k eller cosФ, måleenhed: dimensionsløs mængde
Disse parametre er relateret af relationerne: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S
Også cosФ kaldet effektfaktor ( Effektfaktor – PF)
Derfor er to af disse parametre i elektroteknik specificeret til at karakterisere effekt, da resten kan findes fra disse to.
For eksempel elektriske motorer, lamper (udladning) - i de. data angivet P[kW] og cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (AIR-motorer: se appendiks)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (DRL-lamper: se bilag)
(eksempler på tekniske data forskellige belastninger se bilag nedenfor)
Det er det samme med strømforsyninger. Deres effekt (belastningskapacitet) er kendetegnet ved en parameter for DC-strømforsyninger - aktiv effekt (W) og to parametre for kilder. AC strømforsyning. Typisk er disse to parametre tilsyneladende effekt (VA) og aktiv effekt (W). Se f.eks. parametrene for dieselgeneratorsættet og UPS'en.
De fleste kontor og husholdningsapparater, aktiv (ingen eller lille reaktans), derfor er deres effekt angivet i watt. I dette tilfælde, når belastningen beregnes, bruges UPS-effektværdien i watt. Hvis belastningen er computere med strømforsyninger (PSU'er) uden input power factor correction (APFC), laserprinter, køleskab, klimaanlæg, elmotor (f.eks dykpumpe eller en motor som en del af en maskine), fluorescerende ballastlamper osv. - alle udgange er brugt i beregningen. UPS-data: kVA, kW, overbelastningskarakteristika osv.
Se f.eks. lærebøger om elektroteknik:
1. Evdokimov F. E. Teoretisk grundlag elektroteknik. - M.: Forlagscenter "Academy", 2004.
2. Nemtsov M.V. Elektroteknik og elektronik. - M.: Forlagscenter "Academy", 2007.
3. Chastoedov L. A. Elektroteknik. - M.: Højere skole, 1989.
Se også vekselstrøm, effektfaktor, elektrisk modstand, reaktans http://en.wikipedia.org
(oversættelse: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)
Anvendelse
Eksempel 1: kraften af transformere og autotransformatorer er angivet i VA (Volt Amperes)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (TSGL transformere)
| Enfasede autotransformere |
|
||
| TDGC2-0,5 kVa, 2A | AOSN-2-220-82 | ||
| TDGC2-1,0 kVa, 4A | Latr 1,25 | AOSN-4-220-82 | |
| TDGC2-2,0 kVa, 8A | Latr 2.5 | AOSN-8-220-82 | |
| TDGC2-3,0 kVa, 12A | |||
| TDGC2-4,0 kVa, 16A | |||
| TDGC2-5,0 kVa, 20A | AOSN-20-220 | ||
| TDGC2-7,0 kVa, 28A | |||
| TDGC2-10 kVa, 40A | AOMN-40-220 | ||
| TDGC2-15 kVa, 60A | |||
| TDGC2-20 kVa, 80A | |||
http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (LATR / laboratory autotransformers TDGC2)
Eksempel 2: kondensatorernes effekt er angivet i VAR (Volt Amperes reactive)
 |
http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (kondensatorer K78-39)
 |
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (UK kondensatorer)
Eksempel 3: Tekniske data for elektriske motorer indeholder aktiv effekt (kW) og cosF
For belastninger såsom elektriske motorer, lamper (afladning), computerstrømforsyninger, kombinerede belastninger osv. - de tekniske data angiver P [kW] og cosФ (aktiv effekt og effektfaktor) eller S [kVA] og cosФ (tilsyneladende effekt og cosФ). effektfaktor) effekt).
http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(kombineret belastning - maskine plasmaskæring stål / Inverter Plasmaskærer LGK160 (IGBT)
http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (PC-strømforsyning)
Bilag 1
Hvis belastningen har en høj effektfaktor (0,8 ... 1,0), nærmer dens egenskaber sig ved en resistiv belastning. En sådan belastning er ideel både til netværkslinjen og til strømkilder, fordi genererer ikke reaktive strømme og kræfter i systemet.
Derfor har mange lande vedtaget standarder, der regulerer udstyrs effektfaktor.
Tillæg 2
Enkeltbelastningsudstyr (for eksempel PSU PC) og multikomponent kombineret (for eksempel fræsemaskine industriel maskine, som indeholder flere motorer, en pc, belysning osv.) har lave effektfaktorer (mindre end 0,8) af interne enheder (for eksempel har en pc-strømforsyningsensretter eller en elektrisk motor en effektfaktor på 0,6 .. 0,8). Derfor har det meste udstyr i dag en inputenhed til effektfaktorkorrektion. I dette tilfælde er indgangseffektfaktoren 0,9 ... 1,0, hvilket svarer til regulatoriske standarder.
Bilag 3: Vigtig bemærkning vedrørende UPS-effektfaktor og spændingsstabilisatorer
Belastningskapaciteten for UPS'en og dieselgeneratorsættet er normaliseret til en standard industriel belastning (effektfaktor 0,8 med en induktiv karakter). For eksempel UPS 100 kVA / 80 kW. Det betyder, at enheden kan drive en resistiv belastning maksimal effekt 80 kW, eller blandet (reaktiv-reaktiv) belastning med maksimal effekt 100 kVA med en induktiv effektfaktor på 0,8.
Med spændingsstabilisatorer er situationen anderledes. For stabilisatoren er belastningsfaktoren ligegyldig. For eksempel en 100 kVA spændingsstabilisator. Det betyder, at enheden kan levere en aktiv belastning med en maksimal effekt på 100 kW, eller enhver anden (rent aktiv, rent reaktiv, blandet) effekt på 100 kVA eller 100 kVAr med en hvilken som helst effektfaktor af kapacitiv eller induktiv karakter. Bemærk, at dette gælder for en lineær belastning (uden højere harmoniske strømme). Med store harmoniske forvrængninger af belastningsstrømmen (høj SOI) reduceres stabilisatorens udgangseffekt.
Tillæg 4
Illustrative eksempler på rene aktive og rene reaktive belastninger:
- En 100 W glødelampe er forbundet til et vekselstrømsnetværk på 220 VAC - overalt i kredsløbet er der en ledningsstrøm (gennem ledningslederne og lampens wolframglødetråd). Belastnings (lampe) karakteristika: effekt S=P~=100 VA=100 W, PF=1 => al elektrisk effekt er aktiv, hvilket betyder, at den absorberes fuldstændigt i lampen og omdannes til varme- og lyseffekt.
- En 7 µF ikke-polær kondensator er forbundet til et vekselstrømsnetværk på 220 VAC - der er en ledningsstrøm i ledningskredsløbet, og en forspændingsstrøm flyder inde i kondensatoren (gennem dielektrikumet). Karakteristika for belastningen (kondensator): effekt S=Q~=100 VA=100 VAr, PF=0 => al elektrisk effekt er reaktiv, hvilket betyder, at den konstant cirkulerer fra kilden til belastningen og tilbage, igen til belastningen, osv.
Tillæg 5
For at angive den overvejende reaktans (induktiv eller kapacitiv) tildeles effektfaktoren tegnet:
+ (plus)– hvis den samlede reaktans er induktiv (eksempel: PF=+0,5). Den aktuelle fase halter efter spændingsfasen med en vinkel Ф.
- (minus)– hvis den samlede reaktans er kapacitiv (eksempel: PF=-0,5). Den aktuelle fase fremrykker spændingsfasen med vinkel F.
Bilag 6
Yderligere spørgsmål
Spørgsmål 1:
Hvorfor bruger alle lærebøger i elektroteknik imaginære tal/mængder, når de beregner AC-kredsløb (f.eks. reaktiv effekt, reaktans osv.), som ikke eksisterer i virkeligheden?
Svar:
Ja, alle individuelle mængder i den omgivende verden er virkelige. Herunder temperatur, reaktans mv. Brugen af imaginære (komplekse) tal er kun en matematisk teknik, der letter beregninger. Resultatet af beregningen er nødvendigvis et reelt tal. Eksempel: reaktiv effekt af en belastning (kondensator) på 20 kVAr er en reel energistrøm, det vil sige reelle watt, der cirkulerer i kildebelastningskredsløbet. Men for at skelne disse Watts fra Watts uigenkaldeligt absorberet af belastningen, besluttede de at kalde disse "cirkulerende Watts" reaktive Volt Ampere.
Kommentar:
Tidligere brugte man kun enkelte størrelser i fysikken, og ved beregningen svarede alle matematiske størrelser til omverdenens reelle størrelser. For eksempel er afstand lig med hastighed gange tid (S=v*t). Derefter, med udviklingen af fysik, det vil sige efterhånden som mere komplekse objekter blev studeret (lys, bølger, elektrisk vekselstrøm, atom, rum osv.), dukkede sådan en ting op. stort antal fysiske størrelser, som det blev umuligt at beregne hver for sig. Dette er ikke kun et problem med manuel beregning, men også et problem med at kompilere computerprogrammer. For at løse dette problem begyndte tætte enkeltstørrelser at blive kombineret til mere komplekse (inklusive 2 eller flere enkeltmængder), underlagt transformationslove kendt i matematik. Sådan opstod skalære (enkeltlige) størrelser (temperatur osv.), vektor og komplekse dobbelte størrelser (impedans osv.), tredobbelte vektormængder (vektor) magnetisk felt osv.), og mere komplekse størrelser - matricer og tensorer (dielektrisk konstant tensor, Ricci tensor osv.). For at forenkle beregninger i elektroteknik anvendes følgende imaginære (komplekse) dobbelte størrelser:
- Total modstand (impedans) Z=R+iX
- Tilsyneladende effekt S=P+iQ
- Dielektrisk konstant e=e"+ie"
- Magnetisk permeabilitet m=m"+im"
- osv.
Spørgsmål 2:
Siden http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power viser S P Q Ф på et komplekst, det vil sige imaginært/ikke-eksisterende plan. Hvad har alt dette med virkeligheden at gøre?
 |
Svar:
Det er vanskeligt at udføre beregninger med rigtige sinusoider, derfor, for at forenkle beregningerne, brug en vektor (kompleks) repræsentation som i fig. højere. Men det betyder ikke, at S P Q vist i figuren ikke er relateret til virkeligheden. Reelle værdier af S P Q kan præsenteres i i sædvanlig form, baseret på målinger af sinusformede signaler med et oscilloskop. Værdierne for S P Q Ф I U i vekselstrømkredsløbet "kildebelastning" afhænger af belastningen. Nedenfor er et eksempel på reelle sinusformede signaler S P Q og Ф i tilfælde af en belastning bestående af aktive og reaktive (induktive) modstande forbundet i serie.
 |
Spørgsmål 3:
Almindelig nuværende klemmer og et multimeter målte belastningsstrømmen på 10 A, og spændingen på belastningen er 225 V. Multiplicer og få belastningseffekten i W: 10 A · 225V = 2250 W.
Svar:
Du har opnået (udregnet) den samlede belastningseffekt på 2250 VA. Så dit svar vil kun være gyldigt, hvis din belastning er rent resistiv, så faktisk Volt Ampere lig med watt. For alle andre typer belastninger (for eksempel en elektrisk motor) - nr. For at måle alle karakteristika for enhver vilkårlig belastning skal du bruge en netværksanalysator, for eksempel APPA137:
 |
Se yderligere læsning, for eksempel:
Evdokimov F. E. Teoretisk grundlag for elektroteknik. - M.: Forlagscenter "Academy", 2004.
Nemtsov M.V. Elektroteknik og elektronik. - M.: Forlagscenter "Academy", 2007.
Chastoedov L. A. Elektroteknik. - M.: Højere skole, 1989.
Vekselstrøm, Effektfaktor, Elektrisk modstand, Reaktans
http://en.wikipedia.org (oversættelse: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)
Teori og beregning af transformatorer lav effekt Y.N.Starodubtsev / RadioSoft Moscow 2005 / rev d25d5r4feb2013