Vsaka električna naprava ima svojo moč. Informacije o tem lahko najdete na primeru električni kotliček in sušilnik za lase, na žarnici električne žarnice z žarilno nitko in na zgornjem pokrovu sesalnika.
Znano je, da ti kilovati in vati ne vplivajo le neposredno na odčitke električnega števca, temveč tudi na količino toka v električnih vodnikih. Prevelik tok lahko povzroči izklop odklopnik, ali ožig kontaktov in poškodbe žic.
Zato poznajte razmerje med močjo, ki jo naprava porabi iz omrežja, in električni udar, ki ga kliče na istem omrežju, ne bo odveč. Poleg tega je na ohišju že omenjenih vtičnic naveden največji tok in ne električna moč.
Določitev električne moči. Torej, iz tečaja fizike vemo, da je moč delo, opravljeno na enoto časa. Se pravi, tako kot avto s hitrostjo vsako uro prevozi določeno razdaljo (km/uro), tako vsaka vklopljena naprava v isti uri opravi določeno delo (J/uro=W).
Toda številke, navedene na ohišju električnega kotlička, ne kažejo, koliko vode lahko zavre v določenem času, ampak koliko energije bo porabil iz omrežja v istem časovnem obdobju.
Ta energija se porabi za premikanje elektronov v prevodniku. Zato je za en elektron z enoto naboja enak omrežni napetosti:
Navsezadnje je napetost med dvema točkama delo, ki je potrebno za premikanje naboj enote od prve do druge točke. Celotno delo (energija), potrebno za premikanje celotne mase elektronov, je zmnožek napetosti in števila elektronov v krogu našega čajnika:
A_poln=U*Q;
In ker je moč delo na enoto časa, dobimo zanjo naslednji izraz:
Р=(U*Q)/t;
Toda število elektronov, ki "tečejo" skozi presek prevodnika na časovno enoto (Q/t), je električni tok, ki ga dobro poznamo. Izkazalo se je, da nam ni treba stati s štoparico in šteti elektronov - dovolj je, da poznamo tok in napetost, moč pa lahko najdemo kot njihov produkt:
V praksi, kot je zapisano zgoraj, se pogosteje ne morate ukvarjati s problemom določanja moči, temveč s problemom izračuna toka na podlagi znane nazivne moči naprave in omrežne napetosti. Tako je mogoče določiti tok, ki ga porabi naprava, in ga povezati z nazivno vrednostjo vtičnice in odklopnika.
Na primer za električni kotliček z močjo dveh kilovatov, namenjen vključitvi v gospodinjstvo električno omrežje, lahko tok izračunamo na naslednji način:
I=P/U=(2*1000)/220=9 amperov;
Očitno je, da za priključitev takega grelnika vode ne morete uporabiti vtičnega konektorja s šestimi amperi.
Vendar je treba upoštevati, da ta razmerja med tokom in močjo veljajo le, če sta tok in napetost v fazi. To velja za skoraj vse močne gospodinjske električne aparate, vendar je treba upoštevati, da če je v vezju velika induktivnost ali kapacitivnost, bodo dane formule "ležale".
Primer bi bili električni motorji AC, v katerem aktivna moč bo izraženo takole:
Р=I*U*cosφ;
kje cosφ- faktor moči, običajno enak 0,6-0,8 enot za elektromotorje.
Pri določanju parametrov katere koli naprave v trifazno omrežje 380 voltov, lahko predpostavimo, da je njegova moč vsota moči treh faz, v vsaki od njih teče fazni tok in se uporablja fazna napetost.
Tukaj je primer: trifazni kotel z močjo 3 kW porabi en kilovat v vsaki fazi. Fazni tok bo enak:
I=P/U_ф =(1*1000)/220=4,5 ampera.
Iz pisma stranke:
Povejte mi, za božjo voljo, zakaj je moč UPS-a navedena v voltamperih in ne v običajnih kilovatih. To je zelo stresno. Navsezadnje so vsi že dolgo navajeni na kilovate. In moč vseh naprav je v glavnem navedena v kW.
Aleksej. 21. junij 2007
IN tehnične specifikacije katerega koli UPS-a sta navedeni skupna moč [kVA] in aktivna moč [kW] - označujeta nosilnost UPS-a. Primer, glejte fotografije spodaj:
 |
Moč vseh naprav ni navedena v W, na primer:
- Moč transformatorjev je navedena v VA:
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (transformatorji TP: glejte dodatek)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (TSGL transformatorji: glej dodatek) - Moč kondenzatorja je navedena v Vars:
http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (kondenzatorji K78-39: glej dodatek)
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (kondenzatorji Združenega kraljestva: glej dodatek) - Za primere drugih obremenitev glejte spodnje priloge.
Značilnosti moči bremena je mogoče natančno določiti z enim samim parametrom (aktivna moč v W) samo za primer DC, saj je v enosmernem tokokrogu samo ena vrsta upora - aktivni upor.
Značilnosti moči obremenitve v primeru izmeničnega toka ni mogoče natančno določiti z enim samim parametrom, saj obstajata dva različne vrste odpornost – aktivna in reaktivna. Zato samo dva parametra: aktivna moč in jalova moč natančno označujeta obremenitev.
Načela delovanja aktivnega in reaktivnega upora so popolnoma drugačna. Aktivni upor - nepovratno pretvori električno energijo v druge vrste energije (toplotno, svetlobno itd.) - primeri: žarnica z žarilno nitko, električni grelec (39. odstavek, 11. razred fizike V.A. Kasyanov M.: Bustard, 2007).
Reaktanca - izmenično kopiči energijo in jo nato sprosti nazaj v omrežje - primeri: kondenzator, induktor (odstavek 40,41, Fizika 11. razred V.A. Kasyanov M.: Bustard, 2007).
Nadalje v katerem koli učbeniku o elektrotehniki lahko preberete, da se aktivna moč (razpršena z aktivnim uporom) meri v vatih, jalova moč (kroži skozi reaktanco) pa se meri v varih; Za karakterizacijo moči obremenitve se uporabljata še dva parametra: polna moč in faktor moči. Vsi ti 4 parametri:
- Aktivna moč: oznaka p, merska enota: Watt
- Jalova moč: oznaka Q, merska enota: VAR(reaktivni volt amper)
- Navidezna moč: oznaka S, merska enota: VA(Volt amper)
- Faktor moči: simbol k oz cosФ, merska enota: brezdimenzijska količina
Ti parametri so povezani z razmerji: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S
tudi cosФ imenovan faktor moči ( Faktor moči – PF)
Zato sta v elektrotehniki katera koli dva od teh parametrov določena za karakterizacijo moči, saj je ostalo mogoče najti iz teh dveh.
Na primer, elektromotorji, svetilke (razelektritve) - v tistih. navedeni podatki P[kW] in cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (motorji AIR: glej dodatek)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (DRL svetilke: glej dodatek)
(primeri tehničnih podatkov različne obremenitve glej dodatek spodaj)
Enako je z napajalniki. Njihovo moč (obremenitev) označuje en parameter za enosmerne napajalnike - aktivna moč (W), in dva parametra za vire. AC napajanje. Običajno sta ta dva parametra navidezna moč (VA) in aktivna moč (W). Oglejte si na primer parametre dizelskega agregata in UPS.
Večina pisarniških in gospodinjski aparati, aktivni (brez ali z majhno reaktanco), zato je njihova moč navedena v vatih. V tem primeru se pri izračunu obremenitve uporablja vrednost moči UPS v vatih. Če so obremenitev računalniki z napajalniki (PSU) brez popravka faktorja vhodne moči (APFC), laserski tiskalnik, hladilnik, klimatska naprava, elektromotor (npr potopna črpalka ali motor kot del stroja), fluorescenčne predstikalne sijalke itd. - vsi izhodi so uporabljeni pri izračunu. Podatki o UPS: kVA, kW, značilnosti preobremenitve itd.
Oglejte si učbenike za elektrotehniko, na primer:
1. Evdokimov F. E. Teoretične osnove elektrotehnika. - M.: Založniški center "Akademija", 2004.
2. Nemtsov M.V. Elektrotehnika in elektronika. - M.: Založniški center "Akademija", 2007.
3. Chastoedov L. A. Elektrotehnika. - M.: Višja šola, 1989.
Glejte tudi AC napajanje, faktor moči, električni upor, reaktanca http://en.wikipedia.org
(prevod: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)
Aplikacija
Primer 1: moč transformatorjev in avtotransformatorjev je navedena v VA (Volt Amperih)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (TSGL transformatorji)
| Enofazni avtotransformatorji |
|
||
| 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 / laboratorijski avtotransformatorji TDGC2)
Primer 2: moč kondenzatorjev je navedena v Vars (jalovi volt amperi)
 |
http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (kondenzatorji K78-39)
 |
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (kondenzatorji Združenega kraljestva)
Primer 3: tehnični podatki za elektromotorje vsebujejo delovno moč (kW) in cosF
Za obremenitve, kot so električni motorji, sijalke (razelektritve), računalniški napajalniki, kombinirana obremenitve itd. - tehnični podatki označujejo P [kW] in cosФ (aktivna moč in faktor moči) ali S [kVA] in cosФ (navidezna moč in faktor moči) moč).
http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(kombinirana obremenitev - stroj rezanje s plazmo jeklo / inverterski plazemski rezalnik LGK160 (IGBT)
http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (PC napajalnik)
Dodatek 1
Če ima obremenitev visok faktor moči (0,8 ... 1,0), se njene lastnosti približajo lastnostim uporovne obremenitve. Takšna obremenitev je idealna tako za omrežno linijo kot za vire energije, ker ne ustvarja jalovega toka in moči v sistemu.
Zato so številne države sprejele standarde, ki urejajo faktor moči opreme.
Dodatek 2
Oprema z eno obremenitvijo (na primer napajalna enota za osebni računalnik) in večkomponentna kombinirana oprema (na primer rezkalni stroj) industrijski stroj, ki vsebuje več motorjev, osebni računalnik, razsvetljavo itd.) imajo nizke faktorje moči (manj kot 0,8) notranjih enot (npr. PC napajalni usmernik ali elektromotor imata faktor moči 0,6 .. 0,8). Zato ima današnja večina opreme vhodno enoto za korekcijo faktorja moči. V tem primeru je faktor vhodne moči 0,9 ... 1,0, kar ustreza regulativnim standardom.
Dodatek 3: Pomembna opomba glede faktorja moči UPS in stabilizatorjev napetosti
Obremenitvena zmogljivost UPS in dizelskega agregata je normalizirana na standardno industrijsko obremenitev (faktor moči 0,8 z induktivno naravo). Na primer UPS 100 kVA / 80 kW. To pomeni, da lahko naprava napaja uporovno obremenitev največja moč 80 kW, ali mešano (jalovsko-jalovsko) breme največje moči 100 kVA z induktivnim faktorjem moči 0,8.
Pri napetostnih stabilizatorjih je situacija drugačna. Za stabilizator je faktor moči obremenitve brezbrižen. Na primer, stabilizator napetosti 100 kVA. To pomeni, da lahko naprava napaja aktivno breme z največjo močjo 100 kW ali katero koli drugo (čisto aktivno, čisto reaktivno, mešano) močjo 100 kVA ali 100 kVAr s katerim koli faktorjem moči kapacitivne ali induktivne narave. Upoštevajte, da to velja za linearno obremenitev (brez višjih harmonskih tokov). Pri velikih harmonskih popačenjih obremenitvenega toka (visok SOI) se izhodna moč stabilizatorja zmanjša.
Dodatek 4
Ilustrativni primeri čistih aktivnih in čistih reaktivnih obremenitev:
- Žarnica z žarilno nitko z močjo 100 W je priključena na omrežje izmeničnega toka 220 VAC - povsod v tokokrogu poteka prevodni tok (skozi žične vodnike in volframovo nitko žarnice). Karakteristike obremenitve (žarnice): moč S=P~=100 VA=100 W, PF=1 => vsa električna moč je aktivna, kar pomeni, da se v sijalki popolnoma absorbira in pretvori v toplotno in svetlobno moč.
- Nepolarni kondenzator 7 µF je priključen na omrežje izmeničnega toka 220 VAC - v žičnem tokokrogu je prevodni tok, znotraj kondenzatorja (skozi dielektrik) teče prednapetostni tok. Karakteristike bremena (kondenzatorja): moč S=Q~=100 VA=100 VAr, PF=0 => vsa električna moč je jalova, kar pomeni, da nenehno kroži od vira do bremena in nazaj, spet k bremenu, itd.
Dodatek 5
Da bi označili prevladujočo reaktanco (induktivno ali kapacitivno), je faktorju moči dodeljen znak:
+ (plus)– če je skupna reaktanca induktivna (primer: PF=+0,5). Trenutna faza zaostaja za napetostno fazo za kot F.
- (minus)– če je skupna reaktanca kapacitivna (primer: PF=-0,5). Trenutna faza napreduje pred fazo napetosti za kot F.
Dodatek 6
Dodatna vprašanja
1. vprašanje:
Zakaj vsi elektrotehniški učbeniki pri izračunu izmeničnih tokokrogov uporabljajo namišljene številke/količine (na primer jalova moč, reaktanca itd.), ki v resnici ne obstajajo?
odgovor:
Da, vse posamezne količine v okoliškem svetu so resnične. Vključno s temperaturo, reaktanco itd. Uporaba imaginarnih (kompleksnih) števil je samo matematična tehnika, ki olajša izračune. Rezultat izračuna je nujno realno število. Primer: reaktivna moč bremena (kondenzatorja) 20 kVAr je dejanski tok energije, to je realnih vatov, ki krožijo v tokokrogu vir-obremenitev. Toda da bi razlikovali te Watts od Wattsov, ki jih nepovratno absorbira obremenitev, so se odločili, da te "krožeče Watts" imenujejo reaktivni voltamperi.
komentar:
Prej so bile v fiziki uporabljene samo posamezne količine, pri izračunu pa so vse matematične količine ustrezale resničnim količinam okoliškega sveta. Na primer, razdalja je enaka hitrosti, pomnoženi s časom (S=v*t). Potem pa se je z razvojem fizike, torej s proučevanjem kompleksnejših objektov (svetloba, valovi, izmenični električni tok, atom, vesolje itd.), pojavilo nekaj takega. veliko število fizikalne količine, ki jih je postalo nemogoče izračunati vsako posebej. To ni le problem ročnega računanja, temveč tudi problem sestavljanja računalniških programov. Da bi rešili ta problem, so se tesne posamezne količine začele združevati v bolj zapletene (vključno z 2 ali več posameznimi količinami), podvržene transformacijskim zakonom, ki jih pozna matematika. Tako nastanejo skalarne (enojne) količine (temperatura itd.), vektorske in kompleksne dualne količine (impedanca itd.), trojne vektorske količine (vektorske magnetno polje itd.), ter kompleksnejše količine - matrike in tenzorji (tenzor dielektrične konstante, Riccijev tenzor itd.). Za poenostavitev izračunov v elektrotehniki se uporabljajo naslednje imaginarne (kompleksne) dvojne količine:
- Skupni upor (impedanca) Z=R+iX
- Navidezna moč S=P+iQ
- Dielektrična konstanta e=e"+ie"
- Magnetna prepustnost m=m"+im"
- itd.
2. vprašanje:
Stran http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power prikazuje S P Q Ф na kompleksni, to je namišljeni/neobstoječi ravnini. Kaj ima vse to opraviti z realnostjo?
 |
odgovor:
Težko je izvesti izračune z realnimi sinusoidami, zato za poenostavitev izračunov uporabite vektorsko (kompleksno) predstavitev, kot je prikazano na sl. višji. Vendar to ne pomeni, da S P Q prikazani na sliki niso povezani z realnostjo. Realne vrednosti SP Q lahko predstavimo v v običajni obliki, ki temelji na meritvah sinusnih signalov z osciloskopom. Vrednosti S P Q Ф I U v vezju izmeničnega toka "vir-obremenitev" so odvisne od obremenitve. Spodaj je primer realnih sinusnih signalov S P Q in Ф za primer bremena, sestavljenega iz zaporedno povezanih aktivnih in reaktivnih (induktivnih) uporov.
 |
3. vprašanje:
Navadna tokovne klešče in multimeter izmeril bremenski tok 10 A, napetost na bremenu pa je 225 V. Pomnožimo in dobimo bremensko moč v W: 10 A · 225 V = 2250 W.
odgovor:
Dobili ste (izračunali) skupno moč bremena 2250 VA. Torej bo vaš odgovor veljaven le, če je vaša obremenitev zgolj uporovna, torej voltamper enako Watt. Za vse druge vrste bremen (na primer elektromotor) - št. Za merjenje vseh značilnosti poljubne obremenitve morate uporabiti analizator omrežja, na primer APPA137:
 |
Glej nadaljnje branje, na primer:
Evdokimov F. E. Teoretične osnove elektrotehnike. - M.: Založniški center "Akademija", 2004.
Nemtsov M.V. Elektrotehnika in elektronika. - M.: Založniški center "Akademija", 2007.
Chastoedov L. A. Elektrotehnika. - M.: Višja šola, 1989.
AC moč, faktor moči, električni upor, reaktanca
http://en.wikipedia.org (prevod: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)
Teorija in izračun transformatorjev majhne moči Yu.N Starodubtsev / RadioSoft Moskva 2005 / rev d25d5r4feb2013.
Tema se imenuje: Električna energija. Moč električnega toka. V njem bi rad razkril ta koncept v preprosti in razumljivi obliki. In morda bi morali, preden govorimo o električni energiji, najprej opredeliti pojem moči v splošnem pomenu. Običajno, ko ljudje govorijo o moči, mislijo na nekakšno "silo", ki jo ima predmet (močan električni motor) ali dejanje (močna eksplozija). A kot vemo iz šolske fizike, sta sila in moč različne pojme, vendar imajo odvisnost.
Sprva je moč (N) značilnost, povezana z določenim dogodkom (delovanjem), in če je vezana na določen predmet, potem je pojem moči tudi pogojno povezan z njim. katera koli fizično delovanje pomeni vpliv sile. Sila (F), s katero je bila prevožena določena pot (S), bo enaka opravljenemu delu (A). No, delo opravljeno za določen čas(t) in bo enaka moči.
Moč je fizikalna količina, ki je enako razmerju popolnega dela, ki je opravljeno v določenem časovnem obdobju, proti istemu časovnemu obdobju. Ker je delo merilo za spremembo energije, lahko rečemo tudi to: moč je stopnja pretvorbe energije v sistemu.
Razumevanje koncepta mehanska moč, preidimo na obravnavo električne moči (moč električnega toka). Kot morate vedeti, je U delo, opravljeno pri premikanju enega kulona, trenutni I pa je število kulonov, ki pretečejo v 1 sekundi. Zato je produkt toka in napetosti prikazan polno delo, izvedeno v 1 sekundi, to je električna moč ali moč električnega toka.
Če analiziramo zgornjo formulo, lahko potegnemo zelo preprost zaključek: ker je električna moč "P" enako odvisna od toka "I" in napetosti "U", potem lahko enako električno moč dobimo bodisi z visok tok in nizka tokovna napetost ali, nasprotno, pri visoki napetosti in nizkem toku (To se uporablja pri prenosu električne energije na dolge razdalje od elektrarn do krajev porabe, s transformatorsko pretvorbo v transformatorskih postajah za povečanje in znižanje moči) .
Aktivna električna moč (to je moč, ki se nepreklicno pretvori v druge vrste energije - toplotno, svetlobno, mehansko itd.) ima svojo mersko enoto - W (Watt). Je enako 1 voltu krat 1 amperu. V vsakdanjem življenju in v proizvodnji je bolj priročno meriti moč v kW (kilovatih, 1 kW = 1000 W). V elektrarnah se uporabljajo večje enote - mW (megavati, 1 mW = 1000 kW = 1.000.000 W).
Jalova električna moč je količina, ki označuje tovrstno električno obremenitev, ki nastaja v napravah (električni opremi) z energijskimi nihanji (induktivnimi in kapacitivnimi) elektromagnetnega polja. Za običajni izmenični tok je enak zmnožku delovnega toka I in padca napetosti U s sinusom faznega kota med njima: Q = U*I*sin(angle). Jalova moč ima svojo mersko enoto, imenovano VAR (volt-amper reactive). Označeno s črko "Q".
V preprostem jeziku lahko delovno in jalovo električno moč izrazimo s primerom: imamo električno napravo, ki ima grelne elemente in elektromotor. Grelni elementi so običajno izdelani iz materiala z visoko odpornostjo. Ko gre električni tok skozi spiralo grelnega elementa, električna energija popolnoma pretvori v toploto. Ta primer je značilen za aktivno električno energijo.
Električni motor te naprave ima v notranjosti bakreno navitje. Predstavlja induktivnost. In kot vemo, ima induktivnost učinek samoindukcije, kar prispeva k delnemu vračanju električne energije nazaj v omrežje. Ta energija ima nekaj zamika v vrednostih toka in napetosti, kar povzroča negativen vpliv v električno omrežje (kar ga dodatno preobremeni).
Podobne sposobnosti ima tudi kapacitivnost (kondenzatorji). Sposoben je kopičiti naboj in ga sprostiti nazaj. Razlika med kapacitivnostjo in induktivnostjo je v nasprotnem premikanju vrednosti toka in napetosti glede na drugo. Ta energija kapacitivnosti in induktivnosti (fazno zamaknjena glede na vrednost napajalnega omrežja) bo dejansko reaktivna električna moč.
Več podrobnosti o lastnostih reaktivna moč bomo govorili v ustreznem članku, na koncu te teme pa bi rad povedal o medsebojnem vplivu induktivnosti in kapacitivnosti. Ker imata tako induktivnost kot kapacitivnost možnost faznega premika, vendar vsaka od njiju to počne z nasprotnim učinkom, se ta lastnost uporablja za kompenzacijo jalove moči (povečanje učinkovitosti napajanja).
P.S. Ko govorimo o električni moči električnih naprav, ne smemo pozabiti, da je omejena z nazivnimi in največjimi vrednostmi toka in napetosti, te omejitve pa so že odvisne od materiala, delovnih frekvenc, tehnologije izdelave in drugih dejavnikov.