Электрическая мощность (постоянный ток)
Что такое электрическая мощность – это величина, которая показывает нам скорость передачи, либо преобразования электроэнергии в другие виды. Простыми словами, мощность – это количество проделанной работы за определённый период.
А вот и формула, которая демонстрирует нам приведённое выше
определение:
Формула мощности
Р- мощность, А- сила тока, t-время
Приведу ещё один пример для закрепления и понимания такого определения, как электрическая мощность:
Представим двух людей в одной весовой категории в разных
точках планеты. У их автомобилей одинаковой модели и марки кончился бензин и
они толкают их на заправку. До заправки 100 метров по прямой. Первый докатил
свой автомобиль за 10 минут, а второй за 5. Соответственно у второго водителя
мощность больше.
Активная, реактивная и полная мощности
Мы знаем, что реактивные нагрузки (индуктивности и конденсаторы) не рассеивают мощность, но то, что на них падает напряжение и через них протекает ток, даёт обманчивое впечатление, что они всё-таки рассеивают мощность. Эта «фантомная мощность» называется реактивной мощностью, а её единицей измерения является вольт-ампер реактивный (вар), а не ватт.
Реактивная мощность в математических выражениях обозначается прописной буквой Q. Фактическое количество используемой или рассеиваемой в цепи мощности называется активной мощностью и измеряется в ваттах (обозначается, как обычно, прописной буквой P). Комбинация реактивной и активной мощностей называется полной мощностью и является произведением напряжения и тока цепи без учёта угла сдвига фаз. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и обозначается прописной буквой S.
Как правило, величина активной мощности определяется сопротивлением рассеивающих ее элементов цепи, обычно резисторов (R). Реактивная мощность определяется величиной реактивного сопротивления (X). Полная мощность определяется полным сопротивлением цепи (Z). Поскольку при определении мощности мы имеем дело со скалярными величинами, любые исходные комплексные величины (напряжение, ток и полное сопротивление) должны быть представлены в показательной форме, а не в виде действительных или мнимых составляющих. К примеру, при определении активной мощности по величинам тока и сопротивления необходимо использовать величину тока в полярной системе координат, а не действительную или мнимую часть. При определении полной мощности по напряжению и полному сопротивлению обе эти комплексные величины должны быть представлены в полярной системе координат для применения скалярной арифметики.
Имеется несколько выражений, связывающих три типа мощности со значениями активного, реактивного и полного сопротивления (во всех случаях используются скалярные величины).
|
P – активная мощность P = I2R P = E2/R Единицей измерения является ватт |
|
Q – реактивная мощность Q = I2X Q = E2/X Единицей измерения является вольт-ампер реактивный (вар) |
|
S – полная мощность S = I2Z S = E2/Z S = IE Единицей измерения является вольт-ампер (ВА) |
Обратите внимание, что для определения активной и реактивной мощности имеются два выражения. Для определения полной мощности есть три выражения, P = IE используется только для этой цели
Изучите схемы, приведённые ниже, и посмотрите, как определяются эти три типа мощности при резистивной нагрузке, при реактивной нагрузке и при резистивно-реактивной нагрузке (см. рисунки ниже).
Об этой статье
wikiHow работает по принципу вики, а это значит, что многие наши статьи написаны несколькими авторами. При создании этой статьи над ее редактированием и улучшением работали, в том числе анонимно, 20 человек(а). Количество просмотров этой статьи: 356 053.
Категории: Избранная статья | Дом
English:Calculate Wattage
Español:calcular el vatiaje
Deutsch:Stromverbrauch berechnen
Italiano:Calcolare la Potenza Elettrica
Português:Calcular a Potência
Français:calculer une puissance électrique
中文:计算功率
Bahasa Indonesia:Menghitung Watt
Nederlands:Vermogen berekenen
한국어:와트(전력량) 계산하는 방법
हिन्दी:वाटेज की गणना करें
日本語:消費電力を計算する
Türkçe:Vat Miktarı Nasıl Hesaplanır
Tiếng Việt:Tính công suất
العربية:حساب القوة الكهربائية بوحدة الواط
Печать
Сила тока – чему равна, в каких единицах она измеряется, как найти силу тока по формуле
Как уже стало понятно, сила электротока – это физическая величина, показывающая заряд, который проходит через проводник за единицу времени. Основная формула для ее вычисления выглядит так: I = q/t, где q – это заряд, который идет по проводнику в кулонах, а t – это временной интервал в секундах.
Рассчитать силу электротока можно и с помощью закона Ома. Он гласит, что эта величина равна напряжению сети в вольтах, деленному на ее сопротивление в омах. В связи с этим имеет место формула такого рода — I = U/R. Этот закон применим для расчета значений постоянного тока.
Чтобы вычислить переменные параметры электричества, нужно разделить найденные величины на квадратный корень из двух.
К сведению! Это более практичный метод измерения, и им приходится пользоваться часто, так как все приборы в доме или в офисе работают от розеток, которые подают переменный ток. Делается это из-за того, что с ним легче работать, его удобнее трансформировать.
Закон Ома в таблице
Важно! Наглядный пример работы переменного электротока можно наблюдать при включении люминесцентных ламп. Пока они полностью не загорятся, они будут моргать, потому что ток двигается в них то туда, то сюда
Единицей измерения силы тока является ампер. Он определяется как сила неизменяющегося тока, который проходит по бесконечным параллельным проводникам с наименьшим круговым сечением (с минимальной площадью кругового сечения), отдаленным друг от друга на 1 метр и расположенным в безвоздушном вакуумном пространстве. Это взаимодействие на одном метре длины этих проводников, равное 2 × 10 в минус 7-й степени Ньютона. Если в проводнике за одну секунду времени проходит один кулон заряда, то сила тока в нем равна одному амперу.
Аккумуляторы являются вторичными источниками, но неразрывно связаны с батарейками
Прибор для измерения
Мощность тока измеряют ваттметром, существует три разновидности таких приборов:
- низкочастотные;
- радиочастотные;
- оптические.
Низкочастотные применяются для измерения W постоянного тока и переменного промышленной частоты (50 Гц), они делятся на две разновидности:
- однофазные;
- трехфазные.
Для измерения реактивной мощности применяют другой прибор — варметр.
По принципу действия ваттметры делятся на:
- аналоговые;
- цифровые.
Почти все цифровые ваттметры включают в себя варметр, то есть могут измерять W активную и реактивную. Аналоговые приборы (Д8002, Ц301, Д5071 и др.) определяют мощность тока посредством двух катушек: одна подключена последовательно с нагрузкой, другая — параллельно.
Протекающий в катушках ток инициирует возникновение магнитных полей. А те, взаимодействуя друг с другом, создают вращающий момент, воздействующий на стрелку.
Цифровой ваттметр
Величина момента зависит от:
- силы тока;
- напряжения;
- cosϕ (при изменении активной мощности) или sinϕ (реактивной).
Цифровые ваттметры (MI 2010А, ЩВ02, СР3010 и пр.) оснащены парой датчиков включенных:
- по току — последовательно с нагрузкой;
- по напряжению — параллельно.
Контроллер по показаниям с датчиков делает вычисления и выводит их на табло.
Что называется мощностью электрического тока
Мощность электрического тока (EP -electric power), потребляемая электрооборудованием, равна напряжению на нем, умноженному на ток, протекающий через него.
P = U*I
Данная формула показывает, в каких единицах измеряется электрическая мощность — это В⋅А.
Изменение тока
Формулировка верна для сетей постоянного тока (DC — Direct Current), а в сетях переменного тока (AC -Alternating Current) ситуация более сложна для нагрузок, которые являются реактивными. Чтобы рассчитать истинную EP, потребляемую приемником, необходимо учитывать несинусоидальные формы величин, а также углы сдвига тока опережение/запаздывание, вызванных реактивными нагрузками от присутствия в сети индуктивности (L) и конденсаторов . В таком случае истинная EP, будет меньше, чем простое произведение: U*I.
Треугольник мощности
Важно! Определение такого показателя потребуется при выборе источников питания AC, проектировании проводки и защите электрических цепей. Это вызвано тем, что, хотя кажущаяся энергия больше, чем истинная потребляемая EP, протекающий через нагрузку ток становится большим
Под него необходимо будет выбрать размеры проводов и устройства защиты оборудования электросети.
Косинус угла в электротехнике
Итак, что такое косинус в электротехнике? Дело в том, что есть такое явление, как сдвиг фаз между током и напряжением
Он происходит по разным причинам, и иногда важно знать о его величине. Сдвиг фаз можно измерить в градусах, от 0 до 360
На практике степень реактивности (без указания индуктивного либо емкостного характера) выражают не в градусах, а в функции косинуса, и называют коэффициентом мощности:
cos fi
где:
- P – активная мощность, которая тратится на совершение полезной работы,
- S – полная мощность.
Полная мощность является геометрической суммой активной Р и реактивной Q мощностей, поэтому формулу коэффициента мощности можно записать в следующем виде:
Формула коэффициента мощности через активную и реактивную мощности
В иностранной литературе cos φ называют PF (Power Factor). Фактически, это коэффициент, который говорит о сдвиге сигнала тока по отношению к сигналу напряжения.
Легендарный Алекс Жук очень толково рассказал, что такое реактивная мощность, и всё по этой теме:
В видео подробно и доступно изложена вся теория по теме.
Треугольник мощностей и косинус Фи
Если взять всю цепь, проанализировать её состав, фазы токов и напряжений, затем построить векторную диаграмму. После этого изобразить активную по горизонтальной оси, а реактивную – по вертикальной и соединить результирующим вектором концы этих векторов – получится треугольник мощностей.
Он выражает отношение активной и реактивной мощности, а вектор, соединяющий концы двух предыдущих векторов – будет выражать полную мощность. Всё это звучит слишком сухо и запутано, поэтому посмотрите на рисунок ниже:
Буквой P – обозначена активная мощность, Q – реактивная, S – полная.
Формула полной мощности имеет вид:
Самые внимательные читатели наверняка заметили подобие формулы теореме Пифагора.
Единицы измерения:
- P – Вт, кВт (Ватты);
- Q – ВАр, кВАр (Вольт-амперы реактивные);
- S – ВА (Вольт-амперы);
Понятия «фактический уровень напряжения» и «фактическое напряжение» — это разные понятия
Для определения величины тарифа на передачу электроэнергии важно установить на каком «фактическом уровне напряжения» подключён потребитель электроэнергии. Не на каком « фактическом напряжении», а на каком «фактическом УРОВНЕ напряжения»
Это не одно и тоже.
Эти понятия становятся, практически тождественными при ситуации, когда граница балансовой принадлежности потребителя находится НЕ на ИСТОЧНИКЕ ПИТАНИЯ.
В этом случае за « напряжение», относящееся к соответствующему «уровню напряжения», принимают «фактическое напряжение» ЭПУ потребителя в точке подключения к объектам электросетевого хозяйства ТСО.
То есть «фактическое напряжение» ЭПУ совпадает с «напряжением», которое относится к тому или иному «уровню напряжению». « Фактическое напряжение» ЭПУ потребителя в точке подключения к объектам электросетевого хозяйства ТСО ПРЕДОПРЕДЕЛЯЕТ «фактический УРОВЕНЬ напряжения», используемый для выбора величины тарифа на передачу электроэнергии.
Например, если у вас «фактическое напряжение» ЭПУ в точке подключения к объектам электросетевого хозяйства ТСО составляет 6кВ, и эта точка подключения находится НЕ на источнике питания, то напряжение, относящееся к соответствующему « уровню напряжения», будет тоже 6 кВ. Поэтому, «уровень напряжения» будет «средним вторым» (СН2), так как напряжение ЭПУ полностью совпадает с напряжением, относящимся ко второму «уровню напряжения» (СН2). Отсюда, ваш «фактический уровень напряжения», на котором подключены ваши ЭПУ к объектам электросетевого хозяйства ТСО, будет полностью определяться указанным выше совпадением «напряжений»: напряжения ЭПУ и напряжения, относящегося к соответствующему «уровню напряжения».
Далее, исходя из «фактического уровня напряжения», по тарифному меню ТСО, определяем величину тарифа на передачу электроэнергии, соответствующую уровню напряжения — среднее второе напряжение (СН2).
Совсем иная ситуация, когда граница балансовой принадлежности потребителя находится на ИСТОЧНИКЕ ПИТАНИЯ.
