Электрическая мощность. Мощность электрического тока. « ЭлектроХобби
В этой теме хотелось бы раскрыть понятие электрической мощности в простой и понятной форме. И, пожалуй, прежде чем говорить об электрической мощности, сперва следует определиться с понятием мощности в общем смысле. Обычно, когда люди говорят о мощности, они подразумевают некую «силу», которой обладает тот или иной предмет (мощный электродвигатель) либо действие (мощный взрыв). Но как мы знаем из школьной физики, сила и мощность — это разные понятия, но зависимость у них есть.
Первоначально мощность (N), это характеристика, относящаяся к определённому событию (действию), а если оно привязано к некоторому предмету, то с ним также условно соотносят понятие мощности. Любое физическое действие подразумевает воздействие силы. Сила (F), с помощью которой был пройден определённый путь (S) будет равняться совершенной работе (А). Ну, а работа, проделанная за определённое время (t) и будет приравниваться к мощности.
Мощность — это физическая величина, которая равна отношению совершенной работы, что выполняется за некоторый промежуток времени, к этому же промежутку времени. Поскольку работа является мерой изменения энергии, то ещё можно сказать так: мощность — это скорость преобразования энергии системы.
Разобравшись с понятием механической мощности, перейдём к рассмотрению электрической мощности (мощность электрического тока). Как Вы должны знать U — это работа, выполняемая при перемещении одного кулона, а ток I — количество кулонов, проходящих за 1 сек. Поэтому произведение тока на напряжение показывает полную работу, выполненную за 1 сек, то есть электрическую мощность или мощность электрического тока.
Анализируя приведённую формулу, можно сделать очень простой вывод: поскольку электрическая мощность
Активная электрическая мощность (это мощность, которая безвозвратно преобразуется в другие виды энергии — тепловую, световую, механическую и т.д.) имеет свою единицу измерения — Вт (Ватт). Она равна произведению 1 вольта на 1 ампер. В быту и на производстве мощность удобней измерять в кВт (киловаттах, 1 кВт = 1000 Вт). На электростанциях уже используются более крупные единицы — мВт (мегаватты, 1 мВт = 1000 кВт = 1 000 000 Вт).
Реактивная электрическая мощность — это величина, которая характеризует такой вид электрической нагрузки, что создаются в устройствах (электрооборудовании) колебаниями энергии (индуктивного и емкостного характера) электромагнитного поля. Для обычного переменного тока она равна произведению рабочего тока I и падению напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q = U*I*sin(угла). Реактивная мощность имеет свою единицу измерения под названием ВАр (вольт-ампер реактивный). Обозначается буквой «Q».
Простым языком активную и реактивную электрическую мощность на примере можно выразить так: у нас имеется электротехническое устройство, которое имеет нагревательные тэны и электродвигатель. Тэны, как правило, сделаны из материала с высоким сопротивлением. При прохождении электрического тока по спирали тэна, электрическая энергия полностью преобразуется в тепло. Такой пример характерен активной электрической мощности.
Электродвигатель этого устройства внутри имеет медную обмотку. Она представляет собой индуктивность. А как мы знаем, индуктивность обладает эффектом самоиндукции, а это способствует частичному возврату электроэнергии обратно в сеть. Эта энергия имеет некоторое смещение в значениях тока и напряжения, что вызывает негативное влияние на электросеть (дополнительно перегружая её).
Похожими способностями обладает и ёмкость (конденсаторы). Она способна накапливать заряд и отдавать его обратно. Разница ёмкости от индуктивности заключается в противоположном смещении значений тока и напряжения относительно друг друга. Такая энергия ёмкости и индуктивности (смещённая по фазе относительно значения питающей электросети) и будет, по сути, являться реактивной электрической мощностью.
Более подробно о свойствах реактивной мощности мы поговорим в соответствующей статье, а в завершении этой темы хотелось сказать о взаимном влиянии индуктивности и ёмкости. Поскольку и индуктивность, и ёмкость обладают способностью к сдвигу фазы, но при этом каждая из них делает это с противоположным эффектом, то такое свойство используют для компенсации реактивной мощности (повышение эффективности электроснабжения). На этом и завершу тему, электрическая мощность, мощность электрического тока.
P.S. Говоря об электрической мощности электротехнических устройств мы должны помнить, что она в них ограничивается номинальными и максимальными значениями тока и напряжения, а эти ограничения уже зависят от материала, рабочих частот, технологии изготовления и прочих факторов.
обозначение, в чем измеряется и какой её максимум
Электрическая мощность любого прибора — важный показатель, который позволяет определить возможность его работы в сетях абонента. Этот показатель применяется для расчета электрических схем и режима работы электроустановки, для обеспечения надежной работы электросетей. Чем мощность приемников будет большей, тем быстрее они выполнят нужную работу.
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 токаФормулировка 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.
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.
Виды электрических мощностей
Существует энергия, генерируемая некоторыми механизмами для создания электромагнитного и электрического поля, которая им необходима для функционирования, — это реактивная составляющая нагрузки. С другой стороны, активная составляющая показывает способность агрегата преобразовать полученную энергию в механическую работу или тепло.
Этот полезный эффект называется активной мощностью и измеряется в кВтч.
Приемники, образованные чистыми резисторами: нагревательные приборы, лампы накаливания и другие, обладают исключительно этим типом нагрузки.
Обратите внимание! Коэффициент мощности относится к активному и кажущемуся энергопотреблению установки. Кажущаяся энергия в свою очередь зависит от активной и реактивной энергии. При одинаковом потреблении активной нагрузки, чем выше потребление реактивной составляющей, тем ниже коэффициент.
Синусоидальный токАктивная мощность
Активная — реальная или истинная мощность (Pa) выполняет фактическую работу в нагрузке и выражается в Вт.
Для однофазной цепи:
Pa = I*U* cosφ = UI PF
где:
- φ= фазовый угол;
- PF = cosφ -коэффициент нагрузки.
Трехфазная сеть:
Pa = 3* U* I* cosφ = 1,732 *U*I* PF
Реактивная мощность
Реактивная мощность (Pr) присутствует у электродвигателей, трансформаторов и устройств с реактивными сопротивлениями и индуктивностью. Эти устройства, как правило, индуктивные, поглощают энергию из сети, создавая магнитные поля, и возвращают ее, при смене направления синусоиды. При таком обмене энергией возникает дополнительное потребление, которое не способно быть использовано некоторыми приемниками. Этот вид называется реактивной энергией и измеряется в кВАр. Она вызывает перегрузку в линиях, трансформаторах и генераторах.
Для однофазной цепи:
Pr = U*I* sinφ
Реактивная мощностьТрехфазная сеть:
Pr = 3* U *I *sinφ
Во многих отношениях реактивную мощность можно рассматривать, как пену на бокале пива. Покупатель платит бармену за полный стакан пива, но выпивает только само пиво, которое всегда меньше.
Основным преимуществом использования распределения электроэнергии переменного тока является то, что уровень напряжения питания можно изменять с помощью трансформаторов, но не все электрооборудование потребляет реактивную мощность, которая занимает часть нагрузки на линиях электропередач.
В то время, как реальная или активная мощность — это энергия, подаваемая для работы двигателя, обогрева дома или освещения электрической лампочки, реактивная мощность обеспечивает важную функцию регулирования напряжения, помогая тем самым эффективно перемещать энергию через энергосистему по линиям электропередач.
Оборудование энергосистемы рассчитано на работу в пределах ± 5% от номинального напряжения. Колебания уровней напряжения приводят к неисправности различных приборов. Высокое напряжение повреждает изоляцию обмоток, в то время как низкое напряжение вызывает плохую работу различного оборудования, например, низкую освещенность шин или перегрев асинхронных двигателей.
Если потребляемая мощность больше, чем потребляемая с помощью передающих линий, ток, потребляемый от линий питания, увеличивается до такого высокого уровня, что вызывает резкое падение напряжения на стороне приемника. Если низкое напряжение будет продолжать падать — это приведет к отключению генераторирующих блоков, перегреву двигателей и выходу из строя другого оборудования.
Чтобы преодолеть это, реактивная мощность должна подаваться на нагрузку путем помещения реактивных катушек индуктивности или реакторов в линии электропередачи. Мощность этих реакторов зависит от количества видимой мощности, которая должна быть подана.
Полная мощность
Полная мощность — это энергия, подаваемая от поставщика в электросеть, для покрытия активной и реактивной составляющих.
Полная мощностьОна рассчитывается по формуле:
S = (Pa2 + Pr2 ) ½
Где: S — подача питания в цепь, В⋅А.
Кажущаяся EP будет измеряться в вольт-амперах (В⋅А) — напряжение системы, умноженное на текущий ток. Это комплексное значение, равное векторной сумме активной и реактивной энергии.
Однофазная сеть:
S = U*I
Где : U — электро потенциал, В.
Трехфазная сеть:
S = 3*U*I = 1732* U*I
Комплексная мощность
Взаимоотношения между тремя данными показателями легли в основу работы всего современного силового оборудования электрических сетей. Взаимосвязь между величинами выражается путем использования треугольника мощности. Применение векторов упрощает ряд математических операций. Преобразование комплексных чисел дает возможность установить размер комплексной мощности:
S=P+ jQ
Где: j — число, квадрат которого равен − 1 или мнимая единица.
Для примера можно проанализировать работу идеальной цепи из источника, создающего переменную ЭДС и имеющую общую нагрузку, в которой I и U, изменяются по синусоиде. В случае, когда потребление только резистивное/активное, I и U изменяют полярность синхронно, направление I не изменяет знак и всегда имеет положительное значение, в таком варианте потребляется нагрузка Pa.
В случае реактивной нагрузки — U и I имеют фазовый сдвиг на 90 градусов, а полезная энергия равна нулю. За 1/4 периода I создает реактивную нагрузку, а последующие 1/4 периода — возвращается. Когда схема состоит из параллельно включенных L и C, то, протекающие через них токи, имеют противоположные знаки. Поэтому C создает нагрузку Pr, а L гасит её.
Неактивная мощность
Неактивная или пассивная нагрузки образуется в AC-цепях. Она равняется квадратному корню из суммы (Pa2+Рr2), когда реактивная нагрузка отсутствует, то пассивная будет равна модулю |Pa|.
Присутствие нелинейных токовых искажений в сетях обусловлено несоблюдением направленности между U/I, инициированное нелинейностью сети, в частности, когда энергия обладает импульсной характеристикой. В случае нелинейных режимов возрастает полная EP. Такая нагрузка не считается активной, потребляя Pr и энергию иных токовых искажений. Она измеряется в единицах обычной мощности.
В чем измеряется электрическая мощность
Мощность — это энергия за единицу времени. Единица СИ для мощности — это ватт (Вт), который равен джоулю в секунду (Дж/с), при этом джоуль — единица СИ для энергии, а секунда — единица СИ для времени.
Единицы мощностиУмножение киловатта на час дает киловатт-час (кВт • ч), единицу, часто используемую электроэнергетическими компаниями для представления количества электрической энергии, произведенной или предоставленной потребителям. Аналогичным образом энергоемкость батарей нужно измерять в единицах ампер-часов (А-ч) или для переносных батарей в миллиамперах-часах (мА-ч).
В единицах СИ ватт имеет обозначение W. Имя сохранилось в знак признания Джеймса Уатта, который ввел термин «лошадиная сила» — старая единица мощности.
Единицы преобразования энергии:
- Лошадиные силы (HP) — 746 Вт;
- килоВатты (кВт) — 1×1000 Вт;
- мегаватты (МВт) −1×1000000 Вт;
- гигаватт (ГВт) — 1×1000000000 Вт.
Как определить максимальную мощность тока
Полезная мощность обладает наибольшим значением в случае, когда нагрузочное сопротивление — R равняется сопротивлению внутри источника — r.
R = r.
Pmax=E2 /4r
Где: E — электродвижущая сила (ЭДС) источника.
Можно рассчитать максимальную токовую нагрузку, которую будет использовать электрическое устройство, исходя из номинальной нагрузки и входного напряжения переменного тока. Номинальная энергонагрузка будет указана в технических характеристиках устройства, руководстве или на маркировке.
Так, например, если номинальное энергопотребление электрического устройства (P) составляет 12 Вт, максимальное потребление тока при различных напряжениях U= 120 В переменной сети будет:
I = 12/120 = 0,100 А или 100 мА
В переменной сети 220 В:
I = 12 / 220= 0,055A или 55 мА
Мощность электрооборудования
Во всех паспортных данных на электрооборудование указывают не только его активную нагрузку, но и коэффициент мощности, который является очень важным параметром, в сетях переменного тока AC и определяет, насколько эффективно электроэнергия используется нагрузкой.
Косинус фиЭто рациональное число от −1 до 1, и никогда не равняется единице. Коэффициент мощности системы зависит от типа нагрузки: C, L или R. Первые две отрицательно влияет на PF = cosφ системы. Его большое значение приводит к увеличению тока, потребляемого оборудованием.
PF определяется как отношение реальной активной нагрузки к полной. Его также можно определить, зная по косинусу фазового сдвига между U и I в AC-цепи. Улучшение PF направлено на оптимальное использование электроэнергии, сокращение на электроэнергию и снижение потерь в сетях. Силовые трансформаторы не зависят от коэффициента мощности. Если он близок к единице, для того же номинального значения КВА трансформатора, к нему может быть подключена большая нагрузка. Большинство силовых нагрузок являются индуктивными и заставляют ток отставать от напряжения.
Дополнительная информация! Чтобы преодолеть сдвиг, адаптировано несколько методов коррекции коэффициента PF, помогающих нейтрализовать этот запаздывающий разрыв. Наиболее распространенным методом коррекции коэффициента PF является использование статических конденсаторов параллельно нагрузке. Они подают опережающий ток в систему, тем самым сокращая отставание. Конденсаторные батареи подключены параллельно к индуктивным нагрузкам. Измерить PF можно фазометром — измерительный прибор, определяющий угол сдвига фаз.
Главными параметрами электроприборов считаются: U, I и P. Потребляемую мощность всех устройств абонента учитывают при расчете электропроводки жилого помещения. В противном случае, при включении в сеть большого количества устройств, наступит перегрузка сети. Электропроводка не выдержит ток от электротехнических агрегатов, что приведет к плавлению изоляции, короткого замыкания в сети и воспламенению проводов.
Определение электрической мощности оборудования.
Если для обеспечения надежной работы электрооборудования вы пришли к выводу о необходимости приобретения электрогенератора (миниэлектростанции), стабилизатора напряжения или источника бесперебойного питания (UPS), перво-наперво вам необходимо рассчитать мощность нагрузки, то есть суммарной мощности одновременно включаемого оборудования (потребителей).
При этом не сведущим в электротехнике людям порой довольно сложно разобраться в указанных на оборудовании различных числах, измеряемых в Вт или ВА, и каком-то cosφ. Обозначают эти величины полную и полезную мощность, которые связаны между собой посредством cosφ.
Определение электрической мощности потребителей заключается в расчете общей полной (суммарной) электрической мощности всего подключаемого электрооборудования. Единицей измерения полной мощности выступает вольт-ампер (ВА, VA). Поскольку основная часть потребители электроэнергии является устройствами переменного тока, то для подсчета их полной мощности используется концепция реактивной и активной мощности, которая в силу малости эффектов не актуальна для использующего постоянный ток электрооборудования. Так же не следует забывать, что в момент включения оборудования с электродвигателем потребляемая мощность будет в несколько раз превышать указанное в технических характеристиках значение по причине возникновения пусковых (пиковых) токов.
Принципиальное различие между активной и реактивной мощностью заключается в том, что в первом случае практически вся потребляемая электроэнергия используется на выполнение полезной работы, во втором случае часть потребляемой электроэнергии расходуется на создание электромагнитных полей, не связанных с выполнением полезной работы.
Активная мощность P (active power, true power, real power) потребляется электросопротивлением устройства, поэтому употребляются также названия резистивная или омическая, и преобразуется в полезную световую, тепловую, механическую и другие виды энергии. Активная нагрузка – это осветительные и электронагревательные приборы: лампы накаливания, теплые полы, утюги, электрочайники, электроплиты и т.д. Единицей измерения активной мощности является ватт (Вт, W).
Коэффициент перевода Вт в ВА в данном случае можно считать равным единице, то есть общую мощность потребителей этого типа определяют суммированием паспортных значений в ваттах. То есть, если, например, необходимо учитывать одновременную работу освещения из четырех ламп накаливания по 60 Вт и электроконвектора паспортной мощностью в 2 кВт выполняем простую операцию: 60 х 4 + 2000 = 2240 Вт или практически 2240 ВА.
Реактивная мощность Q (reactive power) – это понятие обозначает ту часть электроэнергии (реактивная составляющая), которая расходуется на создания переменных электромагнитных полей, возникающих при переходных процессах в оборудовании, имеющем в своем составе индуктивные и/или емкостные составляющие (катушки индуктивности, конденсаторы и т.п.).
Реактивная мощность неизбежна при работе электродвигателей, трансформаторов и, в то же время, она не выполняет полезной работы, но создает дополнительную нагрузку на электросеть. Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивной мощности (ВАр, VAr).
Как правило, в технических характеристиках электрооборудования с реактивной мощностью (холодильники, микроволновые печи, стиральные машины, кондиционеры, люминесцентные лампы, электроинструменты, сварочные аппараты и т.д.) указывается его активная мощность в Вт и cosφ – коэффициент мощности (power factor, PF). Значение cosφ указывает на ту часть потребляемой электроэнергии, которая преобразуется в активную мощность (при cosφ = 0,6, например, 60% «уйдет» на выполнение полезной работы, а оставшиеся 40% составят реактивную мощность). То есть, если в техническом паспорте холодильника указана мощность 875 Вт и cosφ = 0.7, то его полная мощность будет равна 875/0.7 = 1250 ВА.
Пусковые токи. Помимо активной и реактивной мощности, для оборудования, имеющего в своей конструкции электродвигатель, необходимо принимать во внимание возникающие при его запуске пусковые или пиковые токи, в несколько раз превышающие номинальное значение. Несмотря на кратковременность (от долей до нескольких секунд), они оказывают существенное влияние на работу миниэлектростанций (электрогенераторов), стабилизаторов и источников бесперебойного питания.
Многие производители игнорируют этот параметр в технических характеристиках выпускаемого оборудования и его приходиться уточнять у консультанта при покупке или в сервисном центре. Измерить значение пускового тока бытовым прибором не представляется возможным, поэтому, в крайнем случае, можно использовать усредненные значения коэффициентов пускового тока (ввиду приблизительности эти величины могут не отражать реальной ситуации).
| Оборудование | Коэффициент пускового тока | Оборудование | Коэффициент пускового тока |
| Телевизор, пылесос | 1 | Циркулярная пила | 2 |
| Компьютер | 2 | Электропила | 2 |
| СВЧ-печь | 2 | Электрорубанок | 2 |
| Стиральная машина | 3 | Болгарка (УШМ) | 2 |
| Кондиционер | 5 | Дрель/Перфоратор | 3 |
| Холодильник | 4 | Бетономешалка | 3 |
| Электромясорубка | 7 | Погружной насос | 7 |
То есть для окончательного определения электрической мощности такого потребителя, как упоминавшийся выше холодильник, необходимо полученное ранее значение 1250 ВА умножить на коэффициент пускового тока и наши скромные паспортные 875 Вт превратятся в 1250 х 4 = 5000 ВА.
Различия в коэффициентах пускового тока обусловлены условиями работы электродвигателя после момента включения. Так двигатель холодильника или погружного насоса помимо выхода на рабочие обороты должен сразу после включения начать качать соответственно хладагент или воду, поэтому сопротивление движению изначально максимально. А у дрели или пылесоса за счет холостого хода при разгоне двигателя сопротивление движению нарастает плавно.
Большие пусковые токи при включении имеют и лампы накаливания, поскольку сопротивление холодной спирали в несколько раз ниже, чем раскаленной. Коэффициент пускового тока в этом случае может равняться 5 – 13, но ввиду кратковременности (0.05 – 0.30 секунд) его можно не учитывать для нескольких ламп, но на производстве, где их количество может достигать сотен, пренебречь возникающими скачками тока уже не удастся. Для люминесцентных ламп с электронным поджигом коэффициент пускового тока равен 1.1 – 2.0.
Электрическая Мощность — понятие и значение
Рассмотрим что означает понятие и значение слова электрическая мощность .
величина, характеризующая скорость передачи электроэнергии.
См. также
… выполняется соотношение : Это уравнение представляет собой математическую форму записи баланса мощностей : суммарная мощность , генерируемая источниками электрической энергии , равна суммарной мощности , потребляемой … … энергии в магнитное поле катушки или электрическое поле конденсатора , которое называется реактивной мощностью В общем случае выражение для реактивной мощности имеет вид : Она положительна при отстающем токе (индуктивная … (Теоретические основы электротехники)
… ] Аналоговый стрелочный ваттметр Ваттметры (в том числе варметры ) — измерительные приборы , предназначенные для определения мощности электрического тока или электромагнитного излучения По назначению и диапазону частот ваттметры можно … … тока ), радиочастотные и оптические Ваттметры радиодиапазона по назначению делятся на два вида : проходящей мощности , включаемые в разрыв линии передачи , и поглощаемой мощности , подключаемые к концу линии в качестве … (Физические основы механики)
… структурных схем показаны микрофонный усилитель , задающий генератор , умножитель частоты , усилитель мощности с антенной , а по правилам выполнения электрических принципиальных схем — модуль фазового модулятора . Рис … … Укажите буквенно-цифровой код схемы электрической структурной . Укажите буквенно-цифровой код схемы электрической функциональной . Укажите буквенно-цифровой код схемы электрической соединений . Укажите буквенно-цифровой код … (Электроника, Микроэлектроника , Элементная база)
… Баланс мощностей — это выражение закона сохранения энергии , в электрической цепи Определение баланса мощностей … … — число источников и приемников энергии в цепи Примечание Заметим , что потребляется и отдается не мощность , а электрическая энергия Уравнение называют уравнением (условием ) баланса мощностей В цепях синусоидального … (Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства)
… /)cosϕ≈ kP , где к — коэффициент пропорциональности Ваттметры электродинамической системы можно применять для измерения электрической мощности в цепях как постоянного , так и переменного тока , но наиболее широко их используют для измерения мощности промышленной … … их используют для измерения мощности промышленной частоты Контрольные вопросы : Что собой представляет мощность электрических колебаний ? Перечислить основные методы измерения мощностей в различных частотных диапазонах … (МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ)
… управления выходным каскадом и обеспечивает их надежную работу вплоть до теоретически максимального уровня мощности Несмотря на это , обычные 1 -битные сигма -дельта модуляторы не слишком … … Именно это дает такому каскаду кпд свыше 90 % (практически на любых мощностях ) Рис Блок -схема усилителя класса D без обратной связи Рисунок Типовая структурная … (Электроника, Микроэлектроника , Элементная база)
электрическая емкость
электрическая плитка
Электрическая энергия и мощность
Основные понятия и определения электротехникиЭлектрическая энергия — это способность электромагнитного поля производить работу, преобразовываясь в другие виды энергии.
Электроэнергия — наиболее совершенный и универсальный вид, сравнительно легко преобразующийся в другие виды энергии: механическую, тепловую, световую, химическую и др.
Совершение работы связано с перемещением зарядов через элементы, обладающие сопротивлением. Единица измерения электроэнергии (работы) — джоуль (Дж). Она соответствует работе по перемещению заряда в один кулон между точками цепи с напряжением в один вольт: 1 Дж = 1 В • 1 Кл.
Электрическая мощность — это работа по перемещению электрических зарядов в единицу времени.
Различают активную, реактивную и полную мощности.
Активная мощность — это мощность, связанная с преобразованием электроэнергии в тепловую или механическую энергию.
В цепях постоянного тока активная мощность, Вт,
Р ш UI = Р г, в цепях переменного синусоидального тока
(/„
где U — действующее значение напряжения, В, U » -~;
л/2
I — действующее значение тока, А, I = ~.
Ф — угол сдвига между векторами напряжения и тока, град.
Реактивная (индуктивная) мощность в цепях переменного синусоидального тока в установившихся режимах связана с созданием магнитных полей в элементах цепи и покрытием потерь на так называемые магнитные поля рассеяния этих элементов.
QL = UI sinq> * I2 xL .
Реактивная (емкостная) мощность в цепях переменного синусоидального тока в установившихся режимах направлена на создание электрических полей в диэлектрических средах элементов цепи.
Qc = UI sincp —I2xc .
Единица измерения реактивной мощности — вар.
В цепях постоянного тока в установившихся режимах реактивные мощности равны нулю.
Полная мощность элемента в цепи переменного синусоидального тока определяется как геометрическая сумма активной и реактивной мощностей: •
где z = /Jr2 + (xL—xc)z — полное сопротивление цепи, Ом. Единица измерения полной мощности — В>А
единица измерения электрической величины, формулы для ее определения
Мощность является физическим показателем. Она определяет работу, производимую во временном отрезке и помогающую измерять энергетическое изменение. Благодаря единице измерения мощности тока легко определяется скоростное энергетическое течение энергии в любом пространственном промежутке.
Расчет и виды
Из-за прямой зависимости мощности от напряжения в сети и токовой нагрузки следует, что эта величина может появляться как от взаимодействия большого тока с малым напряжением, так и в результате возникновения значительного напряжения с малым током. Такой принцип применим для превращения в трансформаторах и при передаче электроэнергии на огромные расстояния.
Существует формула для расчета этого показателя. Она имеет вид P = A / t = I * U, где:
- Р является показателем токовой мощности, измеряется в ваттах;
- А — токовая работа на цепном участке, исчисляется джоулями;
- t выступает временным промежутком, на протяжении которого совершалась токовая работа, определяется в секундах;
- U является электронапряжением участка цепи, исчисляется Вольтами;
- I — токовая сила, исчисляется в амперах.
Электрическая мощность может иметь активные и реактивные показатели. В первом случае происходит преобразование мощностной силы в иную энергию. Ее измеряют в ваттах, так как она способствует преобразованию вольта и ампера.
Реактивный показатель мощности способствует возникновению самоиндукционного явления. Такое преобразование частично возвращает энергетические потоки обратно в сеть, из-за чего происходит смещение токовых значений и напряжения с отрицательным воздействием на электросеть.
Определение активного и реактивного показателя
Активная мощностная сила вычисляется путем определения общего значения однофазной цепи в синусоидальном токе за нужный временной промежуток. Формула расчета представлена в виде выражения Р = U * I * cos φ, где:
- U и I выступают в качестве среднеквадратичного токового значения и напряжения;
- cos φ является углом межфазного сдвига между этими двумя величинами.
Благодаря мощностной активности электроэнергия превращается в другие энергетические виды: тепловую и электромагнитную энергии. Любая электросеть с током синусоидального или несинусоидального направления определяет активность цепного участка суммированием мощностей каждого отдельного цепного промежутка. Электромощность трехфазного цепного участка определяется суммой каждой фазной мощности.
Аналогичным показателем активной мощностной силы считается величина мощности прохождения, которая рассчитывается путем разницы между ее падением и отражением.
Реактивный показатель измеряется в вольт-амперах. Он является величиной, применяемой для определения электротехнических нагрузок, создаваемых электромагнитными полями внутри цепи переменного тока. Единица измерения мощности электрического тока вычисляется умножением среднеквадратичного значения напряжения в сети U на переменный ток I и угол фазного синуса между этими величинами. Формула расчета выглядит следующим образом: Q = U * I * sin.
Если токовая нагрузка меньше напряжения, тогда фазное смещение носит положительное значение, если наоборот — отрицательное.
Величина измерения
Основной электротехнической единицей является мощность. Для того чтобы определить, в чем измеряется мощность электрического тока, нужно изучить основные характеристики этой величины. По законам физики ее измеряют в ваттах. В условиях производства и в быту величина переводится в киловатты. Вычисления крупных мощностных масштабов требуют перевода в мегаватты. Такой подход практикуется на электростанциях для получения электрической энергии. Работа исчисляется в джоулях. Величина определяется следующими соотношениями:
- 1 Джоуль равен 1 Ватту, умноженному на 1 секунду;
- 1 кДж = 1000 Дж;
- 1Мдж = 1000000 Дж;
- 1 ватт/час = 1 киловатт/час;
- 1 кВт * ч = 1000 Вт * 3600 с = 3600000 Дж.
Потребительская мощностная сила обозначается на самом электроприборе или в паспорте к нему. Определив этот параметр, можно получить значения таких показателей, как напряжение и электрический ток. Используемые показатели указывают, в чем измеряется электрическая мощность, они могут выступать в виде ваттметров и варметров. Реактивная сила показателя мощности определяется фазометром, вольтметром и амперметром. Государственным эталоном того, в чем измеряется мощность тока, считается частотный диапазон от 40 до 2500 Гц.
Примеры вычислений
Для расчета тока чайника при электромощности 2 КВт используется формула I = P / U = (2 * 1000) / 220 = 9 А. Для запитывания прибора в электросеть не используется длина разъема в 6 А. Приведенный пример применим только тогда, когда полностью совпадает фазное и токовое напряжение. По такой формуле рассчитывается показатель всех бытовых приборов.
Если цепь является индуктивной или имеет большую емкость, то рассчитывать мощностную единицу тока необходимо, используя другие подходы. К примеру, мощность в двигателе с переменным током определяется с помощью формулы Р = I * U * cos.
При подключении прибора к трехфазной сети, где напряжение будет составлять 380 В, для определения показателя суммируются мощности каждой фазы в отдельности.
В качестве примера можно рассмотреть котел из трех фаз мощностной вместимостью 3 кВт, каждая из которых потребляет 1 кВт. Ток на фазе рассчитывается по формуле I = P / U * cos φ = (1 * 1000) / 220 = 4,5 А.
На любом приборе обозначается показатель электромощности. Передача большого мощностного объема, применяемая в производстве, осуществляется по линиям с высоким напряжением. Энергия преобразовывается с помощью подстанций в электроток и подается для использования в электросети.
Благодаря несложным расчетам определяется мощностная величина. Зная ее значение, можно сделать правильный подбор напряжения для полноценной работы приборов бытового и промышленного предназначения. Такой подход поможет избежать перегорания электроприборов и обезопасить электросети от перепадов напряжения.
Мощность электрической сети: определение, в чем измеряется
Чтобы определить сущность понятия мощности электрической сети, необходимо дать обозначения мощности электрического Чтобы определить сущность понятия мощности электрической сети, необходимо дать обозначения мощности электрического тока как такового.
Под мощностью электрического тока считают ту количественную меру, которой он непосредственно и характеризуется. Определить ее можно сложив основные параметры — силу тока и его напряжение. Обозначается данное выражение мощности в Ваттах и измеряется специальным прибором – Ваттметром.
Как определить мощность электрической сети
Мощность электрической сети, внешней или внутренней, определяется этими соотношениями — величиной тока и временем произведенной работы за определенную единицу времени. Работы современных энергосистем разрешают не только генерировать, но и передавать на расстояние практически любые мощности, вопрос лишь в непосредственной нуждаемости в них и в необходимых ресурсах для производства электрической энергии.
Так рядовой потребитель обычно использует мощность, которую ему передает поставщик электроэнергии, в размере от 5 до 10Кв. Как правило, данной мощности потребителю с лихвой хватает для своего жизнеобеспечения и для работы всех необходимых электроприборов бытовой техники. Понятно, что энергонасыщенному производству для эффективной работы нужны будут совсем иные значения мощностей, на сотни порядков выше.
От чего зависит мощность электрической сети?
Смена мощностей электрической сети зависит и от внешних условий их поступления, и от установки ограничительных устройств (автоматов, полуавтоматов), которые регулируют поступление емкостных мощностей к источнику потребления. Делаться это может на разных уровнях, от бытового щитка в доме до центральных устройств электрораспределения.
Мощность электрической сети можно определить специальным прибором или рассчитать посредством математических вычислений (если знать параметры силы тока и напряжения).
Для измерения мощности прибором, нужно подключить тестер к источнику тока, настроить его именно на получение нужных данных, ведь тестер работает как в режиме ваттметра, так в режиме и амперметра. Поэтому можно узнать мощность сети и иным способом. Измерив силу тока и зная рабочее напряжение сети 220В, можно умножить данные значения и получить нужную сумму в Ватах.
Пропуск определенного объема мощностей через электрическую сеть требуют применения в обустройстве электроснабжения, комплектации энергосети материалами, которые будут соответствовать требованиям необходимых номинальных значений.
Что такое электроэнергия? Определение, единицы и типы
Определение: Скорость, с которой выполняется работа в электрической цепи, называется электрической мощностью. Другими словами, электрическая мощность определяется как скорость передачи энергии. Электроэнергия вырабатывается генератором, а также может поставляться электрическими батареями. Он дает низкоэнтропийную форму энергии, которая переносится на большие расстояния, а также преобразуется в различные другие формы энергии, такие как движение, тепловая энергия и т. Д.
Электроэнергия делится на два типа: мощность переменного тока и мощность постоянного тока. Классификация электроэнергии зависит от характера тока. Электроэнергия продается в джоулях, которые являются произведением мощности в киловаттах и времени работы оборудования в часах. Полезность электроэнергии измеряется электросчетчиком, который регистрирует общую энергию, потребляемую устройствами с питанием. Электрическая мощность определяется уравнением, показанным ниже.
Где В, — напряжение в вольтах, I — ток в амперах, R — сопротивление, обеспечиваемое устройствами с питанием, T — время в секундах, а P — мощность, измеренная в Вт.
Единица электроэнергии
Единица измерения электрической мощности — Ватт.
Если, Таким образом, мощность, потребляемая в электрической цепи, считается равной одному ватту, если через цепь протекает ток в один ампер, когда к ней приложена разность потенциалов в 1 В. Большей единицей электрической мощности является киловатт (кВт), обычно используется в энергосистеме
Виды электроэнергии
Электроэнергия в основном подразделяется на два типа. Это мощность постоянного и переменного тока.
1. Питание постоянного тока
Мощность постоянного тока определяется как произведение напряжения и тока. Его производят топливный элемент, аккумулятор и генератор.
Где P — мощность в ваттах.
В — напряжение в вольтах.
I — ток в амперах.
2. Электропитание переменного тока
Электропитание переменного тока в основном подразделяется на три типа. Это кажущаяся мощность, активная мощность и реальная мощность.
1. Полная мощность — Полная мощность — это бесполезная мощность или мощность холостого хода.Он представлен символом S, а их единица СИ — вольт-ампер.
Где S — полная мощность
В действующее значение — действующее значение напряжения = В пиковое значение √2 в вольтах.
I rms — RMS ток = I пик √2 в усилителе.
2. Активная мощность — Активная мощность (P) — это активная мощность, которая рассеивается в сопротивлении цепи.
Где, P — реальная мощность в ваттах.
V rms — RMS напряжение = V пиковое √2 в вольтах.
I rms — RMS ток = I пик √2 в усилителе.
Φ — фазовый угол импеданса между напряжением и током.
3. Реактивная мощность — Мощность, развиваемая в реактивном сопротивлении цепи, называется реактивной мощностью (Q). Он измеряется в реактивных вольт-амперах.
Где, Q — реактивная мощность в ваттах.
V rms — RMS напряжение = V пиковое √2 в вольтах.
I rms — RMS ток = I пик √2 в усилителе.
Φ — фазовый угол импеданса между напряжением и током.
Соотношение между полной, активной и реактивной мощностью показано ниже.
Отношение реальной мощности к полной называется коэффициентом мощности, и его значение находится в диапазоне от 0 до 1.
Определение: Электроэнергия | Информация об открытой энергии
Количество энергии, производимой в секунду; скорость передачи электроэнергии; обычно выражается в мегаваттах (МВт). [1]
Определение Википедии
- Электрическая мощность — это скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи. В системе СИ единица мощности — ватт, один джоуль в секунду. Электроэнергия обычно вырабатывается электрическими генераторами, но также может поставляться из таких источников, как электрические батареи. Электроэнергетика обычно снабжает ее предприятиями и жилыми домами (как бытовую электроэнергию) через электрическую сеть.Электроэнергия может доставляться на большие расстояния по линиям электропередачи и использоваться для таких приложений, как движение, свет или тепло с высокой эффективностью. Электроэнергия — это скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи. В системе СИ единица мощности — ватт, один джоуль в секунду. Электроэнергия обычно вырабатывается электрическими генераторами, но также может поставляться из таких источников, как электрические батареи. Электроэнергетика обычно снабжает ее предприятиями и жилыми домами (как бытовую электроэнергию) через электрическую сеть.Для выработки электроэнергии необходимо создать или отремонтировать систему энергоснабжения. Система подачи электроэнергии описывает все процессы, связанные с обеспечением доступности электроэнергии в зданиях. В частности, он включает в себя проводку и электроснабжение всего дома или здания. В системе подачи энергии существуют различные схемы подачи энергии. Схема подачи питания включает в себя розетки, розетки питания и USB-розетки в зданиях для легкого доступа к источнику питания. Электроэнергия может доставляться на большие расстояния по линиям электропередачи и использоваться для таких приложений, как движение, свет или тепло с высокой эффективностью., Электрическая мощность — это скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи. В системе СИ единица мощности — ватт, один джоуль в секунду. Электроэнергия обычно вырабатывается электрическими генераторами, но также может поставляться из таких источников, как электрические батареи. Электроэнергетика обычно снабжает ее предприятиями и жилыми домами (как бытовую электроэнергию) через электрическую сеть. Электроэнергия может доставляться на большие расстояния по линиям электропередачи и использоваться для таких приложений, как движение, свет или тепло с высокой эффективностью.== Определение == привет
Определение Reegle
- Нет определения reegle
- Связанные термины
- Электрический ток, Электричество, Энергия, энергия, мощность, производство электроэнергии
Список литературы
- ↑ http://205.254.135.24/tools/glossary/index.cfm?id=E
Электроэнергия: определение и типы — видео и стенограмма урока
Питание постоянного тока
P = VI
Питание постоянного тока является самым простым.Постоянное напряжение доступно для проталкивания электрического заряда через цепь. В зависимости от встречающегося электрического сопротивления вырабатывается ток. Ток может течь только в одном направлении. Эта комбинация постоянного напряжения и одностороннего тока в какой-то момент преобразуется в другие формы энергии (обычно механическую энергию, тепло или и то, и другое). Мощность постоянного тока — это просто произведение напряжения и тока в ваттах (Вт), необходимых для обеспечения этой преобразованной энергии. Вот как записывается уравнение:
Общие сведения о мощности постоянного тока
Электроэнергия постоянного тока очень похожа на механическую энергию, генерируемую при езде на велосипеде из точки А в точку Б.Допустим, это расстояние в одну милю. Требуемая мощность зависит от того, сколько времени вам понадобится, чтобы преодолеть это расстояние. Чем быстрее вы выполните эту задачу (скорость), тем больше потребуется мощности.
Из-за холма и трения на дороге потребуется определенное усилие на педали для достижения определенной скорости. Сила, которую вы прикладываете к педалям, подобна напряжению. Скорость, достигаемая байком, подобна текущей. Если вы удвоите усилие на педалях, вы удвоите скорость вращения педалей и, таким образом, вы удвоите скорость велосипеда, если не переключаете передачи.
А как насчет мощности? Оказывается, вы можете измерить мощность на примере велосипеда почти так же, как в цепях постоянного тока. Если вы умножите силу, прилагаемую к педалям, на скорость, достигаемую велосипедом, вы сможете измерить, сколько энергии в единицу времени требуется, чтобы добраться из точки A в точку B с желаемой скоростью. Вот что такое сила!
Альтернативные вычисления для питания постоянного тока
Если вы знаете две из трех переменных в цепи постоянного тока (напряжение, ток и сопротивление), вы всегда можете рассчитать мощность постоянного тока.Два других удобных уравнения:
Пример использования источника постоянного тока
Предположим, что аккумулятор 12 В подключен к галогенной фаре с внутренним сопротивлением 4 Ом. Сколько электроэнергии подается на фару?
Источник постоянного тока используется для приложений с низким напряжением или когда важна портативность. Большинство приложений, требующих батареи, работают на постоянном токе.В следующей таблице показаны некоторые варианты использования постоянного тока:
Как видите, фары автомобиля вырабатывают напряжение 12 вольт и мощность 40 ватт. Не слишком уж экстремально, правда? Что ж, как вы можете видеть ниже, у лунохода на Луне есть двигатель, который работает от 36 вольт и имеет мощность 746 ватт. Есть много вариантов используемых нами устройств.
AC Power
В следующий раз, когда вы увидите линии передачи высокого напряжения, присмотритесь к ним повнимательнее.Вы, вероятно, увидите набор из трех основных линий, а затем, возможно, меньший провод выше или ниже трех. Часто вы увидите две параллельные системы, по три линии с каждой стороны башни. Эти три линии, плюс меньший провод заземления, представляют тип питания переменного тока, называемый трехфазным, , что просто означает, что есть три независимых системы питания переменного тока, которые работают сбалансированным образом.
В 1870-х и 1880-х Томас Эдисон и другие выступали за использование постоянного тока в США.S. Только в 1891 году была продемонстрирована первая практическая трехфазная система переменного тока. Оказывается, что мощность переменного тока генерировать намного проще, потому что она создается вращающимися машинами, такими как водяные турбины, и ее легче использовать в промышленных приложениях, в основном в двигателях. Переменный ток победил, и теперь мы используем трехфазную сеть для передачи электроэнергии по всему миру.
Когда источник питания приближается к потребителям (например, к домам в вашем районе), он обычно разделяется на отдельные, однофазные линии переменного тока, что означает, что имеется только одна цепь переменного тока, и напряжение снижается до пригодного для использования уровни с помощью трансформаторов.В вашем районе у вас могут быть однофазные опоры питания, которые выглядят как изображение на экране прямо сейчас (если ваша электросеть не находится под землей):
К тому времени, когда в ваш дом поступит переменный ток, у вас обычно будет 110–120 В плюс пара цепей 220–240 В для таких вещей, как духовки, сушилки и центральное кондиционирование / отопление.
Питание переменного тока возникает в результате непостоянных напряжений и токов; они циклически переключаются между положительным и отрицательным значениями, выполняя цикл туда и обратно 60 раз в секунду (60 Гц в U.С.). Хорошей иллюстрацией этого является представление о маятнике, движущемся вперед и назад. Если мы допустим, что правая сторона часов представляет положительное положение маятника, а левая сторона — отрицательное, мы получим приблизительную диаграмму движения маятника во времени, которую вы можете видеть на своем экране прямо сейчас:
Движение маятника представляет собой приблизительно синусоидальную волну, и это та же форма волны, что и напряжение, и ток в цепях переменного тока.
Определение мощности переменного тока
Мощность переменного тока по-прежнему определяется как произведение напряжения и тока, но это немного сложнее математически. Не вдаваясь в подробности, можно рассмотреть один довольно простой расчет мощности переменного тока. Допустим, вас интересует потребляемая мощность электронагревателя. Нагреватель является примером резистивной нагрузки , потому что он действует во многом как резистор (который преобразует напряжение и ток в тепло).При чисто резистивной нагрузке (еще один хороший пример — огни) мы можем рассчитать мощность, используя среднее напряжение, средний ток и сопротивление следующим образом:
Среднее значение напряжения и тока находится путем умножения пикового значения синусоидальных волн для напряжения и тока на 70,7%.
Пример и использование источника переменного тока
Высоковольтный промышленный нагреватель питается от переменного напряжения с пиковым значением 340 В.Внутреннее сопротивление ТЭНа 8 Ом. Какую электрическую мощность преобразует обогреватель?
Электропитание переменного тока обычно используется в приложениях с более высоким напряжением или когда портативность не является проблемой. В следующей таблице показаны некоторые распространенные варианты использования источника переменного тока:
Как видите, многие из этих примеров потребляют много энергии, например сушилки для белья.Поэтому мы стараемся делать как можно меньше нагрузок. Вот почему ваша мама всегда говорит вам не оставлять свет включенным, когда вы выходите из комнаты. Мощность, производимая тостером, также объясняет, почему — если мы не обращаем внимания — мы получаем почерневшую огарку, когда готовим тосты по утрам.
Резюме урока
Электроэнергия возникает всякий раз, когда электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии, такие как тепловая или механическая энергия. Питание постоянного тока чаще используется в низковольтных устройствах, где важна портативность.Он рассчитывается как произведение напряжения и тока в ваттах, и есть еще две удобные формы уравнения.
Уравнение, которое мы используем для расчета потока постоянного тока, выглядит следующим образом:
I = P / V
Вкратце: напряжение измеряется в вольтах (В), мощность измеряется в ваттах (Вт), а ток измеряется в амперах (а).
Электропитание переменного тока имеет несколько форм и также рассчитывается как произведение напряжения и тока. Трехфазный состоит из трех независимых симметричных цепей переменного тока; легко генерировать; и используется для передачи на большие расстояния, а также в некоторых промышленных двигателях. Однофазный — это тип источника переменного тока, который используется для высокого напряжения (110 В или 220 В) в домашних условиях.
Если нагрузка чисто резистивная , то вы можете использовать уравнение мощности постоянного тока для переменного тока, если вы используете среднее напряжение и средний ток. Среднее значение составляет 70,7% от пикового значения синусоидального напряжения и тока. Чтобы рассчитать мощность, потребляемую устройством, работающим от переменного тока, вам нужно возвести среднее напряжение в квадрат и разделить на сопротивление, которое измеряется в омах.
Что такое электроэнергия (P)
Электрическая мощность — это норма потребления энергии в электрическом схема.
Электрическая мощность измеряется в ваттах.
Определение электроэнергии
Электрическая мощность P равна потребляемой энергии E, разделенной по времени расхода t:
P — электрическая мощность в ваттах (Вт).
E — потребление энергии в джоулях (Дж).
t — время в секундах (с).
Пример
Найдите электрическую мощность электрической цепи, потребляющей 120 джоулей в течение 20 секунд.
Решение:
E = 120J
т = 20 с
P = E / t = 120J / 20s = 6W
Расчет электроэнергии
пол. = В ⋅ I
или
P = I 2 ⋅ R
или
P = V 2 / R
P — электрическая мощность в ваттах (Вт).
В — это напряжение в вольтах (В).
I — ток в амперах (А).
R — сопротивление в Ом (Ом).
Питание цепей переменного тока
Формулы для однофазного переменного тока.
Для трехфазного переменного тока:
Когда линейное напряжение (В L-L ) используется в формуле, умножьте однофазную мощность на квадрат корень из 3 (√3 = 1,73).
При нулевом напряжении (В L-0 ) используется в формуле, умножьте однофазную мощность на 3.
Реальная мощность
Реальная или истинная мощность — это мощность, которая используется для работы на Загрузка.
P = В СКЗ I СКЗ cos φ
P — активная мощность в ваттах [Вт]
В действующее значение — среднеквадратичное значение напряжения = В пиковое значение / √2 в вольтах [В]
I rms — среднеквадратичное значение тока = I пиковое / √2 в амперах [A]
φ — фазовый угол импеданса = разность фаз между напряжением и током.
Реактивная мощность
Реактивная мощность — это мощность, которая тратится впустую и не используется для работать под нагрузкой.
Q = В СКЗ I СКЗ sin φ
Q — реактивная мощность в вольт-ампер-реактивная [VAR]
В действующее значение — среднеквадратичное значение напряжения = В пиковое значение / √2 в вольтах [В]
I rms — среднеквадратичное значение тока = I пиковое / √2 в амперах [A]
φ — фазовый угол импеданса = разность фаз между напряжением и током.
Полная мощность
Полная мощность — это мощность, подаваемая в цепь.
S = В СКЗ I СКЗ
S — полная мощность в Вольт-ампер [ВА]
В действующее значение — среднеквадратичное значение напряжения = В пиковое значение / √2 в вольтах [В]
I rms — среднеквадратичное значение тока = I пиковое / √2 в амперах [A]
Соотношение активной / реактивной / полной мощностей
Активная мощность P и реактивная мощность Q вместе дают кажущуюся мощность. мощность S:
P 2 + Q 2 = S 2
P — активная мощность в ваттах [Вт]
Q — реактивная мощность в вольт-ампер-реактивная [VAR]
S — полная мощность в Вольт-ампер [ВА]
Коэффициент мощности ►
См. Также
Что такое мощность? — Определение от WhatIs.com
КСм. Также ток, напряжение, сопротивление и закон Ома.
Электрическая мощность — это скорость, с которой электрическая энергия преобразуется в другую форму, такую как движение, тепло или электромагнитное поле. Обычным обозначением мощности является заглавная буква P. Стандартной единицей измерения является ватт, обозначаемый W. В электрических цепях вместо этого часто указывается киловатт (кВт); 1 кВт = 1000 Вт.
Один ватт — это мощность, возникающая в результате процесса рассеивания, преобразования или хранения энергии, эквивалентная одному джоуля в секунду.В ваттах мощность иногда называют , мощность . Мощность в цепи постоянного тока (DC) равна произведению напряжения в вольтах и тока в амперах. Это правило также справедливо для цепей низкочастотного переменного тока, в которых энергия не накапливается и не выделяется. На высоких частотах переменного тока, когда энергия накапливается и высвобождается (а также рассеивается или преобразуется), выражение для мощности более сложное.
В цепи постоянного тока источник E вольт, выдающий I ампер, производит P ватт по формуле:
P = EI
Когда ток в I ампер проходит через сопротивление R Ом, тогда мощность в ваттах, рассеиваемая или преобразуемая этим компонентом, определяется по формуле:
P = I 2 R
Когда разность потенциалов E вольт появляется на компоненте, имеющем сопротивление R Ом, тогда мощность в ваттах, рассеиваемая или преобразуемая этим компонентом, определяется по формуле:
P = E 2 / R
В цепи постоянного тока мощность является скалярной (одномерной) величиной.В общем случае переменного тока определение мощности требует двух измерений, потому что мощность переменного тока является векторной величиной. Предполагая, что в цепи переменного тока нет реактивного сопротивления (противодействия переменному току, но не постоянному току), мощность может быть рассчитана в соответствии с приведенными выше формулами для постоянного тока с использованием среднеквадратических значений для переменного тока и напряжения. Если существует реактивное сопротивление, некоторая мощность попеременно накапливается и выделяется системой. Это называется полной мощностью или реактивной мощностью. Сопротивление рассеивает мощность в виде тепла или преобразует ее в какую-либо другую материальную форму; это называется истинной силой.Векторная комбинация реактивного сопротивления и сопротивления называется импедансом.
Последний раз обновлялся в январе 2008 г.
Мощность в электрических цепях | Закон Ома
Помимо напряжения и тока, есть еще один важный параметр, связанный с электрическими цепями: мощность . Во-первых, нам нужно понять, что такое мощность, прежде чем анализировать ее в каких-либо схемах.
Что такое мощность и как ее измерить?
Мощность — это мера того, сколько работы можно выполнить за заданный промежуток времени. Работа обычно определяется как подъем веса против силы тяжести. Чем тяжелее вес и / или чем выше он поднимается, тем больше работы было выполнено. Мощность — это показатель того, насколько быстро выполняется стандартный объем работы.
Для американских автомобилей мощность двигателя оценивается в единицах, называемых «лошадиные силы», которые изначально были изобретены производителями паровых двигателей для количественной оценки работоспособности своих машин с точки зрения самого распространенного в их время источника энергии: лошадей.
Одна лошадиная сила определяется в британских единицах как 550 фут-фунтов работы в секунду времени. Мощность двигателя автомобиля не будет указывать на высоту холма, на которую он может подняться, или на какой вес он может буксировать, но он покажет, насколько быстр, он может подняться на определенный холм или буксировать определенный вес.
Мощность механического двигателя зависит как от скорости двигателя, так и от его крутящего момента на выходном валу. Скорость выходного вала двигателя измеряется в оборотах в минуту или об / мин.
Крутящий момент — это величина крутящего момента, создаваемого двигателем, и обычно измеряется в фунт-футах или фунт-футах (не путать с фут-фунтами или фут-фунтами, которые являются единицей измерения работы). Ни скорость, ни крутящий момент сами по себе не являются мерой мощности двигателя.
Дизельный двигатель трактора мощностью 100 лошадиных сил вращается относительно медленно, но обеспечивает большой крутящий момент. Двигатель мотоцикла мощностью 100 лошадиных сил вращается очень быстро, но обеспечивает относительно небольшой крутящий момент. Оба будут производить 100 лошадиных сил, но на разных скоростях и с разным крутящим моментом.Уравнение для мощности на валу простое:
Обратите внимание, что в правой части уравнения есть только два переменных члена, S и T. Все остальные члены в этой части постоянны: 2, пи и 33000 — все константы (они не меняют своего значения) . Мощность в лошадиных силах меняется только при изменении скорости и крутящего момента, больше ничего. Мы можем переписать уравнение, чтобы показать эту взаимосвязь:
Поскольку единица «лошадиные силы» не совпадает в точности со скоростью в оборотах в минуту, умноженной на крутящий момент в фунт-футах, мы не можем сказать, что мощность равна ST.Однако они пропорциональны друг другу. По мере изменения математического произведения ST значение мощности в лошадиных силах изменится в той же пропорции.
Мощность как функция напряжения и тока
В электрических цепях мощность зависит как от напряжения, так и от тока. Неудивительно, что это соотношение имеет поразительное сходство с приведенной выше формулой «пропорциональной» мощности в лошадиных силах:
В этом случае, однако, мощность (P) в точности равна току (I), умноженному на напряжение (E), а не просто пропорциональна IE.При использовании этой формулы единицей измерения мощности является Вт , сокращенно обозначаемая буквой «W.»
Следует понимать, что ни напряжение, ни ток сами по себе не составляют мощность. Скорее, мощность — это комбинация напряжения и тока в цепи. Помните, что напряжение — это удельная работа (или потенциальная энергия) на единицу заряда, а ток — это скорость, с которой электрические заряды проходят через проводник.
Напряжение (удельная работа) аналогична работе, выполняемой при поднятии веса против силы тяжести.Ток (скорость) аналогичен скорости, с которой поднимается этот груз. Вместе как произведение (умножение) напряжение (работа) и ток (скорость) составляют мощность.
Так же, как в случае дизельного двигателя трактора и двигателя мотоцикла, цепь с высоким напряжением и низким током может рассеивать такое же количество мощности, что и цепь с низким напряжением и большим током. Ни величина напряжения, ни сила тока сами по себе не указывают на количество энергии в электрической цепи.
Питание при обрыве / коротком замыкании
В разомкнутой цепи, где напряжение присутствует между выводами источника и есть нулевой ток, рассеивается нулей мощности, независимо от того, насколько большим может быть это напряжение. Поскольку P = IE и I = 0 и все, что умножается на ноль, равно нулю, мощность, рассеиваемая в любой разомкнутой цепи, должна быть равна нулю.
Точно так же, если бы у нас было короткое замыкание, построенное из петли из сверхпроводящего провода (абсолютно нулевое сопротивление), у нас могло бы быть состояние тока в петле с нулевым напряжением, и аналогично, никакая мощность не рассеивалась бы.Поскольку P = IE и E = 0 и все, что умножается на ноль, равно нулю, мощность, рассеиваемая в сверхпроводящем контуре, должна быть равна нулю. (Мы рассмотрим тему сверхпроводимости в следующей главе).
Как мощность в лошадиных силах связана с ваттами?
Независимо от того, измеряем ли мы мощность в единицах «лошадиные силы» или «ватты», мы все равно говорим об одном и том же: сколько работы можно выполнить за заданный промежуток времени. Эти две единицы численно не равны, но они выражают одно и то же.
Фактически, европейские производители автомобилей обычно рекламируют мощность своих двигателей в киловаттах (кВт) или тысячах ватт, а не в лошадиных силах! Эти две единицы мощности связаны друг с другом простой формулой преобразования:
Таким образом, наши 100-сильные дизельные и мотоциклетные двигатели также могут быть оценены как двигатели «74570 Вт», или, точнее, как двигатели «74,57 кВт». В европейской технической документации этот рейтинг был бы скорее нормой, чем исключением.
ОБЗОР:
- Мощность — это показатель того, сколько работы можно выполнить за определенный промежуток времени.
- Механическая мощность обычно измеряется (в Америке) в «лошадиных силах».
- Электрическая мощность почти всегда измеряется в «ваттах» и может быть рассчитана по формуле P = IE.
- Электроэнергия — это продукт напряжения и тока , а не каждого из них по отдельности.
- лошадиных сил и ватт — это просто две разные единицы для описания одного и того же физического измерения, при этом 1 лошадиная сила равна 745.7 Вт.
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
Электроэнергия — определение, использование и формула
Определение электроэнергии
Что подразумевается под электрической мощностью? Мощность обычно определяется как скорость выполнения работы. Когда это делается относительно времени и в электрической цепи, это называется электрической мощностью. С другой стороны, электрическая мощность определяется как скорость, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи в единицу времени.Электроэнергия универсальна — она может быть произведена в генераторах в наших домах и может подаваться на электрические батареи, используемые в устройствах.
Блок электроэнергии
Когда вы толкаете или тянете что-то на некотором расстоянии, вы выполняете некоторую работу, и это выражается в Джоулях. Мощность — это скорость выполнения любой работы. Ватт — это единица измерения мощности. Это скорость выполнения работы или скорость выполнения некоторой работы. Это производная единица в метрической системе.
Единица измерения электрической мощности — ватт.
Один ватт — это один Джоуль работы, выполняемой с объектом в секунду. Он определяется как Джоуль в секунду. Ватт обозначается как W. Если вы выполняете 75 Вт работы в секунду, это означает, что вы выполняете 75 джоулей работы каждую секунду. Когда мы рассчитываем мощность, мы просто берем работу и время, необходимое нам для выполнения работы.
Напряжение — это электродвижущая сила или разность потенциалов между двумя точками, которая означает количество работы, необходимой для перемещения заряда между двумя точками.Единица измерения напряжения — Вольт. Ампер обозначается буквой A и является единицей измерения электрического тока.
Мощность, потребляемая в электрической цепи, известна как один ватт, когда через эту электрическую цепь протекает один ампер тока. В этом случае к нему приложена разность потенциалов в 1 вольт.
Если вы хотите обозначить большую единицу электроэнергии, вы можете использовать киловатт (равный 1000 ватт).
Вы также можете использовать гигаватт и мегаватт для более крупных единиц электроэнергии.
Формула электроэнергии
Для расчета мощности самое простое уравнение — это работа, деленная на время.
(1) P = Вт / т
Вт — работа выполнена; t — время
Однако вышеупомянутое используется в основном для механической энергии. Для электроэнергии используется другое уравнение, когда мы вычисляем работу через количество заряда и разность потенциалов, через которую движется заряд.
(2) W = qV
Где q = общий использованный заряд, а V = напряжение
Когда мы подставляем (1) в (2), мы понимаем, что мощность теперь является зарядом, умноженным на напряжение, деленное на время.
(3) P = qV / t
Кроме того, мы знаем, что ток — это заряд в секунду, который проходит через цепь в любой данный момент времени.
(4) q = It
Где q = общий заряд и I = ток (амперы)
Теперь, когда мы подставляем (4) в (3), мы понимаем, что мощность — это ток, умноженный на время, умноженный на напряжение, деленное на время. В этом случае время вычитается из числителя и знаменателя, чтобы получить окончательное уравнение:
P = IV
Здесь P — мощность, V или напряжение — это разность потенциалов в цепи, а I электрический ток.
Мощность также можно записать как
P = V2 / R или I2R
Где V — напряжение, R — сопротивление, а I — электрический ток.
Их можно получить, применив закон Ома, согласно которому электрический ток пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
Проблемы с электроснабжением и ответы на них
Q1. Электрическая лампа 280 В — 10 А используется в течение 30 минут. Сколько энергии для этого требуется?
A1. В приведенном выше вопросе
В или напряжение = 280 вольт
I или электрическая мощность = 10 ампер
T или время = 30 минут = 30 x 60 секунд = 1800 секунд
Итак, электрическая мощность может быть рассчитана.
P = IV
P = 10 x 280
P = 2800 Вольт Ампер = 2800 Вт = 2800 Дж / сек
Однако электрическая энергия — это электрическая мощность, умноженная на время.
Электроэнергия = P x t = 2800 Дж / сек x 1800 сек = 5040000 Дж
= 5040 Дж
Q2. Энергия, потребляемая утюгом в течение 2 минут, составляет 18 кДж при напряжении 250 вольт. Насколько велик ток в утюге?
A2. Здесь t = 2 минуты = 120 секунд
Энергия = 18 килоджоулей = 18000 Джоулей
Напряжение = 250 В
Электрическая мощность = P = Вт / t = 18000 Дж / 120 секунд = 150 Вт
Следовательно, электрический ток ( I) = P / V = 150/250 = 0.