Me kõik puutume igapäevaselt kokku elektriseadmetega, tundub, et ilma nendeta jääb meie elu seisma. Ja igal neist on tehnilises juhendis voli. Täna mõistame, mis see on, õpime arvutamise tüüpe ja meetodeid.
Sisu
Toide vahelduvvooluahelas
Elektriahelatesse ühendatud elektriseadmed töötavad vahelduvvooluahelas, seega vaatleme võimsust nendel tingimustel. Esmalt aga anname mõistele üldise definitsiooni.
Võimsus - Füüsikaline suurus, mis tähistab elektrienergia muundamise või edastamise kiirust.
Kitsamas tähenduses nimetatakse elektrivõimsuseks teatud ajaperioodi jooksul tehtud töö suhet sellesse perioodi.
Kui me seda määratlust vähem teaduslikult parafraseerime, siis ütleme, et võimsus on teatud kogus energiat, mida tarbija teatud aja jooksul tarbib. Lihtsaim näide on tavaline hõõglamp. Kiirus, millega lambipirn muudab tarbitud elektri soojuseks ja valguseks, on selle võimsus. Seega, mida kõrgem on lambipirni algkiirus, seda rohkem see energiat tarbib ja seda rohkem valgust eraldab.
Kuna antud juhul ei toimu ainult elektrienergia muundamise protsessi mõneks muuks protsessiks (valgus, soojus jne).valgus, soojus jne.), aga ka elektri- ja magnetvälja võnkeprotsess, voolu ja pinge vahel on faasinihe ning seda tuleb edasistes arvutustes arvestada.
Vahelduvvooluahelas võimsuse arvutamisel on tavaks eristada aktiiv-, reaktiiv- ja kogukomponente.
Aktiivse jõu mõiste
Aktiivne (kasulik) võimsus on see osa võimsusest, mida kasutatakse elektrienergia otseseks muundamiseks muudeks energialiikideks. Seda tähistatakse ladina tähega P ja mõõdetakse tollides Watt (Watt).
Arvutatakse valemiga: P = U⋅I⋅cosφ,
kus U ja I on vastavalt pinge ja voolu efektiivväärtus, cos φ on pinge ja voolu vahelise faasinurga koosinus.
TÄHTIS! Eelnevalt kirjeldatud valem sobib ahelate arvutamiseks vooluringid 220 V juuresKuid raskeveokite masinad kasutavad tavaliselt 380 volti vooluahelat. Kui see on nii, korrutage see kolme juurega või 1,73-ga.
Reaktiivvõimsuse mõiste
Reaktiivne "kahjulik" võimsus on induktiivse või mahtuvusliku koormusega elektriseadmete töötamisel tekkiv võimsus, mis peegeldab tekkivaid elektromagnetilisi kõikumisi. Lihtsamalt öeldes on see energia, mis kantakse toiteallikast tarbijale ja seejärel suunatakse tagasi võrku.
Seda komponenti pole loomulikult võimalik korpuses kasutada, pealegi kahjustab see toitevõrku mitmel viisil, mistõttu püütakse seda tavaliselt kompenseerida.
Seda väärtust tähistatakse ladina tähega Q.
JÄTA MEELDE! Reaktiivvõimsust ei mõõdeta tavalistes vattides (Wattkuid volt-amperis reaktiivne (SÕDA).
Arvutatakse valemiga:
Q = U⋅I⋅sinφ,
kus U ja I on vastavalt RMS pinged ja voolud, sinφ on pinge ja voolu vahelise faasinurga siinus.
TÄHTIS! See väärtus võib arvutamisel olla kas positiivne või negatiivne, olenevalt faasi liikumisest.
Mahtuvuslikud ja induktiivsed koormused
Peamine erinevus reaktiivsete (mahtuvuslik ja induktiivne) koormused on oma olemuselt mahtuvuslikud ja induktiivsed koormused, mis salvestavad energiat ja toidavad selle tagasi võrku.
Induktiivne koormus muundab esmalt elektrivoolu energia magnetväljaks (poole poole perioodi jooksul) ning seejärel muundab magnetvälja energia elektrivooluks ja edastab selle vooluvõrku. Näiteks asünkroonsed mootorid, alaldid, trafod, elektromagnetid.
TÄHTIS! Induktiivsete koormuste korral jääb voolukõver pingekõverast alati poole perioodi võrra maha.
Mahtuvuslik koormus muudab elektrivoolu energia elektriväljaks ja seejärel muundab tekkiva välja energia tagasi elektrivooluks. Mõlemad protsessid kestavad jälle pool pool perioodi. Näiteks kondensaatorid, akud, sünkroonmootorid.
TÄHTIS! Mahtuvusliku koormuse ajal on voolukõver pingekõverast poole võrra ees.
Võimsustegur cosφ
Võimsustegur cosφ (mis loeb koosinus phion skalaarne füüsikaline suurus, mis peegeldab elektrienergia tarbimise efektiivsust. Lihtsamalt öeldes näitab koefitsient koefitsient reaktiivosa olemasolu ja sellest tuleneva aktiivse osa suurust kogu võimsuse suhtes.
Cosφ tegur leitakse aktiivse elektrienergia ja kogu elektrienergia suhte kaudu.
MÄRGE! Täpsema arvutuse puhul tuleks arvesse võtta sinusoidi mittelineaarseid moonutusi, kuid tavalistes arvutustes jäetakse need tähelepanuta.
Selle teguri väärtus võib varieeruda vahemikus 0 kuni 1 (kui arvutus tehakse protsentides, siis 0% kuni 100%).Arvutusvalemist ei ole raske mõista, et mida suurem on selle väärtus, seda suurem on aktiivne komponent ja seega ka seadme jõudlus.
Koguvõimsuse mõiste. Jõukolmnurk
Koguvõimsus on geomeetriliselt arvutatud suurus, mis võrdub vastavalt aktiiv- ja reaktiivvõimsuse ruutude summa juurega. Seda tähistatakse ladina tähega S.
Samuti saate arvutada koguvõimsuse, korrutades vastavalt pinge ja voolu.
S = U⋅I
TÄHTIS! Koguvõimsust mõõdetakse volt-amprites (VA).
Võimsuskolmnurk on kõigi eelnevalt kirjeldatud arvutuste ning aktiiv-, reaktiiv- ja koguvõimsuse vaheliste seoste mugav esitus.
Kateetid esindavad reaktiivseid ja aktiivseid komponente, hüpotenuus aga koguvõimsust. Vastavalt geomeetria seadustele on nurga φ koosinus võrdne aktiivse ja summaarse komponendi suhtega, st see on võimsustegur.
Kuidas leida aktiiv-, reaktiiv- ja koguvõimsust. Arvutamise näide
Kõik arvutused põhinevad eelnevalt mainitud valemitel ja võimsuskolmnurgal. Vaatame praktikas kõige levinumat probleemi.
Tavaliselt on elektriseadmed märgistatud aktiivvõimsuse ja cos ϕ väärtusega. Nende andmete põhjal on lihtne arvutada reaktiiv- ja kogukomponente.
Selleks jagage aktiivvõimsus cosφ-ga ja saage voolu ja pinge korrutis. Sellest saab koguvõimsus.
Seejärel leiame võimsuskolmnurgast reaktiivvõimsuse, mis on võrdne kogu- ja aktiivvõimsuse ruutude vahe ruuduga.
Kuidas cosφ praktikas mõõdetakse
Cos ϕ väärtus on tavaliselt märgitud elektriseadmete etikettidel, kuid kui seda on praktikas vaja mõõta, siis kasutatakse spetsiaalset seadet, a. fasomeeter. Ka digitaalne vattmeeter saab selle ülesandega hõlpsalt hakkama.
Kui saadud cosφ on piisavalt madal, saab seda praktiliselt kompenseerida. Seda tehakse peamiselt lisaseadmete lisamisega vooluringi.
- Kui on vaja korrigeerida reaktiivset komponenti, tuleks ahelasse lisada reaktiivne element, mis toimib juba töötavale seadmele vastupidises suunas. Asünkroonmootori töö, näiteks induktiivkoormuse kompenseerimiseks on paralleelselt ühendatud kondensaator. Sünkroonmootori kompenseerimiseks on ühendatud elektromagnet.
- Kui on vaja parandada mittelineaarsusprobleeme, sisestatakse ahelasse passiivne cosφ korrektor, näiteks suure induktiivsusega drossel, mis on ühendatud koormusega järjestikku.
Võimsus - see on elektriseadmete üks olulisemaid näitajaid, nii et teada saada, mis see on ja kuidas seda arvutatakse, on see kasulik mitte ainult koolilastele ja tehnoloogiale spetsialiseerunud inimestele, vaid ka meile kõigile.
Seotud artiklid:
