Mindannyian nap mint nap szembesülünk az elektromos készülékekkel. Nélkülük megállni látszik az életünk. És minden készülék adatlapján szerepel egy teljesítményértékelés. Ma megtudjuk, hogy mi ez, milyen típusai vannak, és hogyan kell kiszámítani.
Tartalomjegyzék
Teljesítmény egy váltakozó áramkörben
A hálózati áramkörökbe csatlakoztatott elektromos készülékek váltakozó árammal működnek, tehát ilyen körülmények között fogunk foglalkozni az árammal. Először azonban adjuk meg a fogalom általános meghatározását.
Teljesítmény . - Fizikai mennyiség, amely az elektromos energia átalakulásának vagy átvitelének sebességét jelöli.
Szűkebb értelemben az elektromos teljesítményt úgy mondják, hogy az egy idő alatt elvégzett munka és az adott időtartam hányadosa.
E definíciót kevésbé tudományos módon átfogalmazva, a teljesítmény a fogyasztó által egy adott idő alatt elfogyasztott energia mennyisége. A legegyszerűbb példa egy közönséges villanykörte. A teljesítménye az a sebesség, amellyel egy izzó az általa elfogyasztott villamos energiát hővé és fénnyé alakítja. Ennek megfelelően minél magasabb az izzó kezdeti minősítése, annál több energiát fogyaszt és annál több fényt ad.
Mivel ebben az esetben nem csak az elektromosság valamilyen más folyamattá (fény, hő stb.) való átalakulásának folyamata zajlik, hanem az elektromosság valamilyen más folyamattá való átalakulásának folyamata is.fény, hő stb.), hanem az elektromos és mágneses tér oszcillációs folyamata is, fáziseltolódás jelentkezik az áram és a feszültség között, és ezt a további számítások során figyelembe kell venni.
A váltakozó áramú áramkörben a teljesítmény számításakor szokás megkülönböztetni az aktív, a reaktív és a teljes komponenst.
Az aktív teljesítmény fogalma
Az aktív "hasznos" teljesítmény a teljesítménynek az a része, amelyet az elektromos energia más energiaformákká történő közvetlen átalakítására használnak. A latin P betűvel azonosítják, és a következő mértékegységekben mérik Watt (W).
A képlet segítségével számítva: P = U⋅I⋅I⋅cosφ,
ahol U és I a feszültség és az áram effektív értéke, cos φ a feszültség és az áram közötti fázisszög koszinusza.
FONTOS! A fent leírt képlet alkalmas a következő értékek kiszámítására 220VA nehézgépek azonban általában 380 V-os áramkört használnak. Ezért a képletet meg kell szorozni a három gyökével, azaz 1,73-mal.
A reaktív teljesítmény fogalma
A "káros" reaktív teljesítmény az a teljesítmény, amely az induktív vagy kapacitív terhelésű készülékek működése során keletkezik, és amely a fellépő elektromágneses rezgéseket tükrözi. Egyszerűen fogalmazva, ez az az energia, amely az áramellátásból a fogyasztóhoz kerül, majd visszatáplálódik a hálózatba.
Ez az alkatrész természetesen nem alkalmas a használatra, ráadásul nagyon káros a táphálózatra, ezért általában megpróbálják kompenzálni.
Ezt az értéket a latin Q betűvel jelölik.
EMLÉKEZTESS! A meddő teljesítményt nem hagyományos wattban mérik (Whanem volt-amper reaktív (WAR).
Ezt a képlet szerint számítják ki:
Q = U⋅I⋅inφ,
ahol U és I a feszültség és az áram effektív értéke, sinφ a feszültség és az áram közötti fázisszög szinusza.
FONTOS! A számítás során ez az érték a fázismozgástól függően pozitív vagy negatív lehet.
Kapacitív és induktív terhelések
A fő különbség a reaktív (kapacitív és induktív) terhelések valójában kapacitív és induktív terhelések, amelyeknek az a tulajdonságuk, hogy energiát tárolnak, majd visszatáplálják azt a hálózatba.
Az induktív terhelés először az elektromos áram energiáját mágneses mezővé alakítja (fél fél időszakon keresztül), majd a mágneses mező energiáját elektromos árammá alakítja és továbbítja a hálózatra. Ilyenek például az aszinkron motorok, egyenirányítók, transzformátorok, elektromágnesek.
FONTOS! Induktív terhelések esetén az áramgörbe mindig fél fél periódussal elmarad a feszültséggörbétől.
A kapacitív terhelés az elektromos áram energiáját elektromos mezővé alakítja, majd a keletkező mező energiáját ismét elektromos árammá alakítja. Mindkét folyamat ismét egy-egy fél fél periódus alatt zajlik. Ilyenek például a kondenzátorok, akkumulátorok, szinkronmotorok.
FONTOS! Kapacitív terhelés működése során az áramgörbe fél félperiódussal megelőzi a feszültséggörbét.
Teljesítménytényező cosφ
Teljesítménytényező cosφ (amely a cosinus phiegy skalármennyiség, amely az elektromos energiafogyasztás hatékonyságát jelzi. Egyszerűbben fogalmazva, a cosφ a reaktív rész jelenlétét és a keletkező aktív rész nagyságát mutatja a teljes teljesítményhez viszonyítva.
A cos ϕ tényezőt az aktív elektromos teljesítmény és a teljes elektromos teljesítmény arányában találjuk.
KÉREM, VEGYE FIGYELEMBE! A pontosabb számítás érdekében figyelembe kell venni a szinuszos hullámforma nemlineáris torzulásait, amelyeket a szokásos számítások során elhanyagolnak.
Ennek a tényezőnek az értéke 0 és 1 között változhat (ha a számítás százalékban történik, akkor 0%-tól 100%-ig.). A képletből könnyen belátható, hogy minél magasabb az érték, annál magasabb az aktív komponens, és ezért annál jobb a teljesítmény.
A teljes teljesítmény fogalma Hatalmi háromszög
A látszólagos teljesítményt geometriai úton a hatásos és a meddő teljesítmény négyzeteinek összegeként számítják ki. Ezt a latin S betűvel jelölik.
A teljes teljesítményt a feszültség és az áram szorzatával is kiszámíthatja.
S = U⋅I
FONTOS! A teljes teljesítményt volt-amperben mérik (VA).
A teljesítményháromszög a korábban leírt számítások és a hatásos, a meddő és a látszólagos teljesítmény közötti összefüggések kényelmes ábrázolása.
A katéterek a reaktív és aktív komponenseket, míg a hipotenzus a teljes teljesítményt jelöli. A geometria törvényei szerint a φ szög koszinusza egyenlő az aktív és a teljes komponensek arányával, azaz ez a teljesítménytényező.
Hogyan találjuk meg az aktív, reaktív és látszólagos teljesítményeket. Számítási példa
Minden számítás a korábban említett képleteken és a hatványháromszögön alapul. Nézzünk meg egy, a gyakorlatban gyakran előforduló problémát.
A készülékeken rendszerint aktív teljesítmény és cosφ érték szerepel a címkén. Ezen információk birtokában könnyen kiszámítható a reaktív és a teljes komponens.
Ehhez ossza el az aktív teljesítményt a cosφ értékkel, és kapja meg az áram és a feszültség szorzatát. Ez lesz a látszólagos teljesítmény.
Ezután a teljesítményháromszögből meg kell találni a reaktív teljesítményt, amely egyenlő a teljes és az aktív teljesítmény négyzete közötti különbség négyzetével.
Hogyan mérik a cosφ-ot a gyakorlatban
A cos ϕ értékét általában a készülékek címkéjén adják meg, de ha a gyakorlatban kell megmérni, akkor egy speciális készülék, a egy fázismérő .. Egy digitális wattmérő is könnyen elvégezheti a munkát.
Ha a keletkező cosφ elég alacsony, akkor gyakorlatilag kompenzálható. Ez főként úgy történik, hogy további műszereket vonnak be az áramkörbe.
- Ha a reaktív komponens korrekciójára van szükség, akkor egy olyan reaktív elemet kell hozzáadni az áramkörhöz, amely a már működő eszközzel ellentétes irányban hat. Az aszinkronmotor kompenzálására egy kondenzátor van párhuzamosan csatlakoztatva, egy induktív terhelés példájára. Egy szolenoid csatlakozik egy szinkronmotor kompenzálására.
- Ha a nemlinearitási problémákat korrigálni kell, akkor passzív cosφ-korrektort, pl. a terheléssel sorba kapcsolt nagy induktivitású fojtót kell beépíteni.
Teljesítmény - ez az elektromos készülékek egyik legfontosabb mutatója, így tudni, hogy mi ez és hogyan számítják ki, nemcsak az iskolások és a technológiára szakosodott emberek, hanem mindannyiunk számára hasznos.
Kapcsolódó cikkek:
