私たちは毎日電化製品と向き合っており、それらがなければ私たちの生活は止まってしまうようです。そして、それぞれが技術マニュアルに力を持っています。今日はそれが何であるかを理解し、計算の種類と方法を学びます。
AC回路の電力
電気回路に接続された電化製品は交流回路で動作するため、このような条件下で電力を調べます。ただし、最初に、概念の一般的な定義を示しましょう。
力 - 電気エネルギーが変換または伝送される速度を表す物理量。
狭義には、電力は、ある期間に行われた仕事とその期間の比率であると言われています。
この定義をより科学的に言い換えると、電力とは消費者が一定期間に消費する一定量のエネルギーであると言います。最も単純な例は、通常の白熱電球です。電球が消費する電力を熱と光に変換する割合がワット数です。したがって、電球の初期レートが高いほど、より多くのエネルギーを消費し、より多くの光を放出します。
この場合、電気を他のプロセス（光、熱など）に変換するプロセスだけではありません。光、熱など）だけでなく、電場と磁場の振動のプロセスでも、電流と電圧の間に位相シフトがあり、これはさらなる計算で考慮されなければなりません。
交流回路で電力を計算するときは、有効成分、無効成分、全成分を区別するのが通例です。
有効電力の概念
有効な（有用な）電力は、電気エネルギーを他の形態のエネルギーに直接変換するために使用される電力の一部です。ラテン文字の P で指定され、測定単位は ワット (ワット).
次の式で計算されます。 P = U・I・cosφ、
ここで、U と I はそれぞれ電圧と電流の実効値、cos φ は電圧と電流の間の位相角の余弦です。
重要！ 前述の式は、次の回路の計算に適しています。 220Vの回路ただし、大型機械は通常 380 ボルトの回路を使用します。この場合、これに 3 の根または 1.73 を掛けます。
無効電力の概念
無効な「有害な」電力は、誘導性または容量性の負荷を持つ電化製品の動作中に生成される電力であり、発生する電磁変動を反映しています。簡単に言えば、電源から消費者に転送され、グリッドにフィードバックされるエネルギーです。
当然、このコンポーネントを使用することはできません。さらに、多くの点で電源ネットワークに害を与えるため、通常はそれを補おうとします。
この値は、ラテン文字 Q で表されます。
覚えて！ 無効電力は通常のワットでは測定されません (ワットしかし、ボルトアンペア反応性（戦争).
次の式で計算されます。
Q = U·I·sinφ,
ここで、U と I はそれぞれ RMS 電圧と電流、sinφ は電圧と電流の間の位相角のサインです。
重要！ この値は、位相運動に応じて、計算で正または負のいずれかになります。
容量性負荷と誘導性負荷
反応性の主な違い（容量性および誘導性) 負荷は本質的に容量性負荷と誘導性負荷であり、エネルギーを蓄積してグリッドにフィードバックします。
誘導性負荷は、最初に電流のエネルギーを磁場に変換します (半期中）、次に磁場のエネルギーを電流に変換し、それを主電源に送信します。例としては、非同期モーター、整流器、変圧器、電磁石があります。
重要！ 誘導性負荷では、電流曲線は常に電圧曲線よりも半周期遅れます。
容量性負荷は、電流のエネルギーを電場に変換し、結果として生じる場のエネルギーを電流に変換します。両方のプロセスがそれぞれ半周期ずつ実行されます。例としては、コンデンサ、バッテリー、同期モーターがあります。
重要！ 容量性負荷の間、電流曲線は電圧曲線よりも半周期分進んでいます。
力率cosφ
力率 cosφ (コサインファイを読み取ります電気エネルギー消費の効率を反映するスカラー物理量です。簡単に言えば、cosφ 係数は、無効部分の存在と、すべての電力に対する結果として生じる有効部分の大きさを示します。
cosφ 係数は、総電力に対する有効電力の比率によって求められます。
ノート！ より正確な計算では、正弦波の非線形歪みを考慮する必要がありますが、通常の計算では無視されます。
この係数の値は 0 から 1 まで変化します (計算がパーセンテージとして実行される場合、0% から 100% まで）。計算式から、その値が大きいほど有効成分が大きくなるため、デバイスのパフォーマンスが向上することを理解するのは難しくありません。
総力の概念。力の三角形
総電力は、それぞれ有効電力と無効電力の二乗和の平方根に等しい幾何学的に計算された量です。ラテン文字の S で表されます。
電圧と電流をそれぞれ掛け合わせることで、総電力を計算することもできます。
S = U・I
重要！ 総電力はボルトアンペアで測定されます (VA).
電力の三角形は、前述のすべての計算と、有効電力、無効電力、および総電力の間の関係を便利に表現したものです。
カテタスは反応性およびアクティブなコンポーネントを表し、斜辺は総電力を表します。幾何学の法則によれば、角度 φ の余弦は、有効成分と全成分の比率に等しくなります。つまり、力率です。
有効電力、無効電力、総電力を求める方法。計算例
すべての計算は、前述の式とべき乗三角形に基づいています。実際に最も一般的な問題を見てみましょう。
通常、電化製品には有効電力と cos ϕ 値が表示されています。これらのデータを使用すると、反応成分と総成分を簡単に計算できます。
これを行うには、有効電力を cosφ で割り、電流と電圧の積を求めます。これが総合力になります。
次に、電力三角形から、合計電力と有効電力の 2 乗の差の 2 乗に等しい無効電力を見つけます。
実際に cosφ を測定する方法
cos φ の値は、通常、電化製品のラベルに記載されていますが、実際に測定する必要がある場合は、特別な装置、 位相計.また、デジタル電力計はこのタスクに簡単に対処できます。
結果の cosφ が十分に低い場合は、実質的に補償することができます。これは、主に回路に追加のデバイスを含めることによって行われます。
- リアクタンス成分を補正する必要がある場合は、すでに機能しているデバイスとは反対の方向に作用するリアクタンス要素を回路に含める必要があります。誘導負荷などの誘導電動機の動作を補償するために、コンデンサが並列に接続されます。同期モータの補償のために、電磁石が接続されています。
- 非線形性の問題を修正する必要がある場合は、負荷と直列に接続された高インダクタンス チョークなどのパッシブ cosφ コレクタが回路に導入されます。
電力 - これは電化製品の最も重要な指標の1つです。そのため、それが何であるか、どのように計算されるかを知ることは、学童や技術を専門とする人々だけでなく、私たち全員にとっても役立ちます。
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