Mēs visi ikdienā saskaramies ar elektroierīcēm. Bez tām mūsu dzīve it kā apstājas. Katras ierīces datu lapā ir norādīta tās jauda. Šodien mēs uzzināsim, kas tas ir, kādi ir tā veidi un kā to aprēķināt.
Saturs
Enerģijas padeve maiņstrāvas ķēdē
Elektriskās ierīces, kas pieslēgtas elektrotīkla ķēdēm, darbojas ar maiņstrāvu, tāpēc tieši šādos apstākļos mēs strādāsim ar elektroenerģiju. Tomēr vispirms sniegsim vispārīgu termina definīciju.
Jauda . - Fizikāls lielums, kas raksturo ātrumu, ar kādu tiek pārveidota vai pārraidīta elektriskā enerģija.
Šaurākā izpratnē par elektrisko jaudu saka, ka tā ir noteiktā laika periodā paveiktā darba attiecība pret šo laika periodu.
Mazāk zinātniski formulējot šo definīciju, jāsaka, ka jauda ir enerģijas daudzums, ko patērētājs patērē noteiktā laika periodā. Vienkāršākais piemērs ir parasta spuldze. Ātrums, ar kādu spuldze patērēto elektroenerģiju pārvērš siltumā un gaismā, ir tās jauda. Tādējādi, jo augstāks ir spuldzes sākotnējais rādītājs, jo vairāk enerģijas tā patērēs un jo vairāk gaismas tā izdos.
Tā kā šajā gadījumā notiek ne tikai elektrības pārvēršanas process kādā citā procesā (gaismā, siltumā utt.), bet arī elektrības pārvēršanas process kādā citā procesā.gaisma, siltums utt.), bet arī elektriskā un magnētiskā lauka svārstību procesā rodas fāzes nobīde starp strāvu un spriegumu, un tas jāņem vērā turpmākajos aprēķinos.
Aprēķinot jaudu maiņstrāvas ķēdē, parasti izšķir aktīvās, reaktīvās un kopējās sastāvdaļas.
Aktīvās jaudas jēdziens
Aktīvā "lietderīgā" jauda ir tā jaudas daļa, kas tiek izmantota, lai elektroenerģiju tieši pārvērstu citos enerģijas veidos. To apzīmē ar latīņu burtu P un mēra ar Watt (W).
Aprēķina pēc formulas: P = U⋅I⋅cosφ,
kur U un I ir attiecīgi sprieguma un strāvas vidējā kvadrātiskā vērtība, cos φ ir sprieguma un strāvas fāzes leņķa kosinuss.
SVARĪGI! Iepriekš aprakstītā formula ir piemērota, lai aprēķinātu 220VTomēr lielas slodzes mašīnām parasti izmanto 380 V ķēdi. Tāpēc formula ir jāreizina ar sakni no trīs jeb 1,73.
Reaktīvās jaudas jēdziens
Reaktīvā "kaitīgā" jauda ir jauda, kas rodas, darbinot ierīces ar induktīvām vai kapacitatīvām slodzēm, un kas atspoguļo radušās elektromagnētiskās svārstības. Vienkāršāk sakot, tā ir enerģija, kas no elektroapgādes avota tiek nodota patērētājam un pēc tam atgriezta atpakaļ elektrotīklā.
Tas, protams, nav piemērots izmantošanai šīs sastāvdaļas gadījumā; turklāt tas ļoti kaitē barošanas tīklam, tāpēc parasti to cenšas kompensēt.
Šo vērtību apzīmē ar latīņu burtu Q.
ATCERIETIES! Reaktīvā jauda netiek mērīta parastajos vatos (Wbet reaktīvajā voltampēros (WAR).
To aprēķina pēc šādas formulas:
Q = U⋅I⋅sinφ,
kur U un I ir attiecīgi sprieguma un strāvas vidējā kvadrātiskā vērtība, sinφ ir sprieguma un strāvas fāzes leņķa sinuss.
SVARĪGI! Aprēķinot šo vērtību, atkarībā no fāžu kustības tā var būt pozitīva vai negatīva.
Kapacitatīvās un induktīvās slodzes
Galvenā atšķirība starp reaktīvo (kapacitatīvie un induktīvie) slodzes patiesībā ir kapacitatīvās un induktīvās slodzes, kurām piemīt īpašība uzkrāt enerģiju un pēc tam to piegādāt atpakaļ elektrotīklam.
Induktīvā slodze vispirms pārvērš elektriskās strāvas enerģiju magnētiskajā laukā (uz pusi no pusperioda) un pēc tam pārveido magnētiskā lauka enerģiju elektriskajā strāvā un pārvada to uz elektrotīklu. Piemēram, asinhronie motori, taisngrieži, transformatori, elektromagnēti.
SVARĪGI! Induktīvās slodzes gadījumā strāvas līkne vienmēr atpaliek no sprieguma līknes par pusperiodu.
Kapacitatīvā slodze pārvērš elektriskās strāvas enerģiju elektriskā laukā un pēc tam pārveido radītā lauka enerģiju atpakaļ elektriskā strāvā. Abi procesi atkal notiek pusperioda laikā. Piemēram, kondensatori, akumulatori, sinhronie motori.
SVARĪGI! Kapacitatīvās slodzes darbības laikā strāvas līkne apsteidz sprieguma līkni par pusperiodu.
Jaudas koeficients cosφ
Jaudas koeficients cosφ (kas nolasa kosinusu phiir skalārs lielums, kas norāda elektroenerģijas patēriņa efektivitāti. Vienkāršāk sakot, cosφ parāda reaktīvās daļas klātbūtni un no tās izrietošās aktīvās daļas lielumu attiecībā pret kopējo jaudu.
Koeficients cos ϕ ir aktīvās elektriskās jaudas attiecība pret kopējo elektrisko jaudu.
LŪDZU BŪT UZMANĪBU! Lai aprēķini būtu precīzāki, jāņem vērā sinusoidālā viļņa formas nelineārie kropļojumi, kas parastajos aprēķinos netiek ņemti vērā.
Šā koeficienta vērtība var būt no 0 līdz 1 (ja aprēķins tiek veikts procentos, tad no 0% līdz 100%.). No formulas ir viegli secināt, ka, jo augstāka vērtība, jo augstāka ir aktīvā sastāvdaļa un līdz ar to labāka veiktspēja.
Kopējās jaudas jēdziens Jaudas trīsstūris
Šķietamo jaudu ģeometriski aprēķina kā aktīvo un reaktīvo jaudu kvadrātu summas sakni. To apzīmē ar latīņu burtu S.
Kopējo jaudu var arī aprēķināt, reizinot attiecīgi spriegumu un strāvu.
S = U⋅I
SVARĪGI! Kopējo jaudu mēra voltampēros (VA).
Jaudas trīsstūris ir ērts visu iepriekš aprakstīto aprēķinu un attiecību starp aktīvo, reaktīvo un šķietamo jaudu attēlojums.
Katetusi attēlo reaktīvo un aktīvo komponenti, bet hipotenūza - kopējo jaudu. Saskaņā ar ģeometrijas likumiem leņķa φ kosinuss ir vienāds ar aktīvo un kopējo komponenšu attiecību, t. i., tas ir jaudas koeficients.
Kā atrast aktīvās, reaktīvās un šķietamās spējas. Aprēķina piemērs
Visu aprēķinu pamatā ir iepriekš minētās formulas un jaudas trīsstūris. Aplūkosim problēmu, kas bieži sastopama praksē.
Parasti ierīces ir marķētas ar aktīvās jaudas rādītāju un cosφ vērtību. Izmantojot šo informāciju, ir viegli aprēķināt reaktīvās un kopējās sastāvdaļas.
Lai to izdarītu, daliet aktīvo jaudu ar cosφ un iegūstiet strāvas un sprieguma reizinājumu. Tā būs šķietamā jauda.
Pēc tam no jaudas trīsstūra atrodiet reaktīvo jaudu, kas vienāda ar kopējās un aktīvās jaudas kvadrātu starpības kvadrātu.
Kā cosφ mēra praksē
Cos ϕ vērtība parasti ir norādīta uz ierīču etiķetēm, bet, ja to nepieciešams izmērīt praksē, var izmantot specializētu aparātu, a fazometrs .. Arī digitālais vatmetrs viegli paveiks šo darbu.
Ja iegūtais cosφ ir pietiekami zems, to var praktiski kompensēt. Tas galvenokārt tiek darīts, ķēdē iekļaujot papildu instrumentus.
- Ja nepieciešams koriģēt reaktīvo komponentu, ķēdē jāpievieno reaktīvs elements, kas darbojas pretējā virzienā nekā jau funkcionējošā ierīce. Lai kompensētu asinhrono motoru, paralēli tiek pieslēgts kondensators, piemēram, induktīvās slodzes gadījumā. Sinhronā motora kompensēšanai ir pievienots solenoīds.
- Ja nepieciešams koriģēt nelinearitātes problēmas, tiek iekļauts pasīvs cosφ korektors, piemēram, augstas induktivitātes droslis, kas savienots virknē ar slodzi.
Jauda - tas ir viens no svarīgākajiem elektroierīču rādītājiem, tāpēc zināt, kas tas ir un kā to aprēķina, ir noderīgi ne tikai skolēniem un cilvēkiem, kas specializējas tehnoloģiju jomā, bet arī mums visiem.
Saistītie raksti:
