Vi ställs alla inför elektriska apparater varje dag och utan dem verkar våra liv stanna upp. Och varje apparat har en effektklassning på sitt datablad. I dag ska vi ta reda på vad det är, vilka typer det är och hur man beräknar det.
Innehåll
Ström i en växelströmskrets
Elektriska apparater som är anslutna till elnätet arbetar med växelström, så det är under dessa förhållanden som vi har att göra med ström. Låt oss först ge en allmän definition av begreppet.
Effekt . - En fysikalisk storhet som representerar den hastighet med vilken elektrisk energi omvandlas eller överförs.
I snävare bemärkelse sägs elektrisk effekt vara förhållandet mellan det arbete som utförs under en tidsperiod och denna tidsperiod.
För att omformulera denna definition på ett mindre vetenskapligt sätt är effekt den mängd energi som förbrukas av en konsument under en viss tidsperiod. Det enklaste exemplet är en vanlig glödlampa. Den hastighet med vilken en glödlampa omvandlar den elektricitet som den förbrukar till värme och ljus är dess effekt. Ju högre ursprunglig klassning för glödlampan, desto mer energi kommer den att förbruka och desto mer ljus kommer den att avge.
Eftersom det i detta fall inte bara handlar om att omvandla elektricitet till någon annan process (ljus, värme osv.).ljus, värme osv.), men även processen för svängning av det elektriska och magnetiska fältet, uppstår en fasförskjutning mellan ström och spänning, och detta måste beaktas i fortsatta beräkningar.
När man beräknar effekten i en växelströmskrets brukar man skilja mellan aktiva, reaktiva och totala komponenter.
Begreppet aktiv effekt
Den aktiva "användbara" effekten är den del av effekten som används för att direkt omvandla elektrisk energi till andra former av energi. Den identifieras med den latinska bokstaven P och mäts i Watt (W).
Beräknas med hjälp av formeln: P = U⋅I⋅cosφ,
där U och I är effektivvärdet av kretsens spänning respektive ström, cos φ är cosinus av fasvinkeln mellan spänningen och strömmen.
VIKTIGT! Den formel som beskrivs ovan är lämplig för beräkning av 220VMen tunga maskiner använder normalt en strömkrets med 380V. Det är därför nödvändigt att multiplicera formeln med roten av tre eller 1,73.
Begreppet reaktiv effekt
Reaktiv "skadlig" effekt är den effekt som genereras under drift av apparater med induktiv eller kapacitiv belastning och som återspeglar de elektromagnetiska svängningar som uppstår. Enkelt uttryckt är det den energi som överförs från elnätet till konsumenten och sedan återförs till elnätet.
Det är naturligtvis inte lämpligt att använda den här komponenten, och den är dessutom mycket skadlig för strömförsörjningsnätet, vilket är anledningen till att man vanligtvis försöker kompensera för den.
Detta värde betecknas med den latinska bokstaven Q.
KOM IHÅG! Den reaktiva effekten mäts inte i konventionella watt (Wutan i volt-ampere reaktiv (WAR).
Den beräknas enligt följande formel:
Q = U⋅I⋅sinφ,
där U och I är RMS-värdet för spänning respektive ström, sinφ är sinus av fasvinkeln mellan spänning och ström.
VIKTIGT! Vid beräkning kan detta värde vara antingen positivt eller negativt, beroende på fasrörelsen.
Kapacitiva och induktiva belastningar
Den största skillnaden mellan reaktiva (kapacitiva och induktiva) är i själva verket kapacitiva och induktiva belastningar som har egenskapen att lagra energi och sedan återföra den till elnätet.
En induktiv last omvandlar först energin från en elektrisk ström till ett magnetfält (under en halv period.) och omvandlar sedan magnetfältenergin till elektrisk ström och överför den till elnätet. Exempel är asynkronmotorer, likriktare, transformatorer och elektromagneter.
VIKTIGT! Med induktiva belastningar släpar strömkurvan alltid efter spänningskurvan med en halv halv period.
En kapacitiv belastning omvandlar energin från en elektrisk ström till ett elektriskt fält och omvandlar sedan energin från det resulterande fältet tillbaka till elektrisk ström. Båda processerna pågår under en halv halv period vardera. Exempel är kondensatorer, batterier och synkronmotorer.
VIKTIGT! Under drift av en kapacitiv belastning ligger strömkurvan en halv halv period före spänningskurvan.
Effektfaktor cosφ
Effektfaktor cosφ (som lyder cosinus phiär en skalär fysisk storhet som anger effektiviteten i den elektriska energiförbrukningen. Enkelt uttryckt visar cosφ närvaron av den reaktiva delen och storleken på den resulterande aktiva delen i förhållande till den totala effekten.
Cos ϕ-faktorn är ett mått på förhållandet mellan den aktiva elektriska effekten och den totala elektriska effekten.
OBS! För en mer exakt beräkning måste man ta hänsyn till icke-linjära förvrängningar av den sinusformade vågformen, men de försummas i normala beräkningar.
Värdet på denna faktor kan variera från 0 till 1 (Om beräkningen sker i procent, från 0 % till 100 %.). Det är lätt att se av formeln att ju högre värde, desto högre är den aktiva komponenten och därmed desto bättre prestanda.
Konceptet med full kraft. Makttriangeln
Den synliga effekten beräknas geometriskt som roten av summan av kvadraterna av den aktiva och reaktiva effekten. Den betecknas med den latinska bokstaven S.
Du kan också beräkna den totala effekten genom att multiplicera spänningen och strömmen.
S = U⋅I
VIKTIGT! Den totala effekten mäts i voltampere (VA).
Effekttriangeln är en praktisk representation av alla tidigare beskrivna beräkningar och samband mellan aktiv, reaktiv och synlig effekt.
Katetuserna representerar de reaktiva och aktiva komponenterna, medan hypotenusan representerar den totala effekten. Enligt geometrins lagar är vinkelns cosinus φ lika med förhållandet mellan den aktiva och den totala komponenten, dvs. effektfaktorn.
Hur man hittar den aktiva, reaktiva och skenbara effekten. Exempel på beräkning
Alla beräkningar baseras på de tidigare nämnda formlerna och på krafttriangeln. Låt oss titta på ett problem som ofta uppstår i praktiken.
Vanligtvis är apparater märkta med en aktiv effekt och ett cosφ-värde. Med denna information är det lätt att beräkna de reaktiva och totala komponenterna.
För att göra detta dividerar du den aktiva effekten med cosφ och får produkten av ström och spänning. Detta är den synliga effekten.
I effekttriangeln hittar du sedan den reaktiva effekten som är lika med kvadraten på skillnaden mellan kvadraterna på den totala effekten och den aktiva effekten.
Hur cosφ mäts i praktiken
Värdet för cos ϕ anges vanligtvis på apparatens etikett, men om det är nödvändigt att mäta det i praktiken kan man använda en specialiserad apparat, en en fasometer .. En digital wattmätare kan också enkelt göra jobbet.
Om den resulterande cosφ är tillräckligt låg kan den praktiskt taget kompenseras. Detta görs huvudsakligen genom att inkludera ytterligare instrument i kretsen.
- Om det är nödvändigt att korrigera för den reaktiva komponenten måste ett reaktivt element läggas till i kretsen som verkar i motsatt riktning till den enhet som redan fungerar. En kondensator kopplas parallellt för att kompensera den asynkrona motorn, till exempel för en induktiv belastning. En solenoid är ansluten för att kompensera en synkronmotor.
- Om det är nödvändigt att korrigera problem med icke-linjäritet, integreras en passiv cosφ-korrigering, t.ex. en höginduktiv spole som är kopplad i serie med belastningen, i kretsen.
Effekt - detta är en av de viktigaste indikatorerna för elektriska apparater, så att veta vad det är och hur det beräknas är användbart inte bara för skolelever och personer som specialiserar sig på teknik, utan även för oss alla.
Relaterade artiklar:
