Vi støder alle på elektriske apparater hver dag, det ser ud til, at vores liv stopper uden dem. Og hver af dem i de tekniske instruktioner angiver strømmen. I dag vil vi finde ud af, hvad det er, lære typerne og metoderne til beregning.
Indhold
Strøm i et vekselstrømkredsløb
Elektriske apparater tilsluttet lysnettet fungerer i et vekselstrømkredsløb, så vi vil overveje strømmen under disse forhold. Men lad os først give en generel definition af begrebet.
Strøm - en fysisk størrelse, der afspejler hastigheden for konvertering eller transmission af elektrisk energi.
I en snævrere forstand siger de, at elektrisk effekt er forholdet mellem det udførte arbejde over en vis tidsperiode og dette tidsrum.
For at omskrive denne definition mindre videnskabeligt, viser det sig, at strøm er en vis mængde energi, der forbruges af forbrugeren over en vis periode. Det enkleste eksempel er en almindelig glødelampe. Den hastighed, hvormed en pære omdanner den elektricitet, den bruger, til varme og lys, er dens effekt. Følgelig, jo højere denne indikator oprindeligt er for en pære, jo mere vil den forbruge energi, og jo mere lys vil den give.
Da der i dette tilfælde ikke kun er processen med at konvertere elektricitet til en anden (lys, termisk osv.), men også oscillationsprocessen af de elektriske og magnetiske felter, opstår der en faseforskydning mellem strømmen og spændingen, og dette bør tages i betragtning i yderligere beregninger.
Ved beregning af effekten i et vekselstrømkredsløb er det sædvanligt at skelne mellem aktive, reaktive og fulde komponenter.
Begrebet aktiv magt
Aktiv "nyttig" kraft er den del af kraften, der direkte karakteriserer processen med at omdanne elektrisk energi til en anden energi. Betegnes med det latinske bogstav P og målt i watt (tir).
Beregnet efter formlen: P = U⋅I⋅cosφ,
hvor U og I er rms-værdien af henholdsvis kredsløbets spænding og strøm, cos φ er cosinus af fasevinklen mellem spænding og strøm.
VIGTIG! Formlen beskrevet tidligere er velegnet til at beregne kredsløb med spænding 220VKraftige enheder bruger dog normalt et netværk med en spænding på 380V. I dette tilfælde skal udtrykket ganges med roden af tre eller 1,73
Begrebet reaktiv kraft
Reaktiv "skadelig" effekt er den effekt, der genereres under driften af elektriske apparater med en induktiv eller kapacitiv belastning, og afspejler de igangværende elektromagnetiske svingninger. Kort sagt er dette den energi, der går fra strømkilden til forbrugeren og derefter vender tilbage til netværket.
Selvfølgelig er det umuligt at bruge denne komponent i erhvervslivet, desuden skader det strømforsyningsnetværket på mange måder, derfor forsøger de normalt at kompensere for det.
Denne værdi er angivet med det latinske bogstav Q.
HUSK! Reaktiv effekt måles ikke i konventionelle watt (tir), og i reaktive volt-ampere (Var).
Beregnet efter formlen:
Q = U⋅I⋅sinφ,
hvor U og I er rms-værdien af henholdsvis kredsløbets spænding og strøm, er sinφ sinus af fasevinklen mellem spænding og strøm.
VIGTIG! Ved beregning kan denne værdi være både positiv og negativ, afhængig af fasebevægelsen.
Kapacitive og induktive belastninger
Den største forskel mellem reaktive (kapacitiv og induktiv) belastninger - faktisk tilstedeværelsen af kapacitans og induktans, som har tendens til at lagre energi og senere give den til netværket.
En induktiv belastning omdanner energien af en elektrisk strøm først til et magnetfelt (i en halv cyklus), og konverterer derefter magnetfeltets energi til elektrisk strøm og sender den til netværket. Eksempler er induktionsmotorer, ensrettere, transformere, elektromagneter.
VIGTIG! Ved drift af en induktiv belastning sænker strømkurven altid spændingskurven med en halv cyklus.
En kapacitiv belastning konverterer energien af en elektrisk strøm til et elektrisk felt og konverterer derefter energien af det resulterende felt tilbage til en elektrisk strøm.Begge processer fortsætter igen i en halv cyklus hver. Eksempler er kondensatorer, batterier, synkronmotorer.
VIGTIG! Under kapacitiv belastningsdrift fører strømkurven spændingskurven med en halv cyklus.
Effektfaktor cosφ
Effektfaktor cosφ (læs cosinus phi) er en skalær fysisk størrelse, der afspejler effektiviteten af elektrisk energiforbrug. Kort sagt viser koefficienten cosφ tilstedeværelsen af en reaktiv del og værdien af den modtagne aktive del i forhold til den samlede effekt.
Koefficienten cosφ findes gennem forholdet mellem aktiv elektrisk effekt og tilsyneladende elektrisk effekt.
BEMÆRK! I en mere nøjagtig beregning bør de ikke-lineære forvrængninger af sinusoiden tages i betragtning, men de negligeres i konventionelle beregninger.
Værdien af denne koefficient kan variere fra 0 til 1 (hvis beregningen udføres i procent, så fra 0 % til 100 %). Ud fra beregningsformlen er det ikke svært at forstå, at jo større dens værdi, jo større er den aktive komponent, hvilket betyder, at enhedens ydeevne er bedre.
Begrebet total magt. Power Trekant
Tilsyneladende effekt er en geometrisk beregnet værdi lig med roden af summen af kvadraterne af henholdsvis aktiv og reaktiv effekt. Benævnt med det latinske bogstav S.
Du kan også beregne den samlede effekt ved at gange henholdsvis spænding og strøm.
S = U⋅I
VIGTIG! Tilsyneladende effekt måles i volt-ampere (VA).
Effekttrekanten er en praktisk repræsentation af alle de tidligere beskrevne beregninger og forhold mellem aktiv, reaktiv og tilsyneladende effekt.
Benene afspejler de reaktive og aktive komponenter, hypotenusen - den samlede effekt. Ifølge geometriens love er cosinus af vinklen φ lig med forholdet mellem de aktive og samlede komponenter, det vil sige, at det er effektfaktoren.
Sådan finder du aktiv, reaktiv og tilsyneladende kraft. Regneeksempel
Alle beregninger er baseret på de tidligere nævnte formler og potenstrekanten. Lad os se på det problem, man oftest støder på i praksis.
Typisk er elektriske apparater mærket med aktiv effekt og værdien af cosφ-koefficienten. Med disse data er det nemt at beregne de reaktive og samlede komponenter.
For at gøre dette dividerer vi den aktive effekt med koefficienten cosφ og får produktet af strøm og spænding. Dette vil være fuld kraft.
Yderligere, baseret på potenstrekanten, finder vi den reaktive effekt lig med kvadratet af forskellen mellem kvadraterne af den tilsyneladende og aktive potens.
Hvordan cosφ måles i praksis
Værdien af cosφ-koefficienten er normalt angivet på mærkerne på elektriske apparater, men hvis det er nødvendigt at måle det i praksis, bruger de en specialiseret enhed - fasemåler. Også et digitalt wattmåler kan nemt klare denne opgave.
Hvis den opnåede koefficient cosφ er lav nok, så kan den praktisk taget kompenseres. Dette gøres hovedsageligt ved at inkludere yderligere enheder i kredsløbet.
- Hvis det er nødvendigt at korrigere den reaktive komponent, skal et reaktivt element inkluderes i kredsløbet, der virker modsat den allerede fungerende enhed. For at kompensere for driften af en induktionsmotor, for eksempel en induktiv belastning, er en kondensator forbundet parallelt. En elektromagnet er tilsluttet for at kompensere for synkronmotoren.
- Hvis det er nødvendigt at korrigere ikke-linearitetsproblemer, indføres en passiv cosφ-korrektor i kredsløbet, for eksempel kan det være en højinduktans-drossel forbundet i serie med belastningen.
Strøm er en af de vigtigste indikatorer for elektriske apparater, så at vide, hvad det er, og hvordan det beregnes, er nyttigt ikke kun for skolebørn og folk, der specialiserer sig i teknologi, men også for hver af os.
Lignende artikler:
