В чем измеряется электрическая мощность

В данной статье мы рассмотрим основные понятия и свойства мощности в электрических цепях, узнаем, как ее измерять, разберем различия между активной, реактивной и полной мощностью, а также узнаем о важном показателе – факторе мощности.

Электротехника: Определение и свойства мощности в электрических цепях – простыми словами обновлено: 13 ноября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Помощь в написании работы

Добро пожаловать на лекцию по электротехнике! Сегодня мы будем говорить о мощности в электрических цепях. Мощность – это важный параметр, который позволяет оценить энергетическую потребность и эффективность работы электрических устройств. В течение этой лекции мы рассмотрим определение мощности, формулу ее расчета, единицы измерения, а также различные типы мощности, такие как активная, реактивная и полная мощность. Также мы обсудим фактор мощности и его влияние на электрические системы. Давайте начнем и разберемся в этой важной теме!

Нужна помощь в написании работы?

Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Закон Ома

Закон Ома — это основной, главный и важный закон теории электрических цепей, который исследует взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. В нем говорится, что при постоянной температуре ток, протекающий по цепи, прямо пропорционален напряжению или разности потенциалов в этой цепи. В алгебраической форме, V∝ I V = IR Где I — ток, протекающий по цепи, измеряется в амперах. V — напряжение, приложенное к цепи, измеряется в вольтах. А R — это константа пропорциональности, называемая сопротивлением, которое измеряется в омах. Это сопротивление также указывается в килоомах, мегаомах и т. д. Следовательно, закон Ома гласит, что ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению в этой цепи. Закон Ома можно применить как к отдельным частям, так и ко всей цепи. Математически ток, I = V/R Напряжение, V = IR Сопротивление, R = V/I

Ниже показано, что отношение между различными величинами в законе Ома называется треугольником закона Ома. Это простой метод описания, а также простой для запоминания соотношения между напряжением, током и сопротивлением.

Электрическая мощность и закон Ома ТЕРМОЭЛЕМЕНТ

На приведенном выше рисунке показан треугольник закона Ома, где отдельные термины, такие как напряжение, ток и сопротивление, и их формулы представлены из основного уравнения закона Ома. На приведенном выше рисунке один параметр вычисляется из оставшихся двух параметров. Таким образом, можно сделать вывод, что при высоком сопротивлении ток будет низким, а ток будет высоким, когда сопротивление низкое, при любом приложенном напряжении.

Электрическая мощность

Электрическая мощность дает скорость, с которой энергия передается по цепи. Электрическая мощность измеряется в ваттах. Эта мощность потребляется, когда напряжение вызывает протекание тока в цепи. Следовательно, электрическая мощность есть произведение напряжения и силы тока. Математически P = VI По закону Ома V = IR и I = V/R Подставляя в уравнение мощности P = I 2 R P = V 2 / R Следовательно, электрическая мощность, P =VI или I 2 R или V 2 / R Это три основные формулы для нахождения электрической мощности в цепи. Таким образом, мощность может быть рассчитана, когда известна любая из двух величин.

20. Об энергии и мощности.

Подобно треугольнику закона Ома, на рисунке ниже показан треугольник мощности, чтобы показать соотношение между мощностью, напряжением и током. Уравнения отдельных параметров легко запоминаются по этому рисунку. Округлите и скройте параметр, который необходимо измерить, а положение оставшихся двух параметров дает уравнение для поиска скрытого или округленного параметра, как показано на рисунке ниже.

Электрическая мощность и закон Ома ТЕРМОЭЛЕМЕНТ

Электрическая мощность

Идеи, Концепции, учения, методы исследования

Электри́ческая мо́щность, работа, совершаемая электрическим током в единицу времени. В цепях постоянного тока электрическая мощность равна произведению электрического напряжения U (в вольтах) и силы тока I (в амперах).

В цепях переменного тока различают мгновенную, активную, реактивную и полную мощности. Мгновенная электрическая мощность равна произведению мгновенных значений U и I. Активная электрическая мощность – среднее за период значение мгновенной мощности переменного тока; характеризует скорость преобразования электрической энергии в другие виды энергии (например, тепловую , световую , механическую ). В цепях однофазного (синусоидального) тока активная электрическая мощность P = UI ∙ cos φ, для трёхфазного тока P = √3 ∙ UI ∙ cos φ; U и I – действующие (среднеквадратические за период) значения напряжения и силы тока, φ – угол сдвига фаз между I и U. Активная электрическая мощность может быть выражена через I или U и активное сопротивление электрической цепи r либо её проводимость G по формуле: P = I²r = U²G. В любой электрической цепи активная электрическая мощность равна сумме активных мощностей отдельных участков цепи. Единица активной электрической мощности – ватт . Реактивная электрическая мощность характеризует скорость накопления энергии в конденсаторах и катушках индуктивности , а также обмен энергией между отдельными участками электрической цепи (в частности, между генератором и приёмником). В цепях синусоидального тока реактивная электрическая мощность участка Q = UI ∙ sin φ. Единица реактивной мощности – вар . Полная (кажущаяся) электрическая мощность характеризует мощность, отдаваемую в цепь источником переменного тока. Для цепей синусоидального тока полная мощность связана с активной и реактивной электрическими мощностями соотношением: S = √(P² + Q²) = UI. Единица полной электрической мощности – вольт-ампер (В·А). Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме средних мощностей отдельных гармоник .

Редакция технологий и техники. Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2012.

Опубликовано 12 июля 2023 г. в 11:43 (GMT+3). Последнее обновление 12 июля 2023 г. в 11:43 (GMT+3). Связаться с редакцией

Информация

Идеи, Концепции, учения, методы исследования

Области знаний: Электрические цепи и сигналы

Как определить максимальную нагрузку тока

Полезная мощность показывает максимальное значение при ситуации, когда сопротивление нагрузки R сравнивается с таким же параметром внутри источника — r.

P max = E2 / 4r, где E — это движущая сила источника тока.

Для расчета предельной токовой нагрузки для электрического устройства нужно знать параметр номинальной нагрузки и напряжение переменного тока на входе. Технический паспорт прибора, руководство или эмблема содержат первый показатель.

Например, когда номинальный параметр бытовой техники (P) составляет 12 Вт, максимальная величина потребляемого тока при переменном напряжении составит для:

  • 120 В – I = 12/120 = 0,100 А или 100 мА.
  • 220 В – I = 12 / 220= 0,055A или 55 мА.

При необходимости, количество потребленной электроэнергии выражается через комплексную величину. С этой целью применяют базовые соотношения, импеданс используют вместо сопротивления.

Каждую современную квартиру нужно оснащать электрическими приборами. Для их подключения к сети необходимо составить принципиальную схему, где согласованно друг с другом распределятся нагрузки, подключенные к отдельным линиям. Нужно встраивать автоматический выключатель на основании ПУЭ для недопущения аварийных случаев.

Вначале уточняются параметры электропроводки. Затем проверяются по схеме группы для подключения к сети бытовых электроприборов.

Стандартные характеристики электрической мощности потребления (Вт):

  • стационарный компьютер – 170-1 250;
  • жидкокристаллический телевизор – 120 – 265;
  • ноутбук – 40-280;
  • кондиционер – 1 200 – 2 500;
  • утюг – 450-1850.

Для защиты сети необходим автомат, его выбираем с учетом всех существенных факторов.

Автомат

Важно уделить внимание нагрузкам, имеющим повышенные параметры реактивной энергии.

Мощность электрического тока.

Мощность электрического тока

Действие тока характеризуют не только работой A, но и мощностью P. Мощность тока показывает, какую работу совершает ток за единицу времени. Бели за время t была совершена работа А, то мощность тока . Подставляя в это равенство выражение (A = IUt), получаем:

Это выражение можно переписать в разных формах, воспользовавшись законом Ома для участка цепи:

Мощность электрического тока

.

В СИ работу выражают в джоулях (Дж), мощность — в ваттах (Вт), а время — в секундах (с). При этом 1 Вт = 1 Дж/с, 1 Дж = 1 Вт · с.

Рассчитаем наибольшую допустимую мощность потребителей электроэнергии, которые могут одновременно работать в квартире. Так как в жилых зданиях сила тока в проводке не должна превышать I = 10 А, то при напряжении U = 220 В соответствующая электрическая мощность оказывается равной:

Одновременное включение в сеть приборов с большей суммарной мощностью приведет к увеличению силы тока, и потому недопустимо.

В быту работу тока (или израсходованную на совершение этой работы электроэнергию) измеряют с помощью специального прибора, называемого электрическим счетчиком (счетчиком электроэнергии). При прохождении тока через этот счетчик внутри его начинает вращаться легкий алюминиевый диск. Скорость его вращения прямо пропорциональна силе тока и на­пряжению. Поэтому по числу оборотов, сделанных им за данное время, можно судить о работе, совершенной током за это время. Работа тока при этом выражается обычно в киловатт-часах (кВт · ч).

1 кВт · ч — это работа, совершаемая электрическим током мощностью 1 кВт в течение 1 ч. Так как 1 кВт = 1000 Вт, а 1 ч = 3600 с, то

1 кВт · ч = 1000 Вт · 3600 с = 3 600 000 Дж.

Активная мощность (“P”)

  • Среднее за период значение мгновенной мощности переменного тока; характеризует среднюю скорость преобразования электромагнитной энергии в другие формы (тепловую, механическую, световую и т. д.).

Скажем проще, это та часть входной мощности, которая превращается в выходную мощность. Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи “r” или её проводимость “g” по формуле: P = («I» в квадрате)*r = («V» в квадрате)*g. ( P = I2r =V2g).

В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока, Активная мощность всей цепи равна сумме Активных мощностей отдельных частей цепи. С полной мощностью («S») Активная мощность связана соотношением: P = S*Сos ф.

Вся входная мощность, к примеру, полная мощность, должна быть превращена в полезную выходную мощность, указывается как активная мощность, например, реальная выходная мощность мотора. Качество такого превращения мощности обозначается Сos φ, — единый коэффициент мощности.

Мощность активная — физическая и техническая величина, характеризующая полезную электрическую мощность. Мощность активная является активно действующей мощностью, т.е. мощностью, вызывающей воздействие на электрооборудование, например, нагрев, механические усилия. При произвольной нагрузке в цепи переменного тока действует активная составляющая тока, иначе говоря, часть полной мощности, определяемая коэффициентом мощности, является полезной (используемой).

Реактивная мощность («Q»)

  • Величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока. Реактивная мощность «Q» для синусоидального тока равна произведению действующих значений напряжения “U” и тока “I”, умноженному на синус угла сдвига фаз между ними: Q = U*I*Sin ф. Измеряется в варах [Var – вольт амперная реактивность]. Для 3-фазного тока: Q=√3*U*I*Sin φ. (Источник: «Российский Энциклопедический словарь»).

В некоторых электрических установках Реактивная мощность может быть значительно больше Активной мощности. Это приводит к появлению больших реактивных токов и вызывает перегрузку источников тока. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности (см. Компенсирующие устройства). Либо симметрирующие трансформаторы в трехфазных сетях.

Цепи переменного тока

Когда источник тока является переменным (будем считать его однофазным), в цепи происходит постоянное изменение значения основных величин – I и Q – по синусоидальному закону (но не только). Соответственно, выражения, полученные выше для цепей постоянного тока, в этом случае не применимы.

Мощностей переменного тока выделяется три:

Под активной мощностью однофазного синусоидального тока понимают среднее значение мощности за период колебаний:

$P = I cdot U cdot cos phi$, где $phi$

– разность фаз между током и напряжением, а U и I – среднеквадратичные значения этих величин. Активная мощность измеряется в ваттах. Из-за нее происходит нагрев проводников.

Под реактивной мощностью понимают нагрузку, которая создается в цепях из-за самих колебаний тока. Она определяется формулой:

$Q = I cdot U cdot sin phi$

Полная мощность определяется действующими значениями напряжения и силы тока.

$S = I cdot U$

Треугольник мощностей

С реактивной и активной мощностями она связана выражением:

Также существует понятие комплексной мощности. Это не отдельный вид мощности, а способ ее вычисления в комплекснозначных величинах, используемый только для цепей переменного тока.

Задачи

Определить материал проводника, если на нем выделяется мощность 210 Вт. Напряжение – 16 В. Длина проводника – 10 м, площадь сечения – 1 мм 2 .

Решение:

Запишем выражение для мощности:

И для сопротивления:

Теперь выразим из этих двух формул удельное сопротивление проводника:

Сравнив это значения с табличными значениями удельного сопротивления, узнаем, что проводник изготовлен из олова.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий