Расчет мощности в электрических цепях. Расчет мощности

Расчет мощности в электрических цепях

Любой электроприбор характеризуется несколькими основными параметрами, среди которых номинальное напряжение, ток и мощность. Иногда в техническом паспорте указываются лишь мощность и напряжение, ток в этом случае легко найти, воспользовавшись знаменитыми формулами Ома (разумеется, с рядом оговорок – например, должен быть известен cos). Верно также обратное: зная ток и напряжение, можно выполнить расчет мощности. В глобальной Сети есть много материалов по данной теме, но большая их часть рассчитана на специалистов.

Давайте рассмотрим, что понимают под термином «электрическая мощность», какие существуют ее разновидности и как можно сделать расчет мощности. Физический смысл мощности указывает, насколько быстро в установке (приборе) происходит преобразование электроэнергии в тот или иной вид полезной работы. Вот так все просто! Для неэлектрических же устройств вполне допустимо использовать термин «производительность».

В электротехнике принято разделение, согласно которому существует активная и реактивная мощность. Первая непосредственно преобразуется в полезную работу, поэтому считается основной. Единицей измерения служит Ватт и производные – Киловатт, Мегаватт и пр. На бытовых электроприборах указывается именно она. Хотя это вовсе не означает, что реактивной составляющей нет. В свою очередь вторая – нежелательная, так как в выполнении работы не участвует, а растрачивается на различные виды потерь. Измеряется в «вар» (вольт-ампер реактивный) и производных – киловольт-ампер реактивный и т.д. Сумма активной и реактивной составляющих формируют полную мощность (вольт-ампер, ВА).

Яркий пример потребителя с чистой активной нагрузкой – электрический ТЭН. При прохождении по нему электрического тока генерируется тепло, причем в прямой зависимости. Точно так же действует потребитель реактивной энергии – классический трансформатор. При его работе в витках обмотки создается магнитное поле, которое само по себе не нужно (используется свойство электромагнитной индукции). Магнитопровод намагничивается, происходят потери. Другими словами:

Q = U*I*sin Fi,

где sin Fi – синус угла между векторами тока и напряжения. Его знак зависит от характера нагрузки (емкостная или индуктивная).

Расчет мощности начинают с определения рода тока: постоянный или переменный, так как формулы не являются универсальными.

В первом случае используется следствие из классического закона Ома. Мощность P является произведением тока I на напряжение U:

P=I*U (Вт=А*В).

При цепи с источником питания учитывается направление ЭДС: это нужно для расчета сопротивления самого источника. Так, генератор или батарея, в которых ток течет от «-» к «+», выдавая энергию в нагрузку цепи, отдает мощность. Если же течение тока противоположно приложенному потенциалу (зарядка аккумуляторной батареи), то имеет место поглощение мощности источником ЭДС.

Формула расчета мощности для переменного тока (однофазная цепь) учитывает коэффициент – «косинус фи». Он представляет собой отношение активной составляющей мощности к полной. Очевидно, что в случае с ТЭНом косинус будет равняться 1 (идеальный вариант), так как реактивной составляющей нет. Иначе для снижения потерь на стороне генератора применяют различные компенсаторы или иные технические решения.

Таким образом:

P= U*I*cos Fi.

Расчет мощности в трехфазных цепях выполняется для каждой фазы, а полученные значения затем суммируются. Для переменного тока полная мощность рассчитывается как квадратный корень из суммы квадратов активной и реактивной составляющих. Для генерирующих устройств (подстанции) более важно знать именно полную мощность, так как на основе этого подбираются все остальные элементы последующих цепей. Очевидно, что в большинстве случаев нельзя заранее узнать характер нагрузки.

fb.ru

Расчет полной мощности - Help for engineer

Расчет полной мощности

Полная мощность (S) образуется из двух составляющих:

- активная мощность (P) – выполняет полезную работу (полезная мощность), превращается в другие виды энергии (тепловая энергия: водонагреватель, утюг и т.д. являются активной нагрузкой)

- реактивная мощность (Q) – бывает индуктивная и емкостная, в зависимости от нагрузки в сети. Чаще всего дома мы используем индуктивную мощность, любой электрический прибор, где есть катушка, обмотки, является реактивной нагрузкой (электродрель, миксер, холодильник). Энергия не рассеивается на реактивных элементах, она на них за один полупериод накапливается и отдается обратно в сеть. Хотя без реактивной составляющей была бы невозможна работа многих электрических приборов, ее присутствие вызывает появление ряда негативных факторов:

		- нагрев проводников;
		- влияние на сеть – добавление в нее реактивной составляющей, которая плохо сказывается в дальнейшем на потребителях.

Конечно же между выше упомянутыми параметрами существуют зависимости. Расчет полной мощности осуществляется по следующей формуле:

где U и I – действующие значения напряжения и тока соответственно.

Активная и реактивная мощности находятся в прямой зависимости с коэффициентом мощности (cosφ):

Полная мощность дает потребителям все необходимые составляющие и рассчитывается:

На рисунке ниже (треугольник мощностей) изображена зависимость полной мощности и ее составляющих от угла cosφ, который является углом сдвига между напряжением и током.

Единицы измерений приняты немного разные, хотя смысл их остается один и тот же, полная мощность измеряется в ВА (Вольт Ампер), активная мощность в Вт (Ватт), а реактивная в ВАр (Вольт Ампер реактивный).

Добавить комментарий

h4e.ru

как сделать и что это такое

Чаще всего расчет силы тока по мощности делают для построения правильных электрических сетей, например, в квартире.

Очень полезны будут такие знания для самостоятельного их проектирования (второе название – проводка) в комнате, помещении.

Как производят такие расчеты

Если говорить о точных математических формулах, которыми в основном такие понятия и выражаются, то можно применить следующую: І=P/(U÷cosφ).

Мощность силы тока

Что значат латинские І, P и U? А также cosφ? Обо всем по порядку:

І – это собственно сила тока.

P – обозначает мощность или электрическую нагрузку (измеряется величина в единицах “Ваттах”, сокращенно “Вт”).

U – то напряжение, которое фактически есть в электрической сети (напряжение принято измерять Вольтами, или сокращенно “В”).

Что обозначает косинус – это так называемый коэффициент или показатель мощности. Он немного корректирует расчет в зависимости от используемых в сети приборов, например.

Соответственно, сама мощность суммарная всегда будет зависеть от мощности всех вместе взятых приборов.

Пусть, это будут бытовые приборы, не используемые в производственных масштабах. То есть речь идет о таких электрических приспособлениях, как микроволновка, фен для сушки волос, тостер и так далее.

Защита электроприборов

Этот коэффициент мощности нагрузки (активной нагрузки) берется в таких случаях в размере 0,95.

Он подходит для ламп накаливания или других бытовых электрических приборов похожего показателя потребления энергии.

Для более мощных “пожирателей” электрического тока используют в расчетах уже другой уровень коэффициента – восемь десятых, то есть cosφ=0,8.

Аппараты для сварки металлов также относится к этой категории, как и другие, с похожими показателями, приборы.

Напряжение можно сравнить с давлением, если говорить в физических терминах.

Похоже на эффект, оказываемый водой на стенки тех сосудов, по которым течет. Вот в чем напряжение в обоих упомянутых случаях одно и то же по своей сути.

А вот что значит еще одно понятие, – мощность, – обозначаемое буквой “W”, стоит узнать поближе. Математик скажет, что она равна W=U*I, и будет прав. Все эти обозначения уже упоминались выше.

Ток и расчеты исходя от мощности

Розетка и вилка 380 в

Чем отличается расчет силы тока по мощности 380?

Прежде всего стоит сделать одно уточнение вышеописанной формуле.

Она была приведена в формате однофазной электрической сети.

А есть также и трёхфазная.

Она отличается коэффициентом 1,73.

То есть сама формула станет выглядеть так: І=P/(1,73U÷cosφ).

Но пусть это дополнение никого не пугает.

Обязательно нужно рассмотреть примеры, так как теория без практики ничто.

Итак, по пунктам:

• У хозяев квартиры есть новая стиральная машина.
• Она нуждается в безопасной установке.
• Мощность ее составляет согласно паспорту 2200 Ватт (W=2200 Вт).
• Если напряжение сети 220 Вольт (U=220 В).
•  Ток будет равен W/U=2200/220=10 А (десять ампер).

Согласно аналогичному примеру, только с применением трехфазного коэффициента, о котором выше  указано. Разница между такими расчетами именно в величине напряжения.

Они равны двести двадцать и триста восемьдесят вольт. А разница между ними ка раз 1,37 (380 разделить на 220).

Второй пример будет касаться автомобилей и авто-звука в частности. Если требуется установить его усилитель, мощность которого пятьдесят ватт, то это значит следующее.

Теперь, узнав силу тока, можно вычислить сечения провода, кабеля, подводящего ток к цели.

Напряжение сети (в данном случае напряжение бортовое на авто) равняется двенадцати вольтам (U=12 В). Далее: мощность известна, теперь вычислите ток по той же формуле.

Это быстро – нужно выполнить одно действие на калькуляторе. Получается ток будет равен W/U=50/12. Это приблизительно 4,17 А (чуть более четырех целых ампер).

Если показатели мощности и напряжения будут соответственно равны сто и двенадцать, тогда формула примет вид W/U=100/12. Это приблизительно 8,33 Ампер (чуть больше восьми). Значительно больше, чем в первом примере.

Расчеты силы тока и жизнь

Расчет силы тока по мощности 220, а также по более мощной, был приведен выше. Примеры для простого вычисления достаточны.

Для понимания все предельно ясно было изучено еще в школе. Какова подоплека, касающаяся этих величин и нашей жизни?

Нужно запомнить, что обычно принимают за однофазную сеть такую, у которой напряжение двести двадцать вольт. А вот за трёхфазную – которая имеет такой же показатель в триста восемьдесят.

Чаще всего в жизни нужно вычислить силу тока или сопротивление. Первое нужно для оптимального подбора сечения провода, ответственного за передачу тока. Второе требуется, чтобы определить свойства и поведение некоторых материалов.

О том, что такое сила тока, представлено на видео:

 

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

foxremont.com

---

• 
  Конечный выключатель путевой
• 
  Определение частота
• 
  Световой поток люмен
• 
  Модульный контактор схема подключения контактор
• 
  Микроядерная батарея
• 
  Портал госуслуг москвы передача показаний счетчиков воды
• 
  Сравнить свойства алюминия и меди
• 
  Экзамен ростехнадзора по электробезопасности 2 группа
• 
  Греющий кабель как проверить
• 
  Расчетный ток нагрузки
• 
  Ору зру и