Me kaikki törmäämme sähkölaitteisiin päivittäin, näyttää siltä, että elämämme pysähtyy ilman niitä. Ja jokainen niistä teknisissä ohjeissa osoittaa tehon. Tänään selvitämme, mikä se on, opimme laskentatyypit ja -menetelmät.
Sisältö
Virta vaihtovirtapiirissä
Verkkovirtaan kytketyt sähkölaitteet toimivat vaihtovirtapiirissä, joten otamme huomioon tehon näissä olosuhteissa. Ensin kuitenkin annetaan yleinen määritelmä käsitteelle.
Tehoa - fyysinen suure, joka kuvastaa sähköenergian muunnos- tai siirtonopeutta.
Suppeammassa mielessä he sanovat, että sähköteho on tietyn ajanjakson aikana suoritetun työn suhde tähän ajanjaksoon.
Ilmaistaen tätä määritelmää vähemmän tieteellisesti, käy ilmi, että teho on tietty määrä energiaa, jonka kuluttaja kuluttaa tietyn ajanjakson aikana. Yksinkertaisin esimerkki on tavallinen hehkulamppu. Nopeus, jolla hehkulamppu muuntaa käyttämänsä sähkön lämmöksi ja valoksi, on sen teho. Näin ollen, mitä korkeampi tämä indikaattori alun perin on hehkulampulle, sitä enemmän se kuluttaa energiaa ja sitä enemmän valoa se antaa.
Koska tässä tapauksessa ei ole vain prosessia sähkön muuntamiseksi joksikin muuksi (valo, lämpö jne.), mutta myös sähkö- ja magneettikenttien värähtelyprosessissa, virran ja jännitteen välillä ilmenee vaihesiirto, ja tämä tulee ottaa huomioon jatkolaskelmissa.
Vaihtovirtapiirin tehoa laskettaessa on tapana erottaa aktiiviset, lois- ja täyskomponentit.
Aktiivisen tehon käsite
Aktiivinen "hyödyllinen" teho on se osa tehosta, joka luonnehtii suoraan sähköenergian muuntamisprosessia joksikin muuksi energiaksi. Merkitään latinalaisella kirjaimella P ja mitataan wattia (ti).
Laskettu kaavan mukaan: P = U⋅I⋅cosφ,
missä U ja I ovat vastaavasti piirin jännitteen ja virran rms-arvo, cos φ on jännitteen ja virran välisen vaihekulman kosini.
TÄRKEÄ! Aiemmin kuvattu kaava sopii piirien laskemiseen jännite 220VTehokkaat yksiköt käyttävät kuitenkin yleensä verkkoa, jonka jännite on 380 V. Tässä tapauksessa lauseke tulee kertoa kolmen tai 1,73:n juurella
Loistehon käsite
Lois "haitallinen" teho on teho, joka syntyy käytettäessä sähkölaitteita induktiivisella tai kapasitiivisella kuormalla ja heijastaa käynnissä olevia sähkömagneettisia värähtelyjä. Yksinkertaisesti sanottuna tämä on energiaa, joka siirtyy virtalähteestä kuluttajalle ja palaa sitten takaisin verkkoon.
Tietenkin tätä komponenttia on mahdotonta käyttää liiketoiminnassa, lisäksi se vahingoittaa monin tavoin virtalähdeverkkoa, joten he yleensä yrittävät kompensoida sitä.
Tämä arvo on merkitty latinalaisella kirjaimella Q.
MUISTAA! Loistehoa ei mitata tavanomaisissa watteissa (ti) ja reaktiivisissa volttiampeereissa (Var).
Laskettu kaavan mukaan:
Q = U⋅I⋅sinφ,
missä U ja I ovat vastaavasti piirin jännitteen ja virran rms-arvo, sinφ on jännitteen ja virran välisen vaihekulman sini.
TÄRKEÄ! Laskettaessa tämä arvo voi olla sekä positiivinen että negatiivinen, riippuen vaiheliikkeestä.
Kapasitiiviset ja induktiiviset kuormat
Suurin ero reaktiivisten (kapasitiivinen ja induktiivinen) -kuormat - itse asiassa kapasitanssin ja induktanssin läsnäolo, jotka pyrkivät varastoimaan energiaa ja luovuttamaan sen myöhemmin verkkoon.
Induktiivinen kuorma muuttaa ensin sähkövirran energian magneettikenttään (puolen puolen jakson aikana) ja muuntaa sitten magneettikentän energian sähkövirraksi ja välittää sen verkkoon. Esimerkkejä ovat oikosulkumoottorit, tasasuuntaajat, muuntajat, sähkömagneetit.
TÄRKEÄ! Induktiivista kuormaa käytettäessä virtakäyrä on aina puolen jaksolla jäljessä jännitekäyrästä.
Kapasitiivinen kuorma muuttaa sähkövirran energian sähkökenttään ja muuntaa sitten tuloksena olevan kentän energian takaisin sähkövirraksi.Molemmat prosessit jatkuvat jälleen puolijakson ajan. Esimerkkejä ovat kondensaattorit, akut, synkroniset moottorit.
TÄRKEÄ! Kapasitiivisen kuormituksen aikana virtakäyrä johtaa jännitekäyrään puoli kierrosta.
Tehokerroin cosφ
Tehokerroin cosφ (lue kosini phi) on skalaarinen fysikaalinen suure, joka heijastaa sähköenergian kulutuksen tehokkuutta. Yksinkertaisesti sanottuna kerroin cosφ osoittaa loisosan olemassaolon ja vastaanotetun aktiivisen osan arvon suhteessa kokonaistehoon.
Kerroin cosφ saadaan aktiivisen sähkötehon suhteesta näennäiseen sähkötehoon.
MERKINTÄ! Tarkemmassa laskelmassa siniaallon epälineaariset vääristymät tulisi ottaa huomioon, mutta ne jätetään huomiotta tavanomaisissa laskelmissa.
Tämän kertoimen arvo voi vaihdella välillä 0 - 1 (jos laskenta suoritetaan prosentteina, niin 0 %:sta 100 %:iin). Laskentakaavasta ei ole vaikea ymmärtää, että mitä suurempi sen arvo, sitä suurempi on aktiivinen komponentti, mikä tarkoittaa, että laitteen suorituskyky on parempi.
Kokonaisvoiman käsite. Voimakolmio
Näennäisteho on geometrisesti laskettu arvo, joka on yhtä suuri kuin pätö- ja loistehon neliösumman juuri. Merkitty latinalaisella S-kirjaimella.
Voit myös laskea kokonaistehon kertomalla jännitteen ja virran vastaavasti.
S = U⋅I
TÄRKEÄ! Näennäisteho mitataan volttiampeereina (VA).
Tehokolmio on kätevä esitys kaikista aiemmin kuvatuista laskelmista ja pätö-, lois- ja näennäistehon välisistä suhteista.
Jalat heijastavat reaktiivisia ja aktiivisia komponentteja, hypotenuusa - kokonaistehoa. Geometrian lakien mukaan kulman φ kosini on yhtä suuri kuin aktiivisten ja kokonaiskomponenttien suhde, eli se on tehokerroin.
Kuinka löytää aktiivinen, lois- ja näennäisteho. Laskuesimerkki
Kaikki laskelmat perustuvat aiemmin mainittuihin kaavoihin ja potenssikolmioon. Katsotaanpa käytännössä useimmin kohtaamaa ongelmaa.
Tyypillisesti sähkölaitteet on merkitty pätöteholla ja coφ-kertoimen arvolla. Näillä tiedoilla on helppo laskea reaktiiviset ja kokonaiskomponentit.
Tätä varten jaamme pätötehon kertoimella cosφ ja saamme virran ja jännitteen tulon. Tästä tulee täysi teho.
Lisäksi tehokolmion perusteella löydämme loistehoksi, joka on yhtä suuri kuin näennäis- ja pätötehojen neliöiden välisen eron neliö.
Miten cosφ mitataan käytännössä
Cosφ-kertoimen arvo ilmoitetaan yleensä sähkölaitteiden merkinnöissä, mutta jos se on tarpeen mitata käytännössä, he käyttävät erikoislaitetta - vaihemittari. Myös digitaalinen wattimittari selviytyy helposti tästä tehtävästä.
Jos saatu kerroin cosφ on tarpeeksi alhainen, se voidaan käytännössä kompensoida. Tämä tehdään pääasiassa sisällyttämällä piiriin lisälaitteita.
- Jos reaktiivista komponenttia on korjattava, piiriin tulee sisällyttää reaktiivinen elementti, joka toimii vastapäätä jo toimivaa laitetta. Induktiomoottorin toiminnan, esimerkiksi induktiivisen kuorman, kompensoimiseksi kytketään kondensaattori rinnan. Sähkömagneetti on kytketty kompensoimaan synkronista moottoria.
- Jos epälineaarisuusongelmia on tarpeen korjata, piiriin viedään passiivinen cosφ-korjain, se voi olla esimerkiksi korkean induktanssin kuristin, joka on kytketty sarjaan kuorman kanssa.
Teho on yksi tärkeimmistä sähkölaitteiden indikaattoreista, joten tietää, mikä se on ja miten se lasketaan, on hyödyllistä paitsi koululaisille ja tekniikkaan erikoistuneille, myös meille jokaiselle.
Samanlaisia artikkeleita:
