We komen allemaal elke dag elektrische apparaten tegen, het lijkt erop dat ons leven zonder hen stopt. En elk van hen in de technische instructies geeft het vermogen aan. Vandaag zullen we uitzoeken wat het is, de soorten en berekeningsmethoden leren.
Inhoud
Vermogen in een wisselstroomcircuit
Elektrische apparaten die op het lichtnet zijn aangesloten, werken in een wisselstroomcircuit, dus we zullen het vermogen in deze omstandigheden beschouwen. Laten we echter eerst een algemene definitie van het concept geven.
Stroom - een fysieke grootheid die de snelheid van omzetting of transmissie van elektrische energie weerspiegelt.
In engere zin zeggen ze dat elektrisch vermogen de verhouding is tussen het werk dat over een bepaalde tijdsperiode wordt verricht en deze tijdsperiode.
Om deze definitie minder wetenschappelijk te parafraseren, blijkt dat stroom een bepaalde hoeveelheid energie is die de consument gedurende een bepaalde periode verbruikt. Het eenvoudigste voorbeeld is een gewone gloeilamp. De snelheid waarmee een gloeilamp de verbruikte elektriciteit omzet in warmte en licht is zijn vermogen. Dienovereenkomstig, hoe hoger deze indicator in eerste instantie is voor een gloeilamp, hoe meer deze energie zal verbruiken en hoe meer licht deze zal geven.
Omdat er in dit geval niet alleen het proces is van het omzetten van elektriciteit in een ander (licht, thermisch, enz.), maar ook het proces van oscillatie van de elektrische en magnetische velden, treedt er een faseverschuiving op tussen de stroom en de spanning, en hiermee moet rekening worden gehouden bij verdere berekeningen.
Bij het berekenen van het vermogen in een wisselstroomcircuit is het gebruikelijk om onderscheid te maken tussen actieve, reactieve en volledige componenten.
Het concept van actief vermogen
Actief "nuttig" vermogen is dat deel van het vermogen dat direct kenmerkend is voor het proces van het omzetten van elektrische energie in een andere energie. Aangeduid met de Latijnse letter P en gemeten in watt (di).
Berekend volgens de formule: P = U⋅I⋅cosφ,
waarbij U en I respectievelijk de rms-waarde zijn van de spanning en stroom van het circuit, cos φ is de cosinus van de fasehoek tussen spanning en stroom.
BELANGRIJK! De eerder beschreven formule is geschikt voor het berekenen van schakelingen met: spanning 220Vkrachtige units gebruiken echter meestal een netwerk met een spanning van 380V. In dit geval moet de uitdrukking worden vermenigvuldigd met de wortel van drie of 1,73
Het concept van reactief vermogen
Reactief "schadelijk" vermogen is het vermogen dat wordt gegenereerd tijdens de werking van elektrische apparaten met een inductieve of capacitieve belasting, en weerspiegelt de aanhoudende elektromagnetische oscillaties. Simpel gezegd, dit is de energie die van de stroombron naar de consument gaat en vervolgens terugkeert naar het netwerk.
Natuurlijk is het onmogelijk om dit onderdeel in het bedrijfsleven te gebruiken, bovendien schaadt het het stroomvoorzieningsnetwerk op veel manieren, daarom proberen ze dit meestal te compenseren.
Deze waarde wordt aangegeven met de Latijnse letter Q.
HERINNEREN! Het blindvermogen wordt niet gemeten in conventionele watt (di), en in reactieve volt-ampères (Var).
Berekend volgens de formule:
Q = U⋅I⋅sinφ,
waarbij U en I respectievelijk de effectieve waarde zijn van de spanning en stroom van het circuit, sinφ is de sinus van de fasehoek tussen spanning en stroom.
BELANGRIJK! Bij het berekenen kan deze waarde zowel positief als negatief zijn, afhankelijk van de fasebeweging.
Capacitieve en inductieve belastingen
Het belangrijkste verschil tussen reactieve (capacitief en inductief) belastingen - de aanwezigheid, in feite, van capaciteit en inductantie, die de neiging hebben om energie op te slaan en later aan het netwerk te geven.
Een inductieve belasting zet de energie van een elektrische stroom eerst om in een magnetisch veld (gedurende een halve halve cyclus), en zet vervolgens de energie van het magnetische veld om in elektrische stroom en zendt deze naar het netwerk. Voorbeelden zijn inductiemotoren, gelijkrichters, transformatoren, elektromagneten.
BELANGRIJK! Bij gebruik van een inductieve belasting loopt de stroomcurve altijd een halve cyclus achter op de spanningscurve.
Een capacitieve belasting zet de energie van een elektrische stroom om in een elektrisch veld en zet de energie van het resulterende veld vervolgens weer om in een elektrische stroom.Beide processen gaan elk weer een halve halve cyclus door. Voorbeelden zijn condensatoren, batterijen, synchrone motoren.
BELANGRIJK! Tijdens capacitieve belasting loopt de stroomcurve een halve cyclus voor op de spanningscurve.
Vermogensfactor cosφ
Vermogensfactor cosφ (lees cosinus phi) is een scalaire fysieke grootheid die de efficiëntie van het elektrische energieverbruik weerspiegelt. Simpel gezegd, de coëfficiënt cosφ toont de aanwezigheid van een reactief deel en de waarde van het ontvangen actieve deel ten opzichte van het totale vermogen.
De coëfficiënt cosφ wordt gevonden door de verhouding van actief elektrisch vermogen tot schijnbaar elektrisch vermogen.
OPMERKING! Bij een meer nauwkeurige berekening moet rekening worden gehouden met de niet-lineaire vervormingen van de sinusoïde, maar deze worden in conventionele berekeningen verwaarloosd.
De waarde van deze coëfficiënt kan variëren van 0 tot 1 (als de berekening procentueel wordt uitgevoerd, dan van 0% tot 100%). Uit de berekeningsformule is het niet moeilijk te begrijpen dat hoe groter de waarde, hoe groter de actieve component, wat betekent dat de prestaties van het apparaat beter zijn.
Het concept van totale macht. Machtsdriehoek
Schijnbaar vermogen is een geometrisch berekende waarde die gelijk is aan de wortel van de som van de kwadraten van respectievelijk actief en reactief vermogen. Aangeduid met de Latijnse letter S.
U kunt het totale vermogen ook berekenen door respectievelijk de spanning en stroom te vermenigvuldigen.
S = U⋅I
BELANGRIJK! Schijnbaar vermogen wordt gemeten in volt-ampère (VA).
De vermogensdriehoek is een handige weergave van alle eerder beschreven berekeningen en relaties tussen actief, reactief en schijnbaar vermogen.
De benen weerspiegelen de reactieve en actieve componenten, de hypotenusa - het totale vermogen. Volgens de wetten van de geometrie is de cosinus van de hoek gelijk aan de verhouding van de actieve en totale componenten, dat wil zeggen, het is de arbeidsfactor.
Hoe actief, reactief en schijnbaar vermogen te vinden. rekenvoorbeeld
Alle berekeningen zijn gebaseerd op de eerder genoemde formules en de machtsdriehoek. Laten we eens kijken naar het probleem dat in de praktijk het vaakst wordt aangetroffen.
Typisch zijn elektrische apparaten gemarkeerd met actief vermogen en de waarde van de cosφ-coëfficiënt. Met deze gegevens is het eenvoudig om de reactieve en totale componenten te berekenen.
Om dit te doen, delen we het actieve vermogen door de coëfficiënt cosφ en krijgen we het product van stroom en spanning. Dit zal vol vermogen zijn.
Verder vinden we op basis van de vermogensdriehoek het reactieve vermogen gelijk aan het kwadraat van het verschil tussen de kwadraten van het schijnbare en actieve vermogen.
Hoe cosφ in de praktijk wordt gemeten
De waarde van de cosφ-coëfficiënt wordt meestal aangegeven op de labels van elektrische apparaten, maar als het in de praktijk nodig is om het te meten, gebruiken ze een gespecialiseerd apparaat - fase meter. Ook een digitale wattmeter kan deze taak gemakkelijk aan.
Als de verkregen coëfficiënt cosφ laag genoeg is, kan deze praktisch worden gecompenseerd. Dit gebeurt voornamelijk door extra apparaten in het circuit op te nemen.
- Als het nodig is om de reactieve component te corrigeren, moet een reactief element in het circuit worden opgenomen, dat tegenovergesteld is aan het reeds functionerende apparaat. Om de werking van een inductiemotor, bijvoorbeeld een inductieve belasting, te compenseren, wordt een condensator parallel geschakeld. Een elektromagneet is aangesloten om de synchroonmotor te compenseren.
- Als het nodig is om niet-lineariteitsproblemen te corrigeren, wordt een passieve cosφ-corrector in het circuit geïntroduceerd, bijvoorbeeld een smoorspoel met hoge inductantie die in serie is geschakeld met de belasting.
Stroom is een van de belangrijkste indicatoren van elektrische apparaten, dus weten wat het is en hoe het wordt berekend, is niet alleen nuttig voor schoolkinderen en mensen die gespecialiseerd zijn in technologie, maar ook voor ieder van ons.
Vergelijkbare artikelen:
