Мощность тока в электрических цепях. Что такое нагрузка в электрической цепиЭлектрическая цепь и ее элементыЭлектрическая цепь это совокупность устройств, соединенных определенным образом, которые обеспечивают путь для протекания электрического тока. Элементами электрической цепи являются: источник тока, нагрузка и проводники. Простейшая электрическая цепь показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Простейшая электрическая цепь. В состав электрической цепи могут входить и другие элементы, таки как устройства коммутации, устройства защиты. Как известно, для возникновения тока необходимо соединить две точки, одна из которых имеет избыток электронов в сравнении с другой. Другими словами необходимо создать разность потенциалов между этими двумя точками. Как раз для создания разности потенциалов в цепи применяется источник тока. Источником тока в электрической цепи могут быть такие устройства, как генераторы, батареи, химические элементы и т.д. Нагрузкой в электрической цепи считается любой потребитель электрической энергии. Нагрузка оказывает сопротивление электрическому току и от величины сопротивления нагрузки зависит величина тока. Ток от источника тока к нагрузке течет по проводникам. В качестве проводников стараются использовать материалы с наименьшим сопротивлением (медь, серебро, золото). Важно, что для протекания тока в цепи, цепь должна быть замкнута! Типы электрических цепейВ электротехники по типу соединения элементов электрической цепи существуют следующие электрические цепи:
Последовательная электрическая цепь.В последовательной электрической цепи (рисунок 2.) все элементы цепи последовательно друг с другом, то есть конец первого с началом второго, конец второго с началом первого и т.д.
Рисунок 2. Последовательная электрическая цепь. При таком соединении элементов цепи ток имеет только один путь протекания от источника тока к нагрузке.При этом общий ток цепи Iобщ будет равен току через каждый элемент цепи: Iобщ=I1=I2=I3 Падение напряжения вдоль всей цепи, то есть на участке А-Б (Uа-б), будет равно приложенному к этому участку напряжению E и равно сумме падений напряжений на всех участках цепи (резисторах): E=Uа-б=U1+U2+U3 Параллельная электрическая цепь.В параллельной электрической цепи (рисунок 3.) все элементы соединены таким образом, что их начало соединены в одну общую точку, а концы в другую.
Рисунок 3. Параллельная электрическая цепь. В этом случае у тока имеется несколько путей протекания от источника к нагрузкам, а общий ток цепи Iобщ будет равен сумме токов параллельных ветвей: Iобщ=I1+I2+I3 Падение напряжения на всех резисторах будет равно приложенному напряжению к участку с параллельным соединением резисторов: E=U1=U2=U3 Последовательно-параллельная электрическая цепь.Последовательно-параллельная электрическая цепь является комбинацией последовательной и параллельной цепи, то есть ее элементы включаются и последовательно и параллельно (рисунок 4).
Рисунок 4. Последовательно-параллельная электрическая цепь. ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ! Похожие материалы:Добавить комментарийwww.sxemotehnika.ru ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА - это... Что такое ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА?
Смотреть что такое "ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА" в других словарях:
dic.academic.ru электрическая нагрузка - это... Что такое электрическая нагрузка?1. Любой потребитель электроэнергии
электрическая нагрузкаЛюбой приемник (потребитель) электрической энергии в электрической цепи 1)[БЭС] нагрузкаУстройство, потребляющее мощность[СТ МЭК 50(151)-78] EN load (1), noun device intended to absorb power supplied by another device or an electric power system [IEV number 151-15-15] FR charge (1), f dispositif destiné à absorber de la puissance fournie par un autre dispositif ou un réseau d'énergie électrique [IEV number 151-15-15] Термимн нагрузка удобно использовать как обощающее слово.В приведенном ниже примере термин нагрузка удачно используется для перевода выражения any other appliance: Make sure that the power supply and its frequency are adapted to the required electric current of operation, taking into account specific conditions of the location and the current required for any other appliance connected with the same circuit. Ток, напряжение и частота источника питания должны соответствовать параметрам агрегата с учетом длины и способа прокладки питающей линии, а также с учетом другой нагрузки, подключенной к этой же питающей линии.[Перевод Интент] ... подключенная к трансформатору нагрузка [ГОСТ 12.2.007.4-75*]Поскольку приемник электрической энергии это любой аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии [ПУЭ], то термин нагрузка может характеризовать электроприемник с точки зрения тока, сопротивления или мощности. 2. Потребитель энергоэнергии, с точки зрения потребляемой мощности
нагрузкаМощность, потребляемая устройством[СТ МЭК 50(151)-78] EN load (2), noun power absorbed by a load [IEV number 151-15-16] FR charge (2), f puissance absorbée par une charge Source: 151-15-15 [IEV number 151-15-16] При проектировании электроснабжения энергоемких предприятий следует предусматривать по согласованию с заказчиком и с энергоснабжающей организацией регулирование электрической нагрузки путем отключения или частичной разгрузки крупных электроприемников, допускающих без значительного экономического ущерба для технологического режима перерывы или ограничения в подаче электроэнергии.[СН 174-75 Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий] В настоящее время характер коммунально-бытовой нагрузки кардинально изменился в результате широкого распространения новых типов электроприемников (микроволновых печей, кондиционеров, морозильников, люминесцентных светильников, стиральных и посудомоечных машин, персональных компьютеров и др.), потребляющих из питающей сети наряду с активной мощностью (АМ) также и значительную реактивную мощность (РМ). technical_translator_dictionary.academic.ru Электрическая нагрузка - это... Что такое Электрическая нагрузка? Электрическая нагрузка мощность, фактически отдаваемая источником энергии её потребителю (приёмнику). При малых изменениях напряжения Э. н. характеризуется величиной тока. Э. н. называют часто также сами приёмники энергии (двигатели, осветит. приборы и др.). В электрических цепях (См. Электрическая цепь) постоянного тока Э. н. бывает только активной, в цепях переменного тока — активной и реактивной. Активная Э. н. выражается энергией, расходуемой на механическую работу, тепло и т. п. (например, в нагревательных и осветительных приборах). Реактивная Э. н. отражает обмен энергией между источником и приёмником (например, между электрической сетью и первичной обмоткой трансформатора, работающего вхолостую).
Смотреть что такое "Электрическая нагрузка" в других словарях:
dic.academic.ru электрическая нагрузка - это... Что такое электрическая нагрузка?1. Любой потребитель электроэнергии
электрическая нагрузкаЛюбой приемник (потребитель) электрической энергии в электрической цепи 1)[БЭС] нагрузкаУстройство, потребляющее мощность[СТ МЭК 50(151)-78] EN load (1), noun device intended to absorb power supplied by another device or an electric power system [IEV number 151-15-15] FR charge (1), f dispositif destiné à absorber de la puissance fournie par un autre dispositif ou un réseau d'énergie électrique [IEV number 151-15-15] 1) Иными словами (электрическая) нагрузка, это любое устройство или группа устройств, потребляющих электрическую энергию (электродвигатель, электролампа, электронагреватель и т. д.)[Интент] Термимн нагрузка удобно использовать как обощающее слово.В приведенном ниже примере термин нагрузка удачно используется для перевода выражения any other appliance:Make sure that the power supply and its frequency are adapted to the required electric current of operation, taking into account specific conditions of the location and the current required for any other appliance connected with the same circuit. Ток, напряжение и частота источника питания должны соответствовать параметрам агрегата с учетом длины и способа прокладки питающей линии, а также с учетом другой нагрузки, подключенной к этой же питающей линии.[Перевод Интент] ... подключенная к трансформатору нагрузка [ГОСТ 12.2.007.4-75*] Поскольку приемник электрической энергии это любой аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии [ПУЭ], то термин нагрузка может характеризовать электроприемник с точки зрения тока, сопротивления или мощности. 2. Потребитель энергоэнергии, с точки зрения потребляемой мощности
нагрузкаМощность, потребляемая устройством[СТ МЭК 50(151)-78] EN load (2), noun power absorbed by a load [IEV number 151-15-16] FR charge (2), f puissance absorbée par une charge Source: 151-15-15 [IEV number 151-15-16] При проектировании электроснабжения энергоемких предприятий следует предусматривать по согласованию с заказчиком и с энергоснабжающей организацией регулирование электрической нагрузки путем отключения или частичной разгрузки крупных электроприемников, допускающих без значительного экономического ущерба для технологического режима перерывы или ограничения в подаче электроэнергии.[СН 174-75 Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий] В настоящее время характер коммунально-бытовой нагрузки кардинально изменился в результате широкого распространения новых типов электроприемников (микроволновых печей, кондиционеров, морозильников, люминесцентных светильников, стиральных и посудомоечных машин, персональных компьютеров и др.), потребляющих из питающей сети наряду с активной мощностью (АМ) также и значительную реактивную мощность (РМ). Недопустимые, нерекомендуемыеТематики
Классификация>>>Близкие понятия
Действия
СинонимыСопутствующие термины
EN
DE
FRnormative_ru_fr.academic.ru Мощность тока в электрических цепях :: SYL.ruОдним из параметров, характеризующих поведение электронов в электрической цепи, кроме напряжения и тока, выступает мощность. Она является мерой количества работы, которую можно совершить за единицу времени. Работу обычно сравнивают с подъёмом веса. Чем больше вес и высота его подъёма, тем больше работы выполнено. Мощность определяет быстроту совершения единицы работы. Единицы измеренияМощность автомобилей исчисляют в лошадиных силах – единице измерения, придуманной изготовителями паровых двигателей с целью измерения работоспособности своих агрегатов в обычном источнике энергии того времени. Мощность автомобиля не говорит, как высоко он может заехать на холм или сколько веса он может перевезти, а только показывает, как быстро он это сделает. Мощность двигателя зависит от его скорости и вращающего момента выходного вала. Скорость измеряют в оборотах в минуту. Вращающий момент – это момент силы двигателя, который измерялся первоначально в фунт-футах, а сейчас в ньютон-метрах или джоулях. Тракторный двигатель в 100 л. с. вращается медленно, но с большим крутящим моментом. Мотоциклетный двигатель равной мощности вращается быстро, но с небольшим крутящим моментом. Уравнение расчёта мощности имеет вид: P = 2π S T / 33000, где S – скорость вращения, об/мин, а T – момент вращения. Переменными здесь являются момент и скорость. Иначе говоря, мощность прямо пропорциональна ST: P~ST. Мощность постоянного токаВ электроцепях мощность находится в функциональной зависимости от напряжения и тока. Неудивительно, что она похожа на вышеприведённое уравнение P=IU. Но тут P не пропорциональна току, умноженному на напряжение, а равняется ему. Исчисляется в ваттах, сокращённо Вт. Важно знать, что ток и напряжение отдельно мощность не определяют, лишь их совокупность. Напряжение является работой на единицу электрического заряда, а ток – скоростью движения зарядов. Напряжение (эквивалент работы) подобно работе при подъёме веса в противодействие силе гравитации. Ток (эквивалентен скорости) подобен скорости подъёма веса. Их произведение и составляет мощность. Как тракторный и мотоциклетный моторы, цепь с высоким напряжением и небольшим током способна быть одинаковой мощности с цепью невысокого напряжения и большим током. Напряжение и ток вне взаимосвязи не могут характеризовать мощность электроцепи. Разомкнутая цепь с напряжением и нулевой силой тока работы не совершает, вне зависимости от высоты напряжения. Ведь, согласно формуле, что угодно, умноженное на 0, даёт 0: P = 0 U = 0. В замкнутой цепи из сверхпроводящего провода с нулевым сопротивлением можно достичь тока при напряжении, равном нулю, что также не приведёт к рассеиванию энергии: P = I 0 = 0. Лошадиные силы и ватты обозначают одно и то же: количество работы, которую можно совершить за единицу времени. Эти единицы взаимосвязаны соотношением 1 л. с. = 745,7 Вт Пример расчётаИтак, мощность тока электроцепи в ваттах равняется произведению напряжения на ток. Чтобы определить, например, мощность нагрузки сопротивлением 3 Ом, в цепи с батареей питания напряжением 12 В, необходимо, применив закон Ома, найти ток I = U/R = 12/3 =4 А Умножение полученной силы тока на напряжение и даст искомый результат: P = I U = 4 А 12 В = 48 Вт Таким образом, лампа потребляет 48 Вт. Что же произойдёт при увеличении напряжения? При напряжении 24 В и сопротивлении 3 Ом ток I= U/R = 24/3 =8 А При удвоении напряжения удвоилась и сила тока. P = IU = 8 А 24 В = 192 Вт Мощность также увеличилась, но больше. Почему? Потому что это функция произведения напряжения на ток, напряжение и ток увеличились в 2 раза, следовательно, мощность возросла в 4 раза. Это можно проверить делением 192 ватт на 48, частное от которого равно 4. Варианты формулыПрименив алгебру для преобразования формулы, можно взять исходное уравнение и преобразовать его для случаев, когда неизвестен один из параметров. Если даны напряжение и сопротивление: P = (U/R) U или P = U2/R При известной силе тока и сопротивлении: P = I (I R) или P = I2 R Исторический факт: отношение между рассеиваемой мощностью и силой тока через сопротивление открыл Джеймс Прескотт Джоуль, а не Георг Симон Ом. Оно было опубликовано в 1841 г. в виде уравнения P = I2 R и носит название закона Джоуля–Ленца. Уравнения мощности: Переменный токЗакон Ома и Джоуля–Ленца были установлены для постоянного тока, но они справедливы и для мгновенных значений изменяющегося тока и напряжения. Мгновенное значение P равно произведению мгновенных значений силы тока и напряжения с учётом их смещения по фазе на угол φ: P(t) = U(t)I(t) = Um cosωt Im cos(ωt-φ) = (1/2)Um Im cosφ + (1/2) Um Im cos(2ωt-φ). Из уравнения следует, что у мгновенной мощности есть постоянная составляющая, и она совершает колебательные движения вокруг среднего значения с частотой, которая вдвое превышает частоту тока. Среднее значение P(t), представляющее практический интерес, равно: P = (UmIm/2) cosφ С учётом того, что cos φ=R/Z, где Z=(R2 + (ωL - 1/ω C)2)1/2 и Um/Z = Im, P = (R Im2)/2 Здесь I = Im 2-1/2 = 0,707 Im – эффективное значение силы тока, А. Аналогично U = Um2-1/2 = 0,707 Um – эффективное напряжение, В. Средняя мощность через эффективное напряжение и ток определяется P = U I cos φ, где cos φ – коэффициент мощности. P в электроцепи переходит в тепловую или другой вид энергии. Наибольшей активной мощности можно достичь при cosφ=1, то есть при отсутствии сдвига фаз. Она носит название полной мощности S = U I = Z I2 = U2/Z Её размерность совпадает с размерностью P, но с целью отличия S измеряется вольт-амперами, ВА. Степень интенсивности обмена энергией в электроцепи характеризуется реактивной мощностью Q = U I sinφ = U Ip = Up I = X I2 = U2/X Она имеет размерность активной и полной, но с целью различения её выражают вольт-амперами реактивными, ВАр. Треугольник мощностейМощность активная, реактивная и полная взаимосвязаны выражением S = (P 2+ Q2)1/2 Мощность представляют в виде стороны прямоугольного треугольника. Используя законы тригонометрии, можно найти длину одной стороны (количество мощности любого типа) по двум известным сторонам или по длине одной и углу. В таком треугольнике активная мощность является прилежащим катетом, реактивная – противолежащим, а полная мощность – гипотенузой. Угол между катетом активной мощности и гипотенузой равен углу фазы импеданса Z электрической цепи. Комплексная форма записи этой взаимосвязи следующая: S = P+jQ = U I cosφ + j U I sinφ= U I ejφ = U I*, где S – комплексная мощность; I* – комплексное сопряжённое значение тока. Вещественная составляющая комплекса – активная, а мнимая – реактивная. Мгновенная полная мощность всегда остаётся постоянной величиной. Мощность трёхфазного токаНагрузка каждой фазы трёхфазной электроцепи преобразует энергию или обменивается ею с источником питания. Вследствие этого P и Q цепи равняются суммарной мощности всех фаз: P = Pr+ Py+ Pb; Q = Qr+ Qy+ Qb – соединение «звезда»; P = Pry+ Pyb+ Pbr; Q = Qry+ Qyb+ Qbr – соединение «треугольник». Активные и реактивные мощности каждой фазы определяются, как в однофазной цепи. Полная мощность трёхфазной цепи: S = (P2+Q2)1/2, что в комплексной форме имеет вид S = P+jQ = (Pr + Py + Pb) + j(Qr + Qy + Qb )= Sr + Sy + Sb= Ur Ir + Uy Iy + Ub Ib Симметричная нагрузка фаз имеет следствием равенство их мощностей. Вот почему мощность тока равна утроенной активной и реактивной мощности фазы: P = 3Pф = 3 Iф Uфcosφф = 3 Rф Iф2 Q = 3 Qф = 3 Iф Uф sinφф = 3 Xф Iф2 S = 3 Sф = 3 Iф Uф Iф и Uф здесь можно заменить их линейными значениями, учитывая, что для звезды Uф=Uл; Iф=Iл, а для треугольника Uф=Uл; Iф=Iл3-1/2: P = 31/2 Iл Uлcosφф; Q = 31/2 Iл Uлsinφф; S = 31/2 Iл Uл. Ток несинусоидальной формыОпределение P в цепи несинусоидального тока аналогично её определению в цепи тока синусоидального, так как за период T средняя мгновенная мощность P = 1/T∫u i dt Активная мощность тока определяется суммой P гармонических составляющих, в том числе и постоянной, являющейся гармоникой нулевой частоты. Реактивная мощность тока подобным образом является результатом сложения Q каждой гармоники. Q = ∑Uk Ik sinφk = ∑ Qk Полная мощность определяется произведением эффективного тока и напряжения: S = I U. www.syl.ru Виды нагрузки в цепи переменного тока.В цепях переменного тока нагрузка, которая потребляет электрическую мощность, называется активным сопротивлением, нагрузка, которая не потребляет электрической мощности – называется реактивным сопротивлением. Активное сопротивление – проводники, растворы, газы и т.д. Реактивное сопротивление – катушки индуктивности и конденсаторы. Активное сопротивление.При включении в цепь переменного тока активного сопротивления проходящий по этому сопротивлению ток изменяется по такому же закону, как и напряжение, создаваемое источником переменного тока. Следовательно, Iи U изменяются по волнообразной кривой – синусоиде, причем они будут иметь одинаковый период, одновременно достигать максимума и проходят через ноль, то принято называть такой характер изменения – совпадением по фазе. При включении в цепь переменного тока активного сопротивления, Iи U совпадают по фазе.Закон ОмаI = Индуктивное сопротивление.При включении катушки в цепь переменного тока в ней возникает ЭДС самоиндукции, которая по закону Ленца стремится препятствовать изменению вызывающего её тока. Это означает, что катушка индуктивности оказывает сопротивление прохождению переменного тока, которое называется индуктивным сопротивлением XL XL = где L- индуктивность
F - частота в Гц Закон Ома. I = При включении в цепь переменного тока индуктивного сопротивления ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода или напряжение опережает ток по фазе на четверть периода (
Для того чтобы подчеркнуть указанную особенность индуктивного сопротивления, его относят к группе реактивных сопротивлений, т.е. сопротивления, которые в цепи переменного тока не потребляют электрической мощности. Емкостное сопротивление.Конденсатор оказывает прохождению переменного тока сопротивление, т.к. происходит непрерывный процесс его заряда и разряда: при этом через конденсатор проходит переменный ток, это и называется емкостным сопротивлениемХс
C =
Ток в цепи конденсатора опережает по фазе напряжение на четверть периода (угол 90 градусов) или напряжение отстает по фазе от тока на четверть периода (на угол 90 градусов). Конденсатор, как и катушка индуктивности в цепи переменного тока не потребляет активной мощности. Средняя мощность, потребляемая конденсатором за период равна нулю.
При последовательном соединении:При параллельном соединении:
XC общ = XC1 + XC2 + XC3 , Cобщ = C1 + C2 + C3
Похожие статьи:poznayka.org |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
и зависит от L катушки и частоты тока.
L = 2 
fL,
- угловая частота = 2 
= 
= 2 
.
За период индуктивное сопротивление не отдает и не потребляет электрической энергии и среднее значении мощности за период равно нулю, т.к. происходит непрерывная циркуляция электрической энергии между источником тока и RL не создающая никакой работы.
Xc = 
= 
, [Ф] – фарад
-емкость конденсатора
= 
= 
