Содержание
Мощность переменного тока – Электроника и Ремонт
admin
Мощность равна произведению напряжения на зажимах цепи и тока, протекающего в этой цепи: P = U x I . Поскольку напряжение и ток изменяются, то по отношению к переменному току можно говорить о мощности в данный момент, т. е. о мгновенной мощности.
AC power-1
Мгновенная мощность равна нулю в те моменты, когда равны нулю U или t. Мгновенная мощность положительна, когда направление напряжения и тока на нагрузке одинаковы, и отрицательна, когдаU и i разных знаков.
AC power-2
Измерить мгновенную мощность относительно сложно. Поэтому для оценки энергетических соотношений в цепи переменного тока возьмем среднее значение мгновенной мощности за период. Эту величину называют активной мощностью. Рассмотрим энергетические процессы в цепях переменного тока. В цепи переменного тока только с активным сопротивлением ток и напряжение совпадают по фазе, следовательно,
AC power-3
На рис. 1.9 приведены кривые напряжения, тока и мощности для такой цепи. Из графика видно, что мгновенная мощность всегда положительна. Это значит, что независимо от направления тока в цепи энергия передается всегда в одном направлении — от источника к потребителю, где электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии (тепло, механическую работу). Кривые мгновенных значений напряжения, тока и мощности
AC power-4
цепи с индуктивностью приведены на рис. 1.10. Из графика видно, что мгновенная мощность изменяется по синусоидальному закону с двойной частотой по сравнению с переменным током
AC power-5
Пока ток возрастает, мгновенная мощность положительна, т. е.
энергия передается от источника к индуктивности. В это время
происходит накапливание энергии в магнитном поле индуктивности. К концу первой четверти периода эта энергия достигает своего максимума.
AC power-6
Во второй четверти периода, когда ток убывает, мгновенная мощность отрицательна, т. е. вся энергия, запасенная магнитным полем индуктивности, возвращается назад к источнику.
Среднее значение мощности за период будет равно нулю. Следовательно, и активная мощность в такой цепи равна нулю. Ток в цепи не совершает работы, а обусловливается лишь колебаниями энергии между источником и магнитным полем индуктивности. Этот ток называется реактивным. Он бесполезно загружает источники энергии и провода линий передач. В цепи с емкостью ток опережает напряжение на четверть периода. Мгновенная мощность будет равна: В цепи с емкостью, так же как и в цепи с индуктивностью, мгновенная мощность изменяется с двойной частотой по отношению к току (рис. 1.11). В этой цепи мощность положительна, т. е. энергия передается от источника к емкости, пока возрастает напряжение. В это время происходит накапливание энергии в электрическом поле между обкладками конденсатора. Во второй четверти периода, когда напряжение понижается, мощность отрицательна, так как емкость разряжается
AC power-7
на источник электроэнергии. За это время вся энергия, запасенная в электрическом поле между обкладками конденсатора, возвращается к источнику.
Среднее значение мощности за период равно нулю. В цепи будет протекать реактивный емкостной ток, обусловленный колебаниями энергии между источником и емкостью. Большинство промышленных электрических цепей содержит активное сопротивление и индуктивность. В этом случае ток отстает от напряжения на некоторый угол. Величина этого угла зависит от соотношения активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений цепи. Чем больше индуктивность цепи при одном и том же активном сопротивлении, тем на больший угол ток отстает от напряжения. Среднее значение за период составляющей Последняя формула для активной мощности является общей, и она справедлива при наличии сдвига фаз между током и напряжением, вызванного любой причиной. Электрические машины и аппараты конструируют для работы
при определенных значениях тока и напряжения. Поэтому некоторые из них характеризуются не активной мощностью, зависящей от сдвига фаз (р между напряжением и током, а полной мощностью S , которая определяется по формуле где U — действующее значение напряжения, В, I — действующее
значение тока, А.
Очевидно, что полная мощность равна наибольшему значению активной мощности, которую можно получить при заданных напряжении и токе (cos φ= 1). Размерность полной и активной мощностей одинаковая. Однако единицу измерения полной мощности называют вольт-ампер (ВА), чтобы было ясно, что речь идет именно о полной, а не активной мощности. Отношение активной мощности к полной равно косинусу угла сдвига фаз между напряжением и током и называется коэффициентом мощности: Эта мощность положительна при отстающем токе и отрицательна при опережающем токе. Ток отстает от напряжения в цепях
AC power-8
с индуктивностью, а опережает в цепях с емкостью. Поэтому реактивная мощность, потребляемая индуктивностью, будет положительной, а потребляемая емкостью — отрицательной. Тогда отдаваемая индуктивностью реактивная мощность будет отрицательной, а отдаваемая емкостью — положительной. Следовательно, индуктивность можно рассматривать как потребитель реактивной мощности, а емкость — как ее генератор. Источники могут либо отдавать, либо потреблять реактивную мощность.
Так, источник, питающий индуктивность, отдает реактивную мощность, а источник, питающий емкость, потребляет ее. Свойство емкости вырабатывать реактивную энергию используется на практике. Чтобы не загружать источники и провода линий электропередачи реактивной энергией, необходимой для потребителей с индуктивной нагрузкой, на зажимах потребителя подключаются батареи конденсаторов. Единица измерения реактивной мощности называется вольт-ампер реактивный (вар). Активная, реактивная и полная мощность связаны следующими соотношениями:
Мощность электрического тока в переменной цепи
Из курса физики известно, что мощность – это работа, совершаемая за единицу времени. Т.е можно сказать, сколько электроэнергии будет потреблять прибор в единицу времени. Все наверное обращали внимание на обозначения мощности на электроприборах и возможно задумывались, почему на разных приборах мощность обозначается по разному. Давайте разберемся.
Для начала надо сказать, что все работающие электрические установки потребляют активную и реактивную мощности и энергию, но например, лампы накаливания и нагревательные приборы потребляют практически только активную мощность, в то время как электродвигатели, трансформаторы, дроссели потребляют и активную и реактивную мощности.
Активная мощность
Активная энергия преобразуется потребителями в другие виды полезной энергии — тепловую, световую, механическую и т.д. То есть это та энергия, которая совершает полезную работу. При этом форма тока в точности повторяет форму напряжения на нагрузке, сдвиг фаз между силой тока и напряжением равен = 0.
Определяется активная мощность по формуле P = UIcosφ. В этом случае считаем, что cos φ =1. Измеряется активная мощность в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт).
Реактивная мощность
Реактивная мощность — это мощность, идущая на создание переменного магнитного потока (магнитного поля). То есть это энергия, которая не рассеивается на нагрузке, а сначала накапливается в ее магнитном поле , а затем возвращается обратно источнику. Реактивная составляющая возникает там, где имеется индуктивная и емкостная нагрузка, т.е. любой электроприбор, где есть, например, обмотки, катушки, имеет реактивную нагрузку (вентилятор, холодильник). При этом в такой нагрузке будет присутствовать сдвиг фаз между силой тока и напряжением равный 90°.
Реактивная составляющая необходима для работы многих электрических приборов, но при этом она вызывает ряд нежелательных последствий: вызывает нагрев проводников, плохо влияет на сеть, добавляя в нее реактивную составляющую, что плохо сказывается на потребителях. Поэтому на предприятиях для уменьшения реактивных токов используются установки компенсации реактивной мощности.
Рассчитывается реактивная мощность по формуле Q = UIsinφ. Реактивную мощность измеряют в вольт-амперах реактивных (Вар) или киловольт-амперах (кВар).
Полная мощность
Полная мощность (S) складывается из активной мощности и реактивной мощности. Полная мощность указывается в вольт-амперах (ВА) или киловольт-амперах (кВА). Определяется по формуле S = UI.
Коэффициент мощности
Отношение активной мощности к полной мощности электроустановки называется коэффициентом мощности:
- S – Полная мощность
- P – Активная мощность
- Q – Реактивная мощность
Коэффициент мощности зависит от характера и величины нагрузки.
Его можно определить по показаниям счетчика активной и реактивной энергии за определенный промежуток времени (сутки, месяц, год) по формуле:
- Wа — разность показаний счетчика активной энергии.
- Wр — разность показаний счетчика реактивной энергии.
Полученный таким образом коэффициент мощности называется средневзвешенным, т. е. средним.
При низком коэффициенте мощности увеличиваются потери энергии в проводах, а при сохранении потерь неизменными, требуется применение проводов увеличенного сечения. Соответственно, чем выше cos φ, тем меньше тока требуется для преобразования электроэнергии в другие виды энергии. Это приводит к уменьшению потерь электроэнергии, ее экономии.
Таким образом, коэффициент мощности является показателем эффективности использования электрической энергии.
Мощность в цепях переменного тока
Мощность в цепях переменного тока
|
Как и в случае с мощностью постоянного тока, мгновенная электрическая мощность в цепи переменного тока определяется выражением P = VI, но эти величины постоянно изменяются. .
, где φ — фазовый угол между током и напряжением, а где V и I — эффективные или среднеквадратичные значения напряжения и тока. Срок 9ампер.
поэтому мощность уменьшается до той части, которая была бы в цепи постоянного тока с тем же напряжением и током. Для неуказанных параметров будут введены значения по умолчанию, но значения всех компонентов можно изменить. Щелкните за пределами поля после ввода данных, чтобы начать расчет. |
Индекс
Цепи переменного тока |
||
|
Почти всегда требуемая мощность в цепи переменного тока — это средняя мощность, которая определяется как |
Как и в цепях постоянного тока, мгновенная электрическая мощность в цепи переменного тока определяется выражением P=VI, где V и I — мгновенные значения напряжения и тока.
и используя идентификатор триггера
мощность становится:
Усреднение этой мощности за полный цикл дает среднюю мощность. |
Индекс
Цепи переменного тока |
||
|
Назад |
|
Обычно средняя мощность представляет собой интересующую мощность в цепях переменного тока. Поскольку выражение для мгновенной мощности
постоянно меняется со временем, среднее значение должно быть получено путем интегрирования. Усреднение по одному периоду T синусоидальной функции даст среднюю мощность.
, средняя мощность может быть выражена как 8 avg |
Индекс
Цепи переменного тока |
||||||
|
Назад |
Второй член в приведенном выше выражении для мощности в среднем равен нулю, поскольку он является нечетной функцией t. Среднее значение первого члена равно |
Для нахождения значения средней мощности при синусоидальном напряжении используется интеграл
Период T синусоиды связан с угловой частотой ω и
Используя эти отношения, приведенный выше интеграл можно преобразовать в форму:
|
Индекс
Цепи переменного тока |
|||
|
Назад |
Мощность в цепи переменного тока – уравнение, коэффициент мощности и примеры решений
В зависимости от направления тока, протекающего по цепи, различают два типа. Один переменного тока, а другой постоянного тока. Когда электрический ток периодически меняет свое направление, протекая по электрической цепи, называется переменным током (AC). С другой стороны, когда ток течет только в одном направлении, это называется постоянным током (DC).
Основное преимущество переменного тока заключается в том, что напряжение переменного тока можно легко преобразовать с более высокого на более низкое напряжение и наоборот.
Благодаря этому достоинству, мощность высокого напряжения от электростанций может быть снижена до более безопасного напряжения для бытового использования. Только переменный ток совместим с конденсаторами и катушками индуктивности. Используя их в цепях переменного тока, можно повернуть поток электричества. Это свойство помогает настроить радиостанции. По этим причинам электричество переменного тока является наиболее предпочтительным для бытовой техники.
Мощность, потребляемая в цепи переменного тока
Электрическая цепь производит мощность, которая определяется выражением P= I В.
Где I – ток, протекающий по цепи, а
В – напряжение на ней.
Цепи переменного тока всегда имеют реактивное сопротивление, поэтому есть две составляющие мощности: силовая составляющая из-за магнитного поля и другая из-за электрического поля. Средняя мощность, поглощаемая цепью, становится суммой мощности, сохраненной и возвращенной за один полный цикл.
Таким образом, средняя мощность, потребляемая схемой, будет равна мгновенной мощности за один цикл.
Коэффициент мощности
Коэффициент мощности = \[\frac{ \text {Истинная мощность}}{\text{Полная мощность}}\]
Кроме того, cosΦ = \[\frac{R}{Z}\ ]
R- сопротивление в цепи
Z- полное сопротивление в цепи.
Определение мощности в цепи переменного тока
Скорость выполнения работы или количество энергии, передаваемой цепью в единицу времени, называется мощностью в цепях переменного тока. Он используется для расчета общей мощности, необходимой для питания нагрузки. Коэффициент мощности: в цепи переменного тока коэффициент мощности (PF) определяется как отношение активной мощности (P) к полной мощности (S). PF может быть выражен в процентах или десятичной форме.
Важность мощности в цепи переменного тока
Мощность в цепи переменного тока очень важна, поскольку она определяет количество тока, протекающего через цепь, и, следовательно, размер требуемого провода.
На формы сигналов напряжения и тока также влияет коэффициент мощности. Низкий коэффициент мощности означает, что большое количество энергии тратится впустую в виде тепла из-за плохого использования электроэнергии. Это может привести к перегреву и выходу из строя электрооборудования.
Важность коэффициента мощности
Коэффициент мощности очень важен, поскольку он определяет величину тока, протекающего по цепи, и, следовательно, размер требуемого провода. Этот фактор также влияет на формы сигналов напряжения и тока. Низкий коэффициент мощности означает, что большое количество энергии теряется в виде тепла из-за плохого использования электроэнергии, что может привести к перегреву и выходу из строя электрооборудования.
Вот несколько советов по изучению мощности в цепи переменного тока
-
Знание того, как решать простые проблемы с цепью переменного тока, поможет вам больше узнать о коэффициенте мощности и его применении в реальных жизненных ситуациях.
Некоторые примеры включают определение реактивной мощности, общей мощности, тока и напряжения для заданного коэффициента мощности. Эти примеры могут помочь вам узнать больше о PF и его применении в реальных ситуациях. Вот несколько советов по изучению Power Factor: -
Знать основы. Перед изучением коэффициента мощности важно знать основы цепи переменного тока. Таким образом, вы можете легко понять важность и применение коэффициента мощности. Решение простых проблем. Знание того, как решать простые проблемы с цепями переменного тока, поможет вам больше узнать о коэффициенте мощности и его применении в реальных ситуациях. Некоторые примеры включают определение реактивной мощности, общей мощности тока или напряжения для заданного коэффициента мощности. Учитесь по учебникам. Учебники содержат подробную информацию о формулах вместе с решенными примерами.
-
Практикуйте больше задач.
Некоторые примеры включают определение реактивной мощности, общей мощности, тока и напряжения для заданного коэффициента мощности. Эти примеры могут помочь вам узнать больше о PF и его применении в реальных ситуациях. Вот несколько советов по изучению Power Factor: 
Добавить комментарий