Mi az elektromos tápegység?

A modern ember a mindennapi életben és a munkahelyén folyamatosan találkozik az elektromossággal, elektromos áramot fogyasztó és azt generáló eszközöket használ. Amikor velük dolgozik, mindig figyelembe kell vennie a műszaki jellemzőikben rejlő képességeiket.

Minden elektromos eszköz egyik fő mutatója egy olyan fizikai mennyiség, mint az elektromos energia... A villamos energia előállításának, átvitelének vagy más típusú energiává alakításának intenzitását vagy sebességét szokás nevezni, például hőnek, fénynek, mechanikai.

A nagy elektromos energia ipari célú szállítása vagy átadása a szerint történik nagyfeszültségű vezetékek.

átalakítás elektromos energia transzformátor alállomásokon végzik.

A villamosenergia-fogyasztás háztartási és ipari berendezésekben történik különféle célokra. Egyik gyakori típusuk a különböző teljesítményű izzólámpák.

Az egyenáramú és váltóáramú áramkörökben a generátorok, távvezetékek és fogyasztók elektromos teljesítménye azonos fizikai jelentéssel bír, amely egyidejűleg az összetett jelek alakjától függően különböző arányokban fejeződik ki. Meghatározni a pillanatnyi értékek általános mintázatait, fogalmait... Ezek ismét az elektromosság átalakulási sebességének időfüggőségét hangsúlyozzák.

A pillanatnyi elektromos teljesítmény meghatározása

Az elméleti elektrotechnikában az áram, a feszültség és a teljesítmény közötti alapvető összefüggések levezetése érdekében ezek pillanatnyi értékek formájában rögzített, egy adott időpontban rögzített képét használják fel.

Ha egy q elemi töltés nagyon rövid ∆t idő alatt az U feszültség hatására az «1» pontból «2» pontba kerül, akkor e pontok közötti potenciálkülönbséggel megegyező munkát végez. Elosztva a ∆t időintervallummal, megkapjuk az egységnyi töltésre jutó pillanatnyi Pe (1-2) teljesítmény kifejezését.

Mivel nem csak az egyetlen töltés mozog a rákapcsolt feszültség hatására, hanem az összes szomszédos töltés is, amelyek ennek az erőnek a hatása alatt állnak, amelyek számát kényelmesen a Q szám képviseli, akkor a PQ teljesítmény pillanatnyi értéke (1-2) írható rájuk.

Egyszerű transzformációk elvégzése után megkapjuk a P teljesítmény kifejezését és pillanatnyi értékének p (t) függését az i (t) pillanatnyi áram és az u (t) feszültség szorzatának összetevőitől.

Az állandó elektromos teljesítmény meghatározása

V DC áramkörök az áramköri szakasz feszültségesésének nagysága és a rajta átfolyó áram nem változik, és stabil marad, egyenlő a pillanatnyi értékekkel.Ezért az áramkör teljesítménye meghatározható úgy, hogy megszorozzuk ezeket az értékeket, vagy elosztjuk a tökéletes A munkát a végrehajtási periódussal, amint az a magyarázó képen látható.

A váltakozó áramú elektromos teljesítmény meghatározása

Az elektromos hálózatokon átvitt áramok és feszültségek szinuszos változásának törvényei hatással vannak az ilyen áramkörökben a teljesítmény kifejezésére. Itt a látszólagos teljesítmény jön szóba, amelyet a hatványháromszög ír le, és aktív és reaktív komponensekből áll.

A vegyes terhelésű távvezetékeken minden szakaszon áthaladó szinuszos elektromos áram nem változtatja meg felharmonikusának alakját, és a reaktív terheléseknél a feszültségesés egy bizonyos irányba eltolódik. A nyomatékérték kifejezések segítenek megérteni az alkalmazott terhelések hatását az áramkör teljesítményváltozására és annak irányára.

Ugyanakkor azonnal ügyeljen arra, hogy a generátortól a fogyasztó felé áramló áram iránya és a létrehozott áramkörön keresztül átvitt teljesítmény teljesen különböző dolgok, amelyek bizonyos esetekben nemcsak hogy nem esnek egybe, hanem ellentétes irányokba irányítva.

Tekintsük ezeket a kapcsolatokat ideális, tiszta megnyilvánulásukban különböző típusú terhelésekhez:

• aktív;

• kapacitív;

• induktív.

Aktív terhelési teljesítmény disszipáció

Feltételezzük, hogy a generátor ideális szinuszos u feszültséget állít elő, amely az áramkör tisztán aktív ellenállására vonatkozik. Az A ampermérő és a V voltmérő méri az I áramot és az U feszültséget minden t alkalommal.

A grafikon azt mutatja, hogy az áram és az aktív ellenálláson lévő feszültségesés szinuszai frekvenciában és fázisban megegyeznek, és ugyanazokat a rezgéseket okozzák. A szorzatuk által kifejezett erő kétszer akkora frekvenciával oszcillál, és mindig pozitív marad.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ Um / R ∙ sinωt = Um2/ R ∙ sin2ωt = Um2/ 2R ∙ (1-cos2ωt).

Ha a kifejezésre megyünk üzemi feszültség, akkor a következőt kapjuk: p = P ∙ (1-cos2ωt).

Ezután integráljuk a teljesítményt egy T rezgés periódusára, és észrevehetjük, hogy ezen intervallum alatt a ∆W energianyereség növekszik. Az idő múlásával az ellenállás továbbra is új elektromos áramot fogyaszt, amint az a grafikonon látható.

A reaktív terheléseknél az energiafogyasztás jellemzői eltérőek, más alakúak.

Kapacitív teljesítmény disszipáció

A generátor elektromos áramkörében cserélje ki az ellenálláselemet C kapacitású kondenzátorra.

Az áramerősség és a kapacitás feszültségesése közötti összefüggést a következő arány fejezi ki: I = C ∙ dU / dt = ω ∙ C ∙ Um ∙ cosωt.

Az áram pillanatnyi kifejezéseinek értékeit megszorozzuk a feszültséggel, és megkapjuk a kapacitív terhelés által fogyasztott teljesítmény értékét.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Um ∙ cosωt = ω ∙ C ∙ Um2∙ sinωt ∙ cosωt = Um2/ (2X° C) ∙ Um 2ψ2 (∙ ∙ sin2ω t = sin.

Itt látható, hogy a teljesítmény nulla körül ingadozik a rákapcsolt feszültség kétszeresénél. A harmonikus periódusra vonatkozó összértéke, valamint az energianyereség nulla.

Ez azt jelenti, hogy az energia az áramkör zárt köre mentén mindkét irányban mozog, de nem működik.Ezt a tényt az a tény magyarázza, hogy amikor a forrás feszültsége abszolút értékben nő, a teljesítmény pozitív, és az áramkörön keresztüli energiaáramlás a tartályba irányul, ahol az energia felhalmozódik.

Miután a feszültség átmegy a leeső harmonikus szakaszra, az energia visszakerül a kondenzátorból az áramkörbe a forrásba. Egyik folyamatban sem történik hasznos munka.

Teljesítmény disszipáció induktív terhelésben

Most a tápáramkörben cserélje ki a kondenzátort L induktivitásra.

Itt az induktivitáson áthaladó áramot a következő arány fejezi ki:

I = 1 / L∫udt = -Um / ωL ∙ cos ωt.

Akkor kapunk

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ (-Um / ωL ∙ cosωt) = — Um2/ ωL ∙ sinωt ∙ cosωt = -Um2/ (2ХL) ∙ -2 sinωt

A kapott kifejezések lehetővé teszik, hogy meglássuk az induktivitáson a teljesítmény irányváltozásának és az energianövekedésnek a természetét, amelyek ugyanazokat a munkavégzés szempontjából haszontalan rezgéseket hajtják végre, mint a kapacitáson.

A reaktív terhelésben felszabaduló teljesítményt reaktív komponensnek nevezzük. Ideális körülmények között, amikor a csatlakozó vezetékeknek nincs aktív ellenállása, ártalmatlannak tűnik és nem okoz semmilyen kárt. Valós teljesítményviszonyok között azonban az időszakos tranziensek és a meddőteljesítmény-ingadozások az összes aktív elem felmelegedését okozzák, beleértve a csatlakozó vezetékeket is, amihez némi energia fogy, és csökken a forrás alkalmazott teljes teljesítményének értéke.

A fő különbség a teljesítmény reaktív összetevője között az, hogy egyáltalán nem végez hasznos munkát, hanem elektromos energia veszteségekhez és a berendezések túlterheléséhez vezet, ami különösen veszélyes kritikus helyzetekben.

Ezen okok miatt a meddőteljesítmény hatásának kiküszöbölésére pl kompenzációja érdekében.

Teljesítményelosztás vegyes terhelésnél

Példaként egy aktív kapacitív karakterisztikával rendelkező generátor terhelését használjuk.

A kép leegyszerűsítése érdekében az áramok és feszültségek szinuszai nem jelennek meg az adott grafikonon, de figyelembe kell venni, hogy a terhelés aktív-kapacitív jellege esetén az áramvektor vezeti a feszültséget.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Im ∙ sin (ωt + φ).

A transzformációk után a következőt kapjuk: p = P ∙ (1- cos 2ωt) + Q ∙ sin2ωt.

Ez a két kifejezés az utolsó kifejezésben a pillanatnyi látszólagos teljesítmény aktív és reaktív komponensei. Ezek közül csak az első működik hasznosan.

Teljesítménymérő eszközök

A villamosenergia-fogyasztás elemzéséhez és kiszámításához mérőeszközöket használnak, amelyeket régóta hívnak "Számlók"…Munkásságuk az áram és feszültség effektív értékeinek mérésén és azok automatikus megszorzásán alapul az információ kimenettel.

A mérőórák az energiafogyasztást úgy mutatják ki, hogy az elektromos készülékek működési idejét növekményesen számolják a mérő terhelés alatti bekapcsolásának pillanatától.

A váltóáramú áramkörök teljesítmény aktív összetevőjének mérésére wattmérők, és reaktív - varméterek. Különböző egységjelölésekkel rendelkeznek:

• watt (W, W);

• var (var, var, var).

A teljes energiafogyasztás meghatározásához ki kell számítani annak értékét a teljesítmény-háromszög képlet segítségével a wattmérő és a varméter leolvasása alapján. Saját mértékegységeiben van kifejezve - volt-amperben.

Az egyes egységegységek elfogadott megnevezése segít a villanyszerelőknek nemcsak az érték, hanem a teljesítményelem jellegének megítélésében is.