Izmjenične struje AC napajanje formulu. AC i DC snage

U jednom trenutku Edison i Tesla bili su protivnicikorištenje električne struje u energetskom sektoru. Tesla je vjerovao da je potrebno koristiti izmjeničnu struju, i Edison - da je potrebno koristiti izravnu struju. Drugi znanstvenik imao je više prilika, budući da je bio angažiran u poslovanju, ali Tesla je na kraju uspio pobijediti, jer je jednostavno bio u pravu.

ulaz

Zamjenska struja mnogo je učinkovitija za korištenje za prijenos energije. Razgovarajmo o tome kako se izračunava AC snaga, jer je AC snaga koja se prenosi s udaljenosti.

Izračun snage

Pretpostavimo da imamo varijabilni generatornapon koji je povezan s opterećenjem. Na izlazu generatora, između dvije točke na stezaljkama, napon varira prema harmonijskom zakonu, a opterećenje se uzima proizvoljnim: zavojnice, otpor, kondenzatori, elektromotor.

U strujama strujanja struja opterećenja, koja varira premaharmonijski zakon. Naš zadatak je utvrditi koja je snaga potrošenog opterećenja od generatora jednaka. Imamo generatora na raspolaganju. Kao izvorni podaci prikazuju se smjer na ulazu, koji će se promijeniti prema skladnom pravilu:

(U (t) = U (m) cos w t)

Opterećenje je najsmjelotvorniji koncept.

Trenutačna snaga u opterećenju i, prema tome, užice koje opskrbljuju snagu tereta će se promijeniti. Učestalost strujnih oscilacija bit će jednaka učestalosti fluktuacija napona, ali postoji i koncept pomaka faze u intervalima strujne i naponske oscilacije:

(I (t) = I (m) cos w t)

Daljnji izračuni

Brojke snage će biti jednake proizvodu:

P (t) = I (t) U (t)

Ovaj zakon ostaje valjan i za izmjeničnu struju sa snagom koju treba izračunati, i za konstantnu.

(I (t) = I (m) cos (wt + J)

AC napon pri izmjeničnoj struji izračunava se pomoću tri formule. Navedeni izračuni odnose se na osnovnu formulu koja slijedi iz definicije struje i napona.

Ako je sekcija lanca homogena i Ohmov zakon se može koristiti za ovaj lančani dio, takvi izračuni se ovdje ne mogu koristiti, jer ne znamo prirodu opterećenja.

Odredite rezultat

U toj formuli zamijenite pokazatelje struje i napona, a ovdje dolazimo do znanja o trigonometrijskim formulama:

cosa cosb = cos (a + b) + cos (a - b) / 2

Koristimo ovu formulu i dobivamo izračune:

P (t) = I (m) U (m) cos (wt + J) cos mas

Nakon pojednostavljenja rezultata dobivamo:

P (t) = I (m) U (m) / 2 cos (wt + J) + I (m) U (m) cosJ

Pogledajmo ovu formulu. Ovdje prvi pojam ovisi o vremenu, mijenja se prema harmonijskom zakonu, a drugi je konstantna vrijednost. AC napon na izmjeničnoj struji sastoji se od konstantne i varijabilne komponente.

Ako je snaga pozitivna, opterećenje troši energiju iz generatora. S negativnom snagom, naprotiv, teret vrti generator.

Pronađite prosječnu snagu tijekom određenog vremenskog razdoblja. Da biste to učinili, rad električnom strujom podijelite s vrijednošću tog razdoblja.

Snaga trofaznog strujnog kruga je zbroj varijabilnih i konstantnih komponenti.

Aktivna i reaktivna snaga

Mnogi fizički procesi mogu se prikazati analogijama. Na toj osnovi pokušat ćemo otkriti suštinu koncepata aktivne snage strujnog kruga izmjenične struje i jalove snage strujnog kruga izmjenične struje.

Staklo je elektrana, voda je struja, slama je kabel ili žica. Što se staklo više diže, to je veća napetost ili pritisak.

Parametri snage u AC mreži aktivnog ili reaktivnog tipa ovise o elementima koji troše takvu energiju. Aktivna - energetska induktivnost i kapacitivnost.

Pokažimo ga na kondenzatoru, kapacitetu i staklu. Aktivni su oni elementi koji mogu pretvoriti energiju u drugi oblik. Na primjer, u toplini (željezo), svjetlo (svjetlo), pokret (motor).

Reaktivna snaga

Kada oponaša napon jalove energijepovećava, a kapacitet je popunjen. Kada se napon smanji, pohranjena energija se vraća natrag u elektranu kroz žicu. To se ponavlja ciklički.

Sama značenja reaktivnih elemenata jenakupljanje energije, koja se zatim vraća natrag ili koristi za druge funkcije. Ali ne ide nikamo. Glavni nedostatak ovog derivata je taj da virtualni cjevovod kroz koji teče energija ima otpor, a na njega se troši postotak ušteda.

Puna snaga izmjeničnog kruga zahtijeva određeni postotak napora. Zbog toga se velika poduzeća bore s reaktivnom komponentom pune snage.

Aktivna snaga je energija koja se konzumira ili pretvara u druge vrste - svjetlost, toplina, kretanje, tj. U svakom radu.

iskustvo

Za iskustvo uzimamo staklo koje služi kao aktivna komponenta moći. Ona predstavlja dio energije koji se treba konzumirati ili transformirati u drugu vrstu.

Dio energije vode može biti pijan. Ukupna snaga faktora snage izmjenične struje je pokazatelj koji se sastoji od reaktivnih i aktivnih komponenti: energije koja teče kroz sustav vodoopskrbe i koja se pretvara.

Kako izgleda puna snaga u našoj analogiji? Dio vode pijemo, a ostatak će i dalje prolaziti kroz cijev. Budući da imamo reaktivni kapacitivni element - kondenzator ili spremnik, spuštamo vodu i počinjemo imitirati povećanje i smanjenje napona. U isto vrijeme, voda se može vidjeti kako teče u dva smjera. Stoga se u ovom procesu koriste i aktivne i reaktivne komponente. Zajedno je puna snaga.

Pretvorba snage

Aktivna snaga pretvara se u drugi oblik energije, na primjer u mehaničko gibanje ili toplinu. Reaktivna snaga, koja se nakuplja u reaktivnom elementu, kasnije se vraća.

Ukupna snaga je geometrijska suma aktivne i reaktivne snage.

Za izračune koristimotrigonometrijske funkcije. Fizičko značenje izračuna je sljedeće. Uzmite pravokutni trokut u kojem je jedna od strana 90 stupnjeva. Jedna strana je hipotenuza. Postoji susjedni i suprotan u odnosu na desni kut noge.

Kosinus je predstavljen omjerom koji određuje duljinu susjedne noge u odnosu na duljinu hipotenuze.

Sinus kuta je vrsta stava, a to je duljina suprotne noge u odnosu na hipotenuzu. Znajući kut i duljinu bilo koje strane, možete izračunati sve ostale kutove i duljinu.

U ovom trokutu možete uzeti duljinuhipotenuza i susjedna noga i izračunajte kut pomoću kosinusne trigonometrijske funkcije. Na temelju tog znanja izračunava se istosmjerna i izmjenična struja.

Inverzno se može koristiti za izračun kuta.kosinusna funkcija. Dobili smo željeni rezultat izračuna. Da biste izračunali duljinu suprotne noge, možete izračunati sinus i dobiti omjer suprotne noge i hipotenuze.

Izračunavanje snage izmjeničnog strujnog kruga pomoću formule predložene u ovom opisu.

U jednosmjernim krugovima snaga je jednaka proizvodu napona po struji. Ovo pravilo također radi u strujnim krugovima izmjenične struje, ali njegova interpretacija neće biti posve točna.

induktanca

Osim aktivnih elemenata, postoje i reaktivni elementielementi - induktivnost i kapacitivnost. U jednosmjernim strujnim krugovima, gdje se amplitudna vrijednost napona struja ne mijenja s vremenom, rad tog otpora će se pojaviti samo u vremenu. Induktivnost i kapacitet mogu negativno utjecati na mrežu.

Aktivna trofazna snagaAC, može obavljati korisne radove, a mlaz ne provodi nikakav koristan rad, već se samo troši na prevladavanje reaktivnosti induktivnosti i kapacitivnosti.

Pokušajte izvesti iskustvo. Uzmite izvor izmjeničnog napona na 220 W s frekvencijom od 50 Hz, senzor za napon i struju izvora, opterećenje koje čini aktivni 1 Ohm i induktivni 1 Ohm otpor.

Tu je i prekidač koji se povezuje u određenom trenutku, aktivno-kapacitivno opterećenje. Pokrenite ovaj sustav. Radi praktičnosti uvodimo faktore korekcije napona.

Pokrenite uređaj

Kada pokrenete uređaj, možete vidjeti da je napon imrežna struja ne odgovara fazi. Postoji prijelaz preko 0, kod kojeg postoji kut - faktor snage mreže. Što je manji kut, to je veći faktor snage, koji je označen na svim AC uređajima, primjerice električnim strojevima ili transformatorima za zavarivanje.

Kut ovisi o veličini induktoraotpor opterećenja. Kada se pomak smanji, struja mreže se povećava. Zamislite da se otpor svitka ne može smanjiti, ali kosinus mreže treba poboljšati. Za to su potrebni kondenzatori, koji su, za razliku od induktora, ispred napona i mogu međusobno nadoknaditi reaktivnu snagu.

Za vrijeme spajanja kondenzatorske baterije0,05 s dolazi do oštrog pada kosinusa, gotovo na 0. Postoji i naglo smanjenje struje, koja je bez kondenzatorske baterije imala amplitudnu vrijednost mnogo nižu nego kad je uključena kondenzatorska baterija.

Zapravo spaja kondenzatorsku baterijuBilo je moguće smanjiti snagu struje koja se troši iz mreže. To je pozitivna stvar i omogućuje vam smanjenje struje mreže i uštedu na poprečnom presjeku kabela, transformatora, energetske opreme.

Ako je induktivno opterećenje odvojeno iaktivni otpor će ostati, proces će se dogoditi kada kosinus mreže nakon spajanja kondenzatorske baterije dovodi do faznog pomaka i velikog skoka struje koji ulazi u mrežu i ne troši se iz njega, što se događa u modu generiranja jalove snage.

rezultati

Aktivna snaga ponovno ostaje konstantna i jednaka nuli, budući da nema induktivnog otpora. Započeo je proces stvaranja jalove snage u mreži.

Stoga, kompenzirajte reaktivnu snagu.u velikim poduzećima koja troše ogromne količine energije iz elektroenergetskih sustava, to je prioritetni zadatak, jer omogućuje uštedu ne samo na električnoj opremi, već i na troškovima plaćanja najveće reaktivne snage.

Ovaj koncept je reguliran i tvrtkomplaća za utrošenu i generiranu energiju. Ovdje su instalirani automatski kompenzatori za održavanje ravnoteže snage na određenoj razini.

Kada se isključi snažno opterećenje, ako ne isključite kompenzacijski uređaj iz mreže, u mrežu će se generirati jalova snaga koja će stvoriti probleme u elektroenergetskom sustavu.

U svakodnevnom životu kompenzacija jalove snage nema smisla jer je potrošnja energije ovdje mnogo manja.

Aktivna i reaktivna snaga - koncept tečaja fizičke škole.

</ p>>