Dodajte web lokaciju u oznake

Koncept snage elektri?ne struje

Snaga elektri?ne struje

Prije nego ?to govorimo o elektri?noj snazi, potrebno je definirati pojam snage u op?tem smislu. Obi?no, kada se govori o snazi, misli se na neku vrstu mo?i koju posjeduje ovaj ili onaj predmet (sna?an elektromotor) ili akciju (sna?na eksplozija).

Ali, kao ?to znamo iz ?kolske fizike, snaga i mo? su razli?iti pojmovi, iako imaju zavisnost.

U po?etku, mo? (N) je karakteristika vezana za odre?eni doga?aj (radnju), a ako je vezana za odre?eni predmet, onda je i pojam mo?i u konvencionalnoj korelaciji s njim. Svaka fizi?ka radnja podrazumijeva djelovanje sile. Sila (F) kojom je pre?en odre?eni put (S) jednaka je obavljenom radu (A). A rad obavljen u odre?enom vremenu (t) bit ?e izjedna?en sa snagom.

Snaga je fizi?ka veli?ina koja je jednaka odnosu obavljenog rada u odre?enom vremenskom periodu prema istom vremenskom periodu. Po?to je rad mjera promjene energije, mo?emo re?i i ovo: snaga je brzina konverzije energije sistema.

Nakon ?to smo se pozabavili pojmom mehani?ke snage, mo?emo pre?i na razmatranje elektri?ne snage (snage elektri?ne struje). Kao ?to treba da znate, U je rad izvr?en pomeranjem za 1 C, a struja I je broj kulona koji pro?u u 1 sekundi. Dakle, proizvod struje i napona pokazuje ukupan rad obavljen u 1 sekundi, odnosno elektri?nu snagu, odnosno snagu elektri?ne struje.

Analiziraju?i gornju formulu, mo?emo izvu?i vrlo jednostavan zaklju?ak: budu?i da je elektri?na snaga P podjednako ovisna i od struje I i od napona U, onda se, dakle, ista elektri?na snaga mo?e dobiti i pri velikoj struji i pri niskom naponu, ili obrnuto, na visokom naponu i maloj struji (ovo se koristi kada se elektri?na energija prenosi na udaljene udaljenosti od elektrana do mjesta potro?nje konverzijom transformatora na poja?anim i opadaju?im elektri?nim podstanicama).

Aktivna elektri?na snaga (ovo je snaga koja se neopozivo pretvara u druge vrste energije - toplinsku, svjetlosnu, mehani?ku itd.) ima svoju mjernu jedinicu - W (Watt). Jednako je proizvodu od 1 V na 1 A. U svakodnevnom ?ivotu iu proizvodnji pogodnije je mjeriti snagu u kW (kilovati, 1 kW = 1000 W). Elektrane ve? koriste ve?e jedinice - mW (megavati, 1 mW = 1000 kW = 1.000.000 W).

Reaktivna elektri?na snaga je vrijednost koja karakterizira vrstu elektri?nog optere?enja koje se stvara u ure?ajima (elektri?noj opremi) fluktuacijama energije (induktivne i kapacitivne prirode) elektromagnetnog polja. Za konvencionalnu naizmjeni?nu struju, ona je jednaka proizvodu radne struje I i pada napona U puta sinusa faznog ugla izme?u njih: Q = U x I x sin (ugao). Reaktivna snaga ima svoju mjernu jedinicu zvanu VAR (volt-ampere reactive). Ozna?eno slovom Q.

Aktivna i reaktivna elektri?na snaga mo?e se izraziti kao primjer: dat je elektri?ni ure?aj koji ima grija?e elemente i elektromotor. Grija?i su obi?no izra?eni od materijala visoke otpornosti. Kada elektri?na struja pro?e kroz grija?i element, elektri?na energija se u potpunosti pretvara u toplinu. Takav primjer je tipi?an za aktivnu elektri?nu energiju.

Elektromotor ovog ure?aja ima bakreni namotaj iznutra. To je induktivnost. A kao ?to znamo, induktivnost ima u?inak samoindukcije, a to doprinosi djelomi?nom povratku elektri?ne energije natrag u mre?u. Ova energija ima odre?eni pomak u vrijednostima struje i napona, ?to uzrokuje negativan utjecaj na elektri?nu mre?u (dodatno je preoptere?uje).

Kapacitet (kondenzatori) ima sli?ne sposobnosti. U stanju je da akumulira naboj i vrati ga. Razlika izme?u kapacitivnosti i induktivnosti je suprotan pomak vrijednosti struje i napona jedna u odnosu na drugu. Takva energija kapacitivnosti i induktivnosti (pomaknuta u fazi u odnosu na vrijednost mre?e napajanja) ?e, u stvari, biti reaktivna elektri?na snaga.

Jedan od najva?nijih koncepata u mehanici radna snaga .

Prisilni rad

Sva fizi?ka tijela u svijetu oko nas vo?ena su silom. Ako na tijelo koje se kre?e u istom ili suprotnom smjeru djeluje sila ili vi?e sila jednog ili vi?e tijela, onda ka?u da posao je obavljen .

Odnosno, mehani?ki rad obavlja sila koja djeluje na tijelo. Dakle, vu?na sila elektri?ne lokomotive pokre?e cijeli voz, ?ime se obavlja mehani?ki rad. Bicikl se pokre?e mi?i?nom snagom nogu bicikliste. Dakle, ova sila vr?i i mehani?ki rad.

U fizici rad sile naziva se fizi?ka veli?ina jednaka proizvodu modula sile, modula pomaka ta?ke primjene sile i kosinusa ugla izme?u vektora sile i pomaka.

A = F s cos (F, s) ,

gdje F modul sile,

s- modul pokreta .

Rad se uvijek obavlja ako ugao izme?u vjetrova sile i pomaka nije jednak nuli. Ako sila djeluje u smjeru suprotnom od smjera kretanja, koli?ina rada je negativna.

Rad se ne obavlja ako na tijelo ne djeluju sile, ili ako je kut izme?u primijenjene sile i smjera kretanja 90 o (cos 90 o = 0).

Ako konj vu?e kola, tada mi?i?na sila konja, ili vu?na sila usmjerena u smjeru kolica, obavlja posao. A sila gravitacije, kojom voza? pritiska kolica, ne radi, jer je usmjerena prema dolje, okomito na smjer kretanja.

Rad sile je skalarna veli?ina.

SI jedinica rada - d?ul. 1 d?ul je rad koji izvr?i sila od 1 njutna na udaljenosti od 1 m ako su smjer sile i pomaka isti.

Ako na tijelo ili materijalnu ta?ku djeluje vi?e sila, onda govore o radu koji je izvr?ila njihova rezultantna sila.

Ako primijenjena sila nije konstantna, tada se njen rad izra?unava kao integral:

Snaga

Sila koja pokre?e tijelo vr?i mehani?ki rad. Ali kako se ovaj posao obavlja, brzo ili sporo, ponekad je veoma va?no znati u praksi. Uostalom, isti posao se mo?e obaviti u razli?ito vrijeme. Posao koji obavlja veliki elektri?ni motor mo?e obaviti mali motor. Ali za to ?e mu trebati mnogo vi?e vremena.

U mehanici postoji veli?ina koja karakteri?e brzinu rada. Ova vrijednost se zove mo?.

Snaga je odnos rada obavljenog u odre?enom vremenskom periodu i vrijednosti tog perioda.

N= A /? t

Po definiciji A = F s cos a , a s/? t = v , Shodno tome

N= F v cos a = F v ,

gdje F - snaga, v brzina, a je ugao izme?u smjera sile i smjera brzine.

To je snaga - je skalarni proizvod vektora sile i vektora brzine tijela.

U me?unarodnom SI sistemu, snaga se mjeri u vatima (W).

Snaga 1 vata je rad od 1 d?ula (J) obavljen u 1 sekundi (s).

Snaga se mo?e pove?ati pove?anjem sile koja obavlja rad, ili brzine kojom se taj rad obavlja.

Razli?ite ma?ine i mehanizmi koji obavljaju isti posao mogu se razlikovati po snazi. Snaga se odnosi na brzinu kojom se rad obavlja. O?igledno je da ?to je manje vremena potrebno za obavljanje ovog posla, to je efikasnija ma?ina, mehanizam itd.

Kada se bilo koje tijelo kre?e, u op?tem slu?aju, na njega djeluje nekoliko sila. Svaka sila radi, i stoga za svaku silu mo?emo izra?unati snagu.

Prosje?na snaga sile- skalarna fizi?ka veli?ina N , jednak omjeru rada ALI koju vr?i sila do vremenskog intervala D t tokom kojeg se odvija:

\(~N = \frac(A)(\Delta t).\)

SI jedinica snage je vat (W).

Ako se tijelo kre?e pravolinijski i na njega djeluje konstantna sila, onda ono radi \(~A = F \Delta r \cos \alpha\). Dakle, mo? ove sile

\(~N = \frac(F \Delta r \cos \alpha)(\Delta t) = F \upsilon \cos \alpha = F_(\upsilon) \cdot \upsilon.\)

gdje Fy je projekcija sile na smjer kretanja.

Koriste?i ovu formulu, mo?ete izra?unati i prosje?nu i trenutnu snagu, zamjenjuju?i vrijednosti prosje?ne \(~\mathcal h \upsilon \mathcal i\) ili trenutne y brzina.

Instant Power je snaga sile u datom trenutku.

\(~N_m = \lim_(\Delta t \to 0) \frac(A)(\Delta t) = A" .\)

Svaki motor ili mehanizam dizajniran je za obavljanje odre?enog mehani?kog rada, koji se tzv koristan rad A p . Ali svaka ma?ina mora obaviti mnogo posla, jer se zbog djelovanja sila trenja dio energije koja se dovodi u ma?inu ne mo?e pretvoriti u mehani?ki rad. Stoga, efikasnost ma?ine karakteri?e faktor efikasnosti i (efikasnost).

Efikasnost i je odnos korisnog rada A p , usavr?en od strane ma?ine, na sav ulo?eni rad A z (isporuka energije W):

\(~\eta = \frac(A_p)(A_z) = \frac(A_p)(W) = \frac(N_p)(N_z),\)

gdje N p , N z - korisna i potro?ena snaga, respektivno. Efikasnost se obi?no izra?ava u postocima.

Knji?evnost

Aksenovich L. A. Fizika u srednjoj ?koli: teorija. Zadaci. Testovi: Proc. dodatak za institucije koje pru?aju op. okru?enja, obrazovanje / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 63-64.

Svaki moderni aparat ima struju. Njegovu digitalnu vrijednost proizvo?a? je nazna?io na tijelu su?ila za kosu ili kuhalu za vodu, na poklopcu procesora hrane.

Jedinice

Prora?un elektri?ne energije vam omogu?ava da odredite cijenu elektri?ne energije koju tro?e razli?iti ure?aji za odre?eni vremenski period. Vi?ak vati i kilovata dovodi do kvara ?ica, deformacije kontakata.

Odnos izme?u elektri?ne struje i snage koju tro?e ure?aji

Elektri?na energija je rad obavljen u odre?enom vremenskom periodu. Kada je uklju?en u uti?nicu, ure?aj radi, mjereno u vatima (W). Na ku?i?tu je nazna?ena koli?ina energije koju ?e ure?aj potro?iti u odre?enom vremenskom periodu, odnosno data je utro?ena elektri?na snaga.

Potro?nja energije

Tro?i se na ?injenicu da dolazi do kretanja elektrona u vodi?u. U slu?aju da jedan elektron ima jedini?ni naboj, to je uporedivo sa vrijedno??u mre?nog napona. Ukupna energija koja je potrebna za pokretanje svih elektrona bit ?e odre?ena kao proizvod napona i broja elektrona u kolu kada elektri?ni ure?aj radi. Ispod je formula za elektri?nu energiju:

S obzirom da je broj elektrona koji prolaze kroz popre?ni presjek provodnika u odre?enom vremenskom periodu elektri?na struja, mo?emo ga predstaviti u izrazu za ?eljenu vrijednost. Formula za elektri?nu energiju ?e izgledati ovako:

U stvarnosti, potrebno je izra?unati ne samu snagu, ve? veli?inu struje, znaju?i mre?ni napon i nazivnu snagu. Odre?ivanjem struje koju tro?i odre?eni ure?aj, mo?ete povezati nazivnu uti?nicu i prekida?.

Primjeri prora?una

Za ?ajnik ?ija je elektri?na snaga nazna?ena na dva kilovata, trenutna potro?nja se odre?uje po formuli:

I=P/U=(2*1000)/220=9A

Za spajanje takvog ure?aja na konvencionalnu elektri?nu mre?u, konektor dizajniran za 6 ampera o?ito nije prikladan.

Gore navedeni odnosi izme?u snage i elektri?ne struje su relevantni samo ako su vrijednosti napona i struje potpuno u fazi. Za gotovo sve elektri?ne aparate za ku?anstvo prikladna je formula elektri?ne energije.

Izuzeci

U slu?aju da postoji veliki kapacitet ili induktivnost u krugu, kori?tene formule ?e biti nepouzdane, ne mogu se koristiti za matemati?ke prora?une. Na primjer, elektri?na snaga za AC motor bi se odredila na sljede?i na?in:

cosf je faktor snage, koji za elektromotore iznosi 0,6-0,8 jedinica.

Prilikom odre?ivanja parametara ure?aja u trofaznoj mre?i napona od 380 V potrebno je zbrati snagu iz pojedina?nih vrijednosti za svaku fazu.

Primjer izra?una

Na primjer, u slu?aju trofaznog kotla, dizajniranog za snagu od 3 kW, u svakoj fazi se tro?i 1 kW. Izra?unajte ja?inu fazne struje po formuli:

I \u003d P / U_f \u003d (1 * 1000) / 220 = 4,5A.

Modernog ?ovjeka karakterizira stalna upotreba elektri?ne energije u proizvodnji i kod ku?e. Koristi ure?aje koji tro?e elektri?nu struju, koristi ure?aje koji je proizvode. Prilikom rada s takvim izvorima va?no je uzeti u obzir maksimalne mogu?nosti koje se pretpostavljaju u tehni?kim specifikacijama.

Takva fizi?ka veli?ina kao ?to je elektri?na energija jedan je od glavnih pokazatelja svakog ure?aja koji radi kada kroz nju te?e protok elektrona. Visokonaponski elektri?ni dalekovodi slu?e za transport ili prijenos elektri?ne energije u velikim koli?inama, ?to je neophodno u proizvodnim uvjetima.

Pretvorba energije se vr?i na mo?nim transformatorskim stanicama. Trofazna konverzija je tipi?na za industrijske i ku?ne aparate u razli?itim podru?jima primjene. Na primjer, zahvaljuju?i ovoj konverziji funkcioniraju ?arulje sa ?arnom niti razli?itih snaga.

U teorijskoj elektrotehnici postoji takva stvar kao ?to je trenutna elektri?na energija. Ova vrijednost je povezana sa protokom kroz odre?enu povr?inu za mali vremenski interval jednog elementarnog naboja. Postoji provizija rada po ovom naboju, koja je povezana sa konceptom trenutne snage.

Izvo?enjem jednostavnih matemati?kih prora?una mo?ete odrediti koli?inu snage. Znaju?i ovu vrijednost, mo?ete odabrati napon za potpuno funkcioniranje raznih ku?anskih i industrijskih aparata. U ovom slu?aju mo?ete izbje?i rizike povezane s izgaranjem skupih elektri?nih ure?aja, kao i potrebu povremenog mijenjanja elektri?nih instalacija u stanu ili uredu.

Koncept mo?i je fizi?ka veli?ina. Predstavlja odnos ostvarenog dela u odre?enom vremenskom periodu i samog vremenskog perioda. Rad se mo?e koristiti za mjerenje promjene energije. Dakle, snaga pokazuje brzinu kojom se energija pretvara u bilo kojem sistemu.

Svi ovi koncepti u potpunosti se odnose na elektri?nu energiju. Ovo uzima u obzir rad (U) utro?en na pomicanje 1. privjeska. Elektri?na struja (I) uzima u obzir broj kulona pomaknutih u toku jedne sekunde.

Vrste elektri?ne energije

Na osnovu zavisnosti snage od ja?ine struje i napona, proizilazi da se ona mo?e dobiti iz velike struje i niskog napona i, obrnuto, sa malom strujom i zna?ajnim naponom. Ovaj efekat se koristi u transformatorskim konverzijama, kada se elektri?na energija prenosi na velike udaljenosti.

Elektri?na energija mo?e biti . U prvom slu?aju dolazi do nepovratne transformacije ove snage u drugu vrstu energije. Za mjerenje se koristi, ?to je proizvod volta i ampera. Pri napajanju, zbog pojave induktivnosti, javlja se fenomen samoindukcije. Kao rezultat, elektri?na energija se djelimi?no vra?a u mre?u. U ovom slu?aju, vrijednosti struje i napona se pomjeraju, ?to uzrokuje ukupni negativan u?inak na elektri?nu mre?u. Ova vrsta snage se mjeri u reaktivnim volt-amperima, a sastoji se od proizvoda radne struje i pada napona.

Power unit

Snaga je jedna od osnovnih jedinica koje se koriste u elektrotehnici. Osnovna mjerna jedinica je vat, koji predstavlja rad u odre?enom vremenskom periodu. U proizvodnji i kod ku?e, naj?e??e se mjeri snaga, od kojih svaki sadr?i 1000 vati. Megavati se koriste za mjerenje velikih koli?ina energije. U pravilu se koriste u raznim vrstama elektrana koje proizvode elektri?nu energiju.

Snaga potro?a?a je nazna?ena na posebnim plo?icama ili u tehni?kom listu ure?aja. Znaju?i unaprijed vrijednost ovog parametra, mogu?e je izra?unati i druge pokazatelje elektri?ne mre?e - napon i koli?inu potro?ene struje.

Kako odrediti trenutnu snagu