Mēs visi ikdienā saskaramies ar elektroierīcēm, šķiet, ka bez tām mūsu dzīve apstājas. Un katrs no tiem tehniskajos norādījumos norāda jaudu. Šodien mēs izdomāsim, kas tas ir, uzzināsim aprēķina veidus un metodes.
Saturs
Jauda maiņstrāvas ķēdē
Elektriskās ierīces, kas pievienotas elektrotīklam, darbojas maiņstrāvas ķēdē, tāpēc mēs apsvērsim jaudu šajos apstākļos. Tomēr vispirms sniegsim vispārīgu jēdziena definīciju.
Jauda - fizikāls lielums, kas atspoguļo elektroenerģijas pārveidošanas vai pārvades ātrumu.
Šaurākā nozīmē viņi saka, ka elektriskā jauda ir noteiktā laika periodā veiktā darba attiecība pret šo laika periodu.
Pārfrāzējot šo definīciju mazāk zinātniski, izrādās, ka jauda ir noteikts enerģijas daudzums, ko patērētājs patērē noteiktā laika periodā. Vienkāršākais piemērs ir parasta kvēlspuldze. Ātrums, ar kādu spuldze pārvērš patērēto elektroenerģiju siltumā un gaismā, ir tās jauda. Attiecīgi, jo augstāks šis indikators sākotnēji ir spuldzei, jo vairāk tā patērēs enerģiju un dos vairāk gaismas.
Tā kā šajā gadījumā notiek ne tikai elektroenerģijas pārvēršana citā (gaismas, siltuma utt.), bet arī elektriskā un magnētiskā lauka svārstību process, starp strāvu un spriegumu parādās fāzes nobīde, un tas jāņem vērā turpmākajos aprēķinos.
Aprēķinot jaudu maiņstrāvas ķēdē, ir ierasts atšķirt aktīvos, reaktīvos un pilnos komponentus.
Aktīvās jaudas jēdziens
Aktīvā "lietderīgā" jauda ir tā jaudas daļa, kas tieši raksturo elektroenerģijas pārvēršanas procesu citā enerģijā. Apzīmēts ar latīņu burtu P un mērīts collās vati (Otr).
Aprēķināts pēc formulas: P = U⋅I⋅cosφ,
kur U un I ir attiecīgi ķēdes sprieguma un strāvas efektīvā vērtība, cos φ ir fāzes leņķa kosinuss starp spriegumu un strāvu.
SVARĪGS! Iepriekš aprakstītā formula ir piemērota ķēžu aprēķināšanai ar spriegums 220VTomēr jaudīgās vienības parasti izmanto tīklu ar spriegumu 380 V. Šajā gadījumā izteiksme jāreizina ar trīs sakni vai 1,73
Reaktīvās jaudas jēdziens
Reaktīvā "kaitīgā" jauda ir jauda, kas rodas elektroierīču darbības laikā ar induktīvu vai kapacitatīvu slodzi un atspoguļo notiekošās elektromagnētiskās svārstības. Vienkārši sakot, šī ir enerģija, kas pāriet no strāvas avota patērētājam un pēc tam atgriežas tīklā.
Protams, šo komponenti nav iespējams izmantot biznesā, turklāt tas daudzējādā ziņā kaitē elektroapgādes tīklam, tāpēc to parasti cenšas kompensēt.
Šo vērtību apzīmē ar latīņu burtu Q.
ATCERIETIES! Reaktīvā jauda netiek mērīta parastajos vatos (Otr), un reaktīvos volt-ampēros (Var).
Aprēķināts pēc formulas:
Q = U⋅I⋅sinφ,
kur U un I ir attiecīgi ķēdes sprieguma un strāvas efektīvā vērtība, sinφ ir fāzes leņķa sinusa starp spriegumu un strāvu.
SVARĪGS! Aprēķinot, šī vērtība var būt gan pozitīva, gan negatīva atkarībā no fāzes kustības.
Kapacitatīvās un induktīvās slodzes
Galvenā atšķirība starp reaktīvo (kapacitatīvs un induktīvs) slodzes - faktiski kapacitātes un induktivitātes klātbūtne, kas mēdz uzkrāt enerģiju un vēlāk to nodot tīklam.
Induktīvā slodze vispirms pārvērš elektriskās strāvas enerģiju magnētiskajā laukā (puscikla laikā), un pēc tam pārvērš magnētiskā lauka enerģiju elektriskā strāvā un pārraida to uz tīklu. Piemēri ir asinhronie motori, taisngrieži, transformatori, elektromagnēti.
SVARĪGS! Strādājot ar induktīvo slodzi, strāvas līkne vienmēr atpaliek no sprieguma līknes par pusi cikla.
Kapacitatīvā slodze pārvērš elektriskās strāvas enerģiju elektriskajā laukā un pēc tam pārvērš iegūtā lauka enerģiju atpakaļ elektriskā strāvā.Abi procesi atkal turpinās pa pusciklu. Piemēri ir kondensatori, akumulatori, sinhronie motori.
SVARĪGS! Kapacitatīvās slodzes darbības laikā strāvas līkne noved pie sprieguma līknes par pusi cikla.
Jaudas koeficients cosφ
Jaudas koeficients cosφ (lasīt kosinusu phi) ir skalārs fizikāls lielums, kas atspoguļo elektroenerģijas patēriņa efektivitāti. Vienkārši sakot, koeficients cosφ parāda reaktīvās daļas klātbūtni un saņemtās aktīvās daļas vērtību attiecībā pret kopējo jaudu.
Koeficients cosφ tiek noteikts, izmantojot aktīvās elektriskās jaudas attiecību pret šķietamo elektrisko jaudu.
PIEZĪME! Precīzākos aprēķinos jāņem vērā sinusoīda nelineārie kropļojumi, taču parastajos aprēķinos tie tiek ignorēti.
Šī koeficienta vērtība var mainīties no 0 līdz 1 (ja aprēķins tiek veikts procentos, tad no 0% līdz 100%). No aprēķina formulas nav grūti saprast, ka jo lielāka ir tā vērtība, jo lielāka ir aktīvā sastāvdaļa, kas nozīmē, ka ierīces veiktspēja ir labāka.
Kopējās jaudas jēdziens. Spēka trīsstūris
Šķietamā jauda ir ģeometriski aprēķināta vērtība, kas vienāda ar attiecīgi aktīvās un reaktīvās jaudas kvadrātu summas sakni. Apzīmēts ar latīņu burtu S.
Varat arī aprēķināt kopējo jaudu, attiecīgi reizinot spriegumu un strāvu.
S = U⋅I
SVARĪGS! Šķietamo jaudu mēra volt-ampēros (VA).
Jaudas trīsstūris ir ērts visu iepriekš aprakstīto aprēķinu un attiecību starp aktīvo, reaktīvo un šķietamo jaudu attēlojums.
Kājas atspoguļo reaktīvos un aktīvos komponentus, hipotenūzu - kopējo jaudu. Saskaņā ar ģeometrijas likumiem leņķa φ kosinuss ir vienāds ar aktīvo un kopējo komponentu attiecību, tas ir, tas ir jaudas koeficients.
Kā atrast aktīvo, reaktīvo un šķietamo jaudu. Aprēķinu piemērs
Visi aprēķini ir balstīti uz iepriekš minētajām formulām un jaudas trīsstūri. Apskatīsim praksē visbiežāk sastopamo problēmu.
Parasti elektroierīces ir marķētas ar aktīvo jaudu un cosφ koeficienta vērtību. Izmantojot šos datus, ir viegli aprēķināt reaktīvo un kopējo komponentu.
Lai to izdarītu, mēs sadalām aktīvo jaudu ar koeficientu cosφ un iegūstam strāvas un sprieguma reizinājumu. Tas būs pilns spēks.
Turklāt, pamatojoties uz jaudas trīsstūri, mēs atrodam reaktīvo jaudu, kas vienāda ar starpības kvadrātu starp šķietamās un aktīvās jaudas kvadrātiem.
Kā praksē mēra cosφ
Koeficienta vērtība parasti tiek norādīta uz elektroierīču etiķetēm, taču, ja nepieciešams to izmērīt praksē, tiek izmantota specializēta ierīce - fāzes mērītājs. Arī digitālais vatmetrs var viegli tikt galā ar šo uzdevumu.
Ja iegūtais koeficients cosφ ir pietiekami zems, tad to var praktiski kompensēt. Tas tiek darīts galvenokārt, iekļaujot ķēdē papildu ierīces.
- Ja nepieciešams labot reaktīvo komponentu, tad ķēdē jāiekļauj reaktīvs elements, kas darbojas pretēji jau funkcionējošajai ierīcei. Lai kompensētu asinhronā motora darbību, piemēram, induktīvo slodzi, paralēli tiek pievienots kondensators. Lai kompensētu sinhrono motoru, ir pievienots elektromagnēts.
- Ja nepieciešams labot nelinearitātes problēmas, ķēdē tiek ievadīts pasīvs cosφ korektors, piemēram, tas var būt augstas induktivitātes droselis, kas savienots virknē ar slodzi.
Jauda ir viens no svarīgākajiem elektroierīču rādītājiem, tāpēc zināt, kas tas ir un kā to aprēķina, noder ne tikai skolēniem un tehnikā specializētiem cilvēkiem, bet arī katram no mums.
Līdzīgi raksti:
