Мощность электротока – черта скорости для воплощения передачи либо же для преобразования электрического тока.
При проведении расчета показателя мощности тока можно вычислить секундную мощность. Моментальная мощность животрепещуща для цепей, где действует неизменный ток. Так как, характеристики рассматриваемой электрической цепи с неизменным током имеют статический нрав и не меняются во времени.
Если гласить про переменный ток, то показатель мощности носит повторяющихся нрав. В цепях с переменным током секундную мощность нужно интегрировать с течением времени. Ведь свойства переменного тока повсевременно изменяются во времени.
Мощность в цепях неизменного тока
В цепях, где действует неизменный ток, свойства напряжения и силы тока будут одинаковы и размеренны в хоть какой момент времени.
Мощность в электрических цепях с неизменным током рассчитывается по формуле: P=I*U , где I- сила неизменного тока, а U – напряжение в цепи неизменного тока.
Если рассчитывается мощность в электрической линейной цепи, в какой учитывается Закон Ома, другими словами в пассивной цепи, то мощность рассчитывается по формуле:
" />,
где R – сопротивление в электрической цепи.
Если электрическая цепь более непростая и содержит источник электродвижущей силы (ЭДС), то получаемая либо поглощаемая на данном участке цепи мощность рассчитывается по формуле:
" width="84" height="15" /> ,
где E – это коэффициент электродвижущей силы.
Если берется в учет внутреннее сопротивление источника электродвижущей силы, то рассчитанную по формуле мощность:
,
нужно или прибавить к поглощаемой ЭДС мощности, или отнять из получаемой ЭДС мощности.
Мощность в цепях переменного тока
Дабы вычислить мощность в электрической цепи, где показания напряжения и силы тока носят повторяющийся нрав (другими словами, повсевременно изменяются во времени), то нужно провести интеграцию среднего показателя мощности в течении определенного временного периода.
Расчет делается для цепей, где действует синусоидальный ток и напряжение:
,
где U и I – значение напряжения и тока в среднеквадратичном представлении, а cos угла – показатель сдвига фаз между напряжением и током.
Другие типы мощности
Давайте разглядим другие виды мощности тока, кроме моментальной и активной видов мощности.
- Полная мощность – показатель мощности равен произведению повторяющегося электротока на напряжение. Показатель рассчитывается на зажимах электрической цепи:
.
- Всеохватывающая мощность – электрический импеданс. Равен отношению всеохватывающего напряжения на всеохватывающую силу тока:
= \dot\dot^ = I^2 \Z = \frac<<\Z^>>," />.
Заключение
В качестве заключения давайте разглядим какими способами можно создавать замеры мощности тока:
- Ваттметр – устройство для измерения мощности тока, показатель измеряется прямым методом;
- Амперметр и омметр – приборы для измерения силы тока и сопротивления электрической цепи, мощность тока измеряется косвенным методом, другими словами способом вычисления показателя мощности на основании данных про силу ока и сопротивление.
- Фазометр – устройство позволяет получать замеры реактивной мощности в цепях переменного тока.
Характеристики мощности в разных устройствах и оборудовании стандартизированы, так что вычислять значения мощности почти всегда не надо, все данные о мощности устройств приведены в справочнике муниципальных эталонов. Хранителем данных является институт: ВНИИМ.
Мощность электрического тока
При подключении нагрузок нужно учесть энерго способности сети питания. Определенные ограничения принимают во внимание, выбирая подходящую проводку. Мощность тока – важный параметр, который используют для решения различных практических задач в электротехнике.
Работа и мощность электрического тока, главные формулы
Что такое мощность электрического тока
Традиционное понятие обозначает работу по перемещению заряда из точки F1 в точку F2. Мощность – это количество использованной энергии. Эта величина определяется не только лишь расстоянием. Определенное значение имеют характеристики заряда.
Формула мощности электрического тока
Для практических расчетов неловко воспользоваться базисным определением. Ниже приведены формулы, которые посодействуют выяснить потребление электричества с внедрением стандартных характеристик источника питания и паспортных данных присоединенных устройств. При отсутствии этих сведений в сопроводительной документации можно получить нужные данные на официальном веб-сайте производителя или при помощи особых измерений.
Мощность электрического тока через напряжение и ток
Так как разница потенциалов (F1-F2) соответствует напряжению (U), нетрудно прийти к выводу о допустимости использования соотношений, определенных в законе Ома. Мощность (P) дополнительно характеризуется силой тока (I) в определенном участке цепи. Итоговое выражение:
Обозначение мощности по интернациональной системе СИ – ватты (Вт). Для малеханьких и огромных величин пользуются кратными приставками: «милли-», «микро-», «мега-» и другими. Нетрудно осознать, как обозначается мощность:
5 800 Вт = 5,8 киловатт = 5,8 кВт.
Мощность электрического тока через напряжение и сопротивление
По аналогии с прошлыми рассуждениями можно выразить мощность следующим образом:
Чему равна мощность электрического тока через ток и сопротивление
Методом легких преобразований определяют потребление энергии следующим образом:
В этом и прошлом разделе показана зависимость мощности от номинала присоединенного резистора. При рассмотрении полной цепи учитывают внутреннее сопротивление источника и проводимость соединений.
Дабы не ошибаться при расчетах, можно скопировать эту картину с основными формулами
От чего зависит мощность тока
В реальных цепях перемещению электронов препятствует электрическое сопротивление, которое охарактеризовывает утраты в проводнике. В схемах с источником переменного тока существенное значение приобретает синусоидальное изменение электрических характеристик. Следующие данные посодействуют избрать лучший способ расчета с учетом реальных критерий.
Моментальная электрическая мощность
В согласовании с заглавием, величину данного параметра определяют секундные значения измеряемых величин. Основное определение можно разглядеть с учетом перемещения единичного простого заряда (q), которое осуществляется за время Δt. На выполнение работы будет затрачена мощность эл тока PF1-F2 = U/ Δt либо (U/ Δt) * q = U * (q/ Δt) c учетом перемещаемого заряда. Так как ток по стандартному определению равен заряду, который перебегает из F1 в F2 (I = q/ Δt), нетрудно вывести итоговую формулу:
Принимая нескончаемо малым интервал времени, можно получить соответственное определение мощности для участка цепи:
Подобные выводы делают с учетом соответственной величины сопротивления:
P (t) = (I (t))2 * R = (U(t))2/ R.
К сведению. Из последних формул понятно, что сопротивление не находится в зависимости от времени.
Дифференциальные выражения для электрической мощности
В реальных проводниках существенное значение имеют энерго утраты на единицу объема. Такие ситуации рассматривают с учетом плотности тока (j). Мощность (удельную) определяют по выражению Pудельн = (j2) * Rудельн. Для удобства оценки нередко пользуются удельной проводимостью, которая обратна соответственному сопротивлению.
Что такое мощность неизменного тока
Приведенные выше формулы без подкорректирующих коэффициентов используют для расчета схем с подключением к источнику неизменного тока. При помощи обыденного мультиметра при соответственном положении переключателя определяют сопротивление присоединенной нагрузки. Последовательным подключением измерительного устройства инспектируют силу тока, параллельным – напряжение. Дабы узнать, сколько будет потреблять такая схема, пользуются формулами:
P = I * U либо P = U2/ R = I2 * R.
Так можно определять неизменный ток мультиметром
К сведению. При подключении АКБ в режиме зарядки направления тока в источнике и нагрузке совпадают. Мощность электрическая в данном случае потребляется нагрузкой. При обратном направлении токов энергия поглощается источником ЭДС.
Мощность переменного тока
В таких цепях использовать формулы для моментальных величин нельзя, так как итоговое значение будет изменяться от минимума до предела с частотой сети. В стандартной однофазовой сети 220 V поддерживается синусоидальная форма сигнала 50 Гц.
Но допустимо внедрение рассмотренных выше обычных соотношений (P = U * I и других) при подключении нагрузки с резистивными чертами:
- ТЭНов стиральных машин;
- нагревательных спиралей инфракрасных излучателей;
- лампочек с вольфрамовой нитью накаливания.
При помощи этого выражения узнают, какая мощность будет выделяться в нагрузке.
Активная мощность
Ситуация изменяется конструктивным образом, если врубается мощнейший электродвигатель либо конденсатор. Подобные нагрузки сформировывают колебательный контур, который обменивается энергией с источником питания. Полезные функции в этом случае производятся только активной компонентой (Pакт). Ее вычисляют следующим образом:
- U * I – неизменный ток (переменный при резистивной нагрузке);
- U * I * cos ϕ – для ~220V, одна фаза;
- U * √3 * cos ϕ = U * 1,7321 * cos ϕ – три фазы, U * √3 * ~380V.
Реактивная мощность
Этот параметр, невзирая на отсутствие полезной работы, следует учесть для корректной оценки принципиальных характеристик сети. Дело в том, что проводники греются при пропускании тока в любом направлении. Циклические энерго воздействия при довольно большой интенсивности:
- разрушают жилы и защитные оболочки кабелей;
- провоцируют куцее замыкание;
- повреждают обмотки электроприводов и трансформаторы.
Реактивная составляющая определяется формулой:
Pреакт = U * I * sin ϕ.
Она воспринимает отрицательное (положительное) значение при подключении нагрузки с емкостными (индукционными) чертами, соответственно.
В чем измеряется мощность тока для схожих ситуаций, понятно из определения. Так как идет речь об изменении характеристик электрического (магнитного) поля, итоговый итог обозначают вольт-амперами реактивными (единица измерения сокр. – вар).
Полная мощность
Если рассматриваемые величины выразить векторами, появляется треугольник. Длина сторон будет соответствовать потреблению энергии определенной составляющей. Угол между полной (Pполн) и активной мощностью (ϕ) применяется в расчетах для вычислений. Общая формула:
Pполн = √((Pакт)2 + (Pреакт)2).
Всеохватывающая мощность
Потребление энергии можно выразить по мере надобности всеохватывающими величинами. Применяют базисные соотношения. Заместо сопротивления используют импеданс.
Измерения
Как показано выше, некоторые начальные данные можно получить в процессе практических измерений. Ниже отмечены особенности типовых специализированных устройств.
Прямые замеры
Ваттметры выпускают в различных модификациях для сетей ~220V и ~380V. Надлежащие корректировки делают в процессе выполнения рабочих операций. Следует подключать щупы с учетом инструкций производителя и соответственного расположения проводников. Обычно, в конструкциях устройств используют две катушки с параллельным и последовательным подсоединением к нагрузке. Для завышенной точности пользуются проф устройствами «лабораторной» категории.
Косвенные замеры
Эти операции делают с применением мультиметров. Определяют сопротивление, ток и напряжение, после этого вычисляют мощность.
Фазометры
При помощи этих устройств определяют фазовый сдвиг между несколькими электрическими параметрами. Таким аппаратом можно найти cos ϕ, если паспортное значение отсутствует в сопроводительных документах к оборудованию.
Регулирование cos
Отмеченное выше негативное воздействие реактивных составляющих компенсируют особыми дополнениями в общую электрическую схему. Расчеты делают с применением представленных формул.
Мощность некоторых электрических устройств
При оснащении современной квартиры нередко приходится решать задачи по согласованию нагрузок в отдельных линиях. Нужно верно встраивать защитный автомат, дабы предупредить аварийные ситуации. Начинают с уточнения характеристик проводки. Дальше инспектируют группы подсоединенной домашней техники. Обычные характеристики потребляемой мощности (Вт):
- компьютер – 170-1 250;
- ноутбук – 40-280;
- ЖКИ телек – 120-265;
- утюг – 450-1850;
- кондюк – 1 200 – 2 500.
Какой автомат подойдет, определяют с учетом всех важных причин. Повышенное внимание уделяют нагрузкам с высочайшими значениями реактивной составляющей мощности.
Напряжение, сопротивление, ток и мощность — главные электрические величины
В электротехнике не имеет смысла гласить просто «электричество». Тут всегда нужно конкретизировать, о чем конкретно речь идет. Мы можем иметь ввиду электрический заряд конденсатора, напряжение в розетке, ток текущий по проводам, или к примеру мощность, которую намотал в месяц электросчетчик в нашей квартире.
В любом случае, нет таковой величины как электричество, есть величина «количество электричества», верно именуемая электрическим зарядом, который измеряется в кулонах. Это электрический заряд — движется по проводам, скапливается на пластинках конденсатора, временами находится на клеммах (минимум — на фазном проводе) розетки, движется в форме тока при совершении электрической сетью работы. Главные электрические величины так либо по другому связаны с зарядом. Об этих величинах мы сейчас и побеседуем.
Напряжение
Электрическое напряжение U измеряется между 2-мя точками цепи. Дабы в замкнутой цепи начало находиться устойчивое переменное либо неизменное напряжение, нужен источник тока, который сумел бы обеспечить поддержание этого напряжения на концах цепи. Данный источник будет служить источником ЭДС — электродвижущей силы, которая так же как и напряжение измеряется в вольтах.
Если к замкнутой цепи присоединен таковой источник, то, во-1-х, напряжение будет находиться между клеммами источника, другими словами на концах цепи, а во-2-х, на концах всех участков данной цепи, если ее условно поделить на части.
В каждый момент времени электрическое напряжение, действующее на том либо ином участке цепи, может иметь другую величину, ежели в предшествующий момент, если цепь питается от источника переменной ЭДС, или ту же величину, если это — источник неизменной ЭДС, а цепь, соответственно, является цепью неизменного тока.
Напряжение на концах цепи неизменного тока подобно разности высот на склоне горы, а заряд в данных критериях — как будто поднятая на высоту вода, только применительно к электрическому полю эта разность именуется разностью электрических потенциалов, так как тут не идет речи о гравитационном поле.
Разность потенциалов между 2-мя точками равна 1 вольту, если для перемещения заряда величиной 1 кулон из одной точки в другую над ним нужно совершить работу величиной 1 джоуль. Вольт также равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи неизменный ток величиной в 1 ампер при мощности в 1 ватт, но об этом дальше.
Ток
Когда на концах участка цепи (проводника) находится электрическое напряжение, другими словами когда имеет место разность электрических потенциалов, — это означает, что в проводнике (по длине рассматриваемого участка) действует электрическое поле. Электрическое поле действует силовым образом на заряженные частички.
В металлах, к примеру, свободные электроны являются носителями отрицательного заряда, и могут приходить в поступательное движение, если вдруг оказываются во наружном электрическом поле, источником которого служит в этом случае источник ЭДС. Когда электроны приходят в движение под действием электрического поля, они становятся перемещающимся зарядом, другими словами электрическим током I.
Количество заряда измеряется в кулонах, а ток охарактеризовывает скорость перемещения заряда через поперечное сечение проводника (за единицу времени). Когда через поперечное сечение проводника за секунду проходит электрический заряд в один кулон, ток в проводнике равен 1 амперу. В аналогии с водой — чем больше воды проходит через сечение трубы в секунду — тем больше ток.
Сопротивление
Под действием электрического напряжения, заряд движется через поперечное сечение проводника, образуя ток, но движется он не беспрепятственно. Так как мы начали рассматривать железный проводник, то с ним и продолжим.
Электроны в проводнике, двигаясь под действием электрического поля, натыкаются на препятствия снутри проводника — на атомы кристаллической решетки, также друг на друга, из-за хаотической составляющей (термический) движения электронов и колебаний атомов.
Эти препятствия оказывают собственного рода сопротивление, замедляют электроны, уменьшают ток по сопоставлению с тем, до какой величины он мог бы развиться если б этих препятствий не было. Но такового рода сопротивление R в реальных проводниках (цепях) всегда есть.
Эта величина именуется в электротехнике электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление измеряется в омах. Один Ом равен электрическому сопротивлению участка электрической цепи, между концами которого протекает неизменный электрический ток величиной в 1 ампер при напряжении на концах 1 вольт.
Чем больше сопротивление, характеризующее данный проводник, тем наименьшим будет ток при одном и том же напряжении на концах этого проводника. Данная зависимость именуется законом Ома для участка электрической цепи: величина тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и назад пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.
Мощность
Говоря об электрической цепи, напряжении, сопротивлении и токе, нельзя не окончить тему главных электрических величин рассказом об электрической мощности P. Когда под действием напряжения в цепи устанавливается и продолжает течь ток, источник ЭДС совершает работу A над цепью.
На самом деле, работа совершается электрическим полем над электрическим зарядом, который в этом поле перемещается. Количество совершенной работы находится в зависимости от разности потенциалов, которую преодолел заряд и от величины этого заряда. Чем резвее производилась работа — тем выше мощность процесса.
В случае с током мы говорим обычно о мощности источника, выполнившего работу, также о мощности потребителя (цепи). Электрическая мощность, потраченная на совершение полезной работы, измеряется в ваттах. Для любого вида энергии, не только лишь для электрической, 1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль.
