Công suất điện: công thức, đơn vị. Công thức dòng điện

Từ thư của khách hàng:
Hãy nói cho tôi biết, vì Chúa, tại sao công suất của UPS được biểu thị bằng Volt-Ampe, chứ không phải bằng kilowatt thông thường. Điều này rất khó chịu. Rốt cuộc, mọi người từ lâu đã quen với kilowatt. Và công suất của tất cả các thiết bị chủ yếu được biểu thị bằng kW.
Alexey. 21 tháng 6 năm 2007

Các đặc tính kỹ thuật của bất kỳ UPS nào cho biết công suất biểu kiến ​​[kVA] và công suất hoạt động [kW] - chúng đặc trưng cho khả năng tải của UPS. Ví dụ, xem ảnh bên dưới:

Công suất của không phải tất cả các thiết bị đều được biểu thị bằng watt, ví dụ:

• Công suất của máy biến áp được biểu thị bằng VA:
  http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (Máy biến áp TP: xem phụ lục)
  http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (Máy biến áp TSGL: xem phụ lục)
• Công suất của tụ điện được biểu thị trong Vary:
  http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (tụ điện K78-39: xem phụ lục)
  http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (Tụ điện ở Anh: xem phụ lục)
• Ví dụ về các tải khác - xem phần đính kèm bên dưới.

Đặc tính công suất của tải có thể được thiết lập chính xác với một tham số duy nhất (công suất hoạt động tính bằng W) chỉ đối với trường hợp dòng điện một chiều, vì chỉ có một loại điện trở trong mạch dòng điện một chiều - điện trở hoạt động.

Đặc tính công suất của tải đối với trường hợp dòng điện xoay chiều không thể được thiết lập chính xác với một tham số duy nhất, vì có hai loại điện trở khác nhau trong mạch dòng điện xoay chiều - hoạt động và phản kháng. Do đó, chỉ có hai thông số: công suất tác dụng và công suất phản kháng mới đặc trưng chính xác cho phụ tải.

Nguyên lý hoạt động của điện trở hoạt động và phản kháng là hoàn toàn khác nhau. Điện trở hoạt động - chuyển đổi không thể đảo ngược năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, ánh sáng, v.v.) - ví dụ: đèn sợi đốt, lò sưởi điện (đoạn 39, Vật lý lớp 11 V.A.Kasyanov M .: Drofa, 2007).

Phản kháng - luân phiên tích lũy năng lượng và sau đó đưa nó trở lại mạng - ví dụ: tụ điện, cuộn cảm (đoạn 40,41, Vật lý lớp 11 V.A.Kasyanov M .: Drofa, 2007).

Hơn nữa trong bất kỳ sách giáo khoa nào về kỹ thuật điện, bạn có thể đọc rằng công suất hoạt động (tiêu tán bởi điện trở hoạt động) được đo bằng watt, và công suất phản kháng (tuần hoàn qua điện trở) được đo bằng vars; cũng để đặc trưng cho công suất của tải, người ta sử dụng thêm hai tham số: tổng công suất và hệ số công suất. Tất cả 4 thông số này:

1. Quyền lực hoạt động: chỉ định P, đơn vị: Watt
2. Công suất phản kháng: chỉ định NS, đơn vị: Var(Volt Ampe phản ứng)
3. Quyền lực rõ ràng: sự chỉ định NS, đơn vị: VA(Ampe vôn)
4. Hệ số công suất: chỉ định k hoặc cosФ, đơn vị đo lường: đại lượng không thứ nguyên

Các tham số này liên quan với nhau theo tỷ lệ: S * S = P * P + Q * Q, cosФ = k = P / S

Cũng cosФđược gọi là hệ số công suất ( Hệ số công suất – PF)

Do đó, trong kỹ thuật điện, hai tham số bất kỳ trong số này được đặt cho đặc tính công suất, vì phần còn lại có thể được tìm thấy từ hai tham số này.

Ví dụ, động cơ điện, đèn (phóng điện) - trong đó. dữ liệu chỉ ra P [kW] và cosF:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (Động cơ AIR: xem phụ lục)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (Đèn DRL: xem phụ lục)
(đối với các ví dụ về dữ liệu kỹ thuật cho các tải khác nhau, xem phụ lục bên dưới)

Với nguồn điện cũng vậy. Công suất của chúng (khả năng chịu tải) được đặc trưng bởi một tham số đối với bộ nguồn DC - công suất hoạt động (W) và hai tham số đối với nguồn. Nguồn điện xoay chiều. Thông thường hai tham số này là công suất biểu kiến ​​(VA) và hoạt động (W). Xem ví dụ các thông số của tổ máy phát điện và bộ lưu điện.

Hầu hết các thiết bị văn phòng và gia dụng đều đang hoạt động (không hoặc ít điện trở), vì vậy công suất của chúng được biểu thị bằng watt. Trong trường hợp này, khi tính toán tải, giá trị công suất của UPS được sử dụng. Nếu tải là máy tính có nguồn điện (PSU) không có hiệu chỉnh hệ số công suất đầu vào (APFC), máy in laser, tủ lạnh, máy điều hòa không khí, động cơ điện (ví dụ: máy bơm chìm hoặc động cơ trong máy công cụ), đèn chấn lưu huỳnh quang , v.v. - tất cả các kết quả đầu ra được sử dụng trong tính toán. ... Dữ liệu UPS: kVA, kW, đặc tính quá tải, v.v.

Xem hướng dẫn kỹ thuật điện, ví dụ:

1. Evdokimov FE Cơ sở lý thuyết của kỹ thuật điện. - M .: Trung tâm xuất bản "Học viện", 2004.

2. Nemtsov MV Kỹ thuật điện và điện tử. - M .: Trung tâm xuất bản "Học viện", 2007.

3. Fretedov LA Kỹ thuật điện. - M .: Cao học, 1989.

Cũng xem Nguồn điện xoay chiều, Hệ số công suất, Điện trở, Điện trở http://en.wikipedia.org
(bản dịch: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Ứng dụng

Ví dụ 1: Công suất của máy biến áp và máy biến áp tự ngẫu được biểu thị bằng VA (Volts Ampe)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (máy biến áp TSGL)

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (Máy biến áp tự động trong phòng thí nghiệm LATR / TDGC2)

Ví dụ 2: công suất của tụ điện được biểu thị bằng Varas (phản kháng Vôn-ampe)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (tụ điện K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (tụ điện ở Anh)

Ví dụ 3: dữ liệu kỹ thuật của động cơ điện chứa công suất tác dụng (kW) và cosF

Đối với các tải như động cơ điện, đèn (phóng điện), nguồn điện máy tính, tải kết hợp, v.v. - dữ liệu kỹ thuật cho biết P [kW] và cosF (công suất hoạt động và hệ số công suất) hoặc S [kVA] và cosF (công suất biểu kiến ​​và hệ số công suất).

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(tải kết hợp - máy cắt plasma thép / Máy cắt Plasma biến tần LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (Bộ cấp nguồn cho PC)

Phụ lục 1

Nếu tải có hệ số công suất cao (0,8 ... 1,0), thì đặc tính của nó tiến gần đến tải hoạt động. Tải như vậy là lý tưởng cho cả đường dây mạng và nguồn điện, bởi vì không tạo ra dòng phản kháng và công suất trong hệ thống.

Vì vậy, ở nhiều nước đã áp dụng các tiêu chuẩn quy định hệ số công suất của thiết bị.

Phụ lục 2

Thiết bị tải một lần (ví dụ, bộ cấp nguồn PC) và nhiều thành phần kết hợp (ví dụ, máy phay công nghiệp với một số động cơ, PC, đèn chiếu sáng, v.v.) có hệ số công suất thấp (nhỏ hơn 0,8) của bên trong đơn vị (ví dụ, bộ chỉnh lưu nguồn điện PC hoặc động cơ điện có hệ số công suất 0,6 ... 0,8). Do đó, hiện nay hầu hết các thiết bị đều có khối đầu vào bộ điều chỉnh hệ số công suất. Trong trường hợp này, hệ số công suất đầu vào là 0,9 ... 1,0, đáp ứng các tiêu chuẩn quy định.

Phụ lục 3. Thông báo quan trọng về hệ số công suất của UPS và bộ điều chỉnh điện áp

Công suất tải của UPS và DGS được chuẩn hóa thành tải công nghiệp tiêu chuẩn (hệ số công suất 0,8 với ký tự cảm ứng). Ví dụ, một UPS 100 kVA / 80 kW. Điều này có nghĩa là thiết bị có thể cung cấp cho tải điện trở có công suất cực đại là 80 kW, hoặc tải hỗn hợp (phản kháng) có công suất cực đại là 100 kVA với hệ số công suất cảm ứng là 0,8.

Ở ổn áp, tình hình lại khác. Đối với bộ ổn định, hệ số công suất tải là không liên quan. Ví dụ, một bộ điều chỉnh điện áp 100 kVA. Điều này có nghĩa là thiết bị có thể cung cấp tải điện trở có công suất tối đa là 100 kW hoặc bất kỳ tải nào khác (thuần túy hoạt động, thuần túy phản kháng, hỗn hợp) có công suất 100 kVA hoặc 100 kvar với bất kỳ hệ số công suất điện dung hoặc cảm ứng nào. Lưu ý rằng điều này đúng với tải tuyến tính (không có sóng hài dòng điện cao hơn). Với sự biến dạng hài lớn của dòng tải (THD cao), công suất đầu ra của bộ ổn định giảm.

Phụ lục 4

Các ví dụ minh họa về tải hoạt động thuần túy và tải trọng phản kháng thuần túy:

• Một bóng đèn sợi đốt 100 W được nối với nguồn điện xoay chiều 220 VAC - có dòng điện dẫn khắp nơi trong mạch (qua ruột dẫn của dây dẫn và sợi tóc vônfram của đèn). Đặc điểm của tải (đèn): công suất S = P ~ = 100 VA = 100 W, PF = 1 => mọi công suất điện đều hoạt động có nghĩa là nó bị hấp thụ hoàn toàn vào đèn và biến thành nhiệt năng và công suất phát sáng.
• Một tụ điện không phân cực 7 μF được mắc vào mạng điện xoay chiều 220 VAC - trong mạch dây có dòng điện dẫn, dòng điện phân cực chạy bên trong tụ điện (qua chất điện môi). Đặc tính của tải (tụ điện): công suất S = Q ~ = 100 VA = 100 VAR, PF = 0 => tất cả công suất điện đều là phản kháng, có nghĩa là nó liên tục tuần hoàn từ nguồn đến tải và ngược lại, trở lại tải, v.v.

Phụ lục 5

Để chỉ ra điện kháng phổ biến (cảm ứng hoặc điện dung), dấu hiệu được gán cho hệ số công suất:

+ (cộng)- nếu tổng điện kháng là cảm ứng (ví dụ: PF = + 0,5). Dòng điện trễ pha điện áp một góc F.

- (dấu trừ)- nếu tổng điện kháng là điện dung (ví dụ: PF = -0,5). Pha dòng điện trước pha điện áp một góc F.

Phụ lục 6

Câu hỏi thêm

Câu hỏi 1:
Tại sao các số / đại lượng tưởng tượng (ví dụ, công suất phản kháng, điện kháng, v.v.) không tồn tại trong thực tế lại được sử dụng trong tất cả các sách giáo khoa kỹ thuật điện khi tính toán mạch điện xoay chiều?

Bài giải:
Vâng, tất cả các đại lượng riêng lẻ trong thế giới xung quanh là có thật. Bao gồm nhiệt độ, điện kháng, v.v. Việc sử dụng các số tưởng tượng (phức tạp) chỉ là một thủ thuật toán học giúp tính toán dễ dàng hơn. Theo kết quả của phép tính, một số thực nhất thiết phải thu được. Ví dụ: công suất phản kháng của tải (tụ điện) 20kvar là dòng năng lượng thực, tức là watt thực lưu thông trong mạch nguồn-tải. Nhưng để phân biệt các Watts này với Watts, do tải hấp thụ một cách không thể phục hồi, những "Watts tuần hoàn" này được quyết định gọi là phản ứng Volts · Ampe.

Bình luận:
Trước đây, chỉ có các đại lượng đơn lẻ được sử dụng trong vật lý, và trong tính toán tất cả các đại lượng toán học đều tương ứng với các đại lượng thực của thế giới xung quanh. Ví dụ, quãng đường bằng tốc độ thời gian (S = v * t). Sau đó, với sự phát triển của vật lý, tức là khi nghiên cứu các vật thể phức tạp hơn (ánh sáng, sóng, dòng điện xoay chiều, nguyên tử, không gian, v.v.) đã xuất hiện một số lượng lớn các đại lượng vật lý đến mức không thể tính toán từng đại lượng riêng biệt. . Đây không chỉ là vấn đề của tính toán thủ công mà còn là vấn đề của việc biên dịch các chương trình máy tính. Để giải quyết vấn đề này, các đại lượng đơn lẻ gần nhau bắt đầu được kết hợp thành những đại lượng phức tạp hơn (bao gồm 2 hoặc nhiều đại lượng đơn), tuân theo các định luật biến đổi được biết đến trong toán học. Đây là cách các đại lượng vô hướng (đơn) (nhiệt độ, v.v.), vectơ và phức tăng gấp đôi (trở kháng, v.v.), bộ ba vectơ (vectơ từ trường, v.v.) và các đại lượng phức tạp hơn - ma trận và tenxơ (hằng số điện môi tensor, tenxơ Ricci, v.v.). Để đơn giản hóa các tính toán trong kỹ thuật điện, các giá trị kép tưởng tượng (phức tạp) sau được sử dụng:

1. Trở kháng (trở kháng) Z = R + iX
2. Công suất biểu kiến ​​S = P + iQ
3. Hằng số điện môi e = e "+ tức là"
4. Độ từ thẩm m = m "+ im"
5. và vân vân.

Câu hỏi 2:

Trang http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power cho thấy S P Q Ф trên một phức hợp, tức là một mặt phẳng tưởng tượng / không tồn tại. Tất cả những điều này có liên quan gì đến thực tế?

Bài giải:
Rất khó để thực hiện các phép tính với các hình sin thực, do đó, để đơn giản hóa các tính toán, một biểu diễn vectơ (phức) được sử dụng như trong Hình. bên trên. Nhưng điều này không có nghĩa là S P Q thể hiện trong hình không liên quan đến thực tế. Các giá trị S P Q thực có thể được biểu diễn ở dạng thông thường, dựa trên các phép đo tín hiệu hình sin bằng máy hiện sóng. Các giá trị của S P Q Ф I U trong mạch xoay chiều "nguồn-tải" phụ thuộc vào tải. Dưới đây là một ví dụ về tín hiệu hình sin thực S P Q và Ф đối với trường hợp tải bao gồm các điện trở hoạt động và phản kháng (cảm ứng) mắc nối tiếp.

Câu hỏi 3:
Với kẹp dòng điện thông thường và một đồng hồ vạn năng, dòng điện tải là 10 A và điện áp ở tải là 225 V. Chúng ta nhân lên và ta được công suất tải tính bằng W: 10 A · 225 V = 2250 W.

Bài giải:
Bạn đã nhận được (tính toán) tổng công suất tải là 2250 VA. Do đó, câu trả lời của bạn sẽ chỉ đúng nếu tải của bạn hoàn toàn là hoạt động, khi đó Volt · Ampe thực sự bằng Watt. Đối với tất cả các loại tải khác (ví dụ: động cơ điện) - không. Để đo tất cả các đặc điểm của bất kỳ tải tùy ý nào, bạn phải sử dụng bộ phân tích mạng, ví dụ APPA137:

Xem tài liệu bổ sung, ví dụ:

Evdokimov F.E. Cơ sở lý thuyết về kỹ thuật điện. - M .: Trung tâm xuất bản "Học viện", 2004.

Nemtsov M.V. Kỹ thuật điện và điện tử. - M .: Trung tâm xuất bản "Học viện", 2007.

Kỹ thuật điện Fretedov L.A. - M .: Cao học, 1989.

Nguồn AC, Hệ số công suất, Điện trở, Điện kháng
http://en.wikipedia.org (bản dịch: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Lý thuyết và tính toán máy biến áp công suất thấp Yu.N. Starodubtsev / RadioSoft Moscow 2005 / rev d25d5r4feb2013

Bản thân điện là vô hình, mặc dù điều này làm cho nó không ít nguy hiểm. Ngược lại, chính vì lý do này mà nó nguy hiểm hơn. Rốt cuộc, nếu chúng ta nhìn thấy anh ta, chẳng hạn như chúng ta thấy, nước đổ từ vòi, thì chắc chắn chúng ta đã tránh được nhiều rắc rối.

Nước. Đây rồi, ống nước, và đây là vòi đã đóng. Không có gì chảy, không có gì nhỏ giọt. Nhưng chúng tôi biết chắc rằng: có nước bên trong. Và nếu hệ thống hoạt động tốt, thì nước này chịu áp lực ở đó. 2, 3 bầu khí quyển, hay ở đó là bao nhiêu? Không vấn đề. Nhưng áp lực là ở đó, nếu không hệ thống sẽ không hoạt động. Ở đâu đó các máy bơm hoạt động ồn ào, dẫn nước vào hệ thống, tạo ra áp lực rất lớn.

Nhưng dây của chúng tôi là điện. Ở một nơi xa, ở đầu bên kia, những chiếc máy phát điện cũng đang vo ve, tạo ra dòng điện. Và trong dây từ này cũng vậy, áp suất ... Không, không, không phải áp suất, tất nhiên, ở đây trong dây này Vôn... Nó cũng được đo, nhưng theo đơn vị riêng của nó: tính bằng vôn.

Nước ép vào thành ống, không di chuyển đi đâu, chỉ chờ tìm đường thoát ra là sẽ đổ xô đến đó trong một dòng chảy mạnh. Và điện áp âm thầm chờ trong dây khi công tắc đóng lại, để các dòng electron di chuyển để thực hiện mục đích của chúng.

Và sau đó vòi mở ra, một dòng nước bắt đầu chảy ra. Nó chảy dọc theo toàn bộ đường ống, di chuyển từ máy bơm đến van cấp. Và ngay sau khi các điểm tiếp xúc của công tắc đóng lại, các điện tử chạy trong dây dẫn. Chuyển động này là gì? nó hiện hành... Điện tử lưu lượng... Và chuyển động này, dòng điện này cũng có đơn vị đo riêng: ampe.

Và vẫn còn Sức cản... Đối với nước, nói một cách hình tượng, đây là kích thước của lỗ trên vòi. Lỗ càng lớn thì khả năng chống chuyển động của nước càng kém. Trong dây dẫn thì hầu như giống nhau: dây có điện trở càng cao thì dòng điện càng giảm.

Đây, một cái gì đó giống như vậy, nếu bạn hình dung một cách hình tượng các đặc điểm chính của điện. Và theo quan điểm của khoa học, mọi thứ đều nghiêm ngặt: có cái gọi là định luật Ohm. Nó đọc như sau: I = U / R.
tôi- cường độ hiện tại. Được đo bằng ampe.
U- Vôn. Được đo bằng vôn.
NS- Sức cản. Được đo bằng ohms.

Có một khái niệm nữa - quyền lực, W. Nó cũng đơn giản với nó: W = U * I... Được đo bằng watt.

Thực ra đây là tất cả những lý thuyết cần và đủ đối với chúng ta. Từ bốn đơn vị đo lường này, phù hợp với hai công thức trên, có thể suy ra một số đơn vị khác:

Bạn nói: - Tại sao tôi cần tất cả những thứ này? Công thức, con số ... Tôi sẽ không tính toán.

Và tôi sẽ trả lời theo cách này: - Đọc lại bài viết trước. Làm thế nào bạn có thể chắc chắn mà không cần biết sự thật và tính toán đơn giản nhất? Mặc dù, trên thực tế, trong các điều kiện thực tế hàng ngày, chỉ có công thức 7 là thú vị nhất, trong đó cường độ dòng điện được xác định ở điện áp và công suất đã biết. Theo quy định, 2 giá trị này đã được biết, và kết quả (cường độ dòng điện) chắc chắn là cần thiết để xác định tiết diện dây cho phép và chọn bảo vệ.

Có một tình huống nữa cần được đề cập trong khuôn khổ bài viết này. Ngành công nghiệp điện sử dụng cái gọi là dòng điện "xoay chiều". Có nghĩa là, các electron đó không phải lúc nào cũng chuyển động trong các dây dẫn theo một hướng, chúng liên tục thay đổi nó: tiến-lùi-tiến-lùi ... Và sự thay đổi hướng chuyển động này là 100 lần trong một giây.

Chờ đã, nhưng nó nói ở khắp mọi nơi rằng tần số là 50 hertz! Vâng, đó chính xác là những gì nó là. Tần số được đo bằng số chu kỳ trong một giây, nhưng trong mỗi chu kỳ, dòng điện đổi hướng hai lần. Nói cách khác, trong một chu kỳ có hai cực đại đặc trưng cho giá trị cực đại của dòng điện (dương và âm), và chính tại các cực đại này có chiều thay đổi.

Chúng tôi sẽ không đi vào chi tiết sâu hơn, nhưng vẫn là: tại sao chính xác là xoay chiều, và không phải là dòng điện một chiều?

Toàn bộ vấn đề là ở việc truyền tải điện trên một khoảng cách xa. Đây là lúc định luật không thể thay đổi của Ohm có hiệu lực. Dưới tải nặng, nếu điện áp là 220 vôn, cường độ dòng điện có thể rất lớn. Để truyền tải điện với dòng điện như vậy, cần phải có dây dẫn có tiết diện rất lớn.

Chỉ có một cách thoát ra: tăng điện áp. Công thức thứ bảy cho biết: I = W / U... Rõ ràng là nếu chúng ta cung cấp điện áp không phải là 220 vôn, mà là 220 ngàn vôn, thì cường độ dòng điện sẽ giảm một ngàn lần. Và điều này có nghĩa là tiết diện của dây có thể được lấy ít hơn nhiều.

Tìm trang.
Bạn có thể thay đổi cụm từ tìm kiếm của mình.

Kết nối người tiêu dùng với mạng điện gia dụng hoặc công nghiệp, nguồn điện lớn hơn công suất mà cáp hoặc dây điện được thiết kế, sẽ dẫn đến hậu quả khó chịu nhất, và đôi khi là thảm khốc nhất. Với việc tổ chức đúng hệ thống dây điện bên trong ngôi nhà, cầu dao sẽ hoạt động liên tục hoặc cầu chì (phích cắm) sẽ bị xì.

Nếu bảo vệ được thực hiện không chính xác hoặc hoàn toàn không có, điều này có thể dẫn đến:

• cháy dây cung cấp hoặc cáp;
• sự nóng chảy của cách điện và ngắn mạch giữa các dây dẫn;
• quá nhiệt của dây dẫn cáp đồng hoặc nhôm và cháy.

Vì vậy, trước khi kết nối người tiêu dùng với lưới điện, không chỉ nên biết công suất điện trên bảng tên của mình, mà còn cả dòng điện tiêu thụ từ mạng.

Tính toán điện năng tiêu thụ

Công thức tính công suất theo cường độ dòng điện và hiệu điện thế quen thuộc từ khóa học vật lý của trường. Việc tính công suất của dòng điện (tính bằng oát) đối với mạng một pha được thực hiện theo biểu thức:

• trong đó U là hiệu điện thế tính bằng vôn
• I là cường độ dòng điện tính bằng ampe;
• Cosφ là hệ số công suất phụ thuộc vào tính chất của tải.

Câu hỏi có thể nảy sinh - tại sao chúng ta cần một công thức tính công suất theo dòng điện, khi nó có thể được tìm ra từ hộ chiếu của thiết bị được kết nối? Việc xác định các thông số điện, bao gồm công suất và dòng điện tiêu thụ, là cần thiết ở giai đoạn thiết kế hệ thống dây điện. Dòng điện tối đa chạy trong mạng xác định tiết diện của dây hoặc cáp. Để tính dòng điện, bạn có thể sử dụng công thức được biến đổi:

Hệ số công suất phụ thuộc vào loại phụ tải (hoạt động hay phản kháng). Đối với các phép tính hộ gia đình, nên lấy giá trị của nó bằng 0,90 ... 0,95. Tuy nhiên, khi nối bếp điện, lò sưởi, đèn sợi đốt mà phụ tải được coi là hoạt động thì hệ số này có thể coi bằng 1.

Các công thức tính công suất theo dòng điện và hiệu điện thế ở trên có thể dùng cho mạng một pha có điện áp 220,0 vôn. Đối với mạng ba pha, chúng có hình thức được sửa đổi một chút.

Tính toán công suất của hộ tiêu thụ ba pha

Việc xác định công suất tiêu thụ cho mạng ba pha có các chi tiết cụ thể riêng. Công thức tính công suất của dòng điện ba pha trong hộ gia đình như sau:

P = 3,00,5 × U × I × Cosφ hoặc 1,73 × U × I × Cosφ,

Các tính năng

Các công thức trên là để đơn giản hóa các tính toán hộ gia đình. Khi xác định các thông số thực tế, kết nối thực tế phải được tính đến. Một ví dụ điển hình là tính toán điện năng tiêu thụ từ pin. Vì cường độ dòng điện trong mạch không đổi nên không tính đến hệ số công suất, vì bản chất của tải không ảnh hưởng đến công suất tiêu thụ. Và đối với người tiêu dùng tích cực và phản ứng, giá trị của nó được lấy bằng 1,0.

Sắc thái thứ hai cần được quan tâm khi thực hiện các phép tính điện gia dụng là giá trị điện áp thực. Không có gì bí mật khi ở các vùng nông thôn, điện áp lưới có thể dao động trong một phạm vi khá rộng. Vì vậy, khi sử dụng các công thức tính toán, cần phải thay thế các giá trị thực của các tham số trong đó.

Nhiệm vụ tính toán người tiêu dùng ba pha càng khó hơn. Khi xác định dòng điện chạy trong mạng, cần phải tính đến loại kết nối - "sao" hoặc "đồng bằng".

Công của dòng điện là tốc độ thực hiện công của đoạn mạch. Một định nghĩa đơn giản, một rắc rối với sự hiểu biết. Quyền lực được chia thành hoạt động, phản ứng. Và nó bắt đầu ...

Dòng điện làm việc, công suất

Khi điện tích di chuyển dọc theo vật dẫn, trường tác dụng lên nó. Độ lớn được đặc trưng bởi lực căng, trái ngược với lực căng trong không gian tự do. Các điện tích chuyển động theo hướng giảm dần thế năng; cần phải có một nguồn năng lượng để duy trì quá trình này. Hiệu điện thế có giá trị bằng công của trường khi chuyển động trong vùng của một điện tích (1 C). Trong quá trình tương tác, năng lượng điện được chuyển đổi thành các dạng khác. Do đó, cần phải nhập một đơn vị vạn năng, một loại tiền vật chất tự do chuyển đổi. Trong cơ thể, thước đo là ATP, điện năng là công của trường.

Hồ quang điện

Trên biểu đồ, thời điểm chuyển đổi năng lượng được hiển thị dưới dạng nguồn EMF. Nếu máy phát điện được hướng về một hướng, thì người tiêu dùng - nhất thiết phải theo hướng khác. Một thực tế rõ ràng phản ánh quá trình tiêu thụ điện năng, lựa chọn từ các nguồn năng lượng. EMF mang dấu hiệu ngược lại, thường được gọi là EMF trở lại. Tránh nhầm lẫn khái niệm với hiện tượng xảy ra trong cuộn cảm khi ngắt điện. Back-EMF có nghĩa là sự chuyển đổi năng lượng điện thành hóa học, cơ học, ánh sáng.

NTD muốn hoàn thành công việc trong một đơn vị thời gian nhất định. Rõ ràng, người cắt cỏ không có ý định đợi mùa đông, hy vọng sẽ hoàn thành vào giờ ăn trưa. Công suất của nguồn phải cung cấp tốc độ thực thi quy định. Công việc được thực hiện bởi một dòng điện, do đó, khái niệm này cũng được áp dụng. Công suất có thể hoạt động, phản kháng, hữu ích và tổn thất điện năng. Các khu vực được chỉ định bởi mạch điện trở vật lý là có hại trong thực tế và là chi phí. Nhiệt sinh ra trên điện trở của các vật dẫn, hiệu ứng Joule-Lenz dẫn đến tiêu thụ điện năng không cần thiết. Một ngoại lệ là các thiết bị sưởi ấm mà hiện tượng này là mong muốn.

Công việc hữu ích trong sơ đồ vật lý được chỉ ra bởi back-EMF (một nguồn chung có hướng ngược lại với máy phát điện). Có một số biểu thức phân tích cho cardinality. Đôi khi sử dụng một cách thuận tiện, trong các trường hợp khác - một cái khác (xem hình):

Biểu thức công suất hiện tại

1. Công suất là tốc độ thực hiện công việc.
2. Công suất bằng tích của hiệu điện thế và cường độ dòng điện.
3. Công suất tiêu thụ khi tác động nhiệt bằng tích của điện trở và bình phương của cường độ dòng điện.
4. Công suất tiêu thụ khi tác dụng nhiệt bằng tỷ số bình phương của hiệu điện thế trên điện trở.

Đối với những người đang phát cuồng với một chiếc kẹp hiện tại, sẽ dễ dàng hơn khi sử dụng công thức thứ hai. Bất kể bản chất của tải, chúng tôi sẽ tính toán công suất. Chỉ hoạt động. Công suất được xác định bởi nhiều yếu tố, bao gồm cả nhiệt độ. Theo giá trị danh nghĩa cho thiết bị, chúng tôi có nghĩa là giá trị được phát triển ở trạng thái ổn định. Đối với lò sưởi, sử dụng công thức thứ ba, thứ tư. Nguồn phụ thuộc hoàn toàn vào các thông số của mạng cung cấp. Được thiết kế để hoạt động với 110 vôn AC trong điều kiện Châu Âu, chúng sẽ nhanh chóng cháy hết.

Mạch ba pha

Đối với người mới bắt đầu, mạch ba pha có vẻ phức tạp, trên thực tế, đây là một giải pháp kỹ thuật thanh lịch hơn. Ngay cả điện ở nhà cũng được cung cấp bởi ba đường dây. Bên trong lối vào, chúng được chia thành các căn hộ. Khó hiểu hơn là một số thiết bị ba pha không có dây nối đất, dây trung tính. Các mạch trung tính cách ly. Dây trung tính không cần thiết, dòng điện trở về nguồn dọc theo các dây pha. Tất nhiên, tải trên mỗi lõi được tăng lên ở đây. Các yêu cầu PUE quy định riêng về loại mạng. Đối với mạch ba pha, các khái niệm sau được giới thiệu mà bạn cần biết để tính toán chính xác công suất:

Mạch ba pha có trung tính bị cô lập

• Điện áp pha, dòng điện lần lượt được gọi là hiệu điện thế và tốc độ chuyển động của điện tích giữa pha và trung hòa. Rõ ràng là trong trường hợp trên với sự cô lập hoàn toàn, các công thức sẽ không có giá trị. Bởi vì không có trung lập.
• Điện áp tuyến tính, dòng điện lần lượt được gọi là hiệu điện thế hoặc tốc độ chuyển động của điện tích giữa hai pha bất kỳ. Các con số rõ ràng từ ngữ cảnh. Khi chúng ta nói về mạng 400 vôn, chúng có nghĩa là ba dây, sự khác biệt tiềm năng với trung tính là 230 vôn. Điện áp đường dây cao hơn điện áp pha.

Có sự lệch pha giữa điện áp và dòng điện. Vật lý học trường gì mà im lặng. Các pha phù hợp nếu tải hoạt động 100% (điện trở đơn giản). Nếu không, một sự thay đổi sẽ xuất hiện. Trong điện cảm, dòng điện trễ hơn điện áp một góc 90 độ, về điện dung - trước nó. Một chân lý đơn giản có thể dễ dàng ghi nhớ như sau (công suất phản kháng tiếp cận thuận lợi). Phần ảo của cảm kháng là jωL, trong đó ω là tần số góc bằng tần số góc thường (tính bằng Hz) nhân với 2 số pi; j là một toán tử chỉ hướng của một vectơ. Bây giờ chúng ta viết định luật Ôm: U = I R = I jωL.

Từ đẳng thức có thể thấy: điện áp phải hoãn lại 90 độ khi vẽ sơ đồ, dòng điện sẽ vẫn nằm trên trục abscissa (trục X nằm ngang). Sự quay theo quy luật của kỹ thuật vô tuyến là ngược chiều kim đồng hồ. Bây giờ thực tế là hiển nhiên: dòng điện bị trễ hơn 90 độ. Bằng cách tương tự, chúng ta hãy so sánh một tụ điện. Cảm kháng với dòng điện xoay chiều ở dạng tưởng tượng có dạng: -j / ωL, dấu hiệu cho biết: cần đặt điện áp xuống, vuông góc với trục abscissa. Do đó, dòng điện lệch pha 90 độ.

Trong thực tế, song song với phần ảo, có một phần thực - nó được gọi là lực cản chủ động. Cuộn dây được biểu diễn bằng một điện trở, bị xoắn, nó có tính chất cảm ứng. Vì vậy, góc pha thực tế sẽ không phải là 90 độ, mà là ít hơn một chút.

Và bây giờ bạn có thể tiến hành các công thức cho công suất hiện tại của mạch ba pha. Ở đây dòng tạo thành một sự dịch chuyển pha. Giữa điện áp và dòng điện, và so với dòng khác. Đồng ý rằng, nếu không có những kiến ​​thức được các tác giả nêu ra một cách cẩn thận thì thực tế không thể thành hiện thực. Giữa các dòng của mạng ba pha công nghiệp, dịch chuyển 120 độ (toàn bộ vòng quay - 360 độ). Cung cấp vòng quay đồng đều của trường trong động cơ, không quan tâm đối với người tiêu dùng bình thường. Thuận lợi hơn cho các tổ máy phát của các nhà máy thủy điện - phụ tải được cân bằng. Sự dịch chuyển giữa các dòng, trong mỗi dòng, dòng điện dẫn điện áp hoặc trễ hơn:

1. Nếu đường dây đối xứng, dòng điện dịch chuyển giữa các pha bất kỳ là 120 độ, công thức cực kỳ đơn giản. Nhưng! Nếu tải đối xứng. Hãy xem hình ảnh: pha φ không phải là 120 độ, nó đặc trưng cho sự dịch chuyển giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện của mỗi đường dây. Giả thiết rằng động cơ đã được bật với ba cuộn dây tương đương, kết quả này thu được. Nếu tải không cân bằng, hãy chịu khó thực hiện tính toán cho từng dòng riêng biệt, sau đó cộng các kết quả lại với nhau để có tổng dòng.
2. Nhóm công thức thứ hai được đưa ra cho mạch ba pha có trung tính cách điện. Giả thiết rằng dòng điện trên một dòng chạy qua dòng kia. Trung lập vắng mặt là không cần thiết. Do đó, điện áp được lấy không theo pha (không có gì để đếm từ đó), như trong công thức trước, mà là tuyến tính. Theo đó, các con số hiển thị thông số nào nên được lấy. Chờ một chút để sợ các chữ cái Hy Lạp - giai đoạn giữa hai tham số được nhân lên. Các số được đảo ngược (1,2 hoặc 2,1) để tính đúng dấu hiệu.
3. Điện áp pha và dòng điện xuất hiện trở lại trong mạch không đối xứng. Ở đây việc tính toán được thực hiện riêng biệt cho từng dòng. Không có lựa chọn nào.

Trong thực tế, đo công suất của dòng điện

Gợi ý, bạn có thể sử dụng kẹp hiện tại. Thiết bị sẽ cho phép bạn xác định các thông số hành trình của mũi khoan. Việc ép xung có thể được phát hiện chỉ với các thí nghiệm lặp đi lặp lại, quá trình diễn ra cực kỳ nhanh chóng, tần suất thay đổi chỉ thị không cao hơn 3 lần / giây. Kẹp hiện tại đang hiển thị lỗi. Thực tiễn cho thấy: rất khó để đạt được lỗi ghi trong hộ chiếu.

Thông thường, đồng hồ đo điện được sử dụng để đánh giá công suất (đối với các khoản thanh toán cho các công ty cung cấp), wattmeters (cho mục đích cá nhân và công việc). Thiết bị con trỏ chứa một cặp cuộn dây tĩnh để dòng điện chạy qua, một khung di động để đặt điện áp bằng cách chuyển đổi song song trên tải. Thiết kế được thiết kế để thực hiện ngay công thức tổng công suất (xem Hình.). Dòng điện được nhân với điện áp và một hệ số nhất định có tính đến thang chia độ, cũng bởi cosin của độ lệch pha giữa các tham số. Như đã đề cập ở trên, sự dịch chuyển phù hợp trong khoảng 90 - âm 90 độ, do đó, cosin là dương, mômen của mũi tên hướng theo một hướng.

Không có cách nào để phân biệt tải là cảm ứng hay điện dung. Nhưng nếu nó được đưa vào mạch không chính xác, các kết quả đọc được sẽ là âm (tắc nghẽn sang một bên). Sự kiện tương tự sẽ xảy ra nếu người tiêu dùng đột ngột bắt đầu cấp điện trở lại cho tải (điều đó xảy ra). Trong các thiết bị hiện đại, điều tương tự cũng xảy ra, các tính toán được thực hiện bởi một mô-đun điện tử tích hợp mức tiêu thụ năng lượng hoặc đọc các chỉ số công suất. Thay vì một mũi tên, có một chỉ báo điện tử và nhiều tùy chọn hữu ích khác.

Các phép đo trong mạch không đối xứng với trung tính bị cô lập gây ra các vấn đề cụ thể, trong đó công suất của mỗi đường không thể được cộng trực tiếp. Wattmeters được chia theo nguyên lý hoạt động:

1. Điện động lực học. Được mô tả trong phần. Bao gồm một cuộn dây cố định, có thể di chuyển được.
2. Ferrodynamic. Tương tự như động cơ có cực che.
3. Với một phần tư. Đáp ứng tần số của một phần tử phi tuyến (ví dụ, một điốt), giống như một parabol, được sử dụng để bình phương một đại lượng điện (được sử dụng trong tính toán).
4. Cảm biến Hall. Nếu cảm ứng được thực hiện bằng cách sử dụng một cuộn dây tỷ lệ với điện áp từ trường trong cảm biến, một dòng điện được đặt vào, EMF sẽ là kết quả của phép nhân hai giá trị. Giá trị bắt buộc.
5. Người so sánh. Tăng dần tín hiệu tham chiếu cho đến khi đạt được điểm hòa. Dụng cụ kỹ thuật số đạt độ chính xác cao.

Trong các mạch có sự dịch pha mạnh, một oát kế hình sin được sử dụng để ước tính tổn thất. Thiết kế tương tự như thiết kế được xem xét, vị trí không gian sao cho công suất phản kháng được tính toán (xem Hình.). Trong trường hợp này, chúng ta nhân tích của dòng điện và điện áp với sin của góc pha. Chúng tôi đo công suất phản kháng bằng oát kế thông thường (hoạt động). Một số kỹ thuật có sẵn. Ví dụ, trong mạch đối xứng ba pha, cuộn dây nối tiếp phải được bao gồm trong một đường dây, mắc song song trong hai dây còn lại. Sau đó, các phép tính được thực hiện: các số đọc của thiết bị được nhân với căn ba (có tính đến tích trên chỉ số của dòng điện, điện áp và sin của góc giữa chúng).

Đối với mạch ba pha không đối xứng đơn giản, nhiệm vụ trở nên phức tạp hơn. Hình vẽ mô tả kỹ thuật của hai oát kế (điện động lực học hoặc điện động lực học). Đầu của các cuộn dây được biểu thị bằng dấu sao. Dòng điện chạy qua mắc nối tiếp, điện áp từ hai pha mắc song song (một qua một điện trở). Tổng đại số của các số đọc của cả hai oát kế được cộng, nhân với căn ba để thu được giá trị công suất phản kháng.

Sự di chuyển của dòng điện qua bất kỳ môi trường dẫn điện nào được giải thích bằng sự hiện diện của một lượng hạt tải điện nhất định: electron - đối với kim loại, ion - trong chất lỏng và chất khí. Làm thế nào để tìm giá trị của nó được xác định bởi vật lý của cường độ hiện tại.

Ở trạng thái tĩnh lặng, các hạt tải điện chuyển động hỗn loạn, nhưng khi chúng tiếp xúc với điện trường, chuyển động trở nên có trật tự, được xác định bởi sự định hướng của trường này - dòng điện xuất hiện trong chất dẫn điện. Số lượng hạt tải điện tham gia vào quá trình chuyển điện tích được xác định bởi một đại lượng vật lý - cường độ của dòng điện.

Cường độ dòng điện đi qua vật dẫn trực tiếp phụ thuộc vào nồng độ và điện tích của các hạt tải điện, hoặc lượng điện. Nếu chúng tôi tính đến thời gian mà điều này xảy ra, thì bạn có thể tìm ra cường độ hiện tại là gì và nó phụ thuộc vào mức sạc như thế nào, bằng cách sử dụng tỷ lệ:

Các đại lượng có trong công thức:

• I - cường độ của dòng điện, đơn vị đo là ampe, được bao gồm trong bảy đơn vị cơ bản của hệ C. Khái niệm "dòng điện" được đưa ra bởi André Ampere, đơn vị được đặt theo tên nhà vật lý người Pháp này. Nó hiện được định nghĩa là dòng điện gây ra lực tương tác 2 × 10-7 Newton giữa hai vật dẫn song song, với khoảng cách giữa chúng là 1 mét;
• Lượng điện tích được sử dụng ở đây để đặc trưng cho cường độ dòng điện là một đơn vị dẫn xuất, được đo bằng coulombs. Một coulomb là điện tích đi qua vật dẫn trong thời gian 1 giây với cường độ dòng điện 1 ampe;
• Thời gian tính bằng giây.

Dòng điện qua điện tích có thể được tính toán bằng cách sử dụng dữ liệu về tốc độ và nồng độ của các hạt, góc chuyển động của chúng, diện tích của vật dẫn:

I = (qnv) cosαS.

Tích hợp trên diện tích bề mặt và tiết diện dây dẫn cũng được sử dụng.

Xác định cường độ dòng điện bằng cách sử dụng độ lớn của điện tích được sử dụng trong các lĩnh vực nghiên cứu vật lý đặc biệt, trong thực tế thông thường nó không được sử dụng.

Mối liên hệ giữa các đại lượng điện được thiết lập bởi định luật Ôm, cho biết sự tương ứng của cường độ dòng điện với điện áp và điện trở:

Cường độ dòng điện ở đây là tỷ số giữa hiệu điện thế trong mạch điện với điện trở của nó, những công thức này được sử dụng trong mọi lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử. Chúng có giá trị đối với DC với tải điện trở.

Trong trường hợp tính toán gián tiếp cho dòng điện xoay chiều, cần lưu ý rằng giá trị rms (rms) của điện áp xoay chiều được đo và chỉ ra, giá trị này nhỏ hơn 1,41 lần so với giá trị biên độ, do đó, dòng điện cực đại trong mạch sẽ cao hơn nhiều lần.

Với bản chất cảm ứng hoặc điện dung của tải, điện trở phức được tính toán cho các tần số nhất định - không thể tìm cường độ dòng điện cho các tải như vậy bằng cách sử dụng giá trị của điện trở hoạt động đối với dòng điện một chiều.

Vì vậy, dung kháng của tụ điện đối với dòng điện một chiều là gần như vô hạn và đối với dòng điện xoay chiều:

Ở đây RC là điện trở của cùng một tụ điện có công suất là C, ở tần số F, phần lớn phụ thuộc vào tính chất của nó, điện trở của các loại tụ điện có cùng tần số khác nhau đáng kể. Trong các mạch như vậy, cường độ dòng điện theo công thức, như một quy luật, không được xác định - các dụng cụ đo khác nhau được sử dụng.

Để tìm giá trị của cường độ dòng điện tại các giá trị công suất và hiệu điện thế đã biết, người ta sử dụng các phép biến đổi cơ bản của định luật Ôm:

Ở đây cường độ dòng điện tính bằng ampe, điện trở tính bằng ôm và công suất tính bằng vôn-ampe.

Dòng điện có xu hướng được chia thành các phần khác nhau của mạch. Nếu điện trở của chúng khác nhau, thì cường độ dòng điện sẽ khác nhau trên bất kỳ điện trở nào của chúng, vì vậy chúng ta tìm thấy tổng dòng điện của mạch.