Aktivní, jalové a zdánlivé (zdánlivé) síly. Aktuální výkonový vzorec. Skutečný a jmenovitý výkon. Účinnost elektrického spotřebiče

Obsah:

Již dávno se ví, že na tomto světě jsou Malí, kteří se svých tatínků ptají nejen na to, co je dobré a co špatné, ale také na cokoli. Je proto velmi pravděpodobné, že se starší Drobeček může divit, proč je na ohřívači napsáno 2000 W Drobci, kteří umí číst, jejich tatínkové a mnoho dalších čtenářů, kteří zapomněli základy fyziky, najdou další informace, které jim osvěží paměť. Zejména si připomeňme, jak se měří výkon a jak se nazývá jednotka měření elektrického výkonu.

Síla je všude kolem nás

Nyní, kdekoli lidé žijí, jsou elektrické spotřebiče. Každý z nich ukazuje spotřebu energie. V technickém listu nebo návodu k obsluze jsou upřesňující slova - elektrický výkon. Tato definice je vnímána jako nějak abstraktní a ne vitální, neosobní. Pokud se totiž v životě objeví nějaké projevy energie a potažmo moci, pro kterou se často používá slovo „síla“, je vždy jasné, s kým nebo s čím to všechno souvisí.

Například proud bahna se snesl z hor a vší silou zasáhl takové a takové město. Okamžitě je jasné, že tok bahna je mocný, má destruktivní sílu a pojem síly je spojen právě s ním, s jeho pohybem, s tím, z čeho se skládá. Ale elektřina je připojena ke komu nebo čemu? Vzhledem k tomu, že všichni od dětství víme o nebezpečích elektrické zásuvky, první věcí, které věnujete pozornost, je napětí. A skutečně: protože provoz elektrických spotřebičů vyžaduje napětí v zásuvce, znamená to, že můžeme říci, že síla elektřiny je síla napětí.

Ale pokud je v blízkosti zásuvky ohřívač a jeho zástrčka v něm není, neposkytuje teplo. V zásuvce je však stále napětí. A nic se neděje. To znamená, že definice „napěťového výkonu“ je nesprávná. Uvolňování tepla a další projevy elektrické energie jsou vždy spojeny s výskytem vodiče mezi body s různými elektrickými potenciály a proudovými procesy v něm. Jejich intenzita přímo souvisí s uvolňováním tepla a světla, což je znázorněno blesky a hromy.

Elektrická energie je tedy proudová, nikoli napěťová. A ne nadarmo byla do elektřiny zavedena taková definice jako elektrický proud. Ačkoli je nemožné vidět vzhled elektrického proudu, na rozdíl od proudění kapaliny mezi nimi existuje mnoho podobností. Stejně jako proudění bahna existuje síla proudu. Jeho povaha je ale jiná. Tato síla nemá přímý mechanický účinek. Jak však dokazují různé elektrické stroje a elektrospotřebiče, proud dokáže hodně.

Toto „mnoho“ lze naznačit třemi hlavními výsledky, které dává síla elektrického proudu:

• teplý;
• světlo;
• elektromagnetická pole.

Pro provádění výpočtů i měření výkonu elektrického proudu byly použity proudové výkonové jednotky. Byly pojmenovány po anglickém fyzikovi Jamesi Wattovi v roce 1882. Tento vědec studoval procesy, které jsou spojeny s výkonem různých druhů práce jako fyzikální veličina. Od té doby se používá 1 watt, což je zkratka W a W. Pokud někdo zapomněl, co to ve fyzice znamená, připomínáme: výkon se rovná práci vykonané za jednotku času.

A aby se nenamáhalo psaním velkého počtu nul pro velké hodnoty elektrického výkonu, před W píšou:

• kilo, zkráceně kW - místo tří nul;
• mega, respektive mW - místo šesti nul;
• giga, gW - místo devíti nul.

Taková mnohostranná síla...

Za Wattových časů se elektrotechnika teprve začínala rozvíjet a z tohoto důvodu byla fyzika znatelně jednodušší než dnes. Stejnosměrný elektrický proud byl studován v mnohem větší míře než střídavý proud. Pro výpočty při konstantním elektrickém proudu byl vzorec oprávněný:

ve kterém je výkon p, napětí u a elektrický proud i. Existuje ale také střídavý elektrický proud. Výzkum ukázal, že výkon p ze vzorce pro stejnosměrný proud neodpovídá skutečnosti. Na střídavém proudu se objevují zcela jiné nové vlastnosti proudového výkonu. Jejich výsledek je neviditelný a bez speciálních měření a přístrojů nepostřehnutelný. Při střídavém proudu se energie objevuje v důsledku vytváření elektromagnetických polí v induktorech a také elektrostatických polí v kondenzátorech.

To byl důvod nesouladu mezi mocninným výrazem p=u*i. Musel jsem zavést samostatné měření střídavého proudu. Převzatou jednotkou je var (zkráceně). Analogicky se stejnosměrným proudem to znamená jalový voltampér (celý název).

Podrobnější diskuse týkající se střídavého proudu přesahuje rámec současného vyprávění. A Malí budou nejspíš v polovině našeho článku tvrdě spát. Informační přetížení působí jako prášek na spaní. Proto je AC napájení úplně jiný příběh...

Napájení. Watt.

Napětí se měří voltmetrem (V) a proud zátěží (R) ampérmetrem (A).

Je zřejmé, že stejný výkon lze získat při různých hodnotách napětí zdroje proudu. Při napětí zdroje 1 volt je pro získání výkonu 1 watt nutné propustit zátěží proud 1 ampér (1V x 1A = 1W). Pokud zdroj produkuje napětí 10 voltů, je dosaženo výkonu 1 watt při proudu 0,1 ampér (10V x 0,1A = 1W).

Síla ve fyzice je rychlost, kterou je vykonávána nějaká práce.

Čím rychleji je práce hotová, tím větší je síla interpreta.

Silné auto zrychluje rychleji. Silný (silný) člověk je schopen rychleji odtáhnout pytel brambor do devátého patra.

1 Watt je výkon, který vám umožní vykonat 1 J práce za jednu sekundu (co je joule bylo popsáno výše).

Pokud jste schopni urychlit dvoukilogramové těleso na rychlost 1 m/s za jednu vteřinu, pak vyvíjíte výkon 1 W.

Pokud zvednete kilogramovou zátěž do výšky 0,1 metru za sekundu, váš výkon je 1 W, protože zátěž získá potenciální energii 1 J za sekundu.

Pokud jednu desku shodíte ze stejné výšky na betonovou podlahu a druhou na deku, pravděpodobně se první rozbije, ale druhá přežije. Jaký je rozdíl? Výchozí a konečné podmínky jsou stejné. Desky padají ze stejné výšky, a proto mají stejnou energii. Na úrovni podlahy se obě desky zastaví - vše se zdá být totožné. Jediný rozdíl je Energie, kterou deska během letu nashromáždila, se totiž v prvním případě uvolní okamžitě (velmi rychle) a při pádu desky na deku nebo koberec se proces brzdění časem prodlouží.

Nechť má padající deska kinetickou energii 1 J. Proces srážky s betonovou podlahou trvá řekněme 0,001 sekundy. Ukazuje se, že výkon uvolněný při nárazu je 1/0,001=1000 W!

Pokud se deska plynule zpomalí na 0,1 sekundy, výkon bude 1/0,1=10 W. Šance na přežití už existuje – pokud je v místě talíře živý organismus.

To je důvod, proč jsou v autech deformační zóny a airbagy prodloužit proces uvolňování energie v průběhu času v případě nehody, tj. snížit výkon při nárazu. A výdej energie je mimochodem práce. V tomto případě jde o to, abyste si roztrhli vnitřní orgány a zlomili kosti.

Vůbec, práce je proces přeměny jednoho druhu energie na jiný.

Jiný příklad: obsah propanové láhve můžete spálit v hořáku bez následků. Ale pokud smícháte plyn obsažený ve válci se vzduchem a zapálíte, stane se to exploze.

V obou případech se uvolní stejné množství energie. Ale ve druhém se energie uvolňuje v krátkém časovém úseku. A výkon - poměr množství práce k času, za který je vykonána.

Pokud jde o elektřinu, 1 W je výkon uvolněný zátěží, když se součin proudu procházejícího a napětí na jejích koncích rovná jednotce. To znamená, že pokud je například proud procházející lampou 1 A a napětí na jejích svorkách je 1 V, výkon procházející lampou je 1 W.

Lampa s proudem 2 A bude mít stejný výkon při napětí 0,5 V - součin těchto veličin je také roven jedné.

Tak:

P = U*I. Výkon se rovná součinu napětí a proudu.

Můžeme to napsat jinak:

I = P/U- proud se rovná výkonu děleného napětím.

Existuje například žárovka. Na jeho základně jsou uvedeny následující parametry: napětí 220 V, výkon 100W. Výkon 100 W znamená, že součin napětí přivedeného na jeho svorku vynásobeného proudem procházejícím touto lampou je sto. U*I=100.

Jaký proud jím poteče? Základní Watson: I = P/U, dělit výkon na napětí (100/220), dostaneme 0,454 A. Proud lampou je 0,454 ampér. Nebo jinými slovy 454 miliampérů (mili - tisícina).

Další možnost nahrávání U = P/I. Někde se to také bude hodit.

Nyní jsme vyzbrojeni dvěma vzorci - Ohmovým zákonem a vzorcem pro výkon elektrického proudu. A to už je nástroj.

Chceme zjistit odpor vlákna stejné stowattové žárovky.

Ohmův zákon nám říká: R = U/I.

Nemusíte počítat proud procházející lampou, abyste jej později dosadili do vzorce, ale použijte zkratku: protože I = P/U, dosadíme P/U místo I ve vzorci R = U/I .

Vlastně proč nenahradit proud (u nás neznámý) napětím a výkonem lampy (které jsou uvedeny na patici).

Takže: R = U/P/U, což se rovná U^2/P. R = U^2/P. Odmocníme 220 (napětí) a vydělíme stem (výkon lampy). Dostaneme odpor 484 Ohmů.

Můžete zkontrolovat výpočty. Výše jsme vypočítali proud procházející lampou - 0,454 A.

R = U/I = 220/0,454 = 484 Ohm. Ať už se dá říci cokoli, existuje pouze jeden správný závěr.

Ještě jednou, mocninný vzorec je: P = U*I(1), popř I = P/U(2), popř U = P/I (3).

Ohmův zákon: I = U/R(4) popř R = U/I(5) popř U = I*R (6).

P - síla

U - napětí

I - aktuální

R - odpor

V kterémkoli z těchto vzorců můžete místo neznámé hodnoty nahradit známé.

Pokud potřebujete zjistit výkon s hodnotami napětí a odporu, vezměte vzorec 1, místo proudu I dosadíme jeho ekvivalent ze vzorce 4.

Ukazuje se P = U^2/R. Výkon se rovná druhé mocnině napětí dělené odporem. To znamená, že když se změní napětí aplikované na odpor, výkon na něm uvolněný se změní v kvadratickém vztahu: napětí se zdvojnásobilo, výkon (pro odpor - ohřev) se zvýšil čtyřnásobně! To nám říká matematika.

Hydraulická analogie opět pomůže pochopit, proč se to v praxi děje.Předmět umístěný v určité výšce má potenciální energii. A když sestoupí z této výšky, může pracovat. Voda takto vykonává práci při výrobě energie ve vodní elektrárně, která padá přes hydraulickou turbínu z hladiny nádrže do odpadní vody (spodní hladina).

Potenciální energie předmětu závisí na jeho hmotnosti a na výšce, ve které se nachází (čím větší potíže padající kámen způsobí, tím více váží a tím větší je výška, ze které padá). Důležitá je také gravitace v místě, kam padá. Stejný kámen padající ze stejné výšky je nebezpečnější na zemi než na Měsíci, protože na Měsíci je „gravitační síla“ (síla táhnoucí kámen dolů) 6krát menší než na Zemi. Máme tedy tři parametry, které ovlivňují potenciální energii – hmotnost, výšku a gravitaci. Jsou přesně tím, co je obsaženo ve vzorci kinetické energie:

Ek = m*g*h,

Kde m- hmotnost předmětu,G- zrychlení volného pádu v daném místě ("gravitace"),h- výška, ve které se objekt nachází.

Sestavíme instalaci: čerpadlo poháněné motorem bude čerpat vodu ze spodní nádrže do horní a voda proudící pod vlivem gravitace z horní nádrže roztáčí generátor:

Je jasné, že čím vyšší vodní sloupec, tím více energie bude mít voda. Zdvojnásobíme výšku sloupu. Je jasné, že při dvojnásobné výšce h Voda bude mít dvojnásobnou potenciální energii a zdá se, že výkon generátoru by se měl zdvojnásobit? Ve skutečnosti se jeho síla zčtyřnásobí. Proč? Protože díky dvojnásobnému tlaku shora se průtok vody generátorem zdvojnásobí. A dvojnásobný průtok vody při dvojnásobném tlaku povede ke čtyřnásobnému zvýšení výkonu uvolněného generátorem: dvakrát tolik a dvakrát silnější.

Totéž se stane s odporem, když se na něj aplikované napětí zdvojnásobí. Pamatujeme si vzorec pro výkon uvolněný rezistorem, že?

P = U*I.

Napájení P rovný součinu napětí U, aplikovaný na rezistor a proud já protékající skrz něj. Když se přiložené napětí zdvojnásobí U Zdá se, že výkon se musí zdvojnásobit. Ale zvýšení napětí také vede k úměrnému zvýšení proudu rezistorem! Proto se nejen zdvojnásobí U, ale také já. To je důvod, proč výkon závisí na použitém napětí kvadraticky.

Baterie s dvojnásobným napětím „pumpuje“ elektrony do dvojnásobné „výšky“ a to vede k přesně stejnému obrazu jako v hydraulickém analogu.

Potřebujete zjistit výkon, znát odpor a proud, ale neznáte napětí? Žádný problém. Místo toho ve stejném prvním vzorci U nahradit ekvivalent U ze vzorce 6. Dostáváme P = I^2*R. Výkon se rovná druhé mocnině proudu krát odpor.

Výše uvedený hydraulický analog vám pomůže pochopit proč. Zdvojnásobení proudu daným rezistorem je možné pouze zdvojnásobením napětí, které je na něj aplikováno. Takže vzorec P = U*I, bude fungovat i zde, navzdory absenci ve vzorci P = I^2*R Napětí. Jde jen o to, že napětí je v tomto případě přítomno „v zákulisí“ a skrývá se za jinými proměnnými.

Další zvláštností tohoto vzorce je, že výkon je přímo úměrný odporu. Jak to může být? No, tak ten obvod přerušme úplně, odpor se zvýší do nekonečna, to znamená, že se příslušně zvýší i uvolněný výkon na to, co tam není? Jaký nesmysl.

Je to vlastně jednoduché. Zvýšení odporu bude mít za následek odpovídající pokles proudu procházejícího rezistorem. Pokud ve vzorci

P = I^2*R,

odpor R dvojnásobek, pak proud já se sníží na polovinu. A závislost výkonu na proudu v tomto vzorci je kvadratická. Proto se očekává, že výkon uvolněný rezistorem klesne na polovinu.

Připomínám ti:

Napětí (U) je „rozdíl elektrického tlaku“ mezi libovolnými dvěma body v elektrickém obvodu (analogický k rozdílu tlaku kapaliny). jednotka - volt.

Aktuální (já) je počet elektronů procházejících částí obvodu (analogicky k proudění tekutiny).jednotka - ampér. 1 A = 1 C/sec.

Odpor (R) - schopnost části obvodu rušit (vzdorovat) pohybu elektronů(jako úzké hrdlo nebo ucpání potrubí).jednotka - ohm.

Napájení (P) je součin napětí a proudu (jako bychom průtok vody kteroukoli částí vodovodního systému vynásobili tlakovým rozdílem na koncích této části).jednotka - watt.

Připojení spotřebitele k domácí nebo průmyslové elektrické síti, jejíž výkon je větší než výkon, pro který je kabel nebo drát navržen, má nejnepříjemnější a někdy katastrofální důsledky. Pokud je elektrické vedení uvnitř obytného prostoru správně uspořádáno, budou neustále vypínat jističe nebo vyhazovat pojistky (zástrčky).

Pokud je ochrana provedena nesprávně nebo zcela chybí, může to vést k:

• k vyhoření napájecího vodiče nebo kabelu;
• roztavení izolace a zkrat mezi dráty;
• přehřátí měděných nebo hliníkových kabelových vodičů a požár.

Před připojením spotřebiče k elektrické síti je proto vhodné znát nejen jeho jmenovitý elektrický výkon, ale také proud odebíraný ze sítě.

Výpočet spotřeby energie

Vzorec pro výpočet výkonu podle proudu a napětí je známý ze školního kurzu fyziky. Výpočet výkonu elektrického proudu (ve wattech) pro jednofázovou síť se provádí podle výrazu:

• ve kterém U je napětí ve voltech
• I – proud v ampérech;
• Cosφ je účiník v závislosti na povaze zátěže.

Může vyvstat otázka - proč potřebujeme vzorec pro výpočet aktuálního výkonu, když jej lze zjistit z pasu připojeného zařízení? Stanovení elektrických parametrů, včetně příkonu a odběru proudu, je nutné ve fázi návrhu elektroinstalace. Průřez vodiče nebo kabelu je určen maximálním proudem procházejícím sítí. Pro výpočet proudu podle výkonu můžete použít převedený vzorec:

Účiník závisí na typu zátěže (aktivní nebo jalová). Pro výpočty pro domácnost se doporučuje vzít její hodnotu rovnou 0,90...0,95. Při připojení elektrických sporáků, ohřívačů, žárovek, jejichž zatížení je považováno za aktivní, lze tento koeficient považovat za rovný 1.

Výše uvedené vzorce pro výpočet výkonu podle proudu a napětí lze použít pro jednofázovou síť s napětím 220,0 voltů. Pro třífázovou síť mají mírně upravenou podobu.

Výpočet výkonu třífázových spotřebičů

Stanovení příkonu pro třífázovou síť má svá specifika. Vzorec pro výpočet výkonu elektrického proudu třífázových domácích spotřebičů je následující:

Р=3,00,5 ×U×I×Cosφ nebo 1,73×U×I×Cosφ,

Vlastnosti výpočtu

Výše uvedené vzorce jsou určeny pro zjednodušené výpočty domácnosti. Při stanovení efektivních parametrů je třeba vzít v úvahu skutečné zapojení. Typickým příkladem je výpočet spotřeby energie z baterie. Vzhledem k tomu, že proud teče v obvodu je konstantní, nebere se v úvahu účiník, protože povaha zátěže neovlivňuje spotřebu energie. Pro aktivní i reaktivní spotřebitele se jeho hodnota rovná 1,0.

Druhou nuancí, kterou je třeba vzít v úvahu při provádění výpočtů elektřiny pro domácnost, je skutečná hodnota napětí. Není žádným tajemstvím, že ve venkovských oblastech může napětí sítě kolísat v poměrně širokých mezích. Proto je při použití výpočtových vzorců nutné do nich dosadit skutečné hodnoty parametrů.

Úkol výpočtu třífázových spotřebitelů je ještě obtížnější. Při určování toku proudu v síti je nutné navíc vzít v úvahu typ připojení - „hvězda“ nebo „trojúhelník“.

Každý moderní spotřebič má elektrický proud. Její digitální hodnotu udává výrobce na těle fénu nebo rychlovarné konvice, případně na víku kuchyňského robotu.

Jednotky

Výpočet elektrické energie umožňuje určit náklady na elektrickou energii spotřebovanou různými zařízeními za určité časové období. Přebytečné watty a kilowatty vedou k selhání vodičů a deformaci kontaktů.

Vztah mezi elektrickým proudem a energií spotřebovanou zařízeními

Elektrická energie představuje práci vykonanou za určité časové období. Zařízení zapojené do zásuvky funguje, měřeno ve wattech (W). Tělo udává množství energie, které zařízení spotřebuje za určitou dobu, to znamená, že je dán spotřebovaný elektrický výkon.

Spotřeba energie

Je vynaloženo na zajištění pohybu elektronů ve vodiči. V případě, že jeden elektron má jednotkový náboj, je srovnatelný s hodnotou síťového napětí. Celková energie potřebná k pohybu všech elektronů bude určena jako součin napětí a počtu elektronů v obvodu, když je elektrické zařízení v provozu. Níže je uveden vzorec pro elektrickou energii:

Vzhledem k tomu, že počet elektronů protékajících za určitou dobu průřezem vodiče představuje elektrický proud, můžeme jej vyjádřit ve výrazu pro požadovanou veličinu. Vzorec pro elektrickou energii bude vypadat takto:

Ve skutečnosti musíte vypočítat nikoli samotný výkon, ale aktuální hodnotu, přičemž znáte síťové napětí a jmenovitý výkon. Po určení proudu spotřebovaného určitým zařízením můžete korelovat jmenovitý výkon zásuvky a jističe.

Příklady výpočtů

U rychlovarné konvice, jejíž elektrický výkon je dimenzován na dva kilowatty, je spotřeba proudu určena vzorcem:

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

Pro připojení takového zařízení k běžné elektrické síti není konektor dimenzovaný na 6 ampérů zjevně vhodný.

Výše uvedené vztahy mezi výkonem a elektrickým proudem jsou relevantní pouze tehdy, když jsou hodnoty napětí a proudu zcela ve fázi. Vzorec elektrického výkonu je vhodný pro téměř všechny domácí elektrické spotřebiče.

Výjimečné situace

Pokud je v obvodu velká kapacita nebo indukčnost, použité vzorce budou nespolehlivé a nelze je použít pro matematické výpočty. Například elektrický výkon pro střídavý motor by byl definován takto:

cosφ je účiník, který je pro elektromotory 0,6-0,8 jednotek.

Při stanovení parametrů zařízení v třífázové síti s napětím 380 V je nutné sečíst výkon z jednotlivých hodnot pro každou fázi.

Příklad výpočtu

Například u třífázového kotle dimenzovaného na výkon 3 kW se v každé fázi spotřebuje 1 kW. Vypočítejme hodnotu fázového proudu pomocí vzorce:

I=P/U_ф =(1*1000)/220=4,5A.

Moderní člověk se vyznačuje neustálým využíváním elektřiny ve výrobě i v domácnosti. Používá zařízení, která spotřebovávají elektrický proud a používá zařízení, která jej vyrábějí. Při práci s takovými zdroji je důležité vzít v úvahu maximální schopnosti, které jsou předpokládány v technických specifikacích.

Taková fyzikální veličina, jako je elektrická energie, je jedním z hlavních indikátorů jakéhokoli zařízení, které funguje, když jím proudí tok elektronů. K přepravě nebo přenosu velkého množství elektrické energie potřebné v průmyslových podmínkách se používají vysokonapěťová elektrická přenosová vedení.

Přeměna energie se provádí na výkonných trafostanicích. Třífázová konverze je typická pro průmyslové a domácí spotřebiče pro různé aplikace. Například díky této transformaci fungují žárovky různých hodnot.

V teoretické elektrotechnice existuje něco jako okamžitý elektrický výkon. Tato hodnota je spojena s tokem jediného elementárního náboje určitým povrchem během krátké doby. Práce je vykonávána tímto nábojem, který je spojen s pojmem okamžitý výkon.

Provedením jednoduchých matematických výpočtů můžete určit množství energie. Znáte-li tuto hodnotu, můžete zvolit napětí pro plné fungování různých domácích a průmyslových spotřebičů. V tomto případě se můžete vyhnout rizikům spojeným s vyhořením drahých elektrických spotřebičů a také nutnosti pravidelně měnit elektrické rozvody ve vašem bytě nebo kanceláři.

Při návrhu jakýchkoli elektrických obvodů se provádějí výpočty výkonu. Na jeho základě se vyberou hlavní prvky a vypočítá se přípustné zatížení. Pokud výpočet pro obvod stejnosměrného proudu není obtížný (v souladu s Ohmovým zákonem je nutné vynásobit proud napětím - P = U * I), pak s výpočtem výkonu střídavého proudu to není tak jednoduché. Pro vysvětlení se budete muset obrátit na základy elektrotechniky, aniž byste zacházeli do podrobností, zde je stručné shrnutí hlavních bodů.

Celkový výkon a jeho součásti

Ve střídavých obvodech se výpočty výkonu provádějí s přihlédnutím k zákonům sinusových změn napětí a proudu. V tomto ohledu byl zaveden koncept celkového výkonu (S), který zahrnuje dvě složky: reaktivní (Q) a aktivní (P). Grafický popis těchto veličin lze provést pomocí mocninného trojúhelníku (viz obr. 1).

Aktivní složka (P) označuje výkon užitečného zatížení (nevratná přeměna elektřiny na teplo, světlo atd.). Tato hodnota se měří ve wattech (W), na úrovni domácností je obvyklé počítat v kilowattech (kW), v průmyslovém sektoru - megawatty (mW).

Jalová složka (Q) popisuje kapacitní a indukční elektrickou zátěž v obvodu střídavého proudu, jednotkou měření této veličiny je Var.

Rýže. 1. Trojúhelník mocnin (A) a napětí (V)

V souladu s grafickým znázorněním lze vztahy v mocninném trojúhelníku popsat pomocí elementárních goniometrických identit, což umožňuje využít následující vzorce:

• S = √P 2 +Q 2, – pro plný výkon;
• a Q = U*I*cos⁡ φ, a P = U*I*sin φ – pro reaktivní a aktivní složky.

Tyto výpočty jsou použitelné pro jednofázovou síť (například pro domácnost 220 V pro výpočet výkonu třífázové sítě (380 V), musíte do vzorců přidat multiplikátor - √3 (se symetrickým); zátěž) nebo součet výkonů všech fází (pokud je zátěž nesymetrická).

Pro lepší pochopení procesu vlivu složek celkového výkonu se podívejme na „čistý“ projev zátěže v aktivní, indukční a kapacitní podobě.

Aktivní zátěž

Vezměme si hypotetický obvod, který používá „čistý“ aktivní odpor a vhodný zdroj střídavého napětí. Grafický popis činnosti takového obvodu je na obrázku 2, který zobrazuje hlavní parametry pro určitý časový rozsah (t).

Obrázek 2. Ideální odporový výkon zátěže

Vidíme, že napětí a proud jsou synchronizovány jak ve fázi, tak ve frekvenci, zatímco výkon má dvojnásobnou frekvenci. Všimněte si, že směr této veličiny je kladný a neustále se zvyšuje.

Kapacitní zátěž

Jak je vidět na obrázku 3, graf charakteristik kapacitní zátěže se mírně liší od aktivní zátěže.

Obrázek 3. Graf ideálního kapacitního zatížení

Frekvence oscilací kapacitního výkonu je dvojnásobkem frekvence sinusové změny napětí. Pokud jde o celkovou hodnotu tohoto parametru, během jedné harmonické periody je rovna nule. Současně není pozorován ani nárůst energie (∆W). Tento výsledek ukazuje, že k jeho pohybu dochází v obou směrech řetězu. To znamená, že když se napětí zvýší, náboj se hromadí v kapacitě. Když dojde k záporné polovině cyklu, nahromaděný náboj se vybije do obvodu obvodu.

Při procesu akumulace energie v zatěžovací kapacitě a následném vybíjení není vykonávána žádná užitečná práce.

Indukční zátěž

Níže uvedený graf ukazuje povahu „čisté“ indukční zátěže. Jak vidíme, změnil se pouze směr výkonu, pokud jde o nárůst, je roven nule.

Negativní účinky reaktivní zátěže

Ve výše uvedených příkladech byly zvažovány možnosti tam, kde došlo k „čisté“ reaktivní zátěži. Nebyl zohledněn faktor vlivu aktivního odporu. Za takových podmínek je reaktivní účinek nulový, což znamená, že jej lze ignorovat. Jak chápete, v reálných podmínkách je to nemožné. I kdyby hypoteticky taková zátěž existovala, nelze vyloučit odpor měděných nebo hliníkových vodičů kabelu nutný k připojení ke zdroji energie.

Jalová složka se může projevit v podobě zahřívání aktivních součástí obvodu, například motoru, transformátoru, propojovacích vodičů, napájecího kabelu atd. Na to je vynaloženo určité množství energie, což vede ke snížení základních charakteristik.

Jalový výkon ovlivňuje obvod následovně:

• nevytváří žádnou užitečnou práci;
• způsobuje vážné ztráty a abnormální zatížení elektrických spotřebičů;
• může způsobit vážnou nehodu.

Z tohoto důvodu nelze při provádění příslušných výpočtů pro elektrický obvod vyloučit vliv indukčních a kapacitních zátěží a v případě potřeby zajistit použití technických systémů pro jeho kompenzaci.

Výpočet spotřeby energie

V každodenním životě se často musíte vypořádat s výpočtem spotřeby energie, například pro kontrolu přípustného zatížení elektroinstalace před připojením spotřebiče náročného na zdroje (klimatizace, kotel, elektrický sporák atd.). Také takový výpočet je nutný při výběru jističů pro rozvodnou desku, přes kterou je byt připojen k napájení.

V takových případech není nutné počítat výkon podle proudu a napětí, stačí sečíst spotřebu energie všech zařízení, která lze současně zapnout. Aniž byste se zapojovali do výpočtů, můžete tuto hodnotu pro každé zařízení zjistit třemi způsoby:

Při výpočtech je třeba vzít v úvahu, že startovací výkon některých elektrických spotřebičů se může výrazně lišit od jmenovitého. U zařízení pro domácnost není tento parametr téměř nikdy uveden v technické dokumentaci, takže je třeba se podívat na příslušnou tabulku, která obsahuje průměrné hodnoty parametrů startovacího výkonu pro různá zařízení (doporučuje se zvolit maximální hodnotu) .