Visi kasdien susiduriame su elektros prietaisais, atrodo, kad be jų gyvenimas sustoja. Ir kiekvienas iš jų techninėse instrukcijose nurodo galią. Šiandien išsiaiškinsime, kas tai yra, išmoksime skaičiavimo tipus ir metodus.
Turinys
Maitinimas kintamosios srovės grandinėje
Elektros prietaisai, prijungti prie tinklo, veikia kintamosios srovės grandinėje, todėl mes atsižvelgsime į galią tokiomis sąlygomis. Tačiau pirmiausia pateikime bendrą sąvokos apibrėžimą.
Galia - fizinis dydis, atspindintis elektros energijos konversijos arba perdavimo greitį.
Siauresne prasme jie sako, kad elektros galia yra per tam tikrą laikotarpį atlikto darbo ir šio laikotarpio santykis.
Perfrazuojant šį apibrėžimą mažiau moksliškai, paaiškėja, kad galia yra tam tikras energijos kiekis, kurį vartotojas sunaudoja per tam tikrą laikotarpį. Paprasčiausias pavyzdys yra įprasta kaitrinė lempa. Greitis, kuriuo lemputė sunaudojamą elektros energiją paverčia šiluma ir šviesa, yra jos galia. Atitinkamai, kuo didesnis šis indikatorius iš pradžių yra lemputei, tuo daugiau ji sunaudos energijos ir duos daugiau šviesos.
Kadangi šiuo atveju vyksta ne tik elektros energijos pavertimas kitu (šviesos, šilumos ir kt.), bet ir elektrinio bei magnetinio laukų svyravimo procesą, tarp srovės ir įtampos atsiranda fazių poslinkis, ir į tai reikia atsižvelgti atliekant tolesnius skaičiavimus.
Skaičiuojant galią kintamosios srovės grandinėje, įprasta atskirti aktyvųjį, reaktyvųjį ir pilnąjį komponentus.
Aktyvios galios samprata
Aktyvioji „naudingoji“ galia yra ta galios dalis, kuri tiesiogiai apibūdina elektros energijos pavertimo kita energija procesą. Žymi lotyniška raide P ir matuojama vatų (antradienis).
Apskaičiuota pagal formulę: P = U⋅I⋅cosφ,
kur U ir I yra atitinkamai grandinės įtampos ir srovės kvadratinė vertė, cos φ yra fazinio kampo tarp įtampos ir srovės kosinusas.
SVARBU! Anksčiau aprašyta formulė tinka skaičiuojant grandines su įtampa 220VTačiau galinguose įrenginiuose paprastai naudojamas 380 V įtampos tinklas. Šiuo atveju išraiška turėtų būti padauginta iš trijų šaknies arba 1,73
Reaktyviosios galios samprata
Reaktyvioji „kenksmingoji“ galia – galia, kuri susidaro veikiant elektros prietaisams su indukcine arba talpine apkrova ir atspindi vykstančius elektromagnetinius virpesius. Paprasčiau tariant, tai yra energija, kuri perduodama iš maitinimo šaltinio vartotojui, o tada grįžta atgal į tinklą.
Žinoma, šio komponento versle panaudoti neįmanoma, be to, jis įvairiapusiškai kenkia maitinimo tinklui, todėl dažniausiai tai bandoma kompensuoti.
Ši reikšmė žymima lotyniška raide Q.
PRISIMINTI! Reaktyvioji galia nėra matuojama įprastais vatais (antradienis), ir reaktyviaisiais voltais (Var).
Apskaičiuota pagal formulę:
Q = U⋅I⋅sinφ,
kur U ir I yra atitinkamai grandinės įtampos ir srovės kvadratinė vertė, sinφ yra fazinio kampo tarp įtampos ir srovės sinusas.
SVARBU! Skaičiuojant ši vertė gali būti teigiama ir neigiama, priklausomai nuo fazės judėjimo.
Talpinės ir indukcinės apkrovos
Pagrindinis skirtumas tarp reaktyvaus (talpinis ir indukcinis) apkrovos - iš tikrųjų yra talpos ir induktyvumo, kurie kaupia energiją ir vėliau perduoda ją tinklui.
Indukcinė apkrova elektros srovės energiją pirmiausia paverčia magnetiniu lauku (per pusę ciklo), o tada paverčia magnetinio lauko energiją į elektros srovę ir perduoda ją į tinklą. Pavyzdžiai yra indukciniai varikliai, lygintuvai, transformatoriai, elektromagnetai.
SVARBU! Veikiant indukcinei apkrovai srovės kreivė visada puse ciklo atsilieka nuo įtampos kreivės.
Talpinė apkrova paverčia elektros srovės energiją į elektrinį lauką, o tada paverčia susidariusio lauko energiją atgal į elektros srovę.Abu procesai vėl tęsiasi po pusę ciklo. Pavyzdžiai yra kondensatoriai, baterijos, sinchroniniai varikliai.
SVARBU! Talpinės apkrovos veikimo metu srovės kreivė nukreipia į įtampos kreivę pusę ciklo.
Galios koeficientas cosφ
Galios koeficientas cosφ (skaityti kosinuso phi) yra skaliarinis fizikinis dydis, atspindintis elektros energijos vartojimo efektyvumą. Paprasčiau tariant, koeficientas cosφ rodo reaktyviosios dalies buvimą ir gautos aktyviosios dalies vertę, palyginti su visa galia.
Koeficientas cosφ randamas pagal aktyviosios elektros galios ir tariamosios elektros galios santykį.
PASTABA! Atliekant tikslesnį skaičiavimą, reikėtų atsižvelgti į netiesinius sinusoido iškraipymus, tačiau įprastuose skaičiavimuose į juos neatsižvelgiama.
Šio koeficiento reikšmė gali svyruoti nuo 0 iki 1 (jei skaičiavimas atliekamas procentais, tada nuo 0% iki 100%). Iš skaičiavimo formulės nesunku suprasti, kad kuo didesnė jo vertė, tuo didesnis aktyvusis komponentas, vadinasi, įrenginio veikimas yra geresnis.
Visumos galios samprata. Galios trikampis
Tariamoji galia yra geometriškai apskaičiuota vertė, lygi atitinkamai aktyviosios ir reaktyviosios galios kvadratų sumos šaknei. Žymi lotyniška raide S.
Taip pat galite apskaičiuoti bendrą galią atitinkamai padauginę įtampą ir srovę.
S = U⋅I
SVARBU! Tariama galia matuojama voltais-amperais (VA).
Galios trikampis yra patogus visų anksčiau aprašytų skaičiavimų ir aktyviosios, reaktyviosios ir tariamosios galios sąsajų atvaizdas.
Kojos atspindi reaktyvius ir aktyvius komponentus, hipotenuzė - bendrą galią. Pagal geometrijos dėsnius kampo φ kosinusas yra lygus aktyviųjų ir suminių komponentų santykiui, tai yra galios koeficientas.
Kaip rasti aktyviąją, reaktyviąją ir tariamąją galią. Skaičiavimo pavyzdys
Visi skaičiavimai yra pagrįsti anksčiau paminėtomis formulėmis ir galios trikampiu. Pažvelkime į problemą, su kuria dažniausiai susiduriama praktikoje.
Paprastai elektros prietaisai žymimi aktyviąja galia ir kosφ koeficiento reikšme. Turint šiuos duomenis lengva apskaičiuoti reaktyvųjį ir bendrą komponentą.
Norėdami tai padaryti, padalijame aktyviąją galią iš koeficiento cosφ ir gauname srovės ir įtampos sandaugą. Tai bus visa galia.
Be to, remdamiesi galios trikampiu, randame reaktyviąją galią, lygią skirtumo tarp tariamųjų ir aktyviųjų galių kvadratų kvadratui.
Kaip praktiškai matuojamas cosφ
Koeficiento vertė paprastai nurodoma elektros prietaisų etiketėse, tačiau, jei tai būtina praktiškai išmatuoti, jie naudoja specializuotą prietaisą - fazinis matuoklis. Be to, skaitmeninis vatmetras gali lengvai susidoroti su šia užduotimi.
Jei gautas koeficientas cosφ yra pakankamai mažas, tai jį galima praktiškai kompensuoti. Tai daugiausia daroma įtraukiant į grandinę papildomus įrenginius.
- Jei reikia pataisyti reaktyvųjį komponentą, tada į grandinę turėtų būti įtrauktas reaktyvusis elementas, veikiantis priešingai nei jau veikiantis įrenginys. Norint kompensuoti asinchroninio variklio veikimą, pavyzdžiui, indukcinę apkrovą, lygiagrečiai prijungiamas kondensatorius. Elektromagnetas yra prijungtas, kad kompensuotų sinchroninį variklį.
- Jei reikia taisyti netiesiškumo problemas, į grandinę įvedamas pasyvus cosφ korektorius, pavyzdžiui, tai gali būti didelio induktyvumo droselis, nuosekliai sujungtas su apkrova.
Galia yra vienas iš svarbiausių elektros prietaisų rodiklių, todėl žinoti, kas tai yra ir kaip ji apskaičiuojama, pravartu ne tik moksleiviams ir technikos specialistams, bet ir kiekvienam iš mūsų.
Panašūs straipsniai:
