Putere- o mărime fizică egală în cazul general cu rata de schimbare, transformare, transmitere sau consum a energiei sistemului. Într-un sens mai restrâns, puterea este egală cu raportul dintre munca efectuată într-o anumită perioadă de timp și această perioadă de timp.

Distingeți puterea medie pe o perioadă de timp

și puterea instantanee la un moment dat:

Integrala puterii instantanee într-o perioadă de timp este egală cu energia totală transferată în acest timp:

Unități de măsură. Unitatea de putere a Sistemului Internațional de Unități (SI) este watul, egal cu un joule împărțit la o secundă. putere de lucru mecanică electrică

O altă unitate comună, dar acum depășită, de măsurare a puterii este caii putere. În recomandările sale, Organizația Internațională de Metrologie Legală (OIML) enumeră caii putere ca unitate de măsură „care ar trebui retrasă de la utilizare cât mai curând posibil acolo unde este utilizată în prezent și care nu ar trebui introdusă dacă nu este utilizată”.

Relațiile dintre unitățile de putere (vezi Anexa 9).

Putere mecanică. Dacă o forță acționează asupra unui corp în mișcare, atunci această forță funcționează. Puterea în acest caz este egală cu produsul scalar dintre vectorul forță și vectorul viteză cu care se mișcă corpul:

Unde F- puterea, v- viteza, - unghiul dintre vectorul viteză și forță.

Un caz special de putere în timpul mișcării de rotație:

M- cuplul, - viteza unghiulară, - pi, n- viteza de rotatie (rotatii pe minut, rpm).

Putere electrică

Putere mecanică. Puterea caracterizează viteza cu care se lucrează.

Puterea (N) este o mărime fizică egală cu raportul dintre munca A și perioada de timp t în care a fost efectuată această muncă.

Puterea arată cât de mult se lucrează pe unitatea de timp.

În Sistemul Internațional (SI), unitatea de putere este numită Watt (W) în onoarea inventatorului englez James Watt (Watt), care a construit primul motor cu abur.

[N]= W = J/s

• 1 W = 1 J / 1s
• 1 Watt este egal cu puterea unei forțe care efectuează 1 J de lucru într-o secundă sau când o sarcină de 100 g este ridicată la o înălțime de 1 m într-o secundă.

Însuși James Watt (1736-1819) a folosit o altă unitate de putere - cai putere (1 CP), pe care a introdus-o pentru a compara performanța unui motor cu abur și a unui cal.

1 CP = 735 W.

Cu toate acestea, puterea unui cal mediu este de aproximativ 1/2 CP, deși caii sunt diferiți.

„Motoarele vii” își pot crește pentru scurt timp puterea de mai multe ori.

Un cal își poate crește puterea atunci când alergă și sare de până la zece ori sau mai mult.

Făcând un salt la o înălțime de 1 m, un cal cu o greutate de 500 kg dezvoltă o putere egală cu 5.000 W = 6,8 CP.

Se crede că puterea medie a unei persoane în timpul mersului liniștit este de aproximativ 0,1 CP. adică 70-90W.

Când alergă și sări, o persoană poate dezvolta o putere de multe ori mai mare.

Se dovedește că cea mai puternică sursă de energie mecanică este o armă de foc!

Folosind un tun, poți arunca cu o viteză de 500 m/s o ghiule de tun cu o greutate de 900 kg, dezvoltând aproximativ 110.000.000 J de lucru în 0,01 secunde. Această lucrare este echivalentă cu munca de ridicare a 75 de tone de marfă în vârful piramidei Keops (înălțime 150 m).

Puterea loviturii de tun va fi de 11.000.000.000 W = 15.000.000 CP.

Forța de tensiune în mușchii unei persoane este aproximativ egală cu forța gravitației care acționează asupra acesteia.

aceasta formula este valabila pentru miscarea uniforma cu viteza constanta si in cazul miscarii variabile pentru viteza medie.

Din aceste formule reiese clar că la putere constantă a motorului, viteza de deplasare este invers proporțională cu forța de tracțiune și invers.

Aceasta este baza principiului de funcționare al cutiei de viteze (cutie de viteze) a diferitelor vehicule.

Putere electrică. Puterea electrică este o mărime fizică care caracterizează viteza de transmitere sau conversie a energiei electrice. La studierea rețelelor de curent alternativ, pe lângă puterea instantanee corespunzătoare definiției fizice generale, se introduc și conceptele de putere activă, egală cu valoarea medie a puterii instantanee pe o perioadă, puterea reactivă, care corespunde energiei care circulă fără disipare din sursă către consumator și înapoi și puterea totală, calculată ca produs dintre valorile efective ale curentului și tensiunii fără a ține cont de defazarea.

U este munca efectuată la deplasarea unui coulomb, iar curentul I este numărul de coulombi care trec într-o secundă. Prin urmare, produsul dintre curent și tensiune arată munca totală efectuată în 1 secundă, adică puterea electrică sau puterea curentului electric.

Analizând formula de mai sus, putem trage o concluzie foarte simplă: deoarece puterea electrică „P” depinde în mod egal de curentul „I” și de tensiunea „U”, atunci, prin urmare, aceeași putere electrică poate fi obținută fie cu un curent ridicat și o tensiune de curent scăzut sau, dimpotrivă, la tensiune înaltă și curent scăzut (Acest lucru este utilizat atunci când se transmite energie electrică pe distanțe lungi de la centralele electrice la locurile de consum, prin conversia transformatorului la substații electrice cu creștere și coborâre) .

Puterea electrică activă (aceasta este puterea care este convertită irevocabil în alte tipuri de energie - termică, ușoară, mecanică etc.) are propria unitate de măsură - W (Watt). Este egal cu 1 volt ori 1 amper. În viața de zi cu zi și în producție, este mai convenabil să măsurați puterea în kW (kilowați, 1 kW = 1000 W). Centralele electrice folosesc deja unități mai mari - mW (megawați, 1 mW = 1000 kW = 1.000.000 W).

Puterea electrică reactivă este o mărime care caracterizează acest tip de sarcină electrică care este creată în dispozitive (echipamente electrice) prin fluctuațiile de energie (de natură inductive și capacitive) ale câmpului electromagnetic. Pentru curentul alternativ convențional, este egal cu produsul dintre curentul de funcționare I și căderea de tensiune U cu sinusul unghiului de fază dintre ele:

Q = U*I*sin(unghi).

Puterea reactivă are propria unitate de măsură numită VAR (volt-ampere reactiv). Notat cu litera „Q”.

Densitatea de putere. Puterea specifică este raportul dintre puterea motorului și masa acestuia sau alt parametru.

Densitatea puterii vehiculului. În raport cu mașinile, puterea specifică este puterea maximă a motorului împărțită la întreaga masă a mașinii. Puterea unui motor cu piston împărțită la deplasarea motorului se numește putere în litri. De exemplu, puterea în litri a motoarelor pe benzină este de 30...45 kW/l, iar pentru motoarele diesel fără turboalimentare - 10...15 kW/l.

O creștere a puterii specifice a motorului duce în cele din urmă la o reducere a consumului de combustibil, deoarece nu este nevoie să transportați un motor greu. Acest lucru se realizează prin aliaje ușoare, design îmbunătățit și amplificare (creșterea vitezei și a raportului de compresie, utilizarea turboalimentării etc.). Dar această dependență nu este întotdeauna observată. În special, motoarele diesel mai grele pot fi mai economice, deoarece eficiența unui diesel modern cu turbocompresor ajunge până la 50%

În literatura de specialitate, folosind acest termen, este adesea dată valoarea inversă kg/cp. sau kg/kW.

Puterea specifică a rezervoarelor. Puterea, fiabilitatea și alți parametri ai motoarelor rezervorului creșteau și se îmbunătățiu constant. Dacă în primele modele se mulțumiu în principal cu motoarele de automobile, atunci cu creșterea masei tancurilor în anii 1920-1940. Motoarele de aeronave adaptate și, ulterior, motoare diesel (multi-combustibil) special concepute pentru rezervoare, au devenit larg răspândite. Pentru a asigura performanța de conducere acceptabilă a unui tanc, puterea sa specifică (raportul dintre puterea motorului și greutatea de luptă a tancului) trebuie să fie de cel puțin 18-20 CP. Cu. /T. Puterea specifică a unor tancuri moderne (vezi Anexa 10).

Putere activă. Puterea activă este valoarea medie a puterii curentului alternativ instantaneu pe o perioadă:

Puterea activă este o cantitate care caracterizează procesul de transformare a energiei electrice într-un alt tip de energie. Cu alte cuvinte, puterea electrică, așa cum ar fi, arată rata consumului de energie electrică. Aceasta este puterea pentru care plătim bani, care se numără la contor.

Puterea activă poate fi determinată folosind următoarea formulă:

Caracteristicile de putere ale sarcinii pot fi specificate cu precizie printr-un singur parametru (putere activă în W) numai în cazul curentului continuu, deoarece într-un circuit de curent continuu există un singur tip de rezistență - rezistența activă.

Caracteristicile de putere ale sarcinii pentru cazul curentului alternativ nu pot fi specificate cu precizie de un singur parametru, deoarece în circuitul de curent alternativ există două tipuri diferite de rezistență - activă și reactivă. Prin urmare, doar doi parametri: puterea activă și puterea reactivă caracterizează cu exactitate sarcina.

Principiile de funcționare ale rezistenței active și reactive sunt complet diferite. Rezistență activă - transformă ireversibil energia electrică în alte tipuri de energie (termică, luminoasă etc.) - exemple: lampă cu incandescență, încălzitor electric.

Reactanță - stochează alternativ energia și apoi o eliberează înapoi în rețea - exemple: condensator, inductor.

Puterea activă (disipată prin rezistența activă) se măsoară în wați, iar puterea reactivă (circulând prin reactanță) se măsoară în vars; De asemenea, pentru a caracteriza puterea de sarcină, se folosesc încă doi parametri: puterea aparentă și factorul de putere. Toți acești 4 parametri:

Putere activă: denumire P, unitate: Watt.

Putere reactivă: denumire Q, unitate de măsură: VAR (Volt Ampere reactiv).

Putere aparentă: denumire S, unitate: VA (Volt Ampere).

Factor de putere: denumire k sau cosФ, unitate de măsură: mărime adimensională.

Acești parametri sunt legați de următoarele relații:

S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S.

CosФ se mai numește și factor de putere.

Prin urmare, în inginerie electrică, oricare dintre acești parametri sunt specificați pentru a caracteriza puterea, deoarece restul poate fi găsit din acești doi.

La fel este și cu sursele de alimentare. Puterea lor (capacitatea de încărcare) este caracterizată de un parametru pentru sursele de curent continuu - puterea activă (W) și doi parametri pentru surse. Sursa de curent alternativ. De obicei, acești doi parametri sunt puterea aparentă (VA) și puterea activă (W).

Majoritatea aparatelor de birou și de uz casnic sunt active (reactanță fără sau puțină), deci puterea lor este indicată în wați. În acest caz, atunci când se calculează sarcina, se utilizează valoarea puterii UPS în wați. Dacă sarcina sunt computere cu surse de alimentare (PSU) fără corecție a factorului de putere de intrare (APFC), o imprimantă laser, un frigider, un aparat de aer condiționat, un motor electric (de exemplu, o pompă submersibilă sau un motor ca parte a unei mașini) , lămpi fluorescente cu balast etc. - toate sunt utilizate în ieșirea de calcul Date UPS: kVA, kW, caracteristici de suprasarcină etc.

Putere reactivă. Puterea reactivă, metode și tipuri (mijloace) de compensare a puterii reactive.

Puterea reactivă este partea din puterea totală cheltuită în procesele electromagnetice într-o sarcină care are componente capacitive și inductive. Nu efectuează lucrări utile, provoacă încălzire suplimentară a conductorilor și necesită utilizarea unei surse de energie de putere sporită.

Puterea reactivă se referă la pierderile tehnice în rețelele electrice conform Ordinului Ministerului Industriei și Energiei al Federației Ruse nr. 267 din 4 octombrie 2005.

În condiții normale de funcționare, toți consumatorii de energie electrică al căror mod este însoțit de apariția constantă a câmpurilor electromagnetice (motoare electrice, echipamente de sudură, lămpi fluorescente etc.) încarcă rețeaua atât componente active cât și reactive ale consumului total de energie. Această componentă reactivă a puterii (denumită în continuare putere reactivă) este necesară pentru funcționarea echipamentelor care conțin inductanțe semnificative și, în același timp, poate fi considerată o sarcină suplimentară nedorită a rețelei.

Cu un consum semnificativ de putere reactivă, tensiunea din rețea scade. În sistemele de alimentare cu deficit de putere activă, nivelul de tensiune este de obicei mai scăzut decât cel nominal. Puterea activă insuficientă pentru a finaliza echilibrul este transferată către astfel de sisteme de la sistemele energetice învecinate care au puterea generată în exces. De obicei, sistemele de alimentare sunt deficitare în puterea activă și deficitare în puterea reactivă. Cu toate acestea, este mai eficient să nu transferați puterea reactivă lipsă de la sistemele de alimentare învecinate, ci să o generați în dispozitivele de compensare instalate în sistemul de alimentare dat. Spre deosebire de puterea activă, puterea reactivă poate fi generată nu numai de generatoare, ci și de dispozitive de compensare - condensatoare, compensatoare sincrone sau surse de putere reactivă statică, care pot fi instalate la substațiile rețelei electrice.

Compensarea puterii reactive, în prezent, este un factor important în rezolvarea problemei economisirii energiei și a reducerii sarcinilor pe rețeaua electrică. Potrivit estimărilor experților autohtoni și străini de top, ponderea resurselor energetice, în special a energiei electrice, ocupă o sumă semnificativă în costul de producție. Acesta este un argument suficient de puternic pentru a aborda serios analiza și auditul consumului de energie al unei întreprinderi, dezvoltarea unei metodologii și căutarea mijloacelor de compensare a puterii reactive.

Compensarea puterii reactive. Mijloace de compensare a puterii reactive. Sarcina reactivă inductivă creată de consumatorii electrici poate fi contracarată cu o sarcină capacitivă prin conectarea unui condensator de dimensiuni precise. Aceasta reduce puterea reactivă consumată din rețea și se numește corecție a factorului de putere sau compensare a puterii reactive.

Avantajele utilizării unităților condensatoare ca mijloc de compensare a puterii reactive:

• · pierderi specifice reduse de putere activă (pierderile proprii ale condensatoarelor cosinus moderne de joasă tensiune nu depășesc 0,5 W la 1000 VAr);
• · fără piese rotative;
• · instalare și operare simplă (nu necesită fundație);
• · investiții de capital relativ scăzute;
• · capacitatea de a selecta orice putere de compensare necesară;
• · Posibilitate de instalare si conectare in orice punct din reteaua electrica;
• · fara zgomot in timpul functionarii;
• · costuri de operare reduse.

În funcție de conexiunea unității condensatoare, sunt posibile următoarele tipuri de compensare:

• 1. Compensare individuală sau constantă, în care puterea reactivă inductivă este compensată direct în punctul de apariție, ceea ce duce la descărcarea firelor de alimentare (pentru consumatorii individuali care funcționează în regim continuu cu putere constantă sau relativ mare - motoare asincrone, transformatoare, mașini de sudură, lămpi cu descărcare etc.).
• 2. Compensare de grup, în care, similar compensării individuale pentru mai mulți consumatori inductivi care funcționează simultan, este conectat un condensator constant comun (pentru motoarele electrice situate aproape unul de celălalt, grupuri de lămpi cu descărcare). Aici linia de alimentare este de asemenea descărcată, dar numai înainte de distribuirea către consumatorii individuali.
• 3. Compensare centralizată, în care un anumit număr de condensatoare sunt conectate la dulapul de distribuție principal sau de grup. O astfel de compensare este de obicei utilizată în sistemele electrice mari cu sarcini variabile. O astfel de instalație de condensator este controlată de un regulator electronic - un controler care analizează constant consumul de putere reactivă din rețea. Astfel de regulatoare pornesc sau opresc condensatori, cu ajutorul cărora se compensează puterea reactivă instantanee a sarcinii totale și, astfel, se reduce puterea totală consumată din rețea.

Ce este puterea și puterea? Cum se măsoară acest indicator, ce dispozitive sunt utilizate și cum acestea sunt utilizate în practică, vom lua în considerare mai târziu în articol.

Rezistenţă

În lume, toate corpurile de natură fizică încep să se miște datorită forței. Când este expus la acesta, cu aceeași direcție sau opusă de mișcare a corpului, se lucrează. Astfel, o anumită forță acționează asupra corpului.

Astfel, o bicicletă se deplasează datorită rezistenței picioarelor unei persoane, iar trenul este afectat de forța de tracțiune a unei locomotive electrice. Un impact similar are loc cu orice mișcare. Lucrul unei forțe este mărimea în care se înmulțesc modulul forței, modulul de deplasare al punctului de aplicare a acesteia și cosinusul unghiului dintre vectorii acestor indicatori. Formula în acest caz arată astfel:

A = F s cos (F, s)

Dacă unghiul dintre acești vectori nu este zero, atunci se lucrează întotdeauna. În plus, poate avea atât sens pozitiv, cât și negativ. Nu va exista nicio forță care să acționeze asupra corpului la un unghi de 90°.

Luați în considerare, de exemplu, o căruță trasă de puterea musculară a unui cal. Cu alte cuvinte, munca este realizată de forța de tracțiune în direcția de mișcare a căruciorului. Dar când este direcționat în jos sau perpendicular, nu funcționează (apropo, puterea motorului este măsurată în cai putere).

Lucrul efectuat de o forță este o mărime scalară și se măsoară în jouli. Ar putea fi:

• rezultanta (sub influenta mai multor forte);
• neconstantă (atunci calculul se face cu o integrală).

Putere

Cum se măsoară această cantitate? În primul rând, să ne uităm la ce este. Este clar că corpul începe să se miște din cauza forței exercitate Cu toate acestea, în practică, pe lângă aceasta, este necesar să se cunoască exact cum se realizează.

Lucrarea poate fi finalizată în intervale de timp diferite. De exemplu, aceeași acțiune poate fi efectuată de un motor mic sau de un motor electric mare. Singura întrebare este cât timp va dura să-l producă. Cantitatea responsabilă pentru această sarcină este puterea. Modul în care este măsurat devine clar din definiție - acesta este raportul dintre muncă pentru un anumit timp și valoarea sa:

Prin pași logici ajungem la următoarea formulă:

adică produsul vectorilor de forță și viteza de mișcare este puterea. Cum se măsoară? Conform sistemului internațional SI, unitatea de măsură pentru această cantitate este 1 Watt.

Watt și alte unități de putere

Watt înseamnă putere, unde un joule de lucru este realizat într-o secundă. Ultima unitate a fost numită după englezul J. Watt, care a inventat și construit primul motor cu abur. Dar a folosit o altă cantitate - cai putere, care se folosește și astăzi. aproximativ egal cu 735,5 wați.

Astfel, pe lângă wați, puterea se măsoară în cai putere metrici. Și pentru o valoare foarte mică, se folosește și Erg, egal cu zece cu puterea a șaptea minus a Watt. De asemenea, este posibil să se măsoare într-o unitate de masă/forță/metri pe secundă, ceea ce este egal cu 9,81 wați.

Puterea motorului

Această valoare este una dintre cele mai importante din orice motor, care vine într-o gamă largă de puteri. De exemplu, un aparat de ras electric are sutimi de kilowatt, iar o rachetă de navă spațială are milioane.

Sarcini diferite necesită putere diferită pentru a menține o anumită viteză. De exemplu, o mașină va deveni mai grea dacă este plasată mai multă marfă în ea. Apoi drumul va crește. Prin urmare, pentru a menține aceeași viteză ca într-o stare descărcată, va fi necesară mai multă putere. În consecință, motorul va consuma mai mult combustibil. Toți șoferii știu acest fapt.

Dar la viteze mari, este importantă și inerția mașinii, care este direct proporțională cu masa sa. Șoferii experimentați care sunt conștienți de acest fapt găsesc cea mai bună combinație de combustibil și viteză atunci când conduc, astfel încât să se consume mai puțină benzină.

Puterea curentă

Cum se măsoară puterea curentă? În aceeași unitate SI. Poate fi măsurat prin metode directe sau indirecte.

Prima metodă este implementată folosind un wattmetru, care consumă energie semnificativă și încarcă puternic sursa de curent. Poate fi folosit pentru a măsura zece wați sau mai mult. Metoda indirectă este utilizată atunci când este necesară măsurarea unor valori mici. Instrumentele pentru aceasta sunt un ampermetru și un voltmetru conectate la consumator. Formula în acest caz va arăta astfel:

Cu o rezistență de sarcină cunoscută, măsurăm curentul care curge prin ea și găsim puterea după cum urmează:

P = I 2 ∙ R n.

Folosind formula P = I 2 /R n, se poate calcula și puterea curentului.

De asemenea, modul în care este măsurat într-o rețea de curent trifazat nu este un secret. Pentru aceasta, se folosește un dispozitiv deja familiar - un wattmetru. Mai mult, este posibil să se rezolve problema a ceea ce se măsoară folosind unul, două sau chiar trei instrumente. De exemplu, o instalare cu patru fire ar necesita trei dispozitive. Și pentru un trei fire cu o sarcină asimetrică - două.

Cu toții întâlnim zilnic aparate electrice se pare că fără ele viața noastră se oprește. Și fiecare dintre ele are puterea indicată în instrucțiunile tehnice. Astăzi ne vom da seama ce este, vom afla tipurile și metodele de calcul.

Aparatele electrice conectate la rețeaua electrică funcționează într-un circuit de curent alternativ, așa că vom lua în considerare puterea în aceste condiții. Cu toate acestea, mai întâi, să dăm o definiție generală a conceptului.

Puterea este o mărime fizică care reflectă rata de conversie sau transmitere a energiei electrice.

Într-un sens mai restrâns, ei spun că puterea electrică este raportul dintre munca efectuată într-o anumită perioadă de timp și această perioadă de timp.

Dacă reformulam această definiție mai puțin științific, se dovedește că puterea este o anumită cantitate de energie care este consumată de consumator într-o anumită perioadă de timp. Cel mai simplu exemplu este o lampă incandescentă obișnuită. Rata cu care un bec transformă electricitatea pe care o consumă în căldură și lumină este puterea sa. În consecință, cu cât acest indicator este mai mare inițial pentru un bec, cu atât va consuma mai multă energie și va emite mai multă lumină.

Deoarece în acest caz, nu numai procesul de transformare a energiei electrice într-un altul ( ușoară, termică etc.), dar și procesul de oscilație a câmpurilor electrice și magnetice, apare o defazare între curent și tensiune, iar acest lucru trebuie luat în considerare în calculele ulterioare.

Când se calculează puterea într-un circuit de curent alternativ, se obișnuiește să se distingă componentele active, reactive și totale.

Conceptul de putere activă

Puterea „utilă” activă este acea parte a puterii care caracterizează direct procesul de transformare a energiei electrice într-o altă energie. Notat cu litera latină P și măsurat în ( W).

Calculat folosind formula: P = U⋅I⋅cosφ,

unde U și I sunt valoarea efectivă a tensiunii și, respectiv, curentului circuitului, cos φ este cosinusul unghiului de defazare dintre tensiune și curent.

IMPORTANT! Formula descrisă mai devreme este potrivită pentru calcularea circuitelor cu, totuși, unitățile puternice folosesc de obicei o rețea cu o tensiune de 380V. În acest caz, expresia ar trebui înmulțită cu rădăcina lui trei sau 1,73

Conceptul de putere reactivă

Puterea reactivă „dăunătoare” este puterea care este generată în timpul funcționării aparatelor electrice cu o sarcină inductivă sau capacitivă și reflectă oscilațiile electromagnetice care apar. Mai simplu spus, aceasta este energia care se deplasează de la sursa de alimentare la consumator și apoi se întoarce înapoi în rețea.

Desigur, această componentă nu poate fi folosită în plus, dăunează foarte mult rețelei de alimentare, motiv pentru care de obicei încearcă să o compenseze.

Această valoare este indicată de litera latină Q.

ȚINE minte! Puterea reactivă nu se măsoară în wați convenționali ( W), și în volți-amperi reactivi ( Var).

Calculat folosind formula:

Q = U⋅I⋅sinφ,

unde U și I sunt valoarea efectivă a tensiunii și curentului circuitului, respectiv, sinφ este sinusul unghiului de defazare dintre tensiune și curent.

IMPORTANT! La calcul, această valoare poate fi fie pozitivă, fie negativă, în funcție de mișcarea de fază.

Sarcini capacitive și inductive

Principala diferență între reactiv ( capacitiv și inductiv) sarcină – prezența, de fapt, a capacității și inductanței, care tind să stocheze energie și să o elibereze ulterior în rețea.

O sarcină inductivă transformă mai întâi energia unui curent electric într-un câmp magnetic ( pe jumătate de ciclu), apoi transformă energia câmpului magnetic în curent electric și o transmite în rețea. Exemplele includ motoare asincrone, redresoare, transformatoare și electromagneți.

IMPORTANT! Când se operează o sarcină inductivă, curba curentului întârzie întotdeauna curba tensiunii cu jumătate de ciclu.

O sarcină capacitivă transformă energia unui curent electric într-un câmp electric și apoi transformă energia câmpului rezultat înapoi într-un curent electric. Ambele procese apar din nou pentru o jumătate de ciclu fiecare. Exemple sunt condensatoarele, bateriile, motoarele sincrone.

IMPORTANT!În timpul funcționării unei sarcini capacitive, curba curentului conduce curba tensiunii cu o jumătate de ciclu.

Factorul de putere cosφ

Factorul de putere cosφ ( citi cosinus phi) este o mărime fizică scalară care reflectă eficiența consumului de energie electrică. Mai simplu spus, coeficientul cosφ arată prezența unei părți reactive și mărimea părții active primite în raport cu puterea totală.

Coeficientul cosφ se găsește prin raportul dintre puterea electrică activă și puterea electrică totală.

VĂ RUGĂM SĂ REȚINEȚI! Pentru un calcul mai precis, distorsiunile neliniare ale sinusoidei ar trebui luate în considerare, cu toate acestea, în calculele convenționale, acestea sunt neglijate.

Valoarea acestui coeficient poate varia de la 0 la 1 ( dacă calculul se efectuează ca procent, atunci de la 0% la 100%). Din formula de calcul nu este greu de înțeles că, cu cât valoarea sa este mai mare, cu atât componenta activă este mai mare, ceea ce înseamnă cu atât performanța dispozitivului este mai bună.

Conceptul de putere totală. Triunghiul de capacitate

Puterea aparentă este o valoare calculată geometric egală cu rădăcina sumei pătratelor puterilor active și, respectiv, reactive. Notat cu litera latină S.

S = U⋅I

IMPORTANT! Puterea aparentă este măsurată în volți-amperi ( VA).

Triunghiul puterii este o reprezentare convenabilă a tuturor calculelor descrise anterior și a relațiilor dintre puterea activă, reactivă și aparentă.

Picioarele reflectă componentele reactive și active, ipotenuza – puterea maximă. Conform legilor geometriei, cosinusul unghiului φ este egal cu raportul dintre componentele active și totale, adică este factorul de putere.

Cum să găsiți puterea activă, reactivă și aparentă. Exemplu de calcul

Toate calculele se bazează pe formulele menționate anterior și pe triunghiul puterii. Să ne uităm la problema care se întâlnește cel mai des în practică.

De obicei, aparatele electrice indică puterea activă și valoarea coeficientului cosφ. Având aceste date, este ușor de calculat componentele reactive și totale.

Pentru a face acest lucru, împărțiți puterea activă la coeficientul cosφ și obțineți produsul dintre curent și tensiune. Aceasta va fi puterea deplină.

Cum se măsoară cosφ în practică

Valoarea coeficientului cosφ este de obicei indicată pe etichetele aparatelor electrice, cu toate acestea, dacă este necesară măsurarea acestuia în practică, se utilizează un dispozitiv specializat - un contor de fază. Un wattmetru digital se poate ocupa cu ușurință de această sarcină.

Dacă coeficientul cosφ rezultat este suficient de mic, atunci acesta poate fi compensat practic. Acest lucru se realizează în principal prin includerea de dispozitive suplimentare în circuit.

1. Dacă este necesară corectarea componentei reactive, atunci un element reactiv trebuie inclus în circuit, acționând opus dispozitivului deja funcțional. Pentru a compensa funcționarea unui motor asincron, de exemplu o sarcină inductivă, un condensator este conectat în paralel. Un electromagnet este conectat pentru a compensa motorul sincron.
2. Dacă este necesar să se corecteze problemele de neliniaritate, în circuit este introdus un corector pasiv de coeficient cosφ, de exemplu, acesta poate fi un inductor de inductanță mare conectat în serie cu sarcina.

Puterea este unul dintre cei mai importanți indicatori ai aparatelor electrice, așa că a ști ce este și cum se calculează este utilă nu doar școlarilor și persoanelor specializate în domeniul tehnologiei, ci și fiecăruia dintre noi.

adică produsul vectorilor de forță și viteza de mișcare este puterea. Cum se măsoară? Conform sistemului internațional SI, unitatea de măsură pentru această cantitate este 1 Watt.

Watt și alte unități de putere

Watt înseamnă putere, unde un joule de lucru este realizat într-o secundă. Ultima unitate a fost numită după englezul J. Watt, care a inventat și construit primul motor cu abur. Dar a folosit o altă cantitate - cai putere, care se folosește și astăzi. Un cal putere este aproximativ egal cu 735,5 wați.

Astfel, pe lângă wați, puterea se măsoară în cai putere metrici. Și pentru o valoare foarte mică, se folosește și Erg, egal cu zece cu puterea a șaptea minus a Watt. De asemenea, este posibil să se măsoare într-o unitate de masă/forță/metri pe secundă, ceea ce este egal cu 9,81 wați.

Puterea motorului

Această valoare este una dintre cele mai importante din orice motor, care vine într-o gamă largă de puteri. De exemplu, un aparat de ras electric are sutimi de kilowatt, iar o rachetă de navă spațială are milioane.

Sarcini diferite necesită putere diferită pentru a menține o anumită viteză. De exemplu, o mașină va deveni mai grea dacă este plasată mai multă marfă în ea. Apoi, forța de frecare pe drum va crește. Prin urmare, pentru a menține aceeași viteză ca într-o stare descărcată, va fi necesară mai multă putere. În consecință, motorul va consuma mai mult combustibil. Toți șoferii știu acest fapt.

Dar la viteze mari, este importantă și inerția mașinii, care este direct proporțională cu masa sa. Șoferii experimentați care sunt conștienți de acest fapt găsesc cea mai bună combinație de combustibil și viteză atunci când conduc, astfel încât să se consume mai puțină benzină.

Puterea curentă

Cum se măsoară puterea curentă? În aceeași unitate SI. Poate fi măsurat prin metode directe sau indirecte.

Prima metodă este implementată folosind un wattmetru, care consumă energie semnificativă și încarcă puternic sursa de curent. Poate fi folosit pentru a măsura zece wați sau mai mult. Metoda indirectă este utilizată atunci când este necesară măsurarea unor valori mici. Instrumentele pentru aceasta sunt un ampermetru și un voltmetru conectate la consumator. Formula în acest caz va arăta astfel:

Cu o rezistență de sarcină cunoscută, măsurăm curentul care curge prin ea și găsim puterea după cum urmează:

P = I 2 ∙ R n.

Folosind formula P = I 2 /R n, se poate calcula și puterea curentului.

De asemenea, modul în care este măsurat într-o rețea de curent trifazat nu este un secret. Pentru aceasta, se folosește un dispozitiv deja familiar - un wattmetru. Mai mult, problema modului în care se măsoară puterea electrică poate fi rezolvată folosind unul, două sau chiar trei dispozitive. De exemplu, o instalare cu patru fire ar necesita trei dispozitive. Și pentru un trei fire cu o sarcină asimetrică - două.

Putere- o cantitate fizică egală cu raportul dintre munca depusă la o anumită perioadă de timp.

Există un concept de putere medie pe o anumită perioadă de timp Δt. Puterea medie se calculează folosind această formulă: N = ΔA/Δt, putere instantanee conform următoarei formule: N=dA/dt. Aceste formule au o formă destul de generalizată, deoarece conceptul de putere este prezent în mai multe ramuri ale fizicii - mecanică și electrofizică. Deși principiile de bază pentru calcularea puterii rămân aproximativ aceleași ca în formula generală.

Puterea se măsoară în wați. Watt este o unitate de putere egală cu joule împărțit la secundă. Pe lângă watt, există și alte unități de măsurare a puterii: cai putere, erg pe secundă, masă-forță-metru pe secundă.

• • Unul cai putere metric egal cu 735 wați, engleză - 745 wați.
  • Erg- o unitate de măsură foarte mică, un erg este egal cu zece cu minus a șaptea putere de wați.
  • Unul masă-forță-metru pe secundă egal cu 9,81 wați.

Instrumente de măsurare

Instrumentele de măsurare pentru măsurarea puterii sunt utilizate în principal în electrofizică, deoarece în mecanică, cunoscând un anumit set de parametri (viteză și forță), puteți calcula independent puterea. Dar, în același mod, în electrofizică puteți calcula puterea folosind parametrii, dar, de fapt, în viața de zi cu zi pur și simplu nu folosim instrumente de măsurare pentru a înregistra puterea mecanică. Deoarece cel mai adesea acești parametri pentru anumite mecanisme sunt desemnați ca atare. În ceea ce privește electronica, dispozitivul principal este un wattmetru, folosit în viața de zi cu zi într-un contor electric convențional.

Wattmetrele pot fi împărțite în mai multe tipuri în funcție de frecvențe:

• • Frecvență joasă
  • Frecvența radio
  • Optic

Wattmetrele pot fi fie analogice, fie digitale. Cele de joasă frecvență (LF) conțin două bobine de inductanță, sunt atât digitale, cât și analogice și sunt utilizate în industrie și viața de zi cu zi ca parte a contoarelor de electricitate convenționale. Wattmetrele de radiofrecvență sunt împărțite în două grupe: puterea absorbită și puterea transmisă. Diferența constă în modul în care wattmetrul este conectat la rețea, cei care trec prin ele sunt conectați în paralel cu rețeaua, care este absorbită la capătul rețelei ca sarcină suplimentară. Wattmetrele optice sunt folosite pentru a determina puterea fluxurilor de lumină și a fasciculelor laser. Sunt utilizate în principal în diverse industrii și laboratoare.

Putere mecanică

Puterea în mecanică depinde direct de forța și de munca pe care o efectuează această forță. Munca este o mărime care caracterizează forța aplicată unui corp, sub influența căreia corpul parcurge o anumită distanță. Puterea este calculată prin produsul scalar dintre vectorul viteză și vectorul forță: P = F * v = F * v * ca a (forța înmulțită cu vectorul viteză și unghiul dintre vectorul forță și viteza (cosinus alfa)).

De asemenea, puteți calcula puterea mișcării de rotație a corpului. P=M* w= π * M * n / 30. Puterea este egală cu (M) cuplul înmulțit cu (w) viteza unghiulară sau pi (n) înmulțit cu cuplul (M) și (n) viteza de rotație împărțită la 30.

Puterea în electrofizică

În electrofizică, puterea caracterizează rata de transmitere sau conversie a energiei electrice. Există următoarele tipuri de putere:

• • Putere electrică instantanee. Deoarece puterea este muncă efectuată într-un anumit timp, iar sarcina se mișcă de-a lungul unei anumite secțiuni a conductorului, avem formula: P(a-b) = A / Δt. A-B caracterizează zona prin care trece sarcina. A este munca încărcăturii sau sarcinilor, Δt este timpul necesar încărcăturii sau sarcinilor pentru a parcurge secțiunea (A-B). Folosind aceeași formulă, alte valori de putere sunt calculate pentru diferite situații în care trebuie să măsurați puterea instantanee pe o secțiune de conductor.

• • De asemenea, puteți calcula puterea unui debit constant: P = I * U = I^2 * R = U^2 / R.

• • Puterea AC nu poate fi calculată folosind formula DC. Există trei tipuri de putere în curent alternativ:
    • Puterea activă (P), care este egală cu P = U * I * cos f . Unde U și I sunt parametrii actuali ai curentului, iar f (phi) este unghiul de deplasare dintre faze. Această formulă este dată ca exemplu pentru curentul sinusoidal monofazat.
    • Puterea reactivă (Q) caracterizează sarcinile create în dispozitive prin oscilații ale curentului electric alternativ monofazat sinusoidal. Q = U * I * păcat f . Unitatea de măsură este volt-amper reactiv (var).
    • Puterea aparentă (S) este egală cu rădăcina pătratelor puterii active și reactive. Se măsoară în volți-amperi.
    • Puterea inactivă este o caracteristică a puterii pasive prezente în circuitele cu curent sinusoidal alternativ. Egal cu rădăcina pătrată a sumei pătratelor puterii reactive și puterii armonice. În absența unei puteri armonice mai mari, este egală cu modulul de putere reactivă.