Электромощность формула: Страница не найдена — Ремонт220

Содержание

Электрическая мощность формула и определение

Чтобы лучше представить себе электрическую мощность, электрический ток следует представить в виде жидкости, протекающей по трубке сверху вниз. При этом, разница уровней, на которых находится жидкость, может сравниться с разностью потенциалов. Падающий поток воды, обладает определенным количеством энергии. При свободном падении происходит бесполезная трата этой энергии. Однако, при направлении такого потока воды, например, к лопастям турбины, произойдет их вращение, направленное на производство полезной работы. Электрический ток, таким же образом совершает работу, во время своего движения по цепи. Количество совершенной работы полностью зависит от величины разности потенциалов.

Как найти мощность

Электрическую мощность невозможно определить без такого понятия, как сила тока. Эта величина является количеством электричества, которое проходит за одну секунду через поперечное сечение цепи. Таким образом, мощность тока находится в прямой пропорциональной зависимости с напряжением и силой тока в электрической цепи.

Измерение мощности производится в единицах, получивших название ватта (Вт). Мощность в один ватт образуется при силе тока в 1 ампер и напряжении в 1 вольт. Чтобы вычислить ее значение, сила тока должна быть умножена на напряжение. Формула мощности электрического тока выглядит следующим образом: Р = IxU, где Р служит для обозначения мощности.

Мощность можно определить и другим способом, если известны только значения силы тока и сопротивления. Чтобы вычислить неизвестное нам напряжение, необходимо воспользоваться законом Ома: U=IR. Тогда, самая первая формула мощности тока будет иметь следующий вид: P = IxU =IxIR, или, по-другому: P = I2xR. В любом случае, чтобы могла быть вычислена мощность, формула должна содержать хотя-бы две величины из закона Ома.

Измерение электрической мощности

Измерение производится при помощи специального прибора, который называется ваттметром. Он состоит из последовательной и параллельной катушек, выполняющих функции обмоток. Катушка тока является последовательной, поэтому, производится ее последовательное включение с нагрузкой. Катушка напряжения, наоборот, включается параллельно этой же нагрузке.

Основным принципом работы ваттметра является взаимодействие магнитных потоков, создаваемых обеими катушками. Когда по их обмоткам проходит измеряемый ток, происходит образование двух магнитных полей. В результате их взаимодействия, подвижная катушка располагается таким образом, что ее магнитное поле направлено в ту же сторону, как и у неподвижной катушки. На подвижной катушке имеется стрелка, которая и показывает величину измеряемой мощности.

Электрическая мощность. Краткие определения. Расчет и формула мощности.

Электрическая мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является ватт (русское обозначение: Вт, международное: W).

Обозначается литерой — P.

Формулы расчета электрической мощности:

P = U * I

P — мощность в ваттах,

U — напряжение в вольтах,

I — Ток в амперах.

P = I2 * R

P — мощность в ваттах,

I — ток в амперах,

R — сопротивление нагрузки в омах

P = U2 / R

P — мощность в ваттах,

U — напряжение в вольтах,

R — сопротивление нагрузки в омах

Пример расчета.

Мы имеем в однофазной сети 220 вольт кабельную линию защищенную автоматом с номинальным током 16 ампер. Соответственно, максимальный электропотребитель, который мы можем запитать через эту кабельную линию — 3520 Ватт ( 220 вольт умноженны на 16 Ампер).

Либо у нас есть электрический обогреватель на 2 кВт (2000 ватт) при включении его в розетку его потребляемый ток (ток в цепи) будет 9,1 Ампер.

Мощность установленная и расчетная в чем разница.

Часто на схемах энергоснабжения и в пояснениях встречаются понятия установленной и расчетной мощности.

Установленная мощность — Pу — максимальная потребляемая мощность электроприбора. 

Расчетная мощность (расчетная нагрузка) Рр — это установленная мощность с определенным коэффициентом спроса К, которые можно посмотреть в СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа»

Расчетная мощность относится не конкретно к какому-либо электропотребителю, а к группе потребителей.

Примеры для понимания:

1. У нас есть три потребителя — 4х комфорочная электроплита, телевизор, люстра, бра.

Установленная мощность — это сумма максимальной потребляемой мощности всех этих электроприборов. То есть мощность включенной со всеми комфорками электроплиты + люстра + телевизор + бра.

Но поскольку, мы редко включаем все потребители полностью, для расчетов используется расчетная мощность групп потребителей, которая  всегда меньше установленной мощности, за исключением уличного освещения.

2. В многоквартирном доме 100 квартир-студий, в каждой из которых по одному светильнику на 20 Вт. В данном случае Ру = 2000 Вт.

Но в связи с тем, что вероятность включения светильников во всех квартирах одновременно низка, для расчетов используются определенные коэффициенты и Рр = Ру * К

формула, единицы измерения. Формула мощности тока

Из письма клиента:
Подскажите, ради Бога, почему мощность ИБП указывается в Вольт-Амперах, а не в привычных для всех киловаттах. Это сильно напрягает. Ведь все уже давно привыкли к киловаттам. Да и мощность всех приборов в основном указана в кВт.

Алексей. 21 июнь 2007

В технических характеристиках любого ИБП указаны полная мощность [кВА] и активная мощность [кВт] – они характеризуют нагрузочную способность ИБП. Пример, см. фотографии ниже:

Мощность не всех приборов указана в Вт, например:

  • Мощность трансформаторов указывается в ВА:
    http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП: см приложение)
    http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ: см приложение)
  • Мощность конденсаторов указывается в Варах:
    http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39: см приложение)
    http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК: см приложение)
  • Примеры других нагрузок — см. приложения ниже.

Мощностные характеристики нагрузки можно точно задать одним единственным параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, так как в цепи постоянного тока существует единственный тип сопротивления – активное сопротивление.

Мощностные характеристики нагрузки для случая переменного тока невозможно точно задать одним единственным параметром, так как в цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому только два параметра: активная мощность и реактивная мощность точно характеризуют нагрузку.

Принцип действия активного и реактивного сопротивлений совершенно различный. Активное сопротивление – необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и т.д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Реактивное сопротивление – попеременно накапливает энергию затем выдаёт её обратно в сеть – примеры: конденсатор, катушка индуктивности (параграф 40,41, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Дальше в любом учебнике по электротехнике Вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая на активном сопротивлении) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; так же для характеристики мощности нагрузки используют ещё два параметра: полную мощность и коэффициент мощности. Все эти 4 параметра:

  1. Активная мощность: обозначение P , единица измерения: Ватт
  2. Реактивная мощность: обозначение Q , единица измерения: ВАр (Вольт Ампер реактивный)
  3. Полная мощность: обозначение S , единица измерения: ВА (Вольт Ампер)
  4. Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ , единица измерения: безразмерная величина

Эти параметры связаны соотношениями: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Также cosФ

называется коэффициентом мощности (Power Factor PF )

Поэтому в электротехнике для характеристики мощности задаются любые два из этих параметров так как остальные могут быть найдены из этих двух.

Например, электромоторы, лампы (разрядные) — в тех. данных указаны P[кВт] и cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР: см. приложение)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ: см. приложение)
(примеры технических данных разных нагрузок см. приложение ниже)

То же самое и с источниками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока – активная мощность (Вт), и двумя параметрами для ист. питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная (Вт). См. например параметры ДГУ и ИБП.

Большинство офисной и бытовой техники, активные (реактивное сопротивление отсутствует или мало), поэтому их мощность указывается в Ваттах. В этом случае при расчёте нагрузки используется значение мощности ИБП в Ваттах. Если нагрузкой являются компьютеры с блоками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электромотор (например погружной насос или мотор в составе станка), люминисцентные балластные лампы и др. – при расчёте используются все вых. данные ибп: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.

См. учебники по электротехнике, например:

1. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

2. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

3. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

Так же см. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance http://en.wikipedia.org
(перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Приложение

Пример 1: мощность трансформаторов и автотрансформаторов указывается в ВА (Вольт·Амперах)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ)


АОСН-2-220-82
Латр 1.25 АОСН-4-220-82
Латр 2.5 АОСН-8-220-82





АОСН-20-220



АОМН-40-220




http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (ЛАТР / лабораторные автотрансформаторы TDGC2)

Пример 2: мощность конденсаторов указывается в Варах (Вольт·Амперах реактивных)

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


http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК)

Пример 3: технические данные электромоторов содержат активную мощность (кВт) и cosФ

Для таких нагрузок как электромоторы, лампы (разрядные), компьютерные блоки питания, комбинированные нагрузки и др. — в технических данных указаны P [кВт] и cosФ (активная мощность и коэффициент мощности) или S [кВА] и cosФ (полная мощность и коэффициент мощности) .

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка – станок плазменной резки стали / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)

Дополнение 1

Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0.8 … 1.0), то её свойства приближаются к активной нагрузке. Такая нагрузка является идеальной как для сетевой линии, так и для источников электроэнергии, т.к. не порождает реактивных токов и мощностей в системе.

Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.

Дополнение 2

Оборудование однонагрузочное (например, БП ПК) и многосоставное комбинированное (например, фрезерный промышленный станок, имеющий в составе несколько моторов, ПК, освещение и др.) имеют низкие коэффициенты мощности (менее 0.8) внутренних агрегатов (например, выпрямитель БП ПК или электромотор имеют коэффициент мощности 0.6 .. 0.8). Поэтому в настоящее время большинство оборудования имеет входной блок корректора коэффициента мощности. В этом случае входной коэффициент мощности равен 0.9 … 1.0, что соответствует нормативным стандартам.

Дополнение 3. Важное замечание относительно коэффициента мощности ИБП и стабилизаторов напряжения

Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0.8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 80 кВт, или смешанную (активно-реактивную) нагрузку максимальной мощности 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0.8.

В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе. Для стабилизатора коэффициент мощности нагрузки безразличен. Например, стабилизатор напряжения 100 кВА. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 100 кВт, или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 кВАр с любым коэффициентом мощности емкостного или индуктивного характера. Обратите внимание, что это справедливо для линейной нагрузки (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высокий КНИ) выходная мощность стабилизатора снижается.

Дополнение 4

Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:

  • К сети переменного тока 220 VAC подключена лампа накаливания 100 Вт – везде в цепи есть ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Характеристики нагрузки (лампы): мощность S=P~=100 ВА=100 Вт, PF=1 => вся электрическая мощность активная, а значит она целиком поглащается в лампе и превращается в мощность тепла и света.
  • К сети переменного тока 220 VAC подключен неполярный конденсатор 7 мкФ – в цепи проводов есть ток проводимости, внутри конденсатора идёт ток смещения (через диэлектрик). Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S=Q~=100 ВА=100 ВАр, PF=0 => вся электрическая мощность реактивная, а значит она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, опять к нагрузке и т.д.
Дополнение 5

Для обозначения преобладающего реактивного сопротивления (индуктивного либо ёмкостного) коэффициенту мощности приписывается знак:

+ (плюс) – если суммарное реактивное сопротивление является индуктивным (пример: PF=+0.5). Фаза тока отстаёт от фазы напряжения на угол Ф.

— (минус) – если суммарное реактивное сопротивление является ёмкостным (пример: PF=-0,5). Фаза тока опережает фазу напряжения на угол Ф.

Дополнение 6

Дополнительные вопросы

Вопрос 1:
Почему во всех учебниках электротехники при расчете цепей переменного тока используют мнимые числа / величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и др.), которые не существуют в реальности?

Ответ:
Да, все отдельные величины в окружающем мире – действительные. В том числе температура, реактивное сопротивление, и т.д. Использование мнимых (комплексных) чисел – это только математический приём, облегчающий вычисления. В результате вычисления получается обязательно действительное число. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20кВАр – это реальный поток энергии, то есть реальные Ватты, циркулирующие в цепи источник–нагрузка. Но что бы отличить эти Ватты от Ваттов, безвозвратно поглащаемых нагрузкой, эти «циркулирующие Ватты» решили называть Вольт·Амперами реактивными .

Замечание:
Раньше в физике использовались только одиночные величины и при расчете все математические величины соответствовали реальным величинам окружающего мира. Например, расстояние равно скорость умножить на время (S=v*t). Затем с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменный электрический ток, атом, космос и др.) появилось такое большое количество физических величин, что рассчитывать каждую в отдельности стало невозможно. Это проблема не только ручного вычисления, но и проблема составления программ для ЭВМ. Для решения данное задачи близкие одиночные величины стали объединять в более сложные (включающие 2 и более одиночных величин), подчиняющиеся известным в математике законам преобразования. Так появились скалярные (одиночные) величины (температура и др.), векторные и комплексные сдвоенные (импеданс и др.), векторные строенные (вектор магнитного поля и др.), и более сложные величины – матрицы и тензоры (тензор диэлектрической проницаемости, тензор Риччи и др.). Для упрощения рассчетов в электротехнике используются следующие мнимые (комплексные) сдвоенные величины:

  1. Полное сопротивление (импеданс) Z=R+iX
  2. Полная мощность S=P+iQ
  3. Диэлектрическая проницаемость e=e»+ie»
  4. Магнитная проницаемость m=m»+im»
  5. и др.

Вопрос 2:

На странице http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показаны S P Q Ф на комплексной, то есть мнимой / несуществующей плоскости. Какое отношение это все имеет к реальности?

Ответ:
Проводить расчеты с реальными синусоидами сложно, поэтому для упрощения вычислений используют векторное (комплексное) представление как на рис. выше. Но это не значит, что показанные на рисунке S P Q не имеют отношения к реальности. Реальные величины S P Q могут быть представлены в обычном виде, на основе измерений синусоидальных сигналов осциллографом. Величины S P Q Ф I U в цепи переменного тока «источник-нагрузка» зависят от нагрузки. Ниже показан пример реальных синусоидальных сигналов S P Q и Ф для случая нагрузки состоящей из последовательно соединённых активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений.

Вопрос 3:
Обычными токовыми клещами и мультиметром измерен ток нагрузки 10 A, и напряжение на нагрузке 225 В. Перемножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 A · 225В = 2250 Вт.

Ответ:
Вы получили (рассчитали) полную мощность нагрузки 2250 ВА. Поэтому ваш ответ будет справедлив только, если ваша нагрузка чисто активная, тогда действительно Вольт·Ампер равен Ватту. Для всех других типов нагрузок (например электромотор) – нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать анализатор сети, например APPA137:

См. дополнительную литературу, например:

Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance
http://en.wikipedia.org (перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Теория и расчёт трансформаторов малой мощности Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 г. / rev d25d5r4feb2013

Электричество само по себе невидимо, хотя от этого его опасность ничуть не меньше. Даже наоборот: как раз потому и опаснее. Ведь если бы мы его видели, как видим, например, воду, льющуюся из крана, то наверняка бы избежали множества неприятностей.

Вода. Вот она, водопроводная труба, и вот закрытый кран. Ничего не течет, не капает. Но мы точно знаем: внутри вода. И если система исправно работает, то вода эта там находится под давлением. 2, 3 атмосферы, или сколько там? Неважно. Но давление там есть, иначе система бы не работала. Где-то гудят насосы, гонят воду в систему, создают это самое давление.

А вот наш провод электрический. Где-то далеко, на другом конце тоже гудят генераторы, вырабатывают электричество. И в проводе от этого тоже давление… Нет-нет, не давление, конечно, тут в этом проводе напряжение . Оно тоже измеряется, но в своих единицах: в вольтах.

Давит в трубах на стенки вода, никуда не двигаясь, ждет, когда найдется выход, чтобы ринуться туда мощным потоком. И в проводе молча ждет напряжение, когда замкнется выключатель, чтобы потоки электронов двинулись выполнять свое предназначение.

И вот открылся кран, потекла струя воды. По всей трубе течет, двигаясь от насоса к расходному крану. А как только замкнулись контакты выключателя, в проводах потекли электроны. Что это за движение? Это ток . Электроны текут . И это движение, этот ток тоже имеет свою единицу измерения: ампер.

И еще есть сопротивление . Для воды это, образно говоря, размер отверстия в выпускном кране. Чем больше отверстие, тем меньше сопротивление движению воды. В проводах почти также: чем больше сопротивление провода, тем меньше ток.

Вот, как-то так, если образно представлять себе основные характеристики электричества. А с точки зрения науки все строго: существует так называемый закон Ома. Гласит он следующим образом: I = U/R .
I — сила тока. Измеряется в амперах.
U — напряжение. Измеряется в вольтах.
R — сопротивление. Измеряется в омах.

Есть еще одно понятие — мощность, W. С ним тоже просто: W = U*I . Измеряется в ваттах.

Собственно, это вся необходимая и достаточная для нас теория. Из этих четырех единиц измерения в соответствии с вышеприведенными двумя формулами можно вывести некоторое множество других:

Задача Формула Пример
1 Узнать силу тока, если известны напряжение и сопротивление. I = U/R I = 220 в / 500 ом = 0.44 а.
2 Узнать мощность, если известны ток и напряжение. W = U*I W = 220 в * 0.44 а = 96.8 вт.
3 Узнать сопротивление, если известны напряжение и ток. R = U/I R = 220 в / 0.44 а = 500 ом.
4 Узнать напряжение, если известны ток и сопротивление. U = I*R U = 0.44 а * 500 ом = 220 в.
5 Узнать мощность, если известны ток и сопротивление. W = I 2 *R W = 0.44 а * 0.44 а * 500 ом = 96.8 вт.
6 Узнать мощность, если известны напряжение и сопротивление. W = U 2 /R W = 220 в * 220 в / 500 ом = 96.8 вт.
7 Узнать силу тока, если известны мощность и напряжение. I = W/U I = 96.8 вт / 220 в = 0,44 а.
8 Узнать напряжение, если известны мощность и ток. U = W/I U = 96.8 вт / 0.44 а = 220 в.
9 Узнать сопротивление, если известны мощность и напряжение. R = U 2 /W R = 220 в * 220 в / 96.8 вт = 500 ом.
10 Узнать сопротивление, если известны мощность и ток. R = W/I 2 R = 96.8 вт / (0,44 а * 0,44 а) = 500 ом.

Ты скажешь: — Зачем мне это все надо? Формулы, цифры… Я ж не собираюсь заниматься расчетами.

А я так отвечу: — Перечитай предыдущую статью . Как можно быть уверенным, не зная простейших истин и расчетов? Хотя, собственно, в бытовом практическом плане наиболее интересна только формула 7, где определяется сила тока при известных напряжении и мощности. Как правило, эти 2 величины известны, а результат (сила тока) безусловно необходим для определения допустимого сечения провода и для выбора защиты .

Есть еще одно обстоятельство, о котором следует упомянуть в контексте этой статьи. В электроэнергетике используется так называемый «переменный» ток. То есть, те самые электроны движутся в проводах не всегда в одном направлении, они постоянно меняют его: вперед-назад-вперед-назад… И эта смена направления движения — 100 раз в секунду.

Погоди, но ведь везде говорится, что частота 50 герц! Да, именно так и есть. Частота измеряется в количестве периодов за секунду, но в каждом периоде ток меняет свое направление дважды. Иначе сказать, в одном периоде две вершины, которые характеризуют максимальное значение тока (положительное и отрицательное), и именно в этих вершинах происходит смена направления.

Не будем вдаваться в подробности более глубоко, но все же: почему именно переменный, а не постоянный ток?

Вся проблема в передаче электроэнергии на большие расстояния. Тут как раз вступает в силу неумолимый закон Ома. При больших нагрузках, если напряжение 220 вольт, сила тока может быть очень большой. Для передачи электроэнергии с таким током потребуются провода очень большого сечения.

Выход здесь только один: поднять напряжение. Седьмая формула говорит: I = W/U . Совершенно очевидно, что если мы будем подавать напряжение не 220 вольт, а 220 тысяч вольт, то сила тока уменьшится в тысячу раз. А это значит, что сечение проводов можно взять намного меньше.

Поиск по сайту.
Вы можете изменить поисковую фразу.

Подключение к бытовой или промышленной электрической сети потребителя, мощность которого больше той, на которую рассчитан кабель или провод чревато самыми неприятными, а порой и катастрофическими, последствиями. При правильной организации электропроводки внутри жилого помещения будут постоянно срабатывать автоматические выключатели или перегорать плавкие предохранители (пробки).

Если защита выполнена неправильно или вообще отсутствует, это может привести:

  • к перегоранию питающего провода или кабеля;
  • оплавлению изоляции и короткому замыканию между проводами;
  • перегреву медных или алюминиевых кабельных жил провода и пожару.

Поэтому перед подключение потребителя к электросети желательно знать не только его паспортную электрическую мощность, но и потребляемый от сети ток.

Расчет потребляемой мощности

Формула расчета мощности по току и напряжению знакома еще из школьного курса физики. Расчет мощности электрического тока (в ваттах) для однофазной сети проводится по выражению:

  • в котором U – напряжение в вольтах
  • I – ток в амперах;
  • Cosφ – коэффициент мощности, зависящий от характера нагрузки.

Может возникнуть вопрос – а зачем нужна формула расчета мощности по току, когда ее можно узнать из паспорта подключаемого устройства? Определение электрических параметров, включая мощность и потребляемый ток необходим на стадии проектирования электропроводки. По максимальному току, протекающему в сети определяется сечение провода или кабеля. Для расчета тока по мощности можно использовать преобразованную формулу:

Коэффициент мощности зависит от типа нагрузки (активная или реактивная). При бытовых расчетах его величину рекомендуется принимать равной 0,90…0,95. Однако при подключении электроплит, обогревателей, ламп накаливания, нагрузка которых считается активной этот коэффициент можно считать равным 1.

Вышеприведенные формулы расчета мощности по току и напряжению можно использовать для однофазной сети напряжением 220,0 вольт. Для трехфазной сети они имеют несколько модифицированный вид.

Расчет мощности трехфазных потребителей

Определение потребляемой мощности для трехфазной сети имеет свою специфику. Формула расчёта мощности электрического тока трехфазных бытовых потребителей имеет вид:

Р=3,00,5 ×U×I×Cosφ или 1,73×U×I×Cosφ,

Особенности расчета

Вышеприведенные формулы предназначены для упрощенных бытовых расчетов. При определении действующих параметров необходимо учитывать реальное подключение. Характерный пример – расчет потребляемой мощности от аккумулятора. Так как ток в цепи протекает постоянный, то коэффициент мощности не учитывается, так как характер нагрузки не влияет на потребляемую мощность. И для активных и реактивных потребителей его значение принимают равным 1,0.

Вторым нюансом, который следует учитывать пи проведении бытовых электрических расчетов – реальное значение напряжения. Не секрет, что в сельской местности сетевое напряжение может колебаться в достаточно широких пределах. Поэтому пи использовании расчетных формул в них необходимо подставлять реальные значения параметров.

Еще сложнее задача расчета трехфазных потребителей. При определении протекающего тока в сети необходимо дополнительно учитывать вид подключения — «звезда» или «треугольник».

Мощность электрического тока – скорость выполняемой цепью работы. Простое определение, морока с пониманием. Мощность подразделяется на активную, реактивную. И начинается…

Работа электрического тока, мощность

При движении заряда по проводнику поле выполняет над ним работу. Величина характеризуется напряжением, в отличие от напряженности в свободном пространстве. Заряды двигаются в сторону убывания потенциалов, для поддержания процесса требуется источник энергии. Напряжение численно равно работе поля при перемещении на участке единичного заряда (1 Кл). В ходе взаимодействий электрическая энергия переходит в другие виды. Поэтому необходим ввод универсальной единицы, физической свободно конвертируемой валюты. В организме мерой выступает АТФ, электричестве — работа поля.

Электрическая дуга

На схеме момент превращения энергии отображается в виде источников ЭДС. Если у генераторов направлены в одну сторону, у потребителя – обязательно в другую. Наглядным фактом отражается процесс расхода мощности, отбора у источников энергии. ЭДС несет обратный знак, часто называется противо-ЭДС. Избегайте путать понятие с явлением, возникающим в индуктивностях при выключении питания. Противо-ЭДС означает переход электрической энергии в химическую, механическую, световую.

Потребитель хочет выполнить работу за некоторую единицу времени. Очевидно, газонокосильщик не намерен ждать зимы, надеется управиться к обеду. Мощность источника должна обеспечить заданную скорость выполнения. Работу осуществляет электрический ток, следовательно, понятие также относится. Мощность бывает активной, реактивной, полезной и мощностью потерь. Участки, обозначаемые физическими схемами сопротивлениями, на практике вредны, являются издержками. На резисторах проводников выделяется тепло, эффект Джоуля-Ленца ведет к лишнему расходу мощности. Исключением назовем нагревательные приборы, где явление желательно.

Полезная работа на физических схемах обозначается противо-ЭДС (обычный источник с обратным генератору направлением). Для мощности имеется несколько аналитических выражений. Иногда удобно использовать одно, в других случаях – иное (см. рис.):

Выражения мощности тока

  1. Мощность – скорость выполнения работы.
  2. Мощность равна произведению напряжения на ток.
  3. Мощность, затрачиваемая на тепловое действие, равна произведению сопротивления на квадрат тока.
  4. Мощность, затрачиваемая на тепловое действие, равна отношению квадрата напряжения к сопротивлению.

Запасшемуся токовыми клещами проще использовать вторую формулу. Вне зависимости от характера нагрузки посчитаем мощность. Только активную. Мощность определена многими факторами, включая температуру. Под номинальным для прибора значением понимаем, развиваемое в установившемся режиме. Для нагревателей следует применять третью, четвертую формулу. Мощность зависит целиком и полностью от параметров питающей сети. Предназначенные для работы со 110 вольт переменного тока в европейских условиях быстро сгорят.

Трехфазные цепи

Новичкам трехфазные цепи представляются сложными, на деле это более элегантное техническое решение. Даже электричество домом поставляют тремя линиями. Внутри подъезда делят по квартирам. Больше смущает то, что некоторые приборы на три фазы лишены заземления, нулевого провода. Схемы с изолированной нейтралью. Нулевой провод не нужен, ток возвращается источнику по фазным линиям. Разумеется, нагрузка здесь на каждую жилу повышенная. Требования ПУЭ отдельно оговаривают род сети. Для трехфазных схем вводятся следующие понятия, о которых нужно иметь представление, чтобы правильно посчитать мощность:

Трехфазная цепь с изолированной нейтралью

  • Фазным напряжением, током называют, соответственно, разницу потенциалов и скорость передвижения заряда меж фазой и нейтралью. Понятно, в оговоренном выше случае с полной изоляцией формулы будут недействительны. Поскольку нейтрали нет.
  • Линейным напряжением, током называют, соответственно, разницу потенциалов или скорость перемещения заряда меж любыми двумя фазами. Номера понятны из контекста. Когда говорят о сетях 400 вольт, подразумевают три провода, разница потенциалов с нейтралью равна 230 вольт. Линейное напряжение выше фазного.

Меж напряжением и током существует сдвиг фаз. О чем умалчивает школьная физика. Фазы совпадают, если нагрузка 100% активная (простые резисторы). Иначе появляется сдвиг. В индуктивности ток отстает от напряжения на 90 градусов, в емкости — опережает. Простая истина легко запоминается следующим образом (плавно подходим к реактивной мощности). Мнимая часть сопротивления индуктивности составляет jωL, где ω – круговая частота, равная обычной (в Гц), помноженной на 2 числа Пи; j – оператор, обозначающий направление вектора. Теперь пишем закон Ома: U = I R = I jωL.

Из равенства видно: напряжение нужно отложить вверх на 90 градусов при построении диаграммы, ток останется на оси абсцисс (горизонтальная ось Х). Вращение по правилам радиотехники происходит против часовой стрелки. Теперь очевиден факт: ток отстает на 90 градусов. По аналогии проведем сравнение для конденсатора. Сопротивление переменному току в мнимой форме выглядит так: -j/ωL, знак указывает: откладывать напряжение нужно будет вниз, перпендикулярно оси абсцисс. Следовательно, ток опережает по фазе на 90 градусов.

В реальности параллельно с мнимой частью присутствует действительная – называют активным сопротивлением. Проволока катушки представлена резистором, будучи свитой, приобретает индуктивные свойства. Поэтому реальный угол фаз будет не 90 градусов, немного меньше.

А теперь можно переходить к формулам мощности тока трехфазных цепей. Здесь линия формирует сдвиг фаз. Меж напряжением и током, и относительно другой линии. Согласитесь, без заботливо изложенных авторами знания факт нельзя осознать. Меж линиями промышленной трехфазной сети сдвиг 120 градусов (полный оборот – 360 градусов). Обеспечит равномерность вращения поля в двигателях, для рядовых потребителей безразличен. Так удобнее генераторам ГЭС – нагрузка сбалансированная. Сдвиг идет меж линиями, в каждой ток опережает напряжение или отстает:

  1. Если линия симметричная, сдвиги меж любыми фазами по току составляют 120 градусов, формула получается предельно простой. Но! Если нагрузка симметрична. Посмотрим изображение: фаза ф не 120 градусов, характеризует сдвиг меж напряжением и током каждой линии. Предполагается, включили двигатель с тремя равноценными обмотками, получается такой результат. Если нагрузка несимметрична, потрудитесь провести вычисления для каждой линии отдельно, затем сложить результаты воедино для получения общей мощности тока.
  2. Вторая группа формул приведена для трехфазных цепей с изолированной нейтралью. Предполагается, ток одной линии утекает по другой. Нейтраль отсутствует за ненадобностью. Поэтому напряжения берутся не фазные (не от чего отсчитывать), как предыдущей формулой, а линейные. Соответственно, цифры показывают, какой параметр следует взять. Повремените пугаться греческих букв – фазы меж двумя перемножаемыми параметрами. Цифры меняются местами (1,2 или 2,1), чтобы правильно учесть знак.
  3. В асимметричной цепи вновь появляются фазные напряжение, ток. Здесь расчет ведется отдельно для каждой линии. Никаких вариантов нет.

На практике измерить мощность тока

Намекнули, можно воспользоваться токовыми клещами. Прибор позволит определить крейсерские параметры дрели. Разгон можно засечь только при многократных опытах, процесс чрезвычайно быстрый, частота смены индикации не выше 3-х раз в секунду. Токовые клещи демонстрируют погрешность. Практика показывает: достичь погрешности, указанной в паспорте, сложно.

Чаще для оценки мощности используют счетчики (для выплат компаниям-поставщикам), ваттметры (для личных и рабочих целей). Стрелочный прибор содержит пару неподвижных катушек, по которым течет ток цепи, подвижную рамку, для заведения напряжения путем параллельного включения нагрузки. Конструкция рассчитана сразу реализовать формулу полной мощности (см. рис.). Ток умножается на напряжение и некий коэффициент, учитывающий градуировку шкалы, также на косинус сдвига фаз между параметрами. Как говорили выше, сдвиг умещается в пределах 90 — минус 90 градусов, следовательно, косинус положителен, крутящий момент стрелки направлен в одну сторону.

Отсутствует возможность сказать индуктивная ли нагрузка или емкостная. Зато при неправильном включении в цепь показания будут отрицательными (завал набок). Произойдет аналогичное событие, если потребитель вдруг станет отдавать мощность обратно нагрузке (бывает такое). В современных приборах происходит нечто подобное же, вычисления ведет электронный модуль, интегрирующий расход энергии, либо считывающий показания мощности. Вместо стрелки присутствует электронный индикатор и множество других полезных опций.

Особые проблемы вызывают измерения в асимметричных цепях с изолированной нейтралью, где нельзя прямо складывать мощности каждой линии. Ваттметры делятся принципом действия:

  1. Электродинамические. Описаны разделом. Состоят из одной подвижной, двух неподвижных катушек.
  2. Ферродинамические. Напоминает двигатель с расщепленным полюсом (shaded-pole motor).
  3. С квадратором. Используется амплитудно-частотная характеристика нелинейного элемента (например, диода), напоминающая параболу, для возведения электрической величины в квадрат (используется в вычислениях).
  4. С датчиком Холла. Если индукцию сделать при помощи катушки пропорциональной напряжению магнитного поля в сенсоре, подать ток, ЭДС будет результатом умножения двух величин. Искомая величина.
  5. Компараторы. Постепенно повышает опорный сигнал, пока не будет достигнуто равенство. Цифровые приборы достигают высокой точности.

В цепях с сильным сдвигом фаз для оценки потерь применяется синусный ваттметр. Конструкция схожа с рассмотренной, пространственное положение таково, что вычисляется реактивная мощность (см. рис.). В этом случае произведение тока и напряжения домножим на синус угла сдвига фаз. Реактивную мощность измерим обычным (активным) ваттметром. Имеется несколько методик. Например, в трехфазной симметричной цепи нужно последовательную обмотку включить в одну линию, параллельную – в две другие. Затем производятся вычисления: показания прибора умножаются на корень из трех (с учетом, что на индикаторе произведение тока, напряжения и синуса угла между ними).

Для трехфазной цепи с простой асимметрией задача усложняется. На рисунке показана методика двух ваттметров (ферродинамических или электродинамических). Начала обмоток указаны звездочками. Ток проходит через последовательные, напряжение с двух фаз подается на параллельную (одно через резистор). Алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров складывается, умножается на корень из трех для получения значения реактивной мощности.

Прохождение электрического тока через любую проводящую среду объясняется наличием в ней некоторого количества носителей заряда: электронов – для металлов, ионов – в жидкостях и газах. Как найти её величину, определяет физика силы тока.

В спокойном состоянии носители движутся хаотично, но при воздействии на них электрического поля движение становится упорядоченным, определяемым ориентацией этого поля – возникает сила тока в проводнике. Количество носителей, участвующих в переносе заряда, определяется физической величиной – силой тока.

От концентрации и заряда частиц-носителей, или количества электричества, напрямую зависит сила тока, проходящего через проводник. Если принять во внимание время, в течение которого это происходит, тогда узнать, что такое сила тока, и как она зависит от заряда, можно, используя соотношение:

Входящие в формулу величины:

  • I – сила электрического тока, единицей измерения является ампер, входит в семь основных единиц системы Си. Понятие «электрический ток» ввёл Андре Ампер, единица названа в честь этого французского физика. В настоящее время определяется как ток, вызывающий силу взаимодействия 2×10-7 ньютона между двумя параллельными проводниками, при расстоянии 1 метр между ними;
  • Величина электрического заряда, применённая здесь для характеристики силы тока, является производной единицей, измеряется в кулонах. Один кулон – это заряд, проходящий через проводник за 1 секунду при токе 1 ампер;
  • Время в секундах.

Сила тока через заряд может вычисляться с применением данных о скорости и концентрации частиц, угла их движения, площади проводника:

I = (qnv)cosαS.

Также используется интегрирование по площади поверхности и сечению проводника.

Определение силы тока с использованием величины заряда применяется в специальных областях физических исследований, в обычной практике не используется.

Связь между электрическими величинами устанавливается законом Ома, который указывает на соответствие силы тока напряжению и сопротивлению:

Сила электрического тока здесь как отношение напряжения в электрической цепи к её сопротивлению, эти формулы используются во всех областях электротехники и электроники. Они верны для постоянного тока с резистивной нагрузкой.

В случае косвенного расчета для переменного тока следует учитывать, что измеряется и указывается среднеквадратичное (действующее) значение переменного напряжения, которое меньше амплитудного в 1,41 раза, следовательно, максимальная сила тока в цепи будет больше во столько же раз.

При индуктивном или емкостном характере нагрузки вычисляется комплексное сопротивление для определённых частот – найти силу тока для такого рода нагрузок, используя значение активного сопротивления постоянному току, невозможно.

Так, сопротивление конденсатора постоянному току практически бесконечно, а для переменного:

Здесь RC – сопротивление того же конденсатора ёмкостью С, на частоте F, которое во многом зависит от его свойств, сопротивления разных типов ёмкостей для одной частоты значительно различаются. В таких цепях сила тока по формуле, как правило, не определяется – используются различные измерительные приборы.

Для нахождения значения силы тока при известных значениях мощности и напряжения, применяются элементарные преобразования закона Ома:

Тут сила тока – в амперах, сопротивление – в омах, мощность – в вольт-амперах.

Электрический ток имеет свойство разделяться по разным участкам цепи. Если их сопротивления различны, то и сила тока будет разной на любом из них, так находим общий ток цепи.

Расчет чиллера и его подбор. Здесь вы найдете решение этого вопроса

Подробности

   Как правильно сделать расчет чиллера, на что в первую очередь надо полагаться чтобы, среди множества предложений, произвести качественный подбор чиллера?

   На этой странице мы дадим несколько рекомендаций, прислушавшись к которым вы приблизитесь к тому, чтобы сделать правильный выбор чиллера.

Расчет холодопроизводительности чиллера. Расчет мощности чиллера — его мощности охлаждения.

   В первую очередь по формуле расчет холодопроизводительности чиллера, в которой участвует объем охлаждаемой жидкости; изменение температуры жидкости, которое надо обеспечить охладителем; теплоемкость жидкости; ну и конечно время за которое этот объем жидкости надо охладить — определяется мощность охлаждения:

Формула охлаждения, т.е. формула вычисления необходимой холодопроизводительности:

Q = G*(Т1- Т2)*Cрж*pж / 3600

Q – холодопроизводительность, кВт/час

G — объёмный расход охлаждаемой жидкости, м3/час

Т2 — конечная температура охлаждаемой жидкости, оС

Т1 — начальная температура охлаждаемой жидкости, оС

Cрж -удельная теплоёмкость охлаждаемой жидкости, кДж/(кг* оС)

— плотность охлаждаемой жидкости,  кг/м3

* Для воды Cрж*pж = 4,2

По данной формуле определяется необходимая мощность охлаждения и она является основной при выборе чиллера.

  • Формулы пересчета размерностей чтобы рассчитать холодопроизводительность водоохладителя:

1 кВт = 860 кКал/час

1 кКал/час = 4,19 кДж

1 кВт = 3,4121 кБТУ/час

Подбор чиллера

   Для того, чтобы произвести подбор чиллера — очень важно выполнить правильное составление технического задания на расчет чиллера, в котором участвуют не только параметры самого водоохладителя, но и данные о его размещении и условии его совместной работы с потребителем. На основании выполненных вычислений можно — выбрать чиллер.

Не нужно забывать про то, в каком регионе Вы находитесь. Например, расчет для города Москва будет отличаться от расчета для города Мурманск так как максимальные температуры двух данных городов отличается.

   По таблицам параметров водоохлаждающих машин делаем первый выбор чиллера и знакомимся с его характеристиками. Далее, имея на руках основные характеристики выбранной машины, такие как: — холодопроизводительность чиллера, потребляемая им электрическая мощность, есть ли в его составе гидромодуль и его — подача и напор жидкости, объём проходящего через охладитель воздуха (который нагревается) в куб.метрах в секунду — Вы сможете проверить возможность установки охладителя воды на выделенной площадке. После того, как предполагаемый охладитель воды удовлетворит требованиям технического задания и вероятнее всего сможет работать на подготовленной для него площадке рекомендуем обратиться к специалистам, которые проверят Ваш выбор.

Выбор чиллера — особенности, которые надо предусмотреть при подборе чиллера.

   Основные требования к месту будущей установки охладителя воды и схемы его работы с потребителем:

  • Если запланированное место в помещении, то — возможно ли в нем обеспечить большой обмен воздуха, возможно ли в это помещение внести охладитель воды, возможно ли в нем будет его обслуживать ?
  • Если будущее размещение охладителя воды на улице — будет ли необходимость его работы в зимний период, возможно ли использование незамерзающих жидкостей, возможно ли обеспечить защиту охладителя воды от внешних воздействий (анти-вандальная, от листьев и веток деревьев, и т.д.) ?
  • Если температура жидкости, до которой её надо охлаждать ниже +6 оС или она выше + 15 оС — чаще всего такой диапазон температур не входит в таблицы быстрого выбора. В этом случае рекомендуем обратиться к нашим специалистам.
  • Следует определиться с расходом охлаждаемой воды и необходимым давлением, которое должен обеспечить гидромодуль охладителя воды — необходимое значение может отличаться от параметра выбранной машины.
  • Если температуру жидкости необходимо понизить более чем на 5 градусов, то схема прямого охлаждения жидкости водоохладителем не применяется и необходим расчет и комплектация дополнительным оборудованием.
  • Если охладитель будет использоваться круглосуточно и круглогодично, а конечная температура жидкости достаточно высока — на сколько целесообразно будет применение установки с фрикулингом?
  • В случае применения незамерзающих жидкостей высоких концентраций требуется дополнительный расчет производительности испарителя водоохладителя.

Программа подбора чиллера

   К сведению: программа подбора чиллера даёт только приближённое понимание о необходимой модели охладителя и соответствия его техническому заданию. Далее необходима проверка расчетов специалистом. При этом Вы можете ориентироваться на полученную в результате расчетов стоимость +/- 30% (в случаях с низкотемпературными моделями охладителей жидкости — указанная цифра ещё больше). Оптимальная модель и стоимость будут определены только после проверки расчетов и сопоставления характеристик разных моделей и производителей нашим специалистом.

Подбор чиллера ОнЛайн

   Вы можете сделать обратившись к нашему онлайн консультанту, который быстро и технически обоснованно даст ответ на Ваш вопрос. Также консультант может выполнить исходя из кратко написанных параметров технического задания расчет чиллера онлайн и дать приблизительно подходящую по параметрам модель.

   Расчеты, произведённые не специалистом часто приводят к тому, что выбранный водоохладитель не соответствует в полной мере ожидаемым результатам.

   Компания Питер Холод специализируется на комплексных решениях по обеспечению промышленных предприятий оборудованием, которое полностью удовлетворяет требования технического задания на поставку системы водоохлаждения. Мы производим сбор информации для наполнения технического задания, расчет холодопроизводительности чиллера, определение оптимально подходящего охладителя воды, проверку с выдачей рекомендаций по его установке на выделенной площадке, расчет и комплектацию всех дополнительных элементов для работы машины в системе с потребителем (расчет бака аккумулятора, гидромодуля, дополнительных, при необходимости теплообменников, трубопроводов и запирающей и регулирующей арматуры).

   Накопив многолетний опыт расчетов и последующих внедрений систем охлаждения воды на различные предприятия мы обладаем знаниями, по решению любых стандартных и далеко не стандартных задач связанных с многочисленными особенностями установки на предприятие охладителей жидкости, объединения их с технологическими линиями, настройке специфических параметров работы оборудования.

   Самым оптимальный и точный расчет мощности чиллера и соответственно определение модели водоохладителя можно сделать очень быстро, позвонив или послав заявку инженеру нашей компании. 

Дополнительные формулы для расчета чиллера и определения схемы его подключения к потребителю холодной воды (расчет мощности чиллера) 

  • Формула расчёта температуры, при смешении 2-х жидкостей (формула смешения жидкостей):

Тсмеш = (М1*С1*Т1+М2*С2*Т2) / (С1*M1+С2*М2)

Тсмеш – температура смешанной жидкости, оС

М1 – масса 1-ой жидкости, кг

C1 — удельная теплоёмкость 1-ой жидкости, кДж/(кг* оС)

Т1 — температура 1-ой жидкости, оС

М2 – масса 2-ой жидкости, кг

C2 — удельная теплоёмкость 2-ой жидкости, кДж/(кг* оС)

Т2 — температура 2-ой жидкости, оС

Данная формула используется, если применяется аккумулирующая емкость в системе охлаждения, нагрузка непостоянна по времени и температуре (чаще всего при расчете необходимой мощности охлаждения автоклав и реакторов)

Мощность охлаждения чиллера.

Москва ….. Воронеж ….. Белгород ….. Нижневартовск ….. Новороссийск …..
Екатеринбург ….. в Ростове-на-Дону ….. Смоленск ….. Киров ….. Ханты-Мансийск …..
Ростов-на-Дону ….. Пенза ….. Владимир ….. Астрахань ….. Брянск …..
Казань ….. Самара ….. Набережные Челны ….. Рязань ….. Нижний Тагил …..
Краснодар ….. Тольятти ….. Чебоксары ….. Волжский ….. Нижегородская область …..
Нижний Новгород ….. Ростов на Дону ….. Саратов ….. Сургут ….. Краснодарский край …..
в Ростове на Дону ….. Оренбург ….. Калуга ….. Ульяновск ….. Томск …..
Волгоград ….. Тверь ….. Марий Эл ….. Тюмень ….. Омск …..
Уфа ….. Сочи ….. Ярославль ….. Орел ….. Новгородская область …..

Мощность электрического тока. Виды и работа. Особенности

Мощность электрического тока — это количество работы, которая выполняется за определенный период. Так как работа представляет параметр изменения энергии, то мощность можно назвать характеристикой скорости передачи либо преобразования электроэнергии. С мощностью электротока человеку приходится сталкиваться и в быту и на производстве, где применяются электрические приборы. Каждый из них потребляет электроток, поэтому при их использовании всегда необходимо учитывать возможности этих приборов, в том числе заложенные в них технические характеристики.

Мощность электрического прибора имеет важнейшее значение, ведь данный показатель используется не только для расчета электрической проводки, автоматов и предохранителей, но и для решения других задач. Чем мощность электрического прибора будет больше, тем за более короткое время он сможет осуществить необходимую работу. Если сравнить между собой электрическую плитку, тепловую электропушку или электрокамин, то у них у всех разные показатели мощности. То есть они будут обогревать площадь помещения за совершенно разное время.

Виды

Мощность электрического тока также может быть вычислена по формуле:

P=A/t, которая характеризует интенсивность передачи электроэнергии, то есть работа, совершаемая током по перемещению зарядов за определенный период времени.

Здесь A – это работа, t — время, за которое работа была выполнена.

Мощность может быть двух видов: реактивной и активной.

При активной мощности осуществляется преобразование мощности электротока в энергию движения, тепла, света и иные виды. Данный перевод тока в указанные виды невозможно выполнить обратно. Активная мощность измеряется в ваттах. Один ватт равняется один Вольт умноженный на один ампер. Для бытового и производственного применения задействуются показатели на порядок больших значений: это мегаватты в киловатты.

Реактивная мощность электрического тока представляет электронагрузку, создаваемую в приборах посредством емкостной и (или) индуктивной нагрузкой.

В случае переменного тока, указанный параметр характеризуется формулой:

Q=UIsinφ

Здесь синус φ выражается сдвигом фаз, который образуется между снижением напряжения и действующим электротоком. Значение угла может находиться в пределах от 0 до 90 градусов или от 0 до -90 градусов.

Параметр Q характеризует реактивную мощность, ее можно измерить в вольт-амперах. При помощи указанной формулы можно быстро определить мощность электротока.

Реактивные и активные показатели мощности можно продемонстрировать на обычном примере: Прибор может одновременно иметь нагревающие элементы: электрический двигатель и ТЭН. На изготовление ТЭНов применяется материал, который обладает большим сопротивлением, вследствие чего при прохождении по нему тока, электроэнергия становится тепловой. В данном случае довольно-таки точно характеризуется активная мощность электротока. Если брать за основу электродвигатель то внутри него располагается обмотка из меди, которая обладает индуктивностью, что, как правило, также вызывает эффект самоиндукции.

Эффект самоиндукции обеспечивает некоторое возвращение электроэнергии непосредственно в электросеть. Данную энергию можно охарактеризовать определенным смещением в показателях по электротоку и напряжению, что приводит к нежелательным последствиям на сеть в качестве определенных перегрузок. Подобными показателями выделяются и конденсаторы вследствие собственной емкости в момент, когда весь собранный заряд направляется обратно.

В данном случае происходит смещение тока и напряжения, но в обратном перемещении. Энергия индуктивности и емкости, которые смещаются по фазе относительно параметров электрической сети и называется реактивной электромощностью. Именно обратный эффект к сдвигу фазы позволяет осуществить компенсирование мощности реактивного параметра. В результате повышается качество и эффективность электрического снабжения.

Полная мощность электрического тока характеризуется величиной, которая соответствует произведению тока и напряжения и связана с активной и реактивной мощностью следующим уравнением:

S=˅P2+Q2

Где S – полная мощность, вычисляемая корнем из произведений квадратов активной и реактивной мощностей.

Для простоты восприятия активная мощность есть там, где присутствует активная нагрузка, к примеру, спиральные нагреватели, сопротивление проводов и тому подобное. Реактивная мощность наблюдается там, где имеется реактивная нагрузка, то есть элементы индуктивности и емкости, к примеру, конденсаторы.

Принцип действия

Когда заряд движется по проводнику, то электромагнитное поле выполняет над ним работу. Данная величина характеризуется напряжением. Заряды направляются в сторону снижения потенциалов, однако для поддержания указанного процесса необходим некоторый источник энергии. Напряжение по своему показателю соответствует работе поля, которое необходимо для перемещения единичного заряда Кулона на рассматриваемом участке. При перемещении заряда возникают явления, при которых электроэнергия может приходить в другие виды энергии.

Для доставки электроэнергии от электростанции до конечного потребителя необходимо выполнить определенную работу. Для создания требуемого напряжения, то есть возможности выполнения работы электротока по перемещению заряда, применяется трансформатор. Данное устройство производит увеличение показателя напряжения. Полученный ток под высоким напряжением, иногда достигающим 10 тысяч Вольт, движется по высоковольтным проводам. При достижении места назначения, он попадает на трансформатор, который уменьшает напряжение до промышленных или бытовых показателей. Далее ток направляется на производства, в квартиры и дома.

Применение
Одним из основных элементов электроцепи является приемник электроэнергии. Именно электрические приемники служат для преобразования электроэнергии в другие виды энергии:

Указанные преобразования возможны лишь в том случае, если ток проходит через сопротивление необходимого уровня. То есть при перемещении зарядов по проводнику наблюдается потеря энергии, что как раз и вызвано наличием сопротивления. Если рассматривать это дело на атомарном уровне, то электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки. Это приводит к возбуждению и теп­ловому движению, вследствие чего происходит потеря энергии.

Особенности

Мощность электрического тока влияет на то, как быстро прибор сможет выполнить работу, то есть за определенное время. К примеру, дорогой обогреватель, имеющий в 2 раза большую мощность, обогреет помещение быстрее, чем два дешевых, с меньшей в 2 раза мощностью. Получается, что выгоднее купить агрегат, имеющий большую мощность, чтобы быстрее обогреть холодное помещение. Но, в то же время, такой агрегат будет тратить существенно больше энергии, чем его более дешевый аналог.

Потребляемая мощность всех приборов в доме учитывается и при подборе проводки для прокладки в доме. Если не учитывать этого и в последующем включить в сеть слишком много приборов, то это вызовет перегрузку сети. Проводка не сможет выдержать мощность электрического тока всех приборов, что приведет к плавлению изоляции, замыканию и самовоспламенению проводки. В результате может начаться пожар, который может привести к непоправимым последствиям.

Поэтому так важно знать мощности электрических приборов, чтобы правильно подобрать сечение и материал проводов или не допускать одновременного включения в сеть приборов, имеющих большую мощность.

В качества примера можно привести следующие показатели:
  • Сетевой роутер требует 10-20 Вт.
  • Бытовой сварочный аппарат имеет мощность 1500-5500 Вт.
  • Стиральная машина потребляет мощность 350-2000 Вт.
  • Электрическая плитка имеет мощность 1000-2000 Вт.
  • Холодильник бытовой потребляет мощность 15-700 Вт.
  • Монитор жидкокристаллический имеет мощность 2-40 Вт.
  • Монитор с электролучевой трубкой потребляет 15-200 Вт.
  • Системный блок ПК потребляет 100-1200 Вт.
  • Электрический пылесос имеет мощность 100-3000 Вт.
  • Лампа накаливания бытовая – 25-200 Вт.
  • Электрический утюг – 300-2000 Вт.
Интересные особенности

Мощность электрического тока раньше благодаря Джеймсу Уатту измерялась в лошадиных силах. Однако в конце девятнадцатого века было решено присвоить мощности название Ватт, чтобы увековечить имя известного ученого и изобретателя. На тот период это случилось впервые, когда единице измерения присвоили имя ученого. Именно с этого времени пошла традиция присвоения имен ученых единицам измерения.

Мощность электрического тока молнии составляет порядка один ТераВатт, при этом происходит ее преобразование в световую и тепловую энергию. Температура внутри молнии при этом составляет 25 тысяч градусов. Молния способна ударять в одно и то же место. А согласно статистике молния попадает в мужчин примерно в 5 раз больше, чем в представителей женского пола.

Похожие темы:

Пресс-центр компании «Диполь»


Алексей Телегин, ведущий блога по источникам питания Keysight Technologies

Мы продолжаем знакомить читателей с материалами, посвященными базовым понятиям и подходам в использовании источников питания (ИП), современным решениям в данной области и уникальным функциям, помогающим решить самые сложные задачи, возникающие при тестировании. В этом номере менеджер по развитию бизнеса и ведущий раздела по системам электропитания объединенного блога Keysight Technologies в России Алексей Телегин обсуждает такие фундаментальные понятия, как мощность и энергия.

Энергия становится все более ценным товаром, ведь человечество гораздо быстрее находит способы ее потребления, чем способы воспроизводства. Даже если бы мы были способны добывать или преобразовывать энергию в неограниченных количествах, процессы ее производства и потребления все равно оказывали бы огромное влияние на жизнь всей планеты. Для решения проблемы растущих потребностей необходимы более разумные и эффективные способы использования энергии. Нельзя не отметить, что в ряде отраслей происходит постоянное развитие технологий для решения данной задачи, и компания Keysight Technologies является активным участником этого, безусловно, положительного процесса.

Несмотря на то, что мощность и энергия — фундаментальные понятия, и большинство профессионалов прекрасно понимают различие между ними, я иногда встречаю сотрудников, ошибочно использующих одно из этих слов вместо другого. Действительно, эти понятия тесно связаны, но все же являются принципиально разными по смыслу.

Итак, начнем с энергии. Вероятно, лучше всего рассматривать ее с точки зрения классической механики движения заряженных частиц. Уравнение кинетической энергии выглядит следующим образом:

Ek = &frac12 × m × v2,

где Ek — энергия частицы, m — масса, а v — скорость. До тех пор, пока эта движущаяся частица не испытывает воздействия, ее энергия остается неизменной. Но что произойдет с частицей под действием внешней силы? Этот вопрос приводит нас к понятию работы. Механическая работа — это мера силы, зависящая от численной величины, направления силы и от перемещения точки. Если эта сила действует в том же направлении, что и перемещение, работа определяется как положительная. Частица получает энергию. Если сила действует в направлении, противоположном перемещению, тогда работа является отрицательной. Энергия частицы уменьшается. Работа выражается следующим образом:

W = Ek2–Ek1,

где Ek1 — энергия частицы до воздействия на нее силы, а Ek2 — энергия частицы после воздействия.

Работа — это количественная мера изменения энергии этой частицы.

Мы подошли к вопросу определения потенциальной энергии. В механике потенциальную энергию можно описать как нечто, что я буду называть возобновляемой силой, приложенной в направлении, противоположном перемещению. В самом типичном случае это будет масса объекта, поднятого на некоторую высоту, на который действует сила тяжести. Это также может быть сила, использованная для растягивания пружины на некоторое расстояние. В случае силы тяжести потенциальную энергию описывает следующая формула:

Ep = m × g × y,

где Ep — потенциальная энергия частицы, m — масса, g — сила тяжести, а y — высота частицы над заданной точкой отсчета. Обратите внимание, что вес — это произведение массы на силу тяжести. Работа, складываемая или вычитаемая (соответственно), — это подъем или опускание частицы на вертикальное расстояние под действием силы тяжести.

Для электричества понятия работы и энергии точно такие же, как и в контексте механики. Известно, что энергию нельзя создать или уничтожить, ее можно только преобразовать из одной формы в другую. Энергию света можно преобразовать в электрическую при помощи фотоэлемента. Электрическую энергию можно преобразовать в механическую при помощи электродвигателя и т. д. Эти процессы не являются эффективными на все 100%, потому что значительная доля исходной энергии преобразуется также в тепловую. Общепринятой мерой энергии являются джоули, которые равны одной ватт-секунде. Чаще всего мы сталкиваемся с этим понятием, когда оплачиваем счета за электроэнергию: сумма в них рассчитывается на основании количества киловатт-часов электроэнергии, которая израсходована с момента выставления предыдущего счета.

Как и в механике, энергию в электрических системах можно сохранять — в частности, в реактивных компонентах (катушках индуктивности и конденсаторах). Энергия в катушке вычисляется по формуле:

E = &frac12× L × I2,

где E — энергия в джоулях, L — индуктивность в генри, а I — сила тока в амперах. Катушка индуктивности хранит свою энергию в магнитном поле. Соответственно, энергия конденсатора определяется по формуле:

E = &frac12× C × V2,

где E — энергия в джоулях, C — емкость в фарадах, а V — электрический потенциал в вольтах. Конденсатор хранит свою энергию в электрическом поле.

Надеюсь, что теперь вы имеете более четкое представление о том, что представляет собой энергия (и работа). Далее необходимо связать эти понятия с мощностью.

Мы знаем, как можно увеличить энергию или, наоборот, уменьшить ее в системе под воздействием совершаемой работы, и установили, что совершенная работа приводит к изменению количества энергии. Но необходимо также знать, в течение какого периода выполнялась работа. Ведь она могла совершаться в течение минуты, дня или года. Мощность является мерой скорости, с которой выполняется работа, и энергии, добавляемой в систему или удаляемой из системы.

Средняя мощность = совершаемая работа/интервал времени.

Когда мы слышим слово «мощность», чаще всего нам в голову приходит мощность в лошадиных силах, которой обладает какой-нибудь автомобиль (по крайней мере, это утверждение справедливо для большинства автолюбителей). Несмотря на то, что чаще всего это понятие используется в отношении механических систем, лошадиная сила все же остается мерой мощности, точно так же, как и электрическая мощность, которую мы потребляем из розеток у себя дома.

Когда-то, еще во времена тепловых двигателей, Джеймс Ватт придумал термин «лошадиная сила» в качестве средства для сравнения своих паровых двигателей с интенсивностью работы, которую может производить лошадь. Механическая работа — это мера силы (фунты), затраченной на перемещение на расстояние (футы). В результате расчета было принято, что лошадь может переместить 550 футо-фунтов за одну секунду, или производить 550 футо-фунтов мощности в секунду.

Электрическая мощность также является мерой работы, выполняемой за единицу времени. Однако в этом случае она перемещает заряд в 1 Кл (кулон) при потенциале в 1 В (вольт) за 1 с (секунду). Обратите внимание, что 1 А (ампер) равен 1 Кл/с. Одна единица электрической мощности равна одному ватту. Подведем итог:

P (ватты) = Q (кулоны) × V (вольты) / t (секунды) = I (амперы) × V (вольты).

Мы говорили о том, что энергия измеряется в ватт-секундах и киловатт-часах. Разделите количество энергии на интервал времени, за который она была использована, и вы получите мощность в ваттах и киловаттах! Какова взаимосвязь между механической и электрической мощностью? Когда появились первые электродвигатели, необходимо было соотнести работу, которую они могли выполнить, с работой тепловых двигателей, которая измерялась в лошадиных силах, где одна лошадиная сила равна 550 футо-фунтов/с. Было определено, что электромотору с КПД, равным 100%, требуется 746 Вт электрической мощности, чтобы произвести одну лошадиную силу механической мощности. Обратите внимание, что оценка работы в лошадиных силах основана на британских единицах измерения физических величин. Мера лошадиной силы на основании метрической системы немного отличается и составляет около 735 Вт.

Итак, теперь вы умеете рассчитывать количество потребляемой мощности электрическими приборами и в лошадиных силах, и в ваттах. В то же время, вы также можете рассчитать мощность двигателя своего автомобиля в ваттах (или киловаттах) вместо лошадиных сил: в наши дни это довольно полезный навык, поскольку мощность в ваттах признается во всем мире, а в лошадиных силах — не везде.

Измерение мощности. Механическая мощность формула и определение

то есть произведение векторов силы на скорость движения — и есть мощность. В чем измеряется она? По международной системе СИ, единицей измерения данной величины является 1 Ватт.

Ватт и другие единицы измерения мощности

Ватт означает мощность, где за одну секунду производится работа в один джоуль. Последнюю единицу назвали так в честь англичанина Дж.Уатта, который изобрел и соорудил первую паровую машину. Но он при этом использовал другую величину — лошадиную силу, каковая применяется и по сей день. Одна лошадиная сила приблизительно равна 735,5 Ватт.

Таким образом, кроме Ватта, мощность измеряют в метрической лошадиной силе. А при очень малом значении также используют Эрг, равный десяти в минус седьмой степени Ватт. Возможно и измерение в одной единице массы/силы/метров в секунду, что равно 9,81 Ватт.

Мощность в двигателе

Названная величина является одной из самых важных в любом моторе, который бывает самой разной мощности. Например, электрическая бритва имеет сотые доли киловатта, а ракета космического корабля насчитывает миллионы.

Для разной нагрузки необходима различная мощность для сохранения определенной скорости. Например, машина станет тяжелее, если в нее поместить больше груза. Тогда сила трения о дорогу увеличится. Поэтому, чтобы поддерживать ту же скорость, что и в ненагруженном состоянии, потребуется большая мощность. Соответственно, мотор будет съедать больше топлива. Об этом факте известно всем водителям.

Но при большой скорости важна и инерция машины, которая прямо пропорциональна ее массе. Бывалые водители, знающие об этом факте, находят при езде лучшее сочетание топлива и скорости, чтобы бензина уходило меньше.

Мощность тока

В чем измеряется мощность тока? В той же самой единице по системе СИ. Она может быть измерена прямым или косвенным методом.

Первый способ реализуется при помощи ваттметра, потребляющего существенную энергию и сильно нагружающего источник тока. С его помощью измеряется от десяти Ватт и более. Косвенный метод используют при необходимости измерить малые значения. Приборами для этого служат амперметр и вольтметр, подсоединенные к потребителю. Формула в данном случае будет иметь такой вид:

При известном сопротивлении нагрузки, измеряем протекающую через нее величину тока и находим мощность так:

P = I 2 ∙ R н.

По формуле P = I 2 /R н также может быть вычеслена мощность тока.

В чем измеряется она в сети трехфазного тока, тоже не секрет. Для этого применяют уже знакомый прибор — ваттметр. Причем решить задачу, чем измеряется электрическая мощность, можно с помощью одного, двух или даже трех приборов. Например, для четырехпроводной установки потребуется три устройства. А для трехпроводной при несимметричной нагрузке — два.

Выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Эффективная мощность , мощность двигателя, отдаваемая рабочей машине непосредственно или через силовую передачу. Различают полезную, полную и номинальную Э. м. двигателя. Полезной называют Э. м. двигателя за вычетом затрат мощности на приведение в действие вспомогательных агрегатов или механизмов, необходимых для его работы, но имеющих отдельный привод (не от двигателя непосредственно). Полная Э. м. — мощность двигателя без вычета указанных затрат. Номинальная Э. м., или просто номинальная мощность, — Э. м., гарантированная заводом-изготовителем для определённых условий работы. В зависимости от типа и назначения двигателя устанавливаются Э. м., регламентируемые стандартами или техническими условиями (например, наибольшая мощность судового реверсивного двигателя при определённой частоте вращения коленчатого вала в случае заднего хода судна — так называемая мощность заднего хода, наибольшая мощность авиационного двигателя при минимальном удельном расходе топлива — так называемая крейсерская мощность и т. п.). Э. м. зависит от форсирования (интенсификации) рабочего процесса, размеров и механического кпд двигателя.

Единицы измерения

Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила .

Соотношения между единицами мощности
Единицы Вт кВт МВт кгс·м/с эрг/с л. с.
1 ватт 1 10 -3 10 -6 0,102 10 7 1,36·10 -3
1 киловатт 10 3 1 10 -3 102 10 10 1,36
1 мегаватт 10 6 10 3 1 102·10 3 10 13 1,36·10 3
1 килограмм-сила-метр в секунду 9,81 9,81·10 -3 9,81·10 -6 1 9,81·10 7 1,33·10 -2
1 эрг в секунду 10 -7 10 -10 10 -13 1,02·10 -8 1 1,36·10 -10
1 лошадиная сила 735,5 735,5·10 -3 735,5·10 -6 75 7,355·10 9 1

Мощность в механике

Если на движущееся тело действует сила , то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:

M — момент, — угловая скорость, — число пи , n — частота вращения (об/мин).

Электрическая мощность

Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

S — Полная мощность, ВА

P — Активная мощность, Вт

Q — Реактивная мощность, ВАр

Приборы для измерения мощности

Примечания

См. также

Ссылки

  • Влияние формы электрического тока на его действие. Журнал «Радио», номер 6, 1999 г.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Мощность (физика)» в других словарях:

    Наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, св ва и строение материи и законы её движения. Понятия Ф. и её законы лежат в основе всего естествознания. Ф. относится к точным наукам и изучает количеств … Физическая энциклопедия

    Примеры разнообразных физических явлений Физика (от др. греч. φύσις … Википедия

    I. Предмет и структура физики Ф. – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего… … Большая советская энциклопедия

    Физика высоких плотностей энергий (англ. High Energy Density Physics, HED Physics) раздел физики на стыке физики конденсированного состояния и физики плазмы, занимающийся изучением систем, имеющих высокую плотность энергии. Под высокой … Википедия

    Электрическая мощность физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Содержание 1 Мгновенная электрическая мощность … Википедия

    Электрическая мощность физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Содержание 1 Мгновенная электрическая мощность 2 Мощность постоянного тока … Википедия

    У этого термина существуют и другие значения, см. Интенсивность. Интенсивность Размерность MT−3 Единицы измерения СИ Вт/м² … Википедия

    Ваттметр (ватт + гр. μετρεω измеряю) измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала. Содержание 1 Классификация 2 Ваттметры низкой частоты и постоянного тока … Википедия

Мощностью называется физическая величина, которая показывает, насколько движется энергия внутри электрической цепи конкретного оборудования. Что она собой представляет, в каких единицах выражается, в чем измеряется мощность, какие есть для этого приборы? Об этом и другом далее.

Мощностью называется скалярный вид физической величины, который равен скорости изменения с преобразованием, передачей или потреблением системной энергии. Согласно более узкому понятию, это показатель, который равен отношению затраченного времени на работы к самому периоду, который тратится на работу. Обозначается в механике символом N. В электротехнической науке используется буква P. Нередко можно увидеть также символ W, от слова ватт.

Мощность

Различается полезная, полная и номинальная в машинном двигателе. Полезная это сила двигателя, за исключением затрат, которые потрачены на работу всех остальных систем. Полная — указанная сила без вычетов, а номинальная — указанная и гарантированная заводом.

Дополнительная информация! Стоит отметить, что также есть мощность звука и взрывного звука. В первом случае это скалярная величина, связанная со звуковыми волнами и звуковой энергией, которая также измеряется в ваттах, а вторая связана с энерговыделением тротиловых разложений.

Основное понятие в учебном пособии

В чем измеряется

Устаревшей измерительной единицей считается лошадиная сила. Отвечая четко на вопрос, в чем измеряется механическая мощность, стоит отметить, что согласно современным международным показателям, единица мощности это ватт. Стоит отметить, что ватт — производная единица, которая связана с другими. Она равна Джоулю в секунду или килограмму, умноженному на метр в квадрате, поделенный на секунду. Также ватт это вольт, умноженный на ампер.

Важно отметить, что ватт делиться на мега, кило и вольт ампер.

Формулы для измерения

Мощность — величина, которая непосредственным образом связана с другими показателями. Так, она прямым образом связана со временем, силой, скоростью, вектором силы и скоростью, модулем силы и скорости, моментом силы и частотой вращения. Нередко в формулах при вычислении электрической мощностной разновидности задействуется также число Пи, показатель сопротивления, мгновенный ток с напряжением на конкретном участке электрической сети, активная, полная и реактивная сила. Непосредственным участником в вычислении является амплитуда с угловой скоростью и начальной силой тока с напряжением.

Электрическая

Электрической мощностью называется величина, которая показывает, с какой скоростью или преобразованием двигается электрическая энергия. Для изучения мгновенной электрической мощностной характеристики на определенном участке цепи, необходимо знать значение тока и напряжения мгновенного тока и перемножить данные значения.

Чтобы понять, сколько составляет активный, полный, реактивный или мгновенный реактивный мощностный показатель, нужно знать точные цифры амплитуды тока, амплитуды напряжения, угла тока с напряжением, а также угловую скорость и время, поскольку все существующие физические формулы сводятся к этим параметрам. Также в формулах задействуется синус, косинус угла и значение 1/2.

Понятие электрической мощности

Гидравлическая

Гидравлическим мощностным показателем в гидромашине или гидроцилиндре называется произведение машинного перепада давления на жидкостный расход. Как правило, это основная формулировка, взятая из единственной существующей формулы для вычисления.

Обратите внимание! Больше алгебраических и инженерных правил можно найти в прикладной науке о движениях жидкостей и газов, а именно в гидравлике.

Постоянного и переменного тока

Что касается мощности постоянного с переменным током, то чаще всего их причисляют к электрической разновидности. Конкретного понятия для двух разновидностей нет, однако их можно вычислить, исходя из имеющихся алгебраических установок. Так, мощностью постоянного тока является произведение силы тока и постоянного напряжения или же удвоенное значение силы тока на электрическое сопротивление, которое, в свою очередь, вычисляется делением двойного напряжения на обычное сопротивление.

Что касается переменного тока, это произведение силы тока с напряжением и косинусом сдвига фаз. При этом беспрепятственно можно посчитать только активную и реактивную разновидность. Узнать полное мощностное значение можно через векторную зависимость этих показателей и площади.

Чтобы измерить эти показатели, можно воспользоваться как указанными выше приборами, так и фазометром. Этот прибор служит, чтобы вычислить реактивную разновидность по государственному эталону.

Понятие переменной мощности тока

В целом, мощность — это величина, основное предназначение которой показывать силу работы конкретного прибора и во многих случаях скорость деятельности, взаимодействуя с ним. Она бывает механической, электрической, гидравлической и для постоянного с переменным током. Измеряется по международной системе в ваттах и киловаттах. Приборами для ее вычисления выступает вольтметр, ваттметр. Основные формулы для самостоятельного расчета перечислены выше.

Мощность является физическим показателем. Она определяет работу, производимую во временном отрезке и помогающую измерять энергетическое изменение. Благодаря единице измерения мощности тока легко определяется скоростное энергетическое течение энергии в любом пространственном промежутке.

Расчет и виды

Из-за прямой зависимости мощности от напряжения в сети и токовой нагрузки следует, что эта величина может появляться как от взаимодействия большого тока с малым напряжением, так и в результате возникновения значительного напряжения с малым током. Такой принцип применим для превращения в трансформаторах и при передаче электроэнергии на огромные расстояния.

Существует формула для расчета этого показателя. Она имеет вид P = A / t = I * U, где:

  • Р является показателем токовой мощности, измеряется в ваттах;
  • А — токовая работа на цепном участке, исчисляется джоулями;
  • t выступает временным промежутком, на протяжении которого совершалась токовая работа, определяется в секундах;
  • U является электронапряжением участка цепи, исчисляется Вольтами;
  • I — токовая сила, исчисляется в амперах.

Электрическая мощность может иметь активные и реактивные показатели. В первом случае происходит преобразование мощностной силы в иную энергию. Ее измеряют в ваттах, так как она способствует преобразованию вольта и ампера.

Реактивный показатель мощности способствует возникновению самоиндукционного явления. Такое преобразование частично возвращает энергетические потоки обратно в сеть, из-за чего происходит смещение токовых значений и напряжения с отрицательным воздействием на электросеть.

Определение активного и реактивного показателя

Активная мощностная сила вычисляется путем определения общего значения однофазной цепи в синусоидальном токе за нужный временной промежуток. Формула расчета представлена в виде выражения Р = U * I * cos φ, где:

  • U и I выступают в качестве среднеквадратичного токового значения и напряжения;
  • cos φ является углом межфазного сдвига между этими двумя величинами.

Благодаря мощностной активности электроэнергия превращается в другие энергетические виды: тепловую и электромагнитную энергии. Любая электросеть с током синусоидального или несинусоидального направления определяет активность цепного участка суммированием мощностей каждого отдельного цепного промежутка. Электромощность трехфазного цепного участка определяется суммой каждой фазной мощности.

Аналогичным показателем активной мощностной силы считается величина мощности прохождения, которая рассчитывается путем разницы между ее падением и отражением.

Реактивный показатель измеряется в вольт-амперах. Он является величиной, применяемой для определения электротехнических нагрузок, создаваемых электромагнитными полями внутри цепи переменного тока. Единица измерения мощности электрического тока вычисляется умножением среднеквадратичного значения напряжения в сети U на переменный ток I и угол фазного синуса между этими величинами. Формула расчета выглядит следующим образом: Q = U * I * sin.

Если токовая нагрузка меньше напряжения, тогда фазное смещение носит положительное значение, если наоборот — отрицательное.

Величина измерения

Основной электротехнической единицей является мощность. Для того чтобы определить, в чем измеряется мощность электрического тока, нужно изучить основные характеристики этой величины. По законам физики ее измеряют в ваттах. В условиях производства и в быту величина переводится в киловатты. Вычисления крупных мощностных масштабов требуют перевода в мегаватты. Такой подход практикуется на электростанциях для получения электрической энергии. Работа исчисляется в джоулях. Величина определяется следующими соотношениями:

Потребительская мощностная сила обозначается на самом электроприборе или в паспорте к нему. Определив этот параметр, можно получить значения таких показателей, как напряжение и электрический ток. Используемые показатели указывают, в чем измеряется электрическая мощность, они могут выступать в виде ваттметров и варметров. Реактивная сила показателя мощности определяется фазометром, вольтметром и амперметром. Государственным эталоном того, в чем измеряется мощность тока, считается частотный диапазон от 40 до 2500 Гц.

Примеры вычислений

Для расчета тока чайника при электромощности 2 КВт используется формула I = P / U = (2 * 1000) / 220 = 9 А. Для запитывания прибора в электросеть не используется длина разъема в 6 А. Приведенный пример применим только тогда, когда полностью совпадает фазное и токовое напряжение. По такой формуле рассчитывается показатель всех бытовых приборов.

Если цепь является индуктивной или имеет большую емкость, то рассчитывать мощностную единицу тока необходимо, используя другие подходы. К примеру, мощность в двигателе с переменным током определяется с помощью формулы Р = I * U * cos.

При подключении прибора к трехфазной сети, где напряжение будет составлять 380 В, для определения показателя суммируются мощности каждой фазы в отдельности.

В качестве примера можно рассмотреть котел из трех фаз мощностной вместимостью 3 кВт, каждая из которых потребляет 1 кВт. Ток на фазе рассчитывается по формуле I = P / U * cos φ = (1 * 1000) / 220 = 4,5 А.

На любом приборе обозначается показатель электромощности. Передача большого мощностного объема, применяемая в производстве, осуществляется по линиям с высоким напряжением. Энергия преобразовывается с помощью подстанций в электроток и подается для использования в электросети.

Благодаря несложным расчетам определяется мощностная величина. Зная ее значение, можно сделать правильный подбор напряжения для полноценной работы приборов бытового и промышленного предназначения. Такой подход поможет избежать перегорания электроприборов и обезопасить электросети от перепадов напряжения.

Все мы ежедневно сталкиваемся с электроприборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у каждого из них в технической инструкции указана мощность. Сегодня мы разберемся что же это такое, узнаем виды и способы расчета.

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д. ), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

При расчете мощности в цепи переменного тока принято выделять активную, реактивную и полную составляющие.

Понятие активной мощности

Активная “полезная” мощность — это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в (Вт ).

Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с , однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73

Понятие реактивной мощности

Реактивная “вредная” мощность — это мощность, которая образуется в процессе работы электроприборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается обратно в сеть.

Использовать в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она во многом вредит сети питания, потому обычно его пытаются компенсировать.

Обозначается эта величина латинской буквой Q.

ЗАПОМНИТЕ! Реактивная мощность измеряется не в привычных ваттах (Вт ), а в вольт-амперах реактивных (Вар ).

Рассчитывается по формуле:

Q = U⋅I⋅sinφ ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, sinφ – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! При расчете данная величина может быть как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.

Емкостные и индуктивные нагрузки

Главным отличием реактивной (емкостной и индуктивной ) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые имеют свойство запасать энергию и позже отдавать ее в сеть.

Индуктивная нагрузка преобразует энергию электрического тока сначала в магнитное поле (в течение половины полупериода ), а далее преобразует энергию магнитного поля в электрический ток и передает в сеть. Примером могут служить асинхронные двигатели, выпрямители, трансформаторы, электромагниты.

ВАЖНО! При работе индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.

Емкостная нагрузка преобразует энергию электрического тока в электрическое поле, а затем преобразует энергию полученного поля обратно в электрический ток. Оба процесса опять же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, синхронные двигатели.

ВАЖНО! Во время работы емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент мощности cosφ (читается косинус фи )– это скалярная физическая величина, отражающая эффективность потребления электрической энергии. Проще говоря, коэффициент cosφ показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.

Коэффициент cosφ находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При более точном расчете следует учитывать нелинейные искажения синусоиды, однако, в обычных расчетах ими пренебрегают.

Значение данного коэффициента может изменяться от 0 до 1 (если расчет ведется в процентах, то от 0% до 100% ). Из расчетной формулы не сложно понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составляющая, а значит лучше показатели прибора.

Понятие полной мощности. Треугольник мощностей

Полная мощность – это геометрически вычисляемая величина, равная корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей соответственно. Обозначается латинской буквой S.

S = U⋅I

ВАЖНО! Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА ).

Треугольник мощностей – это удобное представление всех ранее описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.

Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – полную мощность. Согласно законам геометрии, косинус угла φ равен отношению активной и полной составляющих, то есть он является коэффициентом мощности.


Как найти активную, реактивную и полную мощности. Пример расчета

Все расчеты строятся на указанных ранее формулах и треугольнике мощностей. Давайте рассмотрим задачу, наиболее часто встречающуюся на практике.

Обычно на электроприборах указана активная мощность и значение коэффициента cosφ. Имея эти данные несложно рассчитать реактивную и полную составляющие.

Для этого разделим активную мощность на коэффициент cosφ и получим произведение тока и напряжения. Это и будет полной мощностью.

Как измеряют cosφ на практике

Значение коэффициента cosφ обычно указано на бирках электроприборов, однако, если необходимо измерить его на практике пользуются специализированным прибором – фазометром . Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.

Если полученный коэффициент cosφ достаточно низок, то его можно компенсировать практически. Осуществляется это в основном путем включения в цепь дополнительных приборов.

  1. Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
  2. Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.

Мощность – это один из важнейших показателей электроприборов, поэтому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.

Формула мощности — уравнения с примерами

Большинству вещей вокруг нас требуется некоторая мощность для эффективной работы. Здесь слово мощность используется для обозначения всего, что обеспечивает необходимую силу или энергию для правильной работы. Например, многие устройства, такие как мобильные телефоны, компьютеры, вентиляторы и т. Д., Работают от электричества, и если мы не зарядим аккумулятор нашего телефона, он выключится. Точно так же, если в доме нет электричества, вентилятор не может работать.Следовательно, электричество является источником энергии для таких устройств. Кроме того, эта сила может быть и в какой-то другой форме, например, в виде физических или человеческих ресурсов.

Преимущества формулы мощности

Формула мощности служит многим целям, например:

  • Формула мощности помогает определить работу, выполняемую конкретным объектом или человеком в определенное время.

  • Помогает определить, какой объект более эффективен, а какой менее эффективен. Например, если x и y выполняют одну и ту же задачу и x выполняет ее за 4 часа, а y выполняет ту же задачу за 6 часов.Это означает, что «х» более эффективен, чем «у». Это просто потому, что у x больше мощности, чем у.

  • Из приведенного примера также можно понять, как мощность может помочь в определении того, сколько работы сделано и в какое время она была сделана. И, зная об эффективности работы кого-то или чего-то, мы также можем сделать некоторые правильные выводы и решения в отношении того же самого.

Краткий обзор формул мощности.

  • Проще говоря, мощность чего угодно можно получить, разделив работу, выполненную объектом, на время, затраченное объектом на выполнение этой работы.Это общая идея власти, есть много случаев, когда формула власти меняется.

  • Существует одна формула мощности, называемая «законом Ома», по имени ученого, который дал эту формулу. Формула выглядит так: P = VI, и она приведена в главе книги, посвященной электричеству. В формуле P = VI, p обозначает мощность, V обозначает разность потенциалов, а I обозначает ток.

  • Закон Ома также имеет вариант, который выглядит как P = r × l2 или V2/R, это формула для электрической мощности.Здесь R — сопротивление, V — разность потенциалов, а l — ток.

  • Есть еще одна формула, которая называется уравнением механической мощности, или просто уравнением мощности. Формула P = E/t, где P означает мощность, E означает энергию, а t означает время в секундах. Эта формула гласит, что мощность – это потребление энергии в единицу времени.

Есть много других формул силы, которые вы можете легко найти в PDF-файле, который Vedantu предоставляет бесплатно.

Если мы посмотрим вокруг себя, мы обнаружим несколько вещей, которые требуют энергии для запуска или работы. Эта сила может быть чем угодно в виде электричества, физических, человеческих ресурсов и т. д. Основная повестка дня остается прежней: способность выполнять работу в определенное время.

Формула пороха может быть определена как работа, выполненная любым конкретным объектом или источником за заданное время.

Предположим, что два человека A и B выполняют одну и ту же задачу, но A закончил ее раньше B, тогда что это значит?

Это просто означает, что A более эффективен, чем B, и эффективность прямо пропорциональна мощности, поэтому мы можем сказать, что A более мощный, чем B.Именно это и есть мощность, она определяется как работа, совершаемая телом в данное время.

Мощность = Работа, выполненная объектом или телом / Общее затраченное время.

Формула мощности различается в соответствии с требуемыми формулировками, например, она может отличаться для силовых объектов, а также может отличаться для электронных устройств.

 

Формула мощности для различных отношений и единиц измерения:

P = VI

Эта формула мощности взята из главы об электричестве.Формула дана великим ученым по имени Ом, и эта формула названа в его честь и также известна как закон Ома.

Утверждается, что мощность прямо пропорциональна разности потенциалов проводника. Здесь P обозначает мощность, V обозначает разность потенциалов, а I обозначает ток. Единицей СИ является ватт. Единицей измерения V является вольт, а для I — столбец.

Формула электрической мощности

P = R × I2 или V2 / R: Эти формулы являются вариантом закона Ома.Здесь R обозначает сопротивление, V обозначает разность потенциалов, а I обозначает ток.

В нем указано, что мощность прямо пропорциональна квадрату разности потенциалов и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

 

 Уравнение мощности

P = E/t: Эту формулу также называют уравнением механической мощности. Здесь E обозначает энергию в джоулях, а t обозначает время в секундах.

Эта формула гласит, что потребление энергии в единицу времени называется мощностью.

 

  P = w/t

Это самая распространенная и основная формула силы, о которой мы узнали очень рано. Эта формула получена из теоремы работы-энергии.

В нем говорится, что работа, совершаемая в единицу времени, называется мощностью. Здесь W обозначает работу в джоулях, а t обозначает время в секундах.

 

 P = F × s/t

В этой формуле F обозначает силу, приложенную к объекту, s обозначает перемещение объекта, а t обозначает общее время.

В нем говорится, что общее время, необходимое объекту для перемещения из одного места в другое при приложении к нему внешней силы, называется мощностью.

Формула силы различна для разных полей, как указано выше, но смысл ее остается практически одинаковым для всех.

 

NCERT Тематические решения для всех классов

Вывод некоторых формул мощности:

Электрическая мощность:

Как мы знаем из закона Ома:

 

Теперь подставив это значение в стандартное уравнение, P = VI

Получим,

P = I × I × R

P = I^2 × R

Или,

P = V × V / R

P = V2 / R.(следовательно, доказано)

Здесь

P = Сила объекта или тела.

В = Разность потенциалов между двумя концами проводника.

I = ток, протекающий по цепи.

R = сопротивление провода.

 

Формула мощности

P = F × s/t

Как мы знаем,

Мощность = работа за время

P = F × s/t

Здесь

P = Мощность.

F = Сила, приложенная к телу.

Вт = Работа тела.

t = общее время.

с = полное перемещение тела.

Преимущества формулы мощности — уравнения с примерами.

  • В предмете науки уравнения играют жизненно важную роль, и поэтому уравнения должны пониматься лучше. Потому что только запоминание уравнений не поможет учащимся лучше понять концепцию электричества.

  • Со стороны примеров служит иллюстрацией уравнений. То есть с помощью примеров уравнения можно понять на более глубоком уровне.

Формула мощности в физике Уравнение и примеры | Что такое уравнение мощности? — Видео и стенограмма урока

Примеры мощности в физике

Чтобы лучше понять мощность, полезно увидеть несколько примеров мощности в физике. Мощность можно рассчитать несколькими способами и использовать для расчета других величин, таких как скорость.Несколько примеров показаны ниже.

Пример 1. Использование формулы мощности в физике

Вот пример использования формулы мощности. Рассмотрим приведенный выше пример, когда человек применяет силу для перемещения ящика. Человек прикладывает силу 7 Н и перемещает ящик на 3 м. Это занимает у человека 9 секунд. В чем сила человека?

Первым шагом является расчет работы. Это можно рассчитать по формуле

{экв}W = Fd {/экв}

Подстановка известных значений дает

{экв}W = (7N)(3m) {/экв}

Итак, работа { экв}W = 21 Дж {/экв}.Следующим шагом является расчет мощности в соответствии с уравнением рабочего времени для мощности, которое равно

{экв}P = Вт/т {/экв}

Следовательно, мощность равна

{экв}P = 21 Дж/ 9s {/eq}

Мощность человека составляет {eq}2,3 Вт {/eq}.

Пример 2. Как найти степень в физике

Рассмотрим другой пример. Лифт может поднять человека и несколько ящиков общей массой 500 кг на второй этаж здания. Если лифт имеет номинальную мощность 1500 Вт, с какой скоростью он может перемещать человека и ящики?

Схема, показывающая человека и коробки, путешествующие в лифте.2) {/eq}

Итак, необходимая сила равна {eq}4900N {/eq}. Следующим шагом будет использование уравнения сила-скорость:

{eq}P = Fv {/eq}

Преобразование этого уравнения для определения скорости дает

{eq}v=P/F {/eq}

Следовательно, скорость равна

{экв}v=(1500 Вт)/(4900Н) {/экв}

{экв}v= 0,3 м/с {/экв}

Пример 3. Расчет мощности в физике

Вот еще один пример того, как найти силу в физике. Скалолаз массой 65 кг поднимается прямо по склону горы.Они преодолевают расстояние 15 м за 35 секунд. При одинаковой мощности с какой скоростью они могли бы подняться с рюкзаком массой 12 кг?

Иллюстрация человека, занимающегося скалолазанием.

Первым шагом для этой задачи является расчет выходной мощности скалолаза. Для этого необходимо рассчитать силу, используя

{экв}F = мг {/экв}

Итак, сила равна

{экв}F = (65 кг)(9.2) = 637N {/eq}

Следующим шагом является вычисление работы, заданной как

{eq}W=Fd {/eq}

Следовательно, работа равна

{eq}W=(637N) (15 м) = 9555 Дж {/экв}.

Теперь можно рассчитать выходную мощность

{экв}P=Вт/т {/экв}

Таким образом, выходная мощность альпиниста равна {экв}P=(9555 Дж)/(35с)=273Вт {/eq}

Теперь, при одинаковой выходной мощности, скорость можно рассчитать, используя

{eq}v=P/F=P/mg {/eq}

Масса скалолаза и рюкзака равна 77 кг, подстановка известных значений дает

{экв}v=(273Вт)/(77кг\×9.2)=0,4 м/с {/eq}

Следовательно, скалолаз может подниматься со скоростью {eq}0,4 м/с {/eq} с рюкзаком.

Резюме урока

Мощность описывает, как быстро используется или передается энергия. Его также можно рассматривать как работу, совершаемую в единицу времени. В результате единицей мощности является джоуль в секунду, также известный как ватт . Понятие мощности можно применять во многих повседневных ситуациях, таких как вождение автомобиля, бег по лестнице и перемещение мебели.

Мощность можно рассчитать одним из двух способов. Уравнение рабочего времени включает в себя деление работы на время. Уравнение сила-скорость умножает силу на скорость, пока скорость постоянна. Эти уравнения можно использовать для решения задач, связанных с мощностью. Примеры, представленные в этом уроке, показывают, как можно рассчитать мощность в таких ситуациях, как перемещение тяжелых предметов по горизонтали и вертикали. Они также показали, как мощность связана с работой, силой и скоростью.

Сила (физика): определение, формула, единицы измерения, как найти (с примерами)

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: Эми Дасто лестничный пролет, но они вряд ли закончат задачу за то же время. Бодибилдер, вероятно, будет быстрее, потому что у него более высокая мощность, чем у пятиклассника.

Точно так же гоночный автомобиль с высокой мощностью лошадиных сил сможет проехать дальше намного быстрее, чем, ну, в общем, лошадь.

TL;DR (слишком длинно, не читал)

Мощность — это мера того, сколько работы выполняется за интервал времени.

Небольшое примечание о лошадиных силах: этот термин предназначен для сравнения мощности парового двигателя с мощностью лошади, так как двигатель мощностью 700 лошадиных сил может выполнять примерно в 700 раз больше работы, чем одна лошадь. Это восходит к тому времени, когда паровые двигатели были новыми, и один из самых выдающихся изобретателей, работавших над повышением их эффективности, Джеймс Уатт придумал этот термин, чтобы убедить среднего человека в их ценности.

Формулы для мощности

Существует два способа расчета мощности в зависимости от доступной информации. Кроме того, есть две единицы мощности, которые одинаково действительны.

1. Мощность в пересчете на работу и время:

P=\frac{W}{t}

Где работа ​ Вт ​ измеряется в ньютон-метрах (Нм), а время ​ t ​измеряется в секундах (с).

2. Мощность с точки зрения силы и скорости:

P=Fv

Где сила ​ F ​ выражается в ньютонах (Н), а скорость ​ v ​ выражается в метрах в секунду (м/с) .

Эти уравнения не эквивалентны случайным образом. Второе уравнение может быть получено из первого следующим образом:

Обратите внимание, что работа совпадает с произведением силы на перемещение:

W=Fd

Подставьте это в первое уравнение мощности:

Затем, поскольку перемещение в любую единицу времени равно скорости ​ (v = d/t), перепишите члены в конце как v ​, чтобы получить уравнение второй степени.

Единицы мощности

Единица мощности в системе СИ p обычно представлена ​​как Ватт (Вт) ​, названная в честь того же Джеймса Уатта, который разработал двигатели и сравнил их с лошадьми.На бирках лампочек и других бытовых приборов обычно указывается эта единица.

Однако вторая формула мощности приводит к другой единице измерения. Сила, умноженная на скорость, измеряется в ньютон-метрах в секунду (Нм/с). Затем, поскольку единица энергии джоуль также определяется как один ньютон-метр (Нм), первая часть этого может быть переписана как джоуль, в результате чего вторая единица мощности в системе СИ: джоулей в секунду (дж /с).

Как стать сильным та же работа выполняется быстрее (уменьшение t ​ или увеличение t ​).Мощная машина сильная и быстрая, а слабая ни то, ни другое. Чем легче и быстрее можно выполнить работу, тем мощнее , тем мощнее сущность, выполняющая работу.

Это также означает, что очень мощная машина, скажем, очень мускулистый бодибилдер, все еще может ​ не хватать мощности ​. Человек, который может поднять очень тяжелый груз, но только очень медленно, менее силен, чем тот, кто может поднять его быстро.

Точно так же очень быстрая машина или человек, который мало что делает, кто-то быстро вертится на месте, но никуда не двигается, на самом деле не обладает силой.

Пример расчета мощности

1. Усэйн Болт выработал около 25 Вт энергии в своем рекордном спринте на 100 м, который длился 9,58 секунды. Сколько работы он проделал?

Поскольку ​ P ​ и ​ t ​ даны, а ​ W ​ неизвестно, используйте первое уравнение:

P=\frac{W}{t}\implies 25=\frac{ W}{9,58}\подразумевается W=239,5\text{ Нм}

2. С какой средней силой он отталкивался от земли во время бега?

Так как ​ работа ​ в Нм уже известна, как ​ перемещение ​ в метрах, деление на длину пробега даст ​ силу ​ (иными словами, ​ работа ​равно ​ силы, умноженной на перемещение: ​ W = F × d):

\frac{239.5}{100}=2,395\text{ N}

3. Сколько энергии вырабатывает человек массой 48 кг, который за 6 секунд взбирается по 3-метровой лестнице?

В этой задаче заданы перемещение и время, что позволяет быстро рассчитать скорость:

v=\frac{d}{t}=\frac{3}{6}=0,5\text{ м/с}

Во втором уравнении мощности есть скорость, но также и сила. Человек, взбегающий по лестнице, пытается противостоять силе тяжести. Итак, силу в данном случае можно найти, используя их массу и ускорение свободного падения, которое на Земле всегда равно 9.8 м/с 2 .

F_{grav}=mg=48\times 9.8=470.4\text{ N}

Теперь сила и скорость укладываются во вторую формулу мощности:

=Fv=470.4\times 0.5 = 235.2\text{ Дж/ s}

Обратите внимание, что решение оставить здесь в качестве единиц измерения Дж/с, а не Ватт, является произвольным. Столь же приемлемым ответом является 235,2 Вт.

4. Одна лошадиная сила в единицах СИ составляет около 746 Вт, что основано на нагрузке, которую здоровая лошадь могла бы нести в течение одной минуты. Какую работу за это время выполнила лошадь?

Единственный шаг перед подстановкой значений мощности и времени в первое уравнение — убедиться, что время указано в правильных единицах СИ (секунды), переписав одну минуту как 60 секунд.Тогда:

P=\frac{W}{t}\implies 746=\frac{W}{60}\implies W=44 670\text{ Nm}

Киловатты и электричество

Многие электроэнергетические компании взимают плату с клиентов плата, основанная на их киловатт-часах ​использования. Чтобы понять значение этой общей единицы электрической мощности, начните с разбивки единиц.

Префикс кило означает 1000, поэтому киловатт (кВт) равен 1000 Вт. Таким образом, киловатт-часа (кВтч) — это количество киловатт, использованное за один час времени.

Чтобы подсчитать киловатт-часы, умножьте количество киловатт на использованные часы. Таким образом, если кто-то использует 100-ваттную лампочку в течение 10 часов, он израсходует в общей сложности 1000 ватт-часов или 1 кВтч электроэнергии.

Киловатт-час Примеры задач

1. Электроэнергетическая компания взимает 0,12 доллара за киловатт-час. Очень мощный пылесос мощностью 3000 Вт используется в течение 30 минут. Во сколько домовладельцам обходится это количество энергии?

3\текст{кВт}\раз 0.5\text{ ч}= 1,5\text{ кВтч}\text{ и }1,5\text{ кВтч}\times 0,12\text{ долларов/кВтч} = \$0,18

каждые 4 кВтч электроэнергии возвращаются в сеть. Солнце дает около 1000 Вт энергии на квадратный метр. Если солнечная батарея площадью два квадратных метра на доме собирает энергию в течение 8 часов, сколько денег она генерирует?

Учитывая информацию в задаче, солнечная батарея должна быть в состоянии собрать 2000 Вт от Солнца, или 2 кВт. За 8 часов это 16 кВтч.

\frac{\$10}{4\text{кВтч}}\times 16\text{кВтч}=\$40

Формула мощности | Формула электрической мощности в цепях постоянного и переменного тока

Мы используем электроэнергию, предоставляемую нашей коммунальной компанией, для обеспечения нас светом, теплом, работающими приборами и т. д. Поскольку электрический потенциал (напряжение) и ток являются двумя величинами, доступными нам, когда коммунальная служба поставляет электроэнергию, эти две величины являются основными. параметры, определяющие Электрическую Мощность. В этом руководстве давайте подробно рассмотрим электрическую мощность, формулу электрической мощности в цепях переменного и постоянного тока.

Что такое электроэнергия?

Электрическая энергия является одной из широко используемых форм энергии в нашей повседневной жизни, будь то питание от сети переменного тока или батареи. Наша коммунальная компания поставляет эту электрическую энергию в виде электрического потенциала и тока, а скорость, с которой электрическая энергия передается в электрической цепи, называется электрической мощностью.

С точки зрения физики, Энергия — это способность выполнять Работу, а скорость выполнения этой Работы известна как Сила.

Итак, если P — мощность, W — работа, а t — время, то

Мощность P = работа, выполненная в единицу времени = Вт/т

Мощность измеряется в ваттах.

Мы знаем, что электрический потенциал — это количество работы, совершаемой при перемещении единичного заряда, а ток — это скорость движения заряда.

Используя приведенное выше утверждение, мы можем переписать предыдущее уравнение мощности как:

P = Вт/т = (Вт/Q) × (Q/т) Вт

Первый член (Вт/Q) представляет электрический потенциал (В), а второй член (Q/t) представляет ток (I).

Итак, электрическая мощность P = V × I.

Формула электроэнергии в цепях переменного и постоянного тока

В зависимости от типа тока в цепи, т. е. переменного тока или постоянного тока, электрическая мощность может быть дополнительно классифицирована на мощность переменного и постоянного тока.

Давайте теперь посмотрим на разные формулы электроэнергии в цепях постоянного и переменного тока.

Формулы мощности в цепях постоянного тока

В простых цепях постоянного тока, т. е. электрических цепях с источником питания постоянного тока, формула мощности приведена ниже:

P = В × I

Мощность в резистивных цепях постоянного тока является произведением напряжения и тока.

Мы можем вывести дальнейшие формулы мощности, применив закон Ома. Согласно закону Ома, напряжение в цепи (или компоненте) является произведением сопротивления и тока.

В = I × R

Итак, если мы используем это уравнение в приведенной выше формуле степени, мы получим

P = V × (V/R) = V 2 /R

P = (I×R) × I = I 2 R

В зависимости от доступных количеств вы можете использовать одну из трех формул мощности для расчета мощности постоянного тока.

Формулы мощности в цепях переменного тока

Измерение мощности в цепях постоянного тока очень просто, так как все, что вам нужно сделать, это умножить напряжение и силу тока. Но то же самое невозможно в цепях переменного тока, поскольку значения напряжения и тока постоянно меняются как по величине, так и по направлению (знаку).

Значения переменного напряжения и тока обычно записываются как

В AC = В P × sin(ωt) и I AC = I P × sin(ωt)

Чтобы рассчитать мощность переменного тока, мы должны каким-то образом рассчитать средние значения напряжения и тока.Математически мы используем среднеквадратичное значение или среднеквадратичное значение для определения средних значений синусоидальных функций.

Если V RMS является среднеквадратичным значением напряжения переменного тока, а I RMS является среднеквадратичным значением переменного тока, тогда средняя мощность переменного тока равна

.

P AC (среднее значение) = В СКЗ × I СКЗ

Если f(t) является функцией времени t, то ее среднеквадратичное значение равно

.

 

 

Применяя приведенную выше формулу к нашим синусоидальным значениям переменного напряжения и тока, мы получаем:

В СКЗ = В P /√2 и I СКЗ = I P /√2

Мощность, которую мы рассчитали ранее (P AC (Average)) на самом деле называется полной мощностью.Это не что иное, как произведение среднего (или эффективного) напряжения и тока, т. Е. Это максимальная средняя мощность, подаваемая на чисто резистивную нагрузку.

Но катушки индуктивности и конденсаторы имеют фазовые сдвиги и реактивное сопротивление. Итак, с катушками индуктивности и конденсаторами есть еще два способа определить мощность в цепях переменного тока. Это реальная мощность (активная мощность) и реактивная мощность.

Реальная мощность также известна как активная мощность и представляет собой мощность, рассеиваемую в цепи из-за ее резистивных элементов.

Активная мощность = V RMS × I RMS × cos(θ), где θ — фазовый угол, на который напряжение опережает ток.

Реактивная мощность — это мощность, рассеиваемая в цепи за счет индуктивности и емкости (или реактивного сопротивления).

Задается как реактивная мощность = V RMS × I RMS × sin(θ)

Итак, мы можем сказать, что (полная мощность) 2 = (активная мощность) 2 + (реактивная мощность) 2

Формулы мощности постоянного и переменного тока

В следующей таблице перечислены все формулы мощности для цепей переменного и постоянного тока.

Цепь Мощность
DC P = В × I
Р = В 2
P = I 2 × R
Фактическая мощность однофазного переменного тока ½ В P × I P × cos(θ) = V СКЗ × I СКЗ × cos(θ)
Однофазная реактивная мощность переменного тока ½ В P × I P × sin(θ) = V СКЗ × I СКЗ × sin(θ)
Реальная мощность трехфазного переменного тока 3 × V L-N × I L-N × cos(θ) = √3 × V L-L × I L-L × cos(θ)
Реактивная мощность трехфазного переменного тока 3 × V L-N × I L-N × sin(θ) = √3 × V L-L × I L-L × sin(θ)

Заключение

Простое руководство по изучению электроэнергии.Мы узнали, что такое электрическая мощность, как рассчитать мощность в цепях постоянного и переменного тока, используя соответствующие формулы мощности, реальную, реактивную и полную мощность в цепях переменного тока, а также формулу мощности как для однофазных, так и для трехфазных цепей переменного тока.

Fluid Power Formulas

об/мин.
 

Basic Fluid Power Formulas / Гидравлика / Пневматика

Переменная

Словесная формула с единицами измерения

Упрощенная формула

Давление жидкости — P (PSI) = сила (фунты) / площадь (кв.В.) P = F / A
Расход жидкости — Q GPM = расход (галлоны) / единица времени (минуты) Q = В / Т
Мощность жидкости в лошадиных силах — л.с. лошадиных сил = Давление (PSIG) × Расход (GPM)/ 1714 л.с. = PQ/1714

Формулы привода

Переменная

Словесная формула с единицами измерения

Упрощенная формула

Область цилиндра — A ( кв.В.) = ? × Радиус (дюйм) 2 А  =  ? × Р 2
(кв. дюйм) = ? × Диаметр (дюйм) 2  / 4 А = ? × D 2  / 4
Сила цилиндра — F (фунты) = давление (psi) × площадь (кв. дюйм) F = P × A
Скорость цилиндра — v (футов/сек) = (231 × расход (гал/мин))/(12 × 60 × площадь) v   =  (0.3208 × галлонов в минуту) / А
Вместимость цилиндра — В Объем = ? × Радиус 2  × Ход (дюймы) / 231 В = ? × R 2  × L / 231 (L = длина хода)
Скорость потока цилиндра — Q Объем = 12 × 60 × Скорость (фут/сек) × Чистая площадь (дюймы) 2  / 231 Q = 3,11688 × v × A
Момент гидравлического двигателя — T Крутящий момент (дюйм.фунты) = Давление (psi) × расход. (дюймы 3 / обр.) / 6.2822 T = P × d / 6,2822
Крутящий момент = л.с. × 63025 / об/мин Т = л.с. × 63025 / п
Крутящий момент = Расход (гал/мин) × Давление × 36,77 / об/мин Т = 36,77×Q×P/n
Скорость гидромотора  — n Скорость (об/мин)  =  (231 × GPM) / Disp. (дюймы) 3 n = (231 × GPM) / d
Мощность гидромотора, л.с. л.с. = крутящий момент (дюйм.фунты) × об/мин / 63025 л.с. = T × n / 63025

Формулы насоса

Переменная

Словесная формула с единицами измерения

Упрощенная формула

Производительность насоса — галлонов в минуту галлонов в минуту = (скорость (об/мин) × расход.(куб. дюйм)) / 231 галлонов в минуту = (n × д) / 231
Мощность насоса, л.с. л.с. = галлонов в минуту × давление (psi) / 1714 × КПД л.с. = (Q × P) / 1714 × E
Эффективность насоса — E Общая эффективность = Выходная мощность / Входная мощность E В целом = HP Out  / HP In X 100
Общая эффективность = объемная эффективность.× Механический эффект. E Общий  = Eff Vol. × Эфф Мех.
Объемный КПД насоса — E Объемная эффективность = Фактический выходной расход (GPM) / Теоретический выходной расход (GPM) × 100 Эфф. Том.  = Q Акт.  / Q Тео.  Х ​​100
Механический КПД насоса — E Механический КПД = Теоретический крутящий момент для привода / Фактический крутящий момент для привода × 100 Эфф Мех = T Тео.  / Т Акт. × 100
Рабочий объем насоса — CIPR Рабочий объем (дюймы 3  / об.) = Расход (галлонов в минуту) × 231 / об/мин насоса CIPR = гал/мин × 231 / об/мин
Крутящий момент насоса — T Крутящий момент = Мощность × 63025 / T = 63025 × л.с./об/мин
Крутящий момент = Давление (PSIG) × Рабочий объем насоса (CIPR) / 2? Т = Р × КИПР/6.28

Формулы мощности в однофазных и трехфазных цепях постоянного и переменного тока

Формулы и уравнения для электроэнергии в цепях постоянного и переменного тока 1-Φ и 3-Φ

Вернемся к основам. Ниже приведены простые формулы для расчета электроэнергии для однофазной цепи переменного тока, трехфазной цепи переменного тока и цепи постоянного тока. Вы можете легко найти электрическую мощность в ваттах , используя следующие формулы электрической мощности в электрических цепях .

Базовая формула электрической мощности в цепях переменного и постоянного тока

Формулы мощности в цепях постоянного тока
  • P = В x I
  • P = I 2 x R
  • Р = В 2 / Р

Формулы мощности в однофазных цепях переменного тока
  • P = V x I x Cos Ф
  • P = I 2 x R x Cos Ф
  • P = V 2 / R (Cos Ф)

Формулы мощности в трехфазных цепях переменного тока
  • P = √3 x V L x I L x Cos Ф
  • P = 3 x V Ph x I Ph x Cos Ф
  • P = 3 x I 2 x R x Cos Ф
  • P = 3 (V 2 /R) x Cos Ф

Где:

Формулы мощности переменного тока в сложных цепях:
Комплексная мощность и полная мощность:

Когда в цепи есть катушка индуктивности или конденсатор, мощность становится комплексной мощностью «S» , что означает, что она состоит из двух частей, т.е.е. действительная и мнимая часть. Величина Комплексной мощности называется Полная мощность |S|.


Где

  • P — реальная мощность
  • Q — реактивная мощность
Активная или активная мощность и реактивная мощность:

Действительная часть Комплексная мощность «S» известна как активная или действительная мощность «P» , а мнимая часть известна как реактивная мощность «Q».

  • S = P + jQ
  • P = V I cosθ
  • Q = V I sinθ

Где

θ — фазовый угол между напряжением и током.

Коэффициент мощности:

Коэффициент мощности «PF» — это отношение активной мощности «P» к полной мощности «|S|» . Математически коэффициент мощности представляет собой косинус угла θ между реальной мощностью и кажущейся мощностью.


Где

|С| = √(P 2 + Q 2 )

Другие формулы, используемые для коэффициента мощности, следующие:

Cosθ = R/Z

Где:

  • Cosθ = коэффициент мощности
  • R = Сопротивление
  • Z = полное сопротивление (сопротивление в цепях переменного тока, т.е. X L , X C и R , известные как Индуктивное сопротивление , Емкостное сопротивление и Сопротивление соответственно).

Cosθ = кВт/кВА

Где

  • Cosθ = коэффициент мощности
  • кВт = реальная мощность в ваттах
  • кВА = полная мощность в вольт-амперах или ваттах

Дополнительные формулы, используемые для расчета коэффициента мощности.

Реальная мощность однофазного и трехфазного тока

Где

  • В действующее значение   и I действующее значение  – это среднеквадратичное значение напряжения и тока соответственно.
  • V L-N & I L-N — это напряжение и ток между фазой и нейтралью соответственно.
  •   В L-L  и I L-L   — линейное напряжение и ток соответственно.
  • Cosθ  – коэффициент мощности PF.
Реактивная мощность однофазного и трехфазного тока:

Где

θ = угол фазы, т. е. разность фаз между напряжением и током.

В следующей таблице показаны различные формулы электрической мощности в цепях переменного и постоянного тока.

Количество DC Переменный ток (1 фаза) Переменный ток (3 фазы)

Мощность

(Ш)

  • P = В x I
  • P = I 2 х R
  • Р = В 2  / Р
  • P = V x I x Cos Ф
  • P = I 2  x R x Cos Ф
  • P = V 2  / R (Cos Ф)
  • P = √3 x V L x I L  x Cos Ф
  • P = 3 x V Ph x I Ph  x Cos Ф
  • P = 3 x I 2  x R x Cos Ф
  • P = 3 (V 2  / R) x Cos Ф 

Связанные формулы и уравнения Сообщения:

Формулы быстрого расчета мощности — Woodstock Power

Быстрые расчеты мощности и формулы

 

расчет кВт в кВА
Полная мощность S в киловольт-амперах (кВА) равна реальной мощности P в киловаттах (кВт), разделенной на коэффициент мощности PF:
S (кВА)  =  P (кВт)   / PF

расчет кВА в кВт
Реальная мощность P в киловаттах (кВт) равна полной мощности S в киловольт-амперах (кВА), умноженной на коэффициент мощности PF:
P (кВт)  =  S (кВА)   × PF

Расчет постоянного тока в киловаттах
Мощность P в киловаттах (кВт) равна силе тока I в амперах (А), умноженной на напряжение В в вольтах (В), деленное на : P (кВт)  =  I (А)   ×  В (В)  / 1000

Расчет однофазных ампер переменного тока в киловаттах
Мощность P  в киловаттах (кВт) равна коэффициенту мощности PF  умноженному на фазный ток I  в амперах (А), умноженному на 0 В среднеквадратичное напряжение В вольттах (v) разделен на 1000:
P P

(кВт) = PF × I (A) × V (V) /1000

Расчет трехфазного переменного тока в киловаттах

Расчет с линейным напряжением
Мощность P  в киловаттах (кВт) равна квадратному корню из трехкратного коэффициента мощности FP умноженного на фазный ток I  в амперах (А), умноженном на межфазное RMS напряжение V V LL в вольттах (v) разделено на 1000:
p p 9140 (кВт) = 3 × PF × I (A) × V LL  (В)  / 1000

Расчет с линейным напряжением
Мощность P  в киловаттах (кВт) равна 3-кратному коэффициенту мощности FP  умноженному на фазный ток I  в амперах (А), умноженному на среднеквадратичное напряжение между фазой и нейтралью V LN в вольтах (V) разделен на 1000:
P P

(кВт) = 3 × PF × I (A) × V LN (V) / 1000

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.