Мощность равна произведению напряжения и тока. Мощность электрического тока: формулы, расчеты и применение

Что такое мощность электрического тока. Как рассчитать мощность по формулам. Какие единицы измерения используются для мощности тока. Как измерить мощность на практике. Какие виды мощности существуют в электротехнике.

Что такое мощность электрического тока

Мощность электрического тока — это физическая величина, характеризующая скорость совершения работы электрическим током. Другими словами, мощность показывает, какую работу совершает электрический ток за единицу времени.

Мощность тока измеряется в ваттах (Вт). 1 ватт равен работе в 1 джоуль, совершаемой за 1 секунду.

В электротехнике различают несколько видов мощности:

• Активная мощность — полезная мощность, преобразуемая в другие виды энергии (механическую, тепловую и т.д.)
• Реактивная мощность — мощность, затрачиваемая на создание электромагнитных полей
• Полная мощность — геометрическая сумма активной и реактивной мощностей

Основные формулы для расчета мощности тока

Для расчета мощности электрического тока используются следующие основные формулы:

1. Мощность постоянного тока:

P = UI

где P — мощность (Вт), U — напряжение (В), I — сила тока (А)

2. Мощность переменного тока:

P = UI cos φ

где cos φ — коэффициент мощности

3. Мощность через сопротивление:

P = I²R

где R — сопротивление (Ом)

4. Мощность через напряжение и сопротивление:

P = U²/R

Единицы измерения мощности электрического тока

Основной единицей измерения мощности в Международной системе единиц (СИ) является ватт (Вт).

Часто используются кратные единицы:

• киловатт (кВт) = 1000 Вт
• мегаватт (МВт) = 1 000 000 Вт
• гигаватт (ГВт) = 1 000 000 000 Вт

Во внесистемных единицах мощность может измеряться в лошадиных силах:

1 л.с. = 735,5 Вт

Как рассчитать мощность тока на практике

Для расчета мощности электрического тока на практике используются следующие способы:

1. С помощью амперметра и вольтметра:
   • Измеряют силу тока амперметром
   • Измеряют напряжение вольтметром
   • Рассчитывают мощность по формуле P = UI
2. С помощью ваттметра:
   • Подключают ваттметр в цепь
   • Снимают показания мощности напрямую
3. Расчет по паспортным данным прибора:
   • Находят значение номинальной мощности на маркировке
   • Учитывают, что реальная мощность может отличаться от номинальной

Мощность в цепях постоянного и переменного тока

Расчет мощности в цепях постоянного и переменного тока имеет некоторые отличия:

Мощность в цепи постоянного тока:

• Рассчитывается по формуле P = UI
• Мгновенная и средняя мощности равны
• Реактивная мощность отсутствует

Мощность в цепи переменного тока:

• Рассчитывается по формуле P = UI cos φ
• Учитывается сдвиг фаз между током и напряжением
• Присутствует активная и реактивная составляющие мощности
• Полная мощность S = UI

Мощность в трехфазных цепях

Для расчета мощности в симметричных трехфазных цепях используются следующие формулы:

1. Активная мощность:

P = √3 * U_л * I_л * cos φ

2. Реактивная мощность:

Q = √3 * U_л * I_л * sin φ

3. Полная мощность:

S = √3 * U_л * I_л

где U_л — линейное напряжение, I_л — линейный ток.

Применение понятия мощности электрического тока

Знание мощности электрического тока важно в следующих областях:

• Проектирование электрических сетей и устройств
• Расчет энергопотребления приборов и оборудования
• Выбор проводов, кабелей и защитной аппаратуры
• Оценка эффективности электрических машин и устройств
• Расчет тарифов на электроэнергию

Как измерить мощность тока на практике

Для измерения мощности электрического тока на практике используются следующие приборы и методы:

1. Ваттметр

Ваттметр — это специализированный прибор для прямого измерения мощности. Принцип его работы основан на взаимодействии магнитных полей, создаваемых током и напряжением в цепи.

2. Метод амперметра-вольтметра

Этот метод включает в себя следующие шаги:

1. Измерение тока амперметром
2. Измерение напряжения вольтметром
3. Расчет мощности по формуле P = UI для постоянного тока или P = UI cos φ для переменного тока

3. Цифровые мультиметры с функцией измерения мощности

Современные цифровые мультиметры часто имеют встроенную функцию измерения мощности, что упрощает процесс измерения.

4. Анализаторы мощности

Это сложные приборы, способные измерять различные параметры электрической сети, включая активную, реактивную и полную мощность.

Факторы, влияющие на мощность электрического тока

На мощность электрического тока влияют следующие факторы:

• Напряжение в сети
• Сила тока
• Сопротивление нагрузки
• Коэффициент мощности (для переменного тока)
• Частота тока (для переменного тока)
• Температура проводников
• Качество электроэнергии

Заключение

Мощность электрического тока — важная характеристика, определяющая скорость совершения работы электрическим током. Понимание принципов расчета и измерения мощности необходимо для эффективного проектирования и эксплуатации электрических устройств и систем. Правильный учет мощности позволяет оптимизировать энергопотребление, повысить эффективность электрооборудования и обеспечить его безопасную работу.

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца – FIZI4KA

ОГЭ 2018 по физике ›

1. Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу, и электрическая энергия превращается в другие виды энергии: во внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля и пр.

Как было показано, напряжение ​\( (U) \)​ на участке цепи равно отношению работы ​\( (F) \)​, совершаемой при перемещении электрического заряда ​\( (q) \)​ на этом участке, к заряду: ​\( U=A/q \)​. Отсюда ​\( A=qU \)​. Поскольку заряд равен произведению силы тока ​\( (I) \)​ и времени ​\( (t) \)​ ​\( q=It \)​, то ​\( A=IUt \)​, т.е. работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока и времени, в течение которого совершается работа.

Единицей работы является джоуль (1 Дж). Эту единицу можно выразить через электрические единицы:

​\( [A] \)​= 1 Дж = 1 В · 1 А · 1 с

Для измерения работы используют три измерительных прибора: амперметр, вольтметр и часы, однако, в реальной жизни для измерения работы электрического тока используют счётчики электрической энергии. 2Rt \)​.

Количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока но проводнику, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.

Этот закон называют законом Джоуля-Ленца.

Содержание

• ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
  • Часть 1
  • Часть 2
• Ответы

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Силу тока в проводнике увеличили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в нём за единицу времени, при неизменном сопротивлении проводника?

1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

2. Длину спирали электроплитки уменьшили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в спирали за единицу времени, при неизменном напряжении сети?

1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

3. Сопротивления резистор ​\( R_1 \)​ в четыре раза меньше сопротивления резистора ​\( R_2 \)​. Работа тока в резисторе 2

1) в 4 раза больше, чем в резисторе 1
2) в 16 раз больше, чем в резисторе 1
3) в 4 раза меньше, чем в резисторе 1
4) в 16 раз меньше, чем в резисторе 1

4. Сопротивление резистора ​\( R_1 \)​ в 3 раза больше сопротивления резистора ​\( R_2 \)​. Количество теплоты, которое выделится в резисторе 1

1) в 3 раза больше, чем в резисторе 2
2) в 9 раз больше, чем в резисторе 2
3) в 3 раза меньше, чем в резисторе 2
4) в 9 раз меньше, чем в резисторе 2

5. Цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединенных последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если

1) проволоку заменить на более тонкую железную
2) уменьшить длину проволоки
3) поменять местами проволоку и лампочку
4) железную проволоку заменить на нихромовую

6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения напряжения на концах двух проводников (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока ​\( A_1 \)​ и ​\( A_2 \)​ в этих проводниках за одно и то же время.

1) ​\( A_1=A_2 \)​
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)

7. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения силы тока в двух проводниках (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока \( A_1 \)​ и ​\( A_2 \) в этих проводниках за одно и то же время.

1) ​\( A_1=A_2 \)​
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)

8. Если в люстре для освещения помещения использовать лампы мощностью 60 и 100 Вт, то

А. Большая сила тока будет в лампе мощностью 100 Вт.
Б. Большее сопротивление имеет лампа мощностью 60 Вт.

Верным(-и) является(-ются) утверждение(-я)

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

9. Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?

1) 36 А
2) 6 А
3) 2,16 А
4) 1,5 А

10. Электрическая плитка при силе тока 5 А потребляет 1000 кДж энергии. Чему равно время прохождения тока по спирали плитки, если её сопротивление 20 Ом?

1) 10000 с
2) 2000 с
3) 10 с
4) 2 с

11. Никелиновую спираль электроплитки заменили на нихромовую такой же длины и площади поперечного сечения. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при включении плитки в электрическую сеть. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) электрическое сопротивление спирали
Б) сила электрического тока в спирали
B) мощность электрического тока, потребляемая плиткой

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

12. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) работа тока
Б) сила тока
B) мощность тока

ФОРМУЛЫ
1) ​\( \frac{q}{t} \)​
2) ​\( qU \)​
3) \( \frac{RS}{L} \)​
4) ​\( UI \)​
5) \( \frac{U}{I} \)​

Часть 2

13. Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть с напряжением 220 В. Каково сопротивление нагревателя, если мощность электрического тока в реостате составляет 480 Вт?

Ответы

Опыт Эрстеда. Магнитное поле тока. Взаимодействие магнитов. Действие магнитного поля на проводник с током →

← Последовательное и параллельное соединения проводников

Мощность электрического тока | 8 класс

Содержание

Работа электрического тока в цепи определяется по формулам: $A = Uq$ и $A = UIt$. Но часто, кроме самой работы, нам важна скорость ее выполнения. В механике у нас была такая величина — мощность. 

Что называют мощностью? Как рассчитать мощность? 

Мощность — это физическая величина, равная отношению работы ко времени, за которое она была совершена. Она определяется по формуле: $N = \frac{A}{t}$.

На данном уроке мы рассмотрим мощность как величину, характеризующую работу именно электрического тока.

Мощность тока и ее связь с напряжением и силой тока

В электричестве мощность обозначается буквой $P$, а не $N$. При этом смысл этой величины остается тем же. Эта величина численно равна работе, которая совершается в единицу времени:
$P = \frac{A}{t}$, где $P$ — мощность электрического тока.

Как рассчитать мощность электрического тока через напряжение и силу тока?

Вы уже знаете, что работа электрического тока определяется по формуле: $A = UIt$. Подставим это выражение в определение мощности:
$P = \frac{A}{t} = \frac{UIt}{t} = UI$.

Мощность электрического тока — это величина, численно равная произведению напряжения на силу тока:
$P = UI$.

{"questions":[{"content":"Если нам известна сила тока в цепи прибора и его мощность, то напряжение мы можем рассчитать по формуле:[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["$U = \\frac{P}{I}$","$U = \\frac{N}{I}$","$U = \\frac{I}{P}$","$U = PIt$"],"explanations":["Это следует из определения мощности электрического тока: $P = UI$. ","В электричестве мощность тока обозначается буквой $P$, а не $N$.","",""],"answer":[0]}}}]}

Единицы измерения мощности тока

Что принимают за единицу мощности?

Единицей мощности является $1 \space ватт$ ($Вт$).

Из формулы $P = \frac{A}{t}$ мы получим, что $1 \space Вт = 1 \frac{Дж}{с}$.

Как выражается единица мощности через единицы напряжения и силы тока?

Из формулы $P = UI$ следует:

$1 \space ватт = 1 \space вольт \cdot 1 \space ампер$,
$1 \space Вт = 1 \space В \cdot А$.

{"questions":[{"content":"Выберите правильную единицу измерения для следующего выражения:<br />$3 \\space А \\cdot В = 3 \\space$ [[fill_choice-8]].","widgets":{"fill_choice-8":{"type":"fill_choice","options":["$Вт$","$Дж$","$Н$"],"answer":0}}}]}

Кратные единицы мощности

На практике часто используют кратные единицы мощности для удобства. К ним относятся гектоватт ($гВт$), киловатт ($кВт$) и мегаватт ($МВт$).

$1 \space гВт = 100 \space Вт$,
$1 \space кВт = 1000 \space Вт$,
$1 \space МВт = 1 \space 000 \space 000 \space Вт$.

{"questions":[{"content":"Переведите мощность, выраженную в ваттах в гектоватты:<br />$750 \\space Вт =$[[input-11]] $гВт$.","widgets":{"input-11":{"type":"input","inline":1,"answer":["7.5","7,5"]}},"step":1,"hints":["$1 \\space гВт = 100 \\space Вт$,<br />$1 \\space Вт = 0.01 \\space гВт$.","$750 \\space Вт = 7.5 \\space гВт$."]}]}

Измерение мощности электрического тока

Мощность электрического тока напрямую зависит от напряжения и силы тока в цепи. Соответственно, для того, чтобы определить мощность тока, нам понадобится два прибора: амперметр и вольтметр. Умножив показания этих приборов друг на друга, мы получим численное значение мощности.

Также для измерения мощности напрямую существуют специальные приборы — ваттметры (рисунок 1). Они непосредственно измеряют мощность электрического тока в цепи.

Рисунок 1. Лабораторный ваттметр

{"questions":[{"content":"Мощность электрического тока можно измерить с помощью[[choice-19]]","widgets":{"choice-19":{"type":"choice","options":["ваттметра","вольтметра","гальванометра","барометра"],"explanations":["","Этот прибор служит для измерения электрического напряжения.","Этот прибор предназначен для определения наличия электрического тока в цепи.","Этот прибор используется для определения атмосферного давления."],"answer":[0]}}}]}

Мощность, потребляемая некоторыми приборами

В таблице 1 представлены значения мощности для некоторых приборов. Для бытовых приборов она всегда указывается в паспорте каждого устройства.

Устройство	Потребляемая мощность $P$, $Вт$
Лампа карманного фонаря	1
Лампа накаливания	40-200
Холодильник	160
Кондиционер	800
Утюг	1200-2200
Стиральная машина	2200
Пылесос	1500-3000
Лампа звезды башни Кремля	5000
Электропоезд	6 500 000

Таблица 1. Значения мощности тока для некоторых приборов и устройств

{"questions":[{"content":"Какую работу совершает ток в кондиционере за $100 \\space с$?[[choice-26]]","widgets":{"choice-26":{"type":"choice","options":["$80 \\space кДж$","$8000 \\space Дж$","$8 \\space Дж$","$8 \\space гДж$"],"answer":[0]}},"step":1,"calc":1,"hints":["Мощность электрического тока по определению:<br />$P = \\frac{A}{t}$.","Тогда работа тока будет рассчитываться по формуле:<br />$A = Pt$.","$A = 800 \\space Вт \\cdot 100 \\space с = 80 \\space 000 \\space Дж = 80 \\space кДж$."]}]}

Упражнения

Упражнение №1

В цепь с напряжением в $127 \space В$ включена электрическая лампа, сила тока в которой равна $0.6 \space А$. Найдите мощность тока в лампе.

Дано:
$U = 127 \space В$
$I = 0.6 \space А$

$P — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Мощность электрического тока в лампе рассчитывается по формуле: $P = UI$.

$P = 127 \space В \cdot 0.6 \space А = 76.2 \space Вт$.

Ответ: $P = 76.2 \space Вт$.

Упражнение №2

Электроплитка рассчитана на напряжение $220 \space В$ и силу тока $3 \space А$. Определите мощность тока в плитке.

Дано:
$U = 220 \space В$
$I = 3 \space А$

$P — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Мощность электрического тока в плитке рассчитаем по формуле: $P = UI$.

$P = 220 \space В \cdot 3 \space А = 660 \space Вт$. 

Ответ: $P = 660 \space Вт$.

Упражнение №3

Пользуясь таблицей 1, вычислите, какую работу совершает за $1 \space ч$ электрический ток в лампе карманного фонаря, осветительной лампе мощностью $200 \space Вт$, в лампе звезды башни Кремля.

Дано:
$t = 1 \space ч$
$P_1 = 1 \space Вт$
$P_2 = 200 \space Вт$
$P_3 = 5000 \space Вт$

СИ:
$t = 3600 \space с$

$A_1 — ?$
$A_2 — ?$
$A_3 — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Мощность тока по определению равна работе, которую ток совершает за единицу времени: $P = \frac{A}{t}$.

Выразим отсюда работу и рассчитаем ее для каждой лампы:
$A = Pt$.

Работа тока в лампе карманного фонаря:
$A_1 = P_1 t$,
$A_1 = 1 \space Вт \cdot 3600 \space с = 3600 \space Дж = 3.6 \space кДж$.

Работа тока в осветительной лампе:
$A_2 = P_2 t$,
$A_2 = 200 \space Вт \cdot 3600 \space с = 720 \space 000 \space Дж = 720 \space кДж$.

Работа тока в лампе звезды башни Кремля:
$A_3 = P_3 t$,
$A_3 = 5000 \space Вт \cdot 3600 \space с = 18 \space 000 \space 000 \space Дж = 18 \space МДж$.

Ответ: $A_1 = 3.6 \space кДж$, $A_2 = 720 \space кДж$, $A_3 = 18 \space МДж$.

Упражнение №4

Рассмотрите один-два электроприбора, используемые в квартире. Найдите по паспорту приборов их мощность. Определите работу тока в них за $10 \space мин$.

Если вы не можете найти паспорт прибора, внимательно рассмотрите его. Часто производители указывают мощность на самом устройстве. Мы возьмем пылесос мощностью $2000 \space Вт$ и фен для волос мощностью $2200 \space Вт$ (рисунок 2).

Рисунок 2. Бытовые приборы с известной мощностью

Дано:
$t = 10 \space мин$
$P_1 = 2000 \space Вт$
$P_2 = 2200 \space Вт$

СИ:
$t = 600 \space с$

$A_1 — ?$
$A_2 — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Мощность тока по определению равна работе, которую ток совершает за единицу времени: $P = \frac{A}{t}$.

Выразим отсюда работу и рассчитаем ее для каждого прибора:
$A = Pt$.

Работа тока в пылесосе, совершенная за $10 \space мин$ его использования:
$A_1 = P_1t$,
$A_1 = 2000 \space Вт \cdot 600 \space с = 1 \space 200 \space 000 \space Дж = 1.2 \space МДж$.

Работа тока в фене для волос, совершенная за $10 \space мин$ его использования:
$A_2 = P_2t$,
$A_2 = 2200 \space Вт \cdot 600 \space с = 1 \space 320 \space 000 \space Дж = 1.32 \space МДж$.

Ответ: $A_1 = 1.2 \space МДж$, $A_2 = 1.32 \space МДж$.

Мощность электрического тока: особенности и измерения

Содержание

• 1 Работа электрического тока, мощность
• 2 Трехфазные цепи
• 3 На практике измерить мощность тока

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.

Формулы мощности тока

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).

Методика двух ваттметров

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.

Электрические формулы

Общие электрические единицы, используемые в формулах и уравнениях:

• Вольт — единица электрического потенциала или движущей силы — потенциал необходим для передачи тока в один ампер через сопротивление в один ом
• Ом — единица сопротивления — один ом — это сопротивление, оказываемое прохождению одного ампера при возбуждении одним вольтом
• ампер — единицы тока — один ампер — это ток, который один вольт может передать через сопротивление в один ом
• Ватт — единица электрической энергии или мощности — один ватт является произведением одного ампера и одного вольта — один ампер тока, протекающего под действием силы в один вольт, дает один ватт энергии
• Вольт Ампер — произведение вольт и ампер, как показывают вольтметр и амперметр — в системах постоянного тока вольт-ампер такой же, как ватты или переданная энергия — в системах переменного тока — вольты и амперы могут быть или не быть 100% синхронными — когда синхронные вольт ампер равен ваттам на ваттметре — при несинхронном вольте ампер превышает ватт — реактивная мощность
• Киловолт Ampere — Один киловолт Ampere — KVA — равна 1000 вольт -ампер
• Фактор мощности — Соотношение Watts к Amperes

Потенциал электричества —

OHM. Law может быть выражен:

.
.
.

U = R I (1A)

U = P / I (1B)

U = (P R) ^1/2 (1C) ^1/2 (1C)0043

Download and print Ohm’s Law

Electric Current — Ohm’s Law

I = U / R                       (2a)

I = P / U                       (2b)

I = (P / R) ^1/2 (2C)

Электрическое сопротивление — Закон Ом

R = U / I (3A)

9000 2 0040 R = U ² / P (3B)

R = P / I ² (3C)

Пример — Закон OHM’s

A 12 VOLT DISTER СПАСИТЕЛЬ . . Основной. сопротивление 18 Ом .

I = (12 В) / (18 ω )

= 0,67 (а)

• Загрузка Ом. 0008

Электроэнергетическая энергия

P = U I (4A)

P = R I ² (4B)

P = U 2

44444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 / RAI

где

P = мощность (Вт, Вт, Дж/с)

U = напряжение (вольт, В)

I ток 0003

R = resistance (ohms, Ω)

Download and print Ohm’s Law

Download and print Ohm’s Law

Electric Energy

Electric energy is power multiplied with time:

W = P T (5)

, где

W = энергия (WS, J)

T = время (S)

Альтернатива — мощность может быть выражена

P = Вт / т                     (5b)

Мощность – это потребление энергии за счет потребления времени.

Пример. Потеря энергии в резисторе

Батарея 12 В соединена последовательно с сопротивлением 50 Ом . Мощность, потребляемая резистором, может быть рассчитана как

P = (12 В) ² / (50 Ом)

   = 2,9 Вт

Энергия, рассеиваемая в

0040 60 seconds can be calculated

W = (2.9 W) (60 s)

  = 174 Ws, J

  = 0.174 kWs

  = 4.8 10 ^-5 kWh

Пример — электрическая плита

Электрическая плита потребляет 5 МДж энергии от источника питания 230 В при включении в течение 60 минут .

• энергия для нагрева воды

Номинальная мощность — энергия в единицу времени — печи может быть рассчитана как

P = (5 мдж) (10 ⁶ J/MJ)/((60 мин) (60 с/мин))

= 1389 W

= 1,39 кВт

. Можно рассчитать

I = (1389 Вт) / (230 В)

= 6 Ampere

Электрические двигатели

Эффективность моторики

μ = 746 P ₁₇₁₈

мкл. (6)

где

μ = efficiency

P _hp = output horsepower (hp)

P _{input_w} = input electrical power (watts)

or alternatively

μ = 746 P _HP / (1,732 В I PF) (6B)

Электрический двигатель — Power

P _{0002 , где}

P _3Pase = электрическая мощность 3-фазный мотор (кВт)

PF = Коэффициент мощности. = (746 р _л.с. ) / (1,732 В μ PF) (8)

, где

I _3-PHASE = Electrical 3-PH.

PF = коэффициент мощности электродвигателя

Мощность против напряжения: сравнительный анализ и факты мощность, коэффициент мощности и т.

д.

Сравнение мощности и напряжения :

0 Мощность зависит от скорости подачи энергии или потребляемой энергии в зависимости от времени

0

0

Мощность	Напряжение
Напряжение — это падение потенциала между двумя точками.
Математическое определение мощности – это произведение или произведение мгновенного напряжения и мгновенного тока цепи.	Математическое определение напряжения (согласно закону Ома) – это произведение или произведение сопротивления и тока пути или ответвления цепи.
P = VI	V = IR

Мощность равна напряжению ?

Напряжение — это падение потенциала между двумя точками, тогда как мощность — это скорость поглощенной или переданной энергии во времени.

Мгновенная (или немедленная) мощность любой цепи может быть описана как произведение мгновенного (или мгновенного) тока (i) и мгновенного (или мгновенного) напряжения (v). Единицей измерения (или компонентом) мощности является ватт. Напряжение – это электродвижущая сила, а его единицей измерения является вольт.

Какова его связь с напряжением и мощностью ?

Мощность — это скорость поглощения и выделения энергии во времени, единица измерения — ватты.

Чтобы определить связь между мощностью и напряжением, из физики мы знаем, что

[латекс] p\Delta =\frac{\mathrm{d} w}{\mathrm{d} t} [/latex]

Где p — мощность в ваттах, w — энергия в джоулях, t — время в секундах.

сейчас, [латекс] p = \ frac {\ mathrm {d} w} {\ mathrm {d} t} = \ frac {\ mathrm {d} w} {\ mathrm {d} t} \ frac {\ mathrm{d} q}{\mathrm{d} t} = vi [/latex]

so [latex] p =vi [/latex]

Здесь p — мгновенная мощность, изменяющаяся во времени величина, v — мгновенное напряжение, i — мгновенный ток.

Направление тока и полярность напряжения определяют знак мощности. Когда мощность находится в положительном знаке, то мощность передается элементу. Если мощность находится в отрицательном знаке, то мощность обеспечивается любым элементом.

Изображение предоставлено: Omegatron, средняя среднеквадратичная мощность напряжения, CC BY-SA 4.0

Согласно правилу пассивного знака, ток поступает через положительную полярность источника напряжения; когда мощность положительна, это означает поглощающую способность, а если мощность отрицательна, это означает, что элемент высвобождает или подает энергию.

Предел мощности в зависимости от напряжения ядра

Термины напряжение ядра и предел мощности являются определенными терминами для микропроцессоров.

Ограничение мощности  — это максимальное значение мощности, которая может быть произведена или потреблена системой. В некоторых случаях, когда энергопотребление превышает определенные пределы мощности для процессора, то есть когда процессор автоматически снижает частоту ядра, чтобы минимизировать мощность в требуемом диапазоне.

В то же время, Напряжение ядра — это специально определенное напряжение питания процессорного ядра микропроцессора. Каждый микропроцессор имеет определенный диапазон напряжения ядра, показывая, что диапазон напряжения ядра может варьироваться в зависимости от производителя или типа микропроцессора, что означает, что производитель может настроить процессор для использования любого напряжения в пределах диапазона определенного напряжения ядра.

Контроль коэффициента мощности и контроль напряжения

Уровень напряжения можно контролировать, управляя потреблением продукции и потоком реактивной мощности в цепи.

Различные устройства или методы управления поиском напряжения как источника или потребителя реактивной мощности, например

• Шунтирующий конденсатор синхронный конденсатор.
• Шунтирующие реакторы.
• Статические компенсаторы реактивной мощности.
• Компенсаторы реактивного сопротивления линии, такие как последовательные конденсаторы.
• Индукционные регуляторы.
• Трансформаторы с переключением ответвлений.

Контроль коэффициента мощности может использоваться для увеличения нагрузки по коэффициенту мощности, повышая эффективность распределительной системы. Для управления коэффициентом мощности могут использоваться катушки индуктивности, конденсаторы, выпрямители и т. д.

Для контроля коэффициента мощности используется специальное оборудование. Это:

• Статические конденсаторы,
• Синхронный конденсатор,
• Фазорасширитель.
Падение мощности и падение напряжения

Падение напряжения — это падение или уменьшение электрического потенциала в цепи, тогда как потеря мощности — это потеря электроэнергии.

Падение напряжения в цепи обычно вызвано сопротивлением току, протекающему через проводник, или провод любой длины или размера, который имеет некоторое сопротивление. А ток, протекающий по проводу, вызывает падение напряжения по мере увеличения длины провода, увеличения сопротивления, что приводит к значительному падению напряжения в цепи. В то же время потери мощности могут быть вызваны каким-либо сбоем в цепи или низким КПД всей цепи. Потеря мощности, как правило, вызвана коротким замыканием, каскадным отказом, предохранителем, шумом, нежелательным рассеянием мощности и т. д.

Падение напряжения в цепи можно определить по значению импеданса всей цепи. В то же время потери мощности в цепи можно определить по разнице входной и выходной мощности цепи.

По мере увеличения напряжения весь ток в цепи увеличивается, что может привести к увеличению потерь мощности в любом компоненте или проводе цепи.

Изображение предоставлено: «Высокое напряжение» от ElleFlorio под лицензией CC BY-SA 2. 0
Мощность DB против напряжения DB

Коэффициент усиления по напряжению или мощности, или любой коэффициент усиления в электронике может быть определен в дБ.

Прирост напряжения в децибелах (децибелах) можно определить как разницу между уровнем выходного напряжения (или уровнем входного электрического потенциала) в децибелах и уровнем входного напряжения (или уровнем выходного электрического потенциала) в децибелах.

Значение также равно 20-кратному стандартному логарифму отношения выходного напряжения ( [latex] V_out [/latex] ) к входному напряжению ( [latex] V_in [/latex] ).

[latex] db= 20 log10 \frac{v_o}{v_i} [/latex]

Где [latex] v_o [/latex] — выходное напряжение, а vi — входное напряжение

Прирост мощности в дБ можно описать как разницу между мощностью, генерируемой на выходе схемы в децибелах, и входной мощностью схемы в децибелах.

Значение коэффициента усиления мощности равно 10-кратному десятичному логарифму отношения мощности, генерируемой на выходе схемы, к мощности, подводимой к схеме.

[латекс] db= 10 log10 \frac{p_o}{p_i} [/latex]

Где [латекс] p_o [/латекс] — мощность, генерируемая на выходе схемы.

А [латекс] p_i [/латекс] — это входная мощность схемы.

Коэффициент усиления по мощности в сравнении с коэффициентом усиления по напряжению

Иногда усиление мощности не может быть четко определено с точки зрения входной мощности и выходной мощности.

Коэффициент усиления по мощности схемы можно описать как отношение генерируемой выходной мощности к входной мощности, подаваемой на схему. 9Коэффициент усиления по напряжению 0415 можно определить как отношение выходного напряжения, создаваемого в цепи, к входному напряжению, приложенному к цепи.

Усилитель мощности и усилитель напряжения

Усилитель — это устройство, которое используется для увеличения или усиления общей мощности сигнала.

Усилитель напряжения используется для повышения уровня напряжения (или уровня электрического потенциала) на выходе усилителя. Он также известен как усилитель слабого сигнала. Связь, используемая в этом усилителе, представляет собой связь RC. В то время как усилитель мощности используется для повышения уровня мощности на выходе усилителя, этот усилитель также считается усилителем большого сигнала. Связь, используемая в этом усилителе, является трансформаторной связью.

Величина входного сигнала усилителя мощности сравнительно больше, чем величина входного сигнала усилителя напряжения. Значение бета любого усилителя мощности намного выше, чем у усилителя напряжения. Тепловыделение у усилителя мощности выше, чем у усилителя напряжения. Импеданс нагрузки относительно выше для усилителя напряжения, чем для усилителя мощности.

Стабилизатор напряжения и регулятор напряжения

Стабилизатор напряжения — это устройство, защищающее устройство от скачков или скачков напряжения.

Стабилизатор напряжения в основном используется для улучшения качества электроэнергии, подаваемой на нагрузочное оборудование. Обычно стабилизаторы напряжения также оснащены фильтрацией электромагнитных помех (EMI) и радиочастотных помех (RFI).

Изображение предоставлено: Брюс Охаре, усилитель напряжения на операционном усилителе с обратной связью, CC0 1.0

Регулятор напряжения — это устройство, используемое для поддержания напряжения на постоянном уровне или в заданном диапазоне. Более низкое напряжение или перенапряжение могут повлиять на работу или исправность электронных устройств.

В некоторых случаях стабилизатор напряжения может быть разработан с регулятором напряжения вместе с другими схемами, которые выполняют по крайней мере еще одну функцию для улучшения качества электроэнергии, такую ​​как разделение шумов, коррекция коэффициента мощности, защита от переходных импульсов и т. д.

Изображение Авторы и права: Nanite, регулятор напряжения с обратной связью, CC0 1.0
Динамическая мощность в зависимости от напряжения

Общая рассеиваемая мощность схемы CMOS представляет собой сумму динамического и статического рассеяния или рассеяния мощности. 92 f [/latex]

Где V — напряжение питания, а f — частота коммутации.

При уменьшении напряжения питания динамическая мощность также уменьшается.

Электрическая мощность в зависимости от напряжения

Электрическая мощность может быть определена как энергия, рассеиваемая или производимая в единицу времени. Измеряемой составляющей мощности является ватт.

Электрическая мощность цепи может быть описана как произведение напряжения (или электрической потенциальной энергии) и тока в цепи. Мощность в цепи можно измерить с помощью измерителя мощности.

Напряжение можно описать как падение потенциала между двумя точками. Единицей измерения напряжения является Вольт. Напряжение можно определить как произведение вольта на заряд. Напряжение цепи можно измерить вольтметром.

Мощность утечки в зависимости от напряжения

Мощность утечки зависит от порогового напряжения приложенного напряжения и размера транзистора. Мощность утечки можно уменьшить за счет более низкого рабочего напряжения.

В КМОП мощность утечки мощность потребляется, когда транзистор находится в подпороговой области, что означает, что потребление мощности за счет подпорогового тока (ток между истоком и стоком во время подпорогового состояния транзистора) и обратного смещения диода в КМОП-транзисторе называется мощностью утечки. . Мощность утечки может зависеть от изменения порогового напряжения транзистора . Мощность утечки является результатом нежелательного тока утечки в пороговом канале, когда транзистор не работает.

Мощность двигателя в зависимости от напряжения

Электродвигатель — это машина, которая преобразует или преобразует электрический формат энергии в механический формат энергии.

Мощность двигателя может быть определена произведением коэффициента сохранения выработки энергии в единицу времени.

Связь между мощностью и напряжением может быть определена как произведение мгновенного напряжения и мгновенного тока, равное мгновенной мощности, когда мощность двигателя постоянна. Тем не менее, когда напряжение уменьшается, ток двигателя увеличивается, а когда напряжение увеличивается, ток, потребляемый двигателем, или тепло, выделяемое двигателем, уменьшается. Тем не менее, высокое напряжение может насытить магнитный компонент двигателя.

Изображение предоставлено: «Электродвигатель E-Twow» от kasparsdambis лицензирован в соответствии с CC BY 2.0

Когда существует разность фаз между напряжением и током, мощность двигателя определяется как произведение коэффициента мощности на тока и напряжения.

Пока двигатель потребляет достаточный ток от источника питания, будет генерироваться одинаковое количество энергии с другим значением напряжения, что означает более высокое напряжение, это не означает, что двигатель будет генерировать больше энергии.

ВЧ-мощность в зависимости от напряжения

ВЧ-мощность обозначает мощность радиочастоты. Радиочастота — это высокая частота колебаний переменного тока или напряжения любого электрического, магнитного или электромагнитного поля.

Радиочастотный (РЧ) усилитель мощности — это тип усилителя, который преобразует или модифицирует маломощный радиочастотный сигнал в высокомощном радиочастотном сигнале.  

Как правило, в антенне передатчика используется ВЧ-усилитель мощности. Радиочастотная (или РЧ) мощность или РЧ мощность в общем смысле описывается в дБм (дБм — логарифмическая единица мощности, используемая в радио- и микроволновой электронике) с напряжением для определенного импеданса. 92}{Z} [/latex]

Где P — мощность, V — напряжение, а Z — импеданс.

Реактивная мощность в зависимости от напряжения

С помощью треугольника мощности можно определить соотношение между полной мощностью, активной мощностью и реактивной мощностью.

Определим зависимость между реактивной мощностью и напряжением. В однофазной цепи переменного тока с нагрузкой импеданса Z мгновенные значения тока и напряжения можно определить как

[латекс] v=\sqrt{2} v sin\omega t [/латекс]

[латекс] i = \sqrt{2} I sin(\omega t -\theta) [/latex]

где [латекс] I= \frac{V}{Z} [/latex]

Теперь мгновенно мощность, отдаваемая нагрузке, может быть определена как

[латекс] p=iv = 2 VI sin \omega t sin (\omega t – \theta) [/latex]

[латекс] = VI [I cos \theta ( 1 – cos 2\omega t) + I sin \theta sin 2\omega t] [/latex]

В приведенном выше уравнении квадратурная составляющая тока I sin theta представляет собой составляющую мощности колебаний частоты [латекс] 2 \omega[/latex] владыке с нулевым средним значением. Эта составляющая мощности известна как реактивная мощность.

Реактивная мощность также может быть определена как мера обмена энергией между источником и реактивной частью нагрузки.

Реактивная мощность передается туда и обратно между источником и нагрузкой, что представляет собой обмен без потерь между источником и нагрузкой; реактивная мощность равна нулю для резистивной нагрузки, меньше нуля для емкостной нагрузки и больше нуля для индуктивной нагрузки.

Реактивная мощность обозначается Q, а единицей измерения реактивной мощности является реактивный вольт-ампер.

Как правило, напряжение увеличивается с увеличением реактивной мощности, тогда как напряжение уменьшается с уменьшением реактивной мощности, первичное напряжение которого прямо пропорционально реактивной мощности, w когда реактивная мощность постоянна, напряжение падает, что вызывает ток увеличить для поддержания источника питания , что приводит к тому, что любая система потребляет больше реактивной мощности, что приводит к дальнейшему падению напряжения.

В цепи переменного тока напряжение регулируется путем поддержания производства и поглощения реактивной мощности.

Вольт, Ампер, Ватт, Ватт-час и стоимость

Мы живем в мире электроэнергии. Он управляет нашим освещением, отоплением, охлаждением, компьютерами и оборудованием. Рассмотрим центр обработки данных или любое крупное энергоемкое предприятие — им нужно питание для работы, и они должны обеспечить постоянную доступность достаточного количества энергии. Но власть не бесплатна. Менеджеры центров обработки данных внимательно следят за мощностью, поскольку стоимость энергии, используемой сервером в течение срока службы, обычно превышает его покупную цену. И большинство центров обработки данных тратят вдвое больше на охлаждение серверов и отвод тепла от объекта.

Вот краткий обзор основ электричества: вольты, амперы, ватты и ватт-часы. Добавление информации о стоимости внизу превращает этот обзор основ в необходимую часть работы любого ответственного управляющего объектами.

Электричество

Электричество — это общее название электрической энергии. Электричество технически представляет собой поток электронов через проводник, обычно медный провод. Всякий раз, когда электричество поступает к устройству, такое же количество должно вернуться. Это система «замкнутого цикла». Электроны в проводе на самом деле движутся довольно медленно, не со скоростью света. Сигналы распространяются со скоростью (близкой к) скорости света.


Аналогия с водопроводной трубой для понимания электричества

Представьте себе 100-футовую трубу, наполненную водой: когда вы открываете вентиль на одном конце, вода почти сразу же вытекает с другого конца, хотя ни одна капля воды не прошла. полные 100 футов. Однако волна давления прошла 100 футов.

Напряжение

Измеряется в вольтах (В) по Алессандро Вольта. Это «давление» электричества. Центры обработки данных обычно получают электроэнергию из коммунальной сети с высоким напряжением, обычно 480 В, которое затем должно быть преобразовано в более низкое напряжение для использования ИТ-оборудованием. В Северной Америке большинство ИТ-систем в центрах обработки данных используют напряжение 110 В, 208 В или 220 В. В большей части остального мира более распространены сети от 220 до 240 В. Напряжения в пределах примерно 10% используются взаимозаменяемо, поэтому вы можете услышать, что одна и та же установка описывается как 110 В, 115 В или 120 В.

Электрическое напряжение, как и давление воды, на самом деле не говорит вам, сколько «работы» (мощности) может выполнить система. Представьте крошечную трубку: она может подавать воду под огромным давлением, но вы не можете использовать ее для привода водяного колеса.

Ток

Измеряется в амперах или амперах (А) по Луиджи Амперу. Это «скорость потока» электричества (сколько электронов в секунду проходит через данный проводник). Ток описывает объем, но не давление, поэтому сам по себе он не дает полной картины мощности.

Представьте себе большую водопроводную трубу: по ней может течь много воды, но энергия, которую она несет, зависит от ее давления. Более высокие токи требуют более толстых и дорогих кабелей. Основной источник питания для крупного промышленного объекта может составлять тысячи ампер. В центре обработки данных он распределяется, поэтому к тому времени, когда он достигает стойки с серверами, он составляет от 20 до 63 А.

Мощность

Измеряется в ваттах (Вт) по Джеймсу Ватту. Это полезная работа, совершаемая электричеством. Ватты отражают работу, выполняемую в данный момент, а НЕ энергию, потребляемую с течением времени. Мощность в ваттах рассчитывается путем умножения напряжения в вольтах на силу тока в амперах: 10 ампер тока при 240 вольт генерирует мощность 2400 ватт. Это означает, что один и тот же ток может обеспечить вдвое большую мощность, если удвоить напряжение. Растет спрос на линии электропередачи более высокого напряжения отчасти потому, что они делают возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и ветер, более жизнеспособными. Центры обработки данных также переходят на конфигурации с более высоким напряжением. Мощность также можно измерить как «реальную» и «кажущуюся» с «коэффициентом мощности», который преобразует одно в другое. Узнайте о коэффициенте мощности здесь.

Потребляемая мощность (т.е. энергия)

Измеряется в ватт-часах (Втч). Ватт-час — это количество выполненной работы (т. е. высвобожденной энергии) при подаче мощности 1 Вт в течение 1 часа. Лампа мощностью 100 Вт, оставленная включенной на 10 часов, потребляет 1000 Втч (или 1 кВтч) энергии.

Стоимость

Обычно вы платите за электроэнергию за киловатт-час (кВтч) или 1000 Втч. Стоимость в США колеблется от 0,09 до 0,20 долларов и выше за кВтч и намного выше во многих других частях мира. Вы можете сделать математику о том, что ваше учреждение тратит. Вот несколько примеров.

Во-первых, компьютерный сервер, потребляющий 500 Вт при работе в течение года, будет потреблять 500 Вт x 8 760 часов = 4 380 000 Втч = 4 380 кВтч. Если вы платите 0,10 доллара США за кВтч, стоимость запуска сервера составит 4380 x 0,10 доллара США/кВтч = 438 долларов США в год. Сюда не входят затраты на охлаждение сервера, которые могут удвоить или даже утроить общие годовые затраты.

Во-вторых, рассмотрим предприятие по выращиванию каннабиса. По оценкам организации по торговле электроэнергией в штате Вашингтон, для питания освещения и производства одного фунта продукции требуется от 2000 до 3000 кВтч. Плата 0,10 доллара за кВтч составляет от 200 до 300 долларов в год за фунт.

Наконец, давайте рассмотрим майнинг криптовалюты. Для добычи каждого биткойна требуется все больше энергии. По состоянию на август 2021 года, согласно одной оценке, потребление электроэнергии составляет 143 000 кВтч. При ставке 0,10 доллара за кВтч это составляет 14 300 долларов в год за каждый биткойн. Это число зависит от типа машины, выполняющей вычисления для майнинга биткойнов.

В конце нет теста для проверки ваших знаний. Но внимание к основам поможет избежать неприятных сюрпризов. Packet Power упрощает и делает более доступным для руководителей критически важных объектов отслеживание и анализ энергопотребления.