Kasalukuyang kapangyarihan ng boltahe sa mga circuit ng AC

Ang anggulo ng phase shift sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe ay depende sa relasyon sa pagitan ng mga aktibo at reactance resistances na kasama sa electrical circuit.

Ang isang pagtaas sa aktibong paglaban ay humahantong sa isang pagbawas sa anggulo ng paglipat ng phase, at samakatuwid ay sa isang pagtaas sa cosine ng anggulo na ito at isang pagtaas sa power factor. Ang isang inductive load na konektado sa circuit, sa kabaligtaran, ay nagpapataas ng anggulo ng phase at sa gayon ay binabawasan ang power factor Ang dahilan para sa isang mababang power factor ay maaaring ang pagpapatakbo ng mga de-koryenteng motor ng mga makina o makina na walang load. underload kawan na nauugnay sa ang katunayan na ang pagpoproseso sa isang high-power machine maliliit na detalye; maling pagpili ng kapangyarihan ng engine na naka-install sa makina; mahinang kalidad ng pag-aayos ng engine; mahinang pagpapadulas, atbp.

Sa ilalim ng normal na load ng engine, ang power factor nito ay 0.83 - 0.85. Kapag naka-idle ang makina, bumababa ang power factor nito at 0.1-0.3

Upang mapabuti ang power factor, ang mga capacitor ay konektado sa parallel sa inductive load. Ang kapasidad ng mga capacitor na ito ay pinili upang ito ay humigit-kumulang katumbas ng inductive reactance. Sa kasong ito, ang capacitive current ay magiging halos katumbas ng inductive current.

Sa kasong ito, ang anggulo ng phase sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe ay bumababa, at ang power factor ay tumataas sa 0.85 - 0.9.

Halimbawa.7. Kabuuang kapangyarihan ng pag-install ng kuryente S= 800 V *A. Ang isang wattmeter na sumusukat sa aktibong bahagi ng kapangyarihan ay nagpapakita na ito ay katumbas ng 720 W. Tukuyin ang power factor cos

Solusyon

Power factor Nangangahulugan ito na 90% ng kabuuang kapangyarihan ay ginugugol bilang aktibong kapangyarihan para sa kapaki-pakinabang na gawain, at 10% ay dahil sa pagkakaroon ng reaktibong kapangyarihan.

Halimbawa.8. Gumawa ng kalkulasyon de-koryenteng circuit alternating current, na kinabibilangan ng inductive coil na may inductive reactance = 30 Ohms at active resistance R= 40 Ohm. Ang boltahe sa mga inductive coil terminal ay 120V. tukuyin:

1) impedance tanikala;

2) kasalukuyang lakas sa inductive coil;

3) power factor;

4) anggulo ng bahagi sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe;

5) kabuuang, aktibo at reaktibong kapangyarihan.

Solusyon

1. Kumpletuhin ang circuit resistance

2. Kasalukuyang lakas sa circuit

Ang enerhiyang elektrikal ay ang pinakakaraniwang uri ng enerhiya at nararapat na ituring na batayan ng modernong sibilisasyon. Nahanap niya malawak na aplikasyon sa pang-araw-araw na buhay at sa lahat ng sektor ng pambansang ekonomiya. Mahirap ilista ang lahat ng mga pangalan ng mga de-koryenteng kasangkapan sa bahay: mga refrigerator, mga washing machine, air conditioner, fan, telebisyon, tape recorder, mga kagamitan sa pag-iilaw atbp. Imposibleng isipin ang industriya na wala enerhiyang elektrikal. SA agrikultura ang paggamit ng kuryente ay patuloy na lumalawak: pagpapakain at pagtutubig ng mga hayop, pag-aalaga sa kanila, pagpainit at bentilasyon, incubator, air heater, dryer, atbp.

Agos ng kuryente at kapangyarihan nito

Hindi pa ganap na maipaliwanag ng modernong agham ang kalikasan ng kuryente. Para sa amin, gayunpaman, ang ideya na ang electric current ay ang direktang paggalaw ng mga electron sa isang konduktor ay sapat na. At ang parehong agos na ito ay maaaring gumana, halimbawa, magpaikot ng de-koryenteng motor, magpainit ng electric stove, o magbigay ng liwanag. Ang gawaing ito ay bunga ng katotohanang nasa ilalim ng impluwensya electric field mayroong isang paglipat, paggalaw ng mga electron sa konduktor, na nangangahulugan din na ang ilang trabaho ay tapos na.

Tulad ng naaalala mo, ang electric current ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang pangunahing mga parameter: boltahe at kasalukuyang.

Boltahe ay ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang pole ng kasalukuyang pinagmumulan sa isang closed electrical circuit.

Kasalukuyang lakas ay ang dami ng kuryenteng dumadaan sa isang cross-section ng isang circuit sa isang segundo.

Madaling mapansin na ang parehong mga terminong "boltahe" at "kasalukuyan" ay hindi pangunahin sa pamamagitan ng iba pang mga konsepto, sa kasong ito "potensyal" at "halaga ng kuryente". Ngunit muli ay hindi natin susuriin ang mga pisikal na teorya, nililimitahan ang ating sarili sa mga ibinigay na kahulugan, na ginagawa ang mga ito bilang pangunahin. Sa huli, mahalaga lamang na matutunan natin kung paano ilapat ang mga konseptong ito sa pagsasanay.

Siyempre, alam mo mula sa paaralan na ang boltahe ay karaniwang tinutukoy ng titik U at ang yunit ng pagsukat para sa boltahe ay ang boltahe (V). Ang kasalukuyang lakas ay sinusukat sa amperes (A) at itinalaga ng Latin na titik I.

Tulad ng nabanggit na sa nakaraang artikulo, ang kakayahang gumawa ng trabaho ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang dami na tinatawag na enerhiya. At ang ratio ng gawaing isinagawa sa isang tiyak na tagal ng panahon hanggang sa panahong ito ay tinatawag na kapangyarihan. Dahil maaari ring gumana ang kasalukuyang, ang konsepto ng kapangyarihan ay naaangkop sa kasong ito.

kapangyarihan permanente agos ng kuryente tinutukoy ng letrang P at kinakalkula gamit ang formula P=U*I, iyon ay, ito ay produkto ng boltahe at kasalukuyang. Iyon ay, mas malaki ang boltahe at kasalukuyang, mas maraming trabaho ang ginagawa sa bawat yunit ng oras, iyon ay, mas malaki ang kapangyarihan ng electric current. Hindi kami mag-abala na alamin kung bakit ito eksakto, kukunin namin ang pahayag na ito sa pananampalataya (ito ay nabigyang-katwiran sa pisika at maaari mong mahanap ang katwiran na ito kung nais mo).

Ang yunit ng kuryente ay ang watt (W).

Ang isang watt ay ang kapangyarihan na binuo ng isang electric current ng isang ampere sa isang boltahe ng isang bolta.

Ang mas malalaking yunit ng kapangyarihan ay:

• 1 kilowatt (kW) = 1000 W.
• 1 mega watt (MW) = 1000 kW.

Mas maliliit na unit:

• 1 milliwatt (mW) = 10 -3 W;
• 1 microwatt (µW) = 10 -6 W.

Makakaharap ang kapangyarihan kapag nagsusuri mga solar panel, wind generator at iba pang device na may kakayahang gumawa ng electric current.

Electric circuit

Electric circuit- isang hanay ng mga aparato, mga elemento na idinisenyo para sa daloy ng electric current, mga electromagnetic na proseso kung saan maaaring ilarawan gamit ang mga konsepto ng kasalukuyang lakas at boltahe.

Ang mga de-koryenteng circuit ay nahahati sa linear at nonlinear. Ang mga linear circuit ay ang mga binubuo lamang ng mga linear na elemento - conductor, resistances, capacitors, inductors na walang ferromagnetic cores. Para sa mga linear na elemento, ang electrical resistance ay pare-pareho at ang kasalukuyang ay direktang proporsyonal sa boltahe, na ipinahayag ng kilalang batas ng Ohm:

Ang kasalukuyang lakas sa isang seksyon ng isang circuit ay direktang proporsyonal sa boltahe at inversely proporsyonal sa electrical resistance ng isang partikular na seksyon ng circuit,

Ang relasyon na ito ay nagpapahayag ng batas ng Ohm para sa isang homogenous na seksyon ng circuit: ang kasalukuyang lakas sa konduktor ay direktang proporsyonal sa inilapat na boltahe at inversely proporsyonal sa paglaban ng konduktor. Ang halaga R ay karaniwang tinatawag na electrical resistance. Ang SI unit ng electrical resistance ng conductors ay ang ohm (Ω). Ang isang resistensya ng 1 Ohm ay may isang seksyon ng circuit kung saan, sa isang boltahe ng 1 V, ang isang kasalukuyang ng 1 A ay lilitaw Ang mga konduktor na sumusunod sa batas ng Ohm ay tinatawag na linear.

Dapat tandaan na maraming materyales at kagamitan ang hindi sumusunod sa batas ng Ohm, hal. semiconductor diode o gas discharge lamp. Kahit na para sa mga metal conductor, sa sapat na mataas na alon, ang isang paglihis mula sa linear na batas ng Ohm ay sinusunod, dahil ang mga de-koryenteng paglaban ng mga metal conductor ay tumataas sa pagtaas ng temperatura. Iyon ay, karamihan sa mga tunay na electrical circuit ay nonlinear.

Ang mga nonlinear circuit ay naglalaman ng mga elemento na ang de-koryenteng paglaban ay nakasalalay nang malaki sa kasalukuyang o boltahe, bilang isang resulta kung saan ang kasalukuyang ay hindi direktang proporsyonal sa boltahe. Ang pag-asa ng kasalukuyang sa boltahe sa nonlinear circuits ay ipinahayag ng tinatawag na kasalukuyang-boltahe na katangian, nakuha sa eksperimento at inilalarawan ng ilang graph sa kasalukuyang-boltahe na coordinate system.

Ang mga nonlinear na elemento (mga amplifier, generator, atbp.) ay nagbibigay ng mga katangian ng mga de-koryenteng circuit na hindi matamo sa mga linear na circuit (boltahe o kasalukuyang stabilization, amplification DC atbp.).

kapangyarihan ng AC

Ang batas ng Ohm sa anyo kung saan ito ay binuo mo (I=U/R) ay may bisa lamang para sa mga DC circuit. Dahil dito, ang kasalukuyang power formula na P=I*U ay nalalapat lamang sa mga DC circuit. Sa pagsasanay pinakamataas na halaga ay may pagkalkula ng kapangyarihan sa mga circuit ng AC sinusoidal boltahe at kasalukuyang.

Ang kapangyarihan sa isang alternating current circuit ay ipinahayag kumplikadong numero ng anyong P+i*Q. Sa kasong ito, ang tunay na bahagi nito ay tinatawag na aktibong kapangyarihan, at ang haka-haka na bahagi nito ay tinatawag na reaktibong kapangyarihan.

Ang aktibong kapangyarihan ay nagpapakilala sa rate ng hindi maibabalik na conversion ng elektrikal na enerhiya sa iba pang mga uri ng enerhiya (thermal at electromagnetic). Ang reactive power ay isang dami na nagpapakilala sa mga load na nalikha sa mga de-koryenteng device sa pamamagitan ng mga pagbabago sa enerhiya ng electromagnetic field sa isang sinusoidal alternating current circuit.

Ang yunit ng aktibong kapangyarihan ay ang watt pa rin, at ang yunit ng reaktibong kapangyarihan ay ang reaktibong volt-ampere (VAr, VAR, var).

Pero praktikal na kahalagahan may buong kapangyarihan, bilang isang dami na naglalarawan sa mga load na aktwal na ipinataw ng consumer sa mga elemento ng supply network (mga wire, cable, distribution board, transformer, power lines), dahil ang mga load na ito ay nakadepende sa kasalukuyang natupok, at hindi sa enerhiya na aktwal na ginagamit. ng mamimili.

Ang kabuuang kapangyarihan ay isang halaga na katumbas ng produkto epektibong mga halaga periodic electric current I sa circuit at boltahe U sa mga terminal nito: S=U*I; ay nauugnay sa aktibo at reaktibong kapangyarihan sa pamamagitan ng kaugnayan: S = sqrt, kung saan ang P ay aktibong kapangyarihan, ang Q ay reaktibong kapangyarihan, ang sqrt ay ang square root na simbolo.

Ang yunit ng kabuuang kuryente ay volt-ampere (V·A, VA).

13 KAPANGYARIHAN SA AC CIRCUITS

Sa karamihan ng mga kaso, ang mga de-koryenteng circuit ay naglalaman ng parehong aktibo at reaktibo na pagtutol. Kabilang sa mga uri ng circuit na ito, sa partikular, ang mga AC motor, mga transformer at iba pang mga device. Sa mga circuit na ito, mayroong phase shift  sa pagitan ng boltahe U at kasalukuyang I. Kung ang isang sinusoidal boltahe ay inilapat sa circuit

pagkatapos ay ang kasalukuyang sa circuit

Agad na kapangyarihan ng circuit

Ang expression sa mga square bracket ay maaaring katawanin, batay sa trigonometric formula, bilang pagkakaiba ng mga cosine

kaya,

Ang average na halaga ng instantaneous power para sa isang period ay katumbas ng UL cos , dahil ang average na value ng cos (2wt - ) para sa isang period ay zero. Dahil dito, ang aktibong kapangyarihan ng mga alternating current circuit ay tinutukoy sa pangkalahatang kaso ng formula

Ang multiplier cos  ay tinatawag na power factor.

Isinasaalang-alang na nakukuha namin

Ang aktibong kapangyarihan ay sinusukat sa watts (W) o kilowatts (kW).

Ang produktong Pt ay tinatawag na aktibong enerhiya at sinusukat sa Wsec o kWh: 1 kWh = 3800 Wsec (J).

Ang aktibong enerhiya na natupok ng isang de-koryenteng circuit ay ganap na na-convert sa init sa aktibong paglaban ng circuit na ito at hindi ibinalik sa pinagmulan.

Kung ang mga halaga ng mga gilid ng tatsulok ng paglaban (Larawan 165, a) ay pinarami ng halaga ng I 2 (Larawan 165, b), nakakakuha tayo ng isang tatsulok ng kapangyarihan (Larawan 165, c). Ang lahat ng panig ng tatsulok na ito ay ipinapakita nang hiwalay sa Fig. 166, ay kumakatawan sa mga kapangyarihan.

Ang binti na katabi ng anggulo  ay kumakatawan sa kilalang aktibong kapangyarihan P:

Ang aktibong kapangyarihan sa mga circuit ng AC ay na-convert sa init. Sa AC motors, ang karamihan sa aktibong kapangyarihan ay na-convert sa mekanikal na kapangyarihan, ang natitira ay na-convert din sa init.

Ang binti na nakahiga sa tapat ng anggulo  ay ang reaktibong kapangyarihan Q:

Ang reaktibong kapangyarihan ay sanhi ng pagkakaroon ng magnetic at electric field sa mga electrical circuit.

Tulad ng nabanggit na, ang reaktibong kapangyarihan ay nagpapakilala sa intensity ng pagpapalitan ng enerhiya sa pagitan ng pinagmulan, sa isang banda, at magnetic at electric field, sa kabilang banda.

Ang reaktibong kapangyarihan ay sinusukat sa volt-amperes reactive (var) o kilovolt-amperes reactive (tar).

Ang hypotenuse ng power triangle ay kumakatawan sa kabuuang kapangyarihan S:

Ito ay sinusukat sa volt-amperes ( va) o kilovolt-amperes ( kwa). Tinutukoy ng halaga ng kabuuang kapangyarihan na katumbas ng produktong UI ang mga pangunahing sukat (pinakamalaking sukat) ng mga generator at mga transformer. Sa katunayan, ang magnitude ng kasalukuyang I ay tumutukoy sa cross-section ng mga wire ng mga generator at mga transformer na kinakailangan sa ilalim ng mga kondisyon ng pag-init, at ang bilang ng mga pagliko ng windings, ang kanilang pagkakabukod, pati na rin ang mga sukat ng magnetic circuits ay proporsyonal sa ang laki ng boltahe U.

Kaya, mas malaki ang mga halaga ng U at I kung saan idinisenyo ang mga generator at mga transformer, mas malaki dapat ang kanilang mga sukat.

Isaalang-alang ang electrical circuit na ipinapakita sa Fig. 167, na kinabibilangan ng inductive at active resistance at mga instrumento sa pagsukat - ammeter, voltmeter at wattmeter. Ang disenyo ng wattmeter ay tatalakayin pa (tingnan ang Ika-labing isang Kabanata).

1. Kung ikinonekta mo ang circuit na ito sa isang pare-parehong boltahe U = 120 V, kung gayon, dahil ang inductive reactance x L sa pare-parehong kasalukuyang ay magiging zero, may nananatiling isang aktibong paglaban r sa circuit at pagkatapos

Ang ammeter ay magpapakita ng kasalukuyang 5 A .

kapangyarihan

Ang wattmeter ay magpapakita ng 600 watts. Ang pagbabasa ng isang wattmeter na konektado sa isang DC circuit ay katumbas ng produkto ng mga pagbabasa ng isang voltmeter at isang ammeter.

2. Ikonekta ang parehong circuit sa isang alternating voltage U= 120V.

Sa kasong ito

Kasalukuyang circuit

Ang ammeter ay magpapakita ng kasalukuyang 4 A.

Kalkulahin natin ang kapangyarihan na ginamit para sa pagpainit:

Sa katunayan, ang aktibong kapangyarihan na natupok ng circuit ay katumbas ng

Ang pagbabasa ng wattmeter sa kasong ito ay magiging 384 watts.

Buong kapangyarihan

Dahil dito, ang generator na nagpapakain sa circuit na ito ay naghahatid ng kabuuang kapangyarihan na S = 480 VA. Ngunit sa mismong circuit lamang ang aktibong kapangyarihan P = 384 W. ay hindi maibabalik sa init.

Mula dito makikita na ang isang alternating current circuit, na naglalaman ng inductive resistance kasama ang aktibong paglaban, sa lahat ng enerhiya na natatanggap nito, bahagi lamang nito ang ginugugol sa init. At ang natitira - reaktibong enerhiya - alinman ay pumapasok sa circuit mula sa generator at naka-imbak sa magnetic field ng coil, pagkatapos ay bumalik sa generator.

Balanse ng kapangyarihan sa mga circuit ng AC Power factor Masiglang kapaki-pakinabang ang pagpapatakbo ng generator o mga de-koryenteng kagamitan kung ito ay gumaganap ng pinakamataas na trabaho. Ang trabaho sa isang de-koryenteng circuit ay natutukoy sa pamamagitan ng aktibong kapangyarihan P. Ang power factor ay nagpapakita kung gaano kahusay ang generator o mga kagamitang elektrikal na ginagamit λ=P/S=cosφ≤1 Habang bumababa ang power factor, tumataas ang halaga ng natupok na kuryente.Mga paraan upang madagdagan ang power factor Ang kapangyarihan ay pinakamataas kapag P = S, i.e. sa kaso ng isang resistive circuit. Ang generator ay nagdadala lamang ng hindi maibabalik na mga conversion ng enerhiya at hindi nakikilahok sa mga proseso ng oscillatory ng pagpapalitan ng enerhiya sa electromagnetic field ng mga receiver sa maximum na mode ng kapangyarihan. Ang mga mamimili ng de-koryenteng enerhiya ay higit sa lahat ay may katumbas na circuit ng RL element, kaya ang pagtaas ng power factor ay posible sa pamamagitan ng compensating reactive power sa pamamagitan ng pagkonekta ng capacitive element (QL-QC), ang pagkonekta ng capacitive element ay binabawasan ang kasalukuyang nasa linya ng kuryente, na ginagawang posible na bawasan ang cross-section ng mga de-koryenteng wire, at ito ay humahantong sa pagtitipid ng mga electrically conductive na materyales. Ang halaga ng power factor sa mga power system ay depende sa kung gaano kahusay ang pagpapatakbo ng mga electrical installation at device. cosφ ay maaaring bumaba kung ang mga yunit ay idling o kulang sa karga.