Mjerenje snage. Električna snaga Kako se mjere snaga i rad

Svi smo svakodnevno suočeni s električnim aparatima, čini se da bez njih naš život staje. I svaki od njih ima određeni kapacitet u tehničkom priručniku. Danas ćemo shvatiti što je to, saznati vrste i metode izračuna.

Električni uređaji priključeni na mrežu rade u krugu izmjenične struje, pa ćemo uzeti u obzir snagu u tim uvjetima. Međutim, prvo, dajmo opću definiciju pojma.

Snaga je fizička veličina koja odražava brzinu pretvorbe ili prijenosa električne energije.

U više uski smisao, recimo da je električna snaga omjer obavljenog posla tijekom određenog vremenskog razdoblja i ovog vremenskog razdoblja.

Ako ovu definiciju preformuliramo manje znanstveno, ispada da je snaga određena količina energije koju potrošač troši tijekom određenog vremenskog razdoblja. Najjednostavniji primjer je obična svjetiljka užaren. Brzina kojom žarulja pretvara utrošenu električnu energiju u toplinu i svjetlost bit će njezina snaga. Sukladno tome, što je veći početni indikator žarulje veći, to će više trošiti energiju i više svjetla će davati.

Budući da u ovom slučaju ne postoji samo postupak pretvaranja električne energije u neki drugi ( svjetlost, toplina itd.), ali i u procesu titranja električnog i magnetskog polja pojavljuje se fazni pomak između struje i napona, što bi trebalo uzeti u obzir u daljnjim proračunima.

Pri izračunavanju snage u krugu izmjenične struje uobičajeno je razlikovati aktivne, reaktivne i ukupne komponente.

Koncept aktivne snage

Aktivna "korisna" snaga je onaj dio snage koji izravno karakterizira proces pretvaranja električne energije u neku drugu energiju. Označava se latiničnim slovom P i mjeri se u ( W).

Izračunato po formuli: P = U⋅I⋅cosφ,

gdje su U i I efektivna vrijednost napona i struje kruga, cos φ je kosinus faznog kuta između napona i struje.

VAŽNO! Prethodno opisana formula prikladna je za izračunavanje krugova s, međutim, moćnim jedinicama obično koristi mrežu od 380 V. U tom slučaju izraz treba pomnožiti s korijenom tri ili 1,73

Koncept jalove snage

Reaktivna "štetna" snaga je snaga koja nastaje tijekom rada električnih uređaja s induktivnim ili kapacitivnim opterećenjem i odražava elektromagnetske oscilacije koje se javljaju. Jednostavno rečeno, energija ide od izvora energije do potrošača, a zatim se vraća natrag u mrežu.

Prirodno je nemoguće koristiti ovu komponentu u poslovanju, štoviše, ona u velikoj mjeri šteti mreži napajanja, stoga je obično pokušavaju nadoknaditi.

Ova je vrijednost označena latiničnim slovom Q.

ZAPAMTITI! Reaktivna snaga se ne mjeri u uobičajenim vatima ( W), te u reaktivnim volt-amperima ( Var).

Izračunato po formuli:

Q = U⋅I⋅sinφ,

gdje su U i I efektivna vrijednost napona i struje kruga, sinφ je sinus faznog kuta između napona i struje.

VAŽNO! Pri izračunavanju, ova vrijednost može biti pozitivna ili negativna, ovisno o kretanju faze.

Kapacitivna i induktivna opterećenja

Glavna razlika između reaktivnog ( kapacitivni i induktivni) opterećenje - prisutnost, u stvari, kapacitivnosti i induktivnosti, koji imaju tendenciju da pohranjuju energiju i kasnije je daju mreži.

Induktivno opterećenje pretvara energiju električne struje prvo u magnetsko polje ( za pola pola razdoblja), a zatim energiju magnetskog polja pretvara u električnu struju i prenosi je u mrežu. Primjer su asinkroni motori, ispravljači, transformatori, elektromagneti.

VAŽNO! Pri radu induktivnog opterećenja, krivulja struje uvijek zaostaje za napolovnom krivuljom za pola pola ciklusa.

Kapacitivno opterećenje pretvara energiju električne struje u električno polje, a zatim energiju nastalog polja natrag u električnu struju. Oba se procesa nastavljaju po pola razdoblja. Primjeri su kondenzatori, baterije, sinkroni motori.

VAŽNO! Tijekom rada kapacitivnog opterećenja, krivulja struje vodi krivulju napona za pola pola ciklusa.

Faktor snage cosφ

Faktor snage cosφ ( čitati cosine phi) Je skalarna fizička veličina koja odražava učinkovitost potrošnje električne energije. Jednostavno rečeno, cosφ pokazuje prisutnost reaktivnog dijela i količinu primljenog aktivnog dijela u odnosu na ukupnu snagu.

Cosφ se nalazi kroz omjer aktivne električne energije i prividne električne snage.

BILJEŠKA! Za točniji izračun treba uzeti u obzir harmonijsko izobličenje sinusoide, međutim, u normalnim proračunima oni se zanemaruju.

Vrijednost ovog koeficijenta može varirati od 0 do 1 ( ako je izračun u postocima, tada od 0% do 100%). Iz formule za izračunavanje nije teško razumjeti da što je veća njegova vrijednost, to je veća aktivna komponenta, a samim tim i bolje performanse uređaja.

Koncept pune snage. Trokut snage

Prividna snaga je geometrijski izračunata vrijednost jednaka korijenu zbroja kvadrata aktivne, odnosno jalove snage. Označeno je latiničnim slovom S.

S = U⋅I

VAŽNO! Prividna snaga mjeri se u volt-amperima ( VA).

Trokut snage prikladan je prikaz svih prethodno opisanih izračuna i odnosa između aktivne, reaktivne i prividne snage.

Noge odražavaju reaktivnu i aktivnu komponentu, hipotenuza - punu snagu. Prema zakonima geometrije, kosinus kuta φ jednak je omjeru aktivne i ukupne komponente, odnosno to je faktor snage.

Kako pronaći aktivnu, reaktivnu i prividnu snagu. Primjer proračuna

Svi izračuni temelje se na prethodno navedenim formulama i trokutu snage. Pogledajmo najčešći problem u praksi.

Obično su aktivna snaga i vrijednost cosφ faktora naznačeni na električnim aparatima. Pomoću ovih podataka lako je izračunati reaktivne i ukupne komponente.

Da bismo to učinili, dijelimo aktivnu snagu s faktorom cosφ i dobivamo umnožak struje i napona. Ovo će biti puna snaga.

Kako se cosφ mjeri u praksi

Vrijednost cosφ koeficijenta obično je naznačena na oznakama električnih uređaja, međutim, ako je to potrebno izmjeriti u praksi, koriste se specijaliziranim uređajem - mjeračem faze. Također, digitalni vatmetar može se lako nositi s tim zadatkom.

Ako je rezultirajući cosφ dovoljno nizak, može se praktički nadoknaditi. To se uglavnom postiže uključivanjem dodatnih uređaja u lanac.

Ako je potrebno ispraviti reaktivnu komponentu, tada bi u krug trebao biti uključen reaktivni element koji djeluje suprotno već funkcionirajućem uređaju. Da bi se nadoknadio rad asinkronog motora, na primjer induktivnog opterećenja, paralelno se spaja kondenzator. Za kompenzaciju sinkronog motora spojen je elektromagnet.
Ako je potrebno ispraviti probleme s nelinearnošću, u krug se uvodi pasivni korektor cosφ, na primjer, to može biti prigušnica visoke induktivnosti povezana u seriju s opterećenjem.

Snaga je jedan od najvažnijih pokazatelja električnih uređaja, pa je poznavanje toga što je i kako se izračunava korisno ne samo za školarce i ljude specijalizirane za tehnologiju, već i za svakoga od nas.

Izvodi se određeno vrijeme, do tog vremenskog razdoblja.

Učinkovita snaga, snaga motora isporučena radnom stroju izravno ili kroz pogonski sklop. Razlikovati korisne, pune i nazivne motore. Motor se naziva korisnim, umanjen za potrošnju energije za pogon pomoćnih jedinica ili mehanizama potrebnih za njegov rad, ali koji ima zaseban pogon (ne izravno od motora). Puni e. M. - snaga motora bez odbitka navedenih troškova. Nominalna E. m., Ili jednostavno nominalna snaga, - E. M., zajamčena od proizvođača za određene radne uvjete. Ovisno o vrsti i namjeni motora, ugrađuju se elektromotori, regulirani standardima ili tehničkim specifikacijama (na primjer, najveća snaga brodski reverzibilni motor pri određenoj brzini vrtnje radilice u slučaju obrnutog kretanja broda - takozvana reverzna snaga, najveća snaga zrakoplovnog motora s minimalnom specifičnom potrošnjom goriva - takozvana krstareća snaga itd.). E. m. Ovisi o forsiranju (intenziviranju) radnog procesa, veličini i mehaničkoj učinkovitosti motora.

Jedinice

Još jedna uobičajena jedinica za mjerenje snage su konjske snage.

Odnos između jedinica moći

Jedinice	W	kWh	MW	kgf m / s	erg / s	l. iz.
1 vat	1	10 -3	10 -6	0,102	10 7	1,36 · 10 -3
1 kilovat	10 3	1	10 -3	102	10 10	1,36
1 megavat	10 6	10 3	1	102 · 10 3	10 13	1,36 · 10 3
1 kilometar sile u sekundi	9,81	9,81 · 10 -3	9,81 · 10 -6	1	9,8110 7	1,33 10 -2
1 erg u sekundi	10 -7	10 -10	10 -13	1,02 · 10 -8	1	1,36 · 10 -10
1 konjska snaga	735,5	735,5 · 10 -3	735,5 · 10 -6	75	7.355 10 9	1

Snaga u mehanici

Ako sila djeluje na tijelo u pokretu, tada ta sila obavlja posao. Snaga je u ovom slučaju jednaka skalarnom umnožaku vektora sile vektorom brzine kojom se tijelo kreće:

M- trenutak, - kutna brzina, - broj pi, n- frekvencija rotacije (o / min).

Električna energija

Električna energija- fizička veličina koja karakterizira brzinu prijenosa ili pretvorbe električne energije.

S - Prividna snaga, VA

P - Aktivna snaga, W

Q - Reaktivna snaga, VAR

Instrumenti za mjerenje snage

Bilješke (uredi)

vidi također

Veze

Utjecaj oblika električne struje na njezino djelovanje. Radio magazin, broj 6, 1999

Zaklada Wikimedia. 2010.

Pogledajte što je "Moć (fizika)" u drugim rječnicima:

Znanost koja proučava najjednostavnije i istodobno najopćenitije zakone prirodnih pojava, svojstvo i strukturu materije i zakone njezinog gibanja. Koncepti fizike i njezini zakoni osnova su svih prirodnih znanosti. F. pripada točnim znanostima i proučava veličine ... Fizička enciklopedija

Primjeri raznih fizičkih pojava Fizika (s drugog grčkog. Φσις ... Wikipedia

I. Predmet i struktura fizike Fizika je znanost koja proučava najjednostavnije i istodobno najopćenitije zakone prirodnih pojava, svojstva i strukturu materije i zakone njezinog gibanja. Stoga koncepti F. i ovi zakoni leže u osnovi svega ... ... Velika sovjetska enciklopedija

Fizika visoke gustoće energije (HED Physics) je grana fizike na spoju fizike kondenzirane materije i fizike plazme koja se bavi proučavanjem sustava s velikom gustoćom energije. Pod visokim ... Wikipedija

Električna snaga je fizička veličina koja karakterizira brzinu prijenosa ili pretvorbe električne energije. Sadržaj 1 Trenutna električna snaga ... Wikipedia

Električna snaga je fizička veličina koja karakterizira brzinu prijenosa ili pretvorbe električne energije. Sadržaj 1 Trenutna električna snaga 2 istosmjerna struja ... Wikipedia

Ovaj pojam ima druga značenja, vidi Intenzitet. Dimenzija intenziteta MT - 3 jedinice SI W / m² ... Wikipedia

Vatmetar (vat + gr. Μετρεω mjerim) mjerni uređaj namijenjen određivanju snage električne struje ili elektromagnetskog signala. Sadržaj 1 Klasifikacija 2 Vatmetri niske frekvencije i istosmjerne struje ... Wikipedia

Još u 18. stoljeću snaga se počela računati u konjske snage. Do sada se ta fizička veličina koristi za označavanje snage motora. Pored indikatora snage motora s unutarnjim izgaranjem u vatima, i dalje se ispisuje vrijednost u KS.

Snaga kao fizička veličina, formula snage

Vrijednost koja pokazuje koliko brzo dolazi do pretvorbe, translacije ili potrošnje energije u bilo kojem sustavu - snage. Za karakteristike energetskih uvjeta važno je koliko brzo postupak teče. Rad izveden u jedinici vremena naziva se snaga:

Što je s poslom;
Vrijeme je.

Mehanička snaga i električna snaga mogu se uzeti u obzir odvojeno.

Da bi se dobio odgovor na pitanje: kako se mjeri mehanička snaga, razmatra se djelovanje sile na tijelo u pokretu. Sila djeluje, snaga u ovom slučaju određuje se formulom:

F - čvrstoća;
v je brzina.

Tijekom rotacijskog gibanja, ova se vrijednost određuje uzimajući u obzir moment sile i učestalost rotacije, "o / min".

Odnos između električne struje i snage

U elektrotehnici će se raditi U - napon koji pomiče 1 kulon, broj pomaknutih kuloma u jedinici vremena je struja (I). Snaga električne ili P snage dobiva se množenjem struje s naponom:

Ovo je kompletan posao odrađen u 1 sekundi. Ovisnost je ovdje izravna. Promjenom struje ili napona mijenja se snaga koju uređaj troši.

Ista vrijednost P postiže se mijenjanjem jedne od dvije vrijednosti.

Određivanje jedinice mjere za struju

Jedinica za mjerenje trenutne snage nazvana je po Jamesu Watt-u, škotskom inženjeru strojarstva. 1 W je snaga koju struja od 1 A stvara pri razlici potencijala od 1 V.

Na primjer, izvor na naponu od 3,5 V stvara struju od 0,2 A u krugu, tada će trenutna snaga biti:

P = U * I = 3,5 * 0,2 = 0,7 W.

Pažnja! U mehanici je snaga obično predstavljena slovom N, u elektrotehnici - slovom P. Kako se mjere n i P? Bez obzira na oznaku, to je jedna veličina, a mjeri se u vatima "W".

Watt i ostale jedinice snage

Govoreći o tome u čemu se mjeri snaga, morate znati o čemu se radi. Vat je vrijednost koja odgovara 1 J / s. Prihvaćen je u međunarodnom sustavu jedinica. Koje se jedinice još koriste za mjerenje snage? Znanstvena grana astrofizika radi s jedinicom zvanom erg / s. Erg je vrlo mala vrijednost, jednaka 10-7 W.

Još jedna, još uvijek raširena jedinica iz ove serije je "konjska snaga". 1789. James Watt izračunao je da jedan konj može izvući teret od 75 kg iz mine i to brzinom od 1 m / s. Na temelju izračuna takvog intenziteta rada, snaga motora može se izmjeriti s ovom vrijednošću u omjeru:

1 h.p. = 0,74 kW.

Zanimljiv. Amerikanci i Britanci vjeruju da 1 KS. = 745,7 vata, a Rusi - 735,5 vata. Nema smisla raspravljati tko je u pravu, a tko nije, jer ova mjera nije sustavna i ne bi se trebala koristiti. Međunarodna organizacija za zakonsko mjeriteljstvo preporučuje da se ukloni iz prometa.

U Rusiji se prilikom izračunavanja politike CASCO ili OSAGO koriste ovi podaci pogonske jedinice automobila.

Formula za odnos snage, napona i struje

U elektrotehnici se rad smatra određenom količinom energije koju izvor energije daje za upravljanje električnim uređajem tijekom određenog vremenskog razdoblja. Stoga je električna snaga veličina koja opisuje brzinu transformacije ili prijenosa električne energije. Njegova formula za istosmjernu struju izgleda ovako:

U - napon, V;
I - trenutna snaga, A.

U nekim se slučajevima, koristeći formulu Ohmovog zakona, snaga može izračunati zamjenom vrijednosti otpora:

P = I * 2 * R, Gdje:

I - trenutna snaga, A;
R - otpor, Ohm.

U slučaju izračunavanja snage izmjeničnih krugova, morat ćete se suočiti s tri vrste:

njegova aktivna formula: P = U * I * cos ϕ, gdje je koeficijent faznog kuta;
izračunava se reaktivna snaga: Q = U * I * sin ϕ;
full prikazan je u obliku: S = √P2 + Q2, gdje je P aktivan, a Q2 reaktivan.

Proračuni za jednofazne i trofazne krugove izmjenične struje provode se prema različitim formulama.

Važno! Potrošači električne energije u poduzećima uglavnom su indukcijski motori, transformatori i drugi induktivni prijamnici. Kad rade, koriste jalova snaga, a to, tečeći po dalekovodima, dovodi dalekovod do dodatnog opterećenja. Kompenzacija se koristi za poboljšanje kvalitete energije reaktivna energija u obliku kondenzatorskih jedinica.

Instrumenti za mjerenje električne snage

Vatmetar vam omogućuje mjerenje snage. Ima dva namota. Jedan je uključen u sklop serijski, poput ampermetra, drugi paralelno, poput voltmetra. U elektroenergetskim instalacijama vatmetri određuju vrijednosti u kilovat-satima "kWh". Mjerenja nisu potrebna samo za električnu energiju, već i za lasersku energiju. Uređaji koji mogu mjeriti ovaj pokazatelj proizvode se u stacionarnoj i prijenosnoj verziji. Uz njihovu pomoć procjenjuje se razina laserskog zračenja opreme koja koristi ovu vrstu energije. Jedno od prijenosnih brojila je LP1, japanski proizvođač. LP1 omogućuje izravno određivanje vrijednosti intenziteta svjetlosti, na primjer, u vidnom mjestu optičkih uređaja DVD uređaja.

Snaga u kućanskim električnim aparatima

Za zagrijavanje metala žarne niti žarulje, za povećanje temperature radne površine glačala ili drugog kućanskog uređaja troši se određena količina električne energije. Njegova vrijednost uzeta opterećenjem po satu smatra se potrošnjom energije ovog uređaja.

Pažnja! Ako na žarulji piše "40 W, 230 V", to znači da troši 40 W iz mreže izmjenične struje za 1 sat. Znajući broj žarulja i parametara, oni izračunavaju koliko se energije mjesečno troši na osvjetljenje prostorija.

Kako prevesti vat

Od vata– vrijednost je mala, u svakodnevnom životu rade u kilovatima, koriste sustav pretvorbe:

1 W = 0,001 kW;
10 W = 0,01 kW;
100 W = 0,1 kW;
1000 W = 1 kW.

Snaga nekih električnih uređaja, W

Prosječne vrijednosti potrošnje električne energije kućanskih uređaja:

ploče - 110006000 W;
hladnjaci - 150-600 W;
perilice rublja - 1000-3000 W;
usisavači - 1300-4000 W;
električni kuhali - 2000-3000 vata.

Parametri svakog kućanskog uređaja naznačeni su u putovnici, a također su naznačeni i na kućištu. Tamo su definirane točne vrijednosti za informacije o potrošačima.

Video

Koncept snage (M) povezan je s produktivnošću određenog mehanizma, stroja ili motora. M se može definirati kao količina obavljenog posla u jedinici vremena. Odnosno, M je jednak omjeru rada i vremenu provedenom na njegovoj provedbi. U općeprihvaćenom međunarodnom sustavu jedinica (SI), jedina mjerna jedinica za M je vati. Uz to, konjska snaga (KS) i dalje je alternativni pokazatelj za M. U mnogim zemljama svijeta uobičajeno je mjeriti M motora s unutarnjim izgaranjem u KS, a M elektromotora u vatima.

Sorte EIM-a

Kako se znanstveni i tehnološki napredak razvijao, veliki broj razne jedinice mjere snage (EIM). Među njima se danas traže W, kgcm / s, erg / s i hp. Da ne bi došlo do zabune pri prelasku s jednog mjernog sustava na drugi, sastavljena je sljedeća EIM tablica u kojoj se mjeri stvarna snaga.

Tablice odnosa između EIM-a

EIM	W	kgcm / s	erg / s	h.p.
1 vat	1	0,102	10^7	1,36 x 10 ^ -3
1 kilovat	10^3	102	10^10	1,36
1 megavat	10^6	102 x 10 ^ 3	10^13	1,36 x 10 ^ 3
1 kgcm u sekundi	9,81	1	9,81 x 10 ^ 7	1,36 x 10 ^ -2
1 erg u sekundi	10^-7	1,02 x 10 ^ -8	1	1,36 x 10 ^ -10
1 h.p.	735,5	75	7,355 x 10 ^ 9	1

Mjerenje M u mehanici

Sva tijela u stvarnom svijetu pokreću se silom koja se na njih primjenjuje. Utjecaj na tijelo jednog ili više vektora naziva se mehaničkim radom (P). Na primjer, vučna sila automobila ga pokreće. Time se postiže mehanički R.

Sa znanstvenog gledišta, P je fizikalna veličina "A", određena umnoškom veličine veličine "F", udaljenosti kretanja tijela "S" i kosinusa kuta između vektora ove dvije veličine.

Formula za posao izgleda ovako:

A = F x S x cos (F, S).

M "N" u ovom će se slučaju odrediti omjerom količine rada i vremenskog razdoblja "t" tijekom kojeg su sile djelovale na tijelo. Stoga će formula koja definira M biti sljedeća:

Mehanički M motor

Fizička veličina M u mehanici karakterizira mogućnosti različitih motora. U M automobilima motor se određuje prema volumenu komora za sagorijevanje tekućeg goriva. M motora je rad (količina proizvedene energije) u jedinici vremena. Motor tijekom svog rada pretvara jednu vrstu energije u drugu potencijalnu. U tom slučaju motor pretvara toplinsku energiju izgaranja goriva u kinetičku energiju gibanja uvijanja.

Važno je znati! Glavni pokazatelj M motora je maksimalni okretni moment.

Zakretni moment je taj koji stvara silu potiska motora. Što je veći ovaj pokazatelj, to je više jedinice jedinice M.

Kod nas se M jedinice snage računaju u konjskim snagama. U cijelom svijetu postoji tendencija izračunavanja M u W. Sada je karakteristika snage u dokumentaciji naznačena u dvije dimenzije odjednom u KS. i kilovata. U kojoj jedinici za mjerenje M određuje proizvođač energetskih električnih i mehaničkih instalacija.

M struja

Električni M karakterizira brzina pretvorbe električne energije u mehaničku, toplinsku ili svjetlosnu. Prema međunarodnom SI sustavu, vat je EIM, u kojem se mjeri ukupna snaga električne energije.