Электрическая мощность

Современный человек постоянно сталкивается с электричеством в быту и на работе, он использует устройства, потребляющие электрический ток, и устройства, его генерирующие. При работе с ними всегда необходимо учитывать их возможности, которые заложены в технических характеристиках.

Электрическая мощность
Электрическая мощность

Одним из основных показателей любого электрического устройства является такая физическая величина, как электрическая энергия. Ее принято называть интенсивностью или скоростью выработки, передачи или преобразования электроэнергии в другие виды энергии, например, тепловую, световую, механическую.

Транспортировка или передача большой электроэнергии для промышленных целей осуществляется по высоковольтным линиям электропередач.

Электрическая мощность генераторов, линий электропередач и потребителей в цепях постоянного и переменного тока имеет один и тот же физический смысл, который в свою очередь выражается разными соотношениями в зависимости от формы составных сигналов. Для определения общих закономерностей вводятся понятия мгновенных значений. Еще раз подчеркивают зависимость скорости преобразования электроэнергии от времени.

Определение электрической мощности постоянного тока

В цепях постоянного тока величина падения напряжения на участке цепи и протекающего по нему тока не изменяется и остается стабильной, равной мгновенным значениям. Поэтому можно определить мощность в этой схеме, перемножив эти значения или разделив совершенную работу А на период времени ее выполнения, как показано на пояснительном изображении.

Определение электрической мощности переменного тока

Законы синусоидального изменения токов и напряжений, передаваемых по электрическим сетям, накладывают свое влияние на выражение мощности в таких цепях. Здесь действует вся мощность, которая описывается треугольником мощности и состоит из активной и реактивной составляющих.

Синусоидальный электрический ток, проходя по линиям электропередач со смешанной нагрузкой на всех его участках, не меняет форму своей гармоники. А падение напряжения на реактивных нагрузках меняет фазу в определенном направлении. Выражения мгновенных значений помогают понять влияние приложенных нагрузок на изменение мощности в цепи и его направление.

При этом сразу же обратите внимание на то, что направление протекания тока от генератора к потребителю и мощность, передаваемая по созданной цепи, это совершенно разные вещи, которые в ряде случаев могут не только не совпадать, но и быть направлены в противоположные стороны.

Рассмотрим эти соотношения в их чистом и идеальном проявлении для разных видов нагрузок:

  • активный;
  • емкостный;
  • индуктивный.

Основное отличие реактивной составляющей мощности в том, что она не совершает никакой полезной работы, а вызывает потери электрической энергии и чрезмерные нагрузки на оборудование, особенно опасные в критических ситуациях.

По этим причинам для его компенсации применяют специальные технические системы, исключающие влияние реактивной мощности.

Распределение мощности на смешанную нагрузку

В качестве примера используем нагрузку на генератор с активно-емкостной характеристикой.

На графике выше для упрощения картины не показаны синусоиды токов и напряжений, но следует отметить, что при нагрузке активно-емкостного характера вектор тока опережает напряжение.

p=u∙i=Um∙sinωt∙ωC ∙Im∙sin(ωt+φ).

После преобразований получаем: p=P∙(1- cos 2ωt)+Q ∙sin2ωt.

Эти два члена в последнем выражении представляют собой активную и реактивную составляющие мгновенной полной мощности. Только первый из них выполняет полезную работу.

Приборы измерения мощности

Для анализа потребления электроэнергии и ее оплаты используются приборы учета, которые долгое время назывались «счетчиками». Его работа основана на измерении действующих значений тока и напряжения и их автоматическом умножении на выдаваемую информацию.

Счетчики отображают энергопотребление с учетом времени работы электроприборов пошагово с момента включения счетчика под нагрузку.

Ваттметры используются для измерения активной составляющей мощности в цепях переменного тока, а вариметры — для измерения реактивной составляющей. У них разные названия юнитов:

  • ватт (Вт, W);
  • вар (Вар, вар, var).

Для определения общей потребляемой мощности необходимо вычислить ее значение по формуле треугольника мощностей на основе показаний ваттметра и вариметра. Выражается в своих единицах: вольт-амперах.

Принятые обозначения единиц каждой помогают электрикам судить не только о ее величине, но и о характере силовой составляющей.

Источник: еlectriсalsсhооl.infо

Bestchart
Добавить комментарий