Jak znaleźć moc, znając natężenie, napięcie i rezystancję?

W fizyce dużo uwagi poświęca się energii i mocy urządzeń, substancji czy ciał. W elektrotechnice pojęcia te odgrywają nie mniej ważną rolę niż w innych gałęziach fizyki, ponieważ od nich zależy od tego, jak szybko instalacja wykona swoją pracę i jakie obciążenie wytrzymają linie przesył mocy. Na podstawie tych informacji dobierane są transformatory dla podstacji, generatory dla elektrowni oraz przekroje przewodów linii przesyłowych. W tym artykule dowiesz się, jak znaleźć moc urządzenia elektrycznego lub instalacji, znając natężenie prądu, napięcie i rezystancję.

Definicja

Moc jest wielkością skalarną. Ogólnie rzecz biorąc, jest równy stosunkowi wykonanej pracy do czasu:

P = dA / dt

Mówiąc prościej, wartość ta określa, jak szybko wykonywana jest praca. Może być oznaczony nie tylko literą P, ale także W lub N, mierzonymi w watach lub kilowatach, które są odpowiednio skracane jako W i kW.

Moc elektryczna jest równa iloczynowi prądu i napięcia lub:

P = interfejs użytkownika

Jak to się ma do pracy? U jest stosunkiem pracy przeniesienia ładunku jednostkowego, a I określa, ile ładunku przeszło przez drut w jednostce czasu. W wyniku przekształceń uzyskano wzór, za pomocą którego można znaleźć moc, znając natężenie prądu i napięcie.

Wzory obwodów prądu stałego

Najłatwiejszym sposobem obliczenia mocy jest obwód prądu stałego. Jeśli jest prąd i napięcie, wystarczy użyć powyższego wzoru, aby wykonać obliczenia:

P = interfejs użytkownika

Ale nie zawsze można znaleźć moc na podstawie prądu i napięcia. Jeśli ich nie znasz, możesz określić P, znając rezystancję i napięcie:

P = U²/ R

Możesz również wykonać obliczenia znając prąd i rezystancję:

P = I²* R

Ostatnie dwie formuły są wygodne do obliczania mocy odcinka obwodu, jeśli znasz R elementu I lub U, który na niego pada.

Do prądu przemiennego

Jednak dla obwodu elektrycznego prądu przemiennego konieczne jest uwzględnienie całkowitego, czynnego i biernego, a także współczynnika mocy (cosF). Wszystkie te koncepcje rozważyliśmy bardziej szczegółowo w tym artykule: https://samelectrik.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html.

Zauważamy tylko, że aby znaleźć całkowitą moc w sieci jednofazowej pod względem prądu i napięcia, należy je pomnożyć:

S = interfejs użytkownika

Wynik będzie wyrażony w woltoamperach, aby określić moc czynną (waty), należy pomnożyć S przez współczynnik cosF. Można go znaleźć w dokumentacji technicznej urządzenia.

P = UIcosФ

Aby określić moc bierną (reaktywne woltoampery), zamiast cosF stosuje się sinF.

Q = UIsinФ

Lub wyraź z tego wyrażenia:

I stąd obliczyć wymaganą wartość.

Łatwo jest również znaleźć moc w sieci trójfazowej, aby określić S (pełne), skorzystaj ze wzoru na obliczenie prądu i napięcia fazowego:

S = 3U_Fi_F

I znając Ulinear:

S = 1,73 * U_jai_ja

1,73 lub pierwiastek z 3 - ta wartość służy do obliczania obwodów trójfazowych.

Następnie, analogicznie, aby znaleźć aktywne P:

P = 3U_Fi_F* cosФ = 1,73 * U_jai_ja* cosФ

Możesz określić moc bierną:

Q = 3U_Fi_F* grzechФ = 1,73 * U_jai_ja* grzech

Na tym kończą się informacje teoretyczne i przechodzimy do praktyki.

Przykład obliczenia mocy pozornej dla silnika elektrycznego

Zasilanie silników elektrycznych jest przydatne lub mechaniczne na wale i elektryczne. Różnią się wartością współczynnika wydajności (COP), informacja ta jest zwykle podana na tabliczce znamionowej silnika elektrycznego.

Stąd bierzemy dane do obliczenia połączenia z trójkątem dla U-linearnego 380 woltów:

1. P_{na wale}= 160 kW = 160 000 W
2. n = 0,94
3. cosФ = 0,9
4. U = 380

Następnie możesz znaleźć czynną moc elektryczną według wzoru:

P = P_{na wale}/ n = 160000 / 0,94 = 170213 W

Teraz możesz znaleźć S:

S = P / cosφ = 170213 / 0,9 = 189126 W

To właśnie ją należy znaleźć i wziąć pod uwagę przy wyborze kabla lub transformatora do silnika elektrycznego. To kończy obliczenia.

Obliczenia dla połączenia równoległego i szeregowego

Podczas obliczania obwodu urządzenia elektronicznego często trzeba znaleźć moc przydzieloną na oddzielny element. Następnie musisz określić, jakie napięcie spada na nim, jeśli mówimy o połączeniu szeregowym lub jaki prąd płynie przy połączeniu równoległym, rozważymy konkretne przypadki.

Tutaj suma jest równa:

I = U / (R1 + R2) = 12 / (10 + 10) = 12/20 = 0,6

Moc ogólna:

P = UI = 12 * 0,6 = 7,2 watów

Na każdym rezystorze R1 i R2, ponieważ ich rezystancja jest taka sama, napięcie spada wzdłuż:

U = IR = 0,6 * 10 = 6 woltów

I wyróżnia się:

P_{na rezystorze}= UI = 6 * 0,6 = 3,6 watów

Następnie przy połączeniu równoległym w takim schemacie:

Najpierw szukamy I w każdym oddziale:

i₁= U / R₁= 12/1 = 12 amperów

i₂= U / R₂= 12/2 = 6 amperów

I wyróżnia się na każdym z nich:

P_r1= 12 * 6 = 72 waty

P_r2= 12 * 12 = 144 watów

Wyróżnia się w sumie:

P = UI = 12 * (6 + 12) = 216 watów

Lub poprzez ogólny opór, wtedy:

r_ogólny= (R₁* R₂) / (R₁+ R₂) = (1 * 2) / (1 + 2) = 2/3 = 0,66 Ohm

I = 12 / 0,66 = 18 amperów

P = 12 * 18 = 216 watów

Wszystkie obliczenia pasują, co oznacza, że ​​znalezione wartości są poprawne.

Wniosek

Jak widać, nie jest trudno znaleźć siłę łańcucha czy jego odcinka, bez względu na to, czy jest to stała, czy zmiana. Ważniejsze jest prawidłowe określenie całkowitej rezystancji, prądu i napięcia. Nawiasem mówiąc, ta wiedza już wystarczy, aby poprawnie określić parametry obwodu i dobór elementów - ile watów dobrać rezystory, przekroje kabli i transformatorów. Należy również zachować ostrożność podczas obliczania S complete podczas obliczania wyrażenia pierwiastkowego. Warto dodać tylko, że płacąc rachunki za media, płacimy za kilowatogodziny lub kWh, są one równe ilości energii zużywanej w danym okresie. Na przykład, jeśli podłączysz grzejnik o mocy 2 kilowatów na pół godziny, licznik nawinie 1 kW / h, a za godzinę - 2 kW / h i tak dalej przez analogię.

Na koniec zalecamy obejrzenie przydatnego filmu na temat artykułu:

Przeczytaj także:

• Jak określić pobór mocy urządzeń?
• Jak obliczyć przekroje kabli
• Znakowanie rezystora przez moc i rezystancję