Jak zjistit výkon pomocí znalosti proudu, napětí a odporu

Ve fyzice se hodně pozornosti věnuje energii a síle přístrojů, látek nebo těles. V elektrotechnice hrají tyto pojmy neméně důležitou roli než v jiných odvětvích fyziky, protože z nich závisí na tom, jak rychle bude instalace dělat svou práci a jak velké zatížení vedení unese přenos síly. Na základě těchto informací jsou vybrány transformátory pro rozvodny, generátory pro elektrárny a průřez vodičů přenosových vedení. V tomto článku vám řekneme, jak zjistit výkon elektrického spotřebiče nebo instalace, když známe aktuální sílu, napětí a odpor.

Definice

Výkon je skalární veličina. Obecně se rovná poměru vykonané práce k času:

P = dA/dt

Jednoduše řečeno, tato hodnota určuje, jak rychle je práce hotová. Může být označen nejen písmenem P, ale také W nebo N, měřeno ve wattech nebo kilowattech, které jsou zkráceny jako W a kW.

Elektrický výkon se rovná součinu proudu a napětí, nebo:

P = UI

Jak to souvisí s prací? U je poměr práce při přenosu jednotkového náboje a I určuje, kolik náboje prošlo drátem za jednotku času. V důsledku transformací byl získán takový vzorec, pomocí kterého můžete najít sílu, znáte aktuální sílu a napětí.

Vzorce stejnosměrného obvodu

Nejjednodušší způsob výpočtu výkonu je pro stejnosměrný obvod. Pokud existuje proud a napětí, stačí k provedení výpočtu použít výše uvedený vzorec:

P = UI

Ale ne vždy je možné najít výkon podle proudu a napětí. Pokud je neznáte, můžete určit P tím, že znáte odpor a napětí:

P = U²/ R

Můžete také provést výpočet se znalostí proudu a odporu:

P = I²* R

Poslední dva vzorce jsou vhodné pro výpočet výkonu části obvodu, pokud znáte R prvku I nebo U, který na něj připadá.

Pro střídavý proud

U střídavého elektrického obvodu je však nutné vzít v úvahu celkový, činný a jalový, a také účiník (cosF). Všechny tyto koncepty jsme podrobněji zvážili v tomto článku: https://samelectrik.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html.

Poznamenáváme pouze, že abyste našli celkový výkon v jednofázové síti z hlediska proudu a napětí, musíte je vynásobit:

S = UI

Výsledek bude ve voltampérech, pro určení činného výkonu (watty) je třeba vynásobit S faktorem cosF. Najdete jej v technické dokumentaci k zařízení.

P = UIcosФ

Pro stanovení jalového výkonu (jalových voltampérů) se místo cosF používá sinF.

Q = UIsinФ

Nebo vyjádřit z tohoto výrazu:

A odtud vypočítejte požadovanou hodnotu.

Je také snadné najít výkon v třífázové síti; pro určení S (plné) použijte vzorec pro výpočet proudu a fázového napětí:

S = 3U_Fjá_F

A znát Ulinear:

S = 1,73 * U_ljá_l

1,73 nebo odmocnina ze 3 - tato hodnota se používá pro výpočet třífázových obvodů.

Pak analogicky najděte P aktivní:

P = 3U_Fjá_F* cosФ = 1,73 * U_ljá_l* cosФ

Jalový výkon můžete určit:

Q = 3U_Fjá_F* sinФ = 1,73 * U_ljá_l*hřích

Zde teoretické informace končí a přecházíme k praxi.

Příklad výpočtu zdánlivého výkonu pro elektromotor

Napájení elektromotorů je užitečné nebo mechanické na hřídeli a elektrické. Liší se hodnotou koeficientu výkonu (COP), tento údaj bývá uveden na typovém štítku elektromotoru.

Odtud vezmeme data pro výpočet připojení k trojúhelníku pro U-lineární 380 voltů:

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

Poté můžete zjistit aktivní elektrický výkon podle vzorce:

P = P_{na hřídeli}/ n = 160 000 / 0,94 = 170 213 W

Nyní můžete najít S:

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

Právě ona je třeba najít a vzít v úvahu při výběru kabelu nebo transformátoru pro elektromotor. Tím jsou výpočty dokončeny.

Výpočet pro paralelní a sériové připojení

Při výpočtu obvodu elektronického zařízení často potřebujete najít výkon, který je přidělen na samostatném prvku. Pak je třeba určit, jaké poklesy napětí na něm, pokud mluvíme o sériovém připojení, nebo jaký proud teče při paralelním zapojení, zvážíme konkrétní případy.

Zde se celkový součet rovná:

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

Obecná síla:

P = UI = 12 * 0,6 = 7,2 wattů

Na každém rezistoru R1 a R2, protože jejich odpor je stejný, napětí klesá podél:

U = IR = 0,6 * 10 = 6 voltů

A vyniká tím, že:

P_{na rezistoru}= UI = 6 * 0,6 = 3,6 wattů

Pak, když je zapojen paralelně v takovém schématu:

Nejprve hledáme I v každé větvi:

já₁= U/R₁= 12/1 = 12 ampér

já₂= U/R₂= 12/2 = 6 ampér

A na každém vyniká tím, že:

P_R1= 12 * 6 = 72 wattů

P_R2= 12 * 12 = 144 wattů

Celkově vyniká:

P = UI = 12 * (6 + 12) = 216 wattů

Nebo prostřednictvím obecného odporu, pak:

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

I = 12 / 0,66 = 18 ampér

P = 12 * 18 = 216 wattů

Všechny výpočty se shodují, což znamená, že nalezené hodnoty jsou správné.

Závěr

Jak vidíte, není těžké najít sílu řetězu nebo jeho části, ať už se jedná o konstantu nebo změnu. Důležitější je správně určit celkový odpor, proud a napětí. Mimochodem, tyto znalosti již stačí ke správnému určení parametrů obvodu a výběru prvků - kolik wattů vybrat odpory, průřezy kabelů a transformátorů. Také buďte opatrní při výpočtu S kompletní při výpočtu radikálního výrazu. Stojí za to dodat, že při placení účtů za energie platíme za kilowatthodiny nebo kWh, které se rovnají množství energie spotřebované za určité časové období. Například, pokud jste připojili 2 kilowattové topení na půl hodiny, pak měřič natočí 1 kW / h a za hodinu - 2 kW / h, a tak dále analogicky.

Nakonec doporučujeme zhlédnout užitečné video na téma článku:

Přečtěte si také:

• Jak zjistit spotřebu energie zařízení
• Jak vypočítat průřezy kabelů
• Značení rezistoru podle výkonu a odporu