Como encontrar energia sabendo amperagem, voltagem e resistência

Na física, muita atenção é dada à energia e ao poder dos dispositivos, substâncias ou corpos. Na engenharia elétrica, esses conceitos não desempenham papel menos importante do que em outros ramos da física, porque a partir deles depende de quão rápido a instalação fará seu trabalho e quanta carga as linhas irão suportar transmissão de energia. Com base nessas informações, são selecionados transformadores para subestações, geradores para usinas e seção transversal dos condutores das linhas de transmissão. Neste artigo, ensinaremos como encontrar a potência de um aparelho ou instalação elétrica, conhecendo a intensidade da corrente, a tensão e a resistência.

Definição

O poder é uma quantidade escalar. Em geral, é igual à proporção do trabalho realizado ao tempo:

P = dA / dt

Em termos simples, esse valor determina a rapidez com que o trabalho é feito. Pode ser denotado não apenas pela letra P, mas também por W ou N, medidos em watts ou quilowatts, que são abreviados como W e kW, respectivamente.

A energia elétrica é igual ao produto da corrente e da tensão, ou:

P = UI

Como isso se relaciona com o trabalho? U é a proporção do trabalho de transferência de uma unidade de carga e I determina a quantidade de carga que passou pela rede elétrica por unidade de tempo. Como resultado das transformações, foi obtida tal fórmula, com a qual você pode encontrar a potência, conhecendo a intensidade da corrente e a tensão.

Fórmulas de Circuito DC

A maneira mais fácil de calcular a potência é por um circuito CC. Se houver corrente e tensão, basta usar a fórmula acima para realizar o cálculo:

P = UI

Mas nem sempre é possível encontrar a potência por corrente e tensão. Se você não os conhece, pode determinar P conhecendo a resistência e a tensão:

P = U²/ R

Você também pode realizar o cálculo conhecendo a corrente e a resistência:

P = I²* R

As duas últimas fórmulas são convenientes para calcular a potência de uma seção de circuito se você souber o R ​​de um elemento I ou U que cai sobre ela.

Para corrente alternada

Porém, para um circuito elétrico de corrente alternada, é necessário levar em consideração o total, ativo e reativo, bem como o fator de potência (cosF). Consideramos todos esses conceitos com mais detalhes neste artigo: https://samelectrik.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html.

Observamos apenas que, para encontrar a potência total em uma rede monofásica em termos de corrente e tensão, você precisa multiplicá-los:

S = UI

O resultado será em volt-amperes, para determinar a potência ativa (watts), você precisa multiplicar S pelo fator cosF. Ele pode ser encontrado na documentação técnica do dispositivo.

P = UIcosФ

Para determinar a potência reativa (volt-amperes reativos), sinF é usado em vez de cosF.

Q = UIsinФ

Ou expresso a partir desta expressão:

E a partir daqui calcule o valor necessário.

Também é fácil encontrar a potência em uma rede trifásica; para determinar S (total), use a fórmula para calcular a corrente e a tensão de fase:

S = 3U_feu_f

E conhecendo Ulinear:

S = 1,73 * U_eueu_eu

1,73 ou a raiz de 3 - este valor é usado para calcular circuitos trifásicos.

Então, por analogia, para encontrar P ativo:

P = 3U_feu_f* cosФ = 1,73 * U_eueu_eu* cosФ

Você pode determinar a potência reativa:

Q = 3U_feu_f* sinФ = 1,73 * U_eueu_eu* sinФ

É aqui que termina a informação teórica e passamos à prática.

Um exemplo de cálculo da potência aparente para um motor elétrico

A energia para motores elétricos é útil ou mecânica no eixo e elétrica. Eles diferem pelo valor do coeficiente de desempenho (COP), esta informação geralmente está indicada na placa de identificação do motor elétrico.

A partir daqui, pegamos os dados para calcular a conexão com o triângulo para U-linear 380 Volts:

1. P_{no eixo}= 160 kW = 160.000 W
2. n = 0,94
3. cosФ = 0,9
4. U = 380

Então você pode encontrar a energia elétrica ativa pela fórmula:

P = P_{no eixo}/ n = 160000 / 0,94 = 170213 W

Agora você pode encontrar S:

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

É ela quem precisa ser encontrada e levada em consideração na hora de escolher um cabo ou transformador para um motor elétrico. Isso completa os cálculos.

Cálculo para conexão paralela e serial

Ao calcular o circuito de um dispositivo eletrônico, geralmente você precisa encontrar a potência que está alocada em um elemento separado. Em seguida, você precisa determinar que tensão cai através dele, se estamos falando de uma conexão serial, ou que corrente flui quando conectado em paralelo, consideraremos casos específicos.

Aqui, o total de I é igual a:

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

Potência geral:

P = UI = 12 * 0,6 = 7,2 Watts

Em cada resistor R1 e R2, uma vez que sua resistência é a mesma, a tensão cai junto com:

U = IR = 0,6 * 10 = 6 Volts

E se destaca por:

P_{no resistor}= UI = 6 * 0,6 = 3,6 Watts

Então, quando conectado em paralelo em tal esquema:

Primeiro, procuramos I em cada ramo:

eu₁= U / R₁= 12/1 = 12 amperes

eu₂= U / R₂= 12/2 = 6 amperes

E se destaca em cada um por:

P_R1= 12 * 6 = 72 watts

P_R2= 12 * 12 = 144 watts

Destaca-se no total:

P = UI = 12 * (6 + 12) = 216 Watts

Ou através da resistência geral, então:

R_{em geral}= (R₁* R₂) / (R₁+ R₂) = (1 * 2) / (1 + 2) = 2/3 = 0,66 Ohm

I = 12 / 0,66 = 18 amperes

P = 12 * 18 = 216 Watts

Todos os cálculos coincidiram, o que significa que os valores encontrados estão corretos.

Conclusão

Como você pode ver, não é difícil encontrar a força de uma corrente ou de sua seção, não importa se é uma constante ou uma mudança. É mais importante determinar corretamente a resistência total, a corrente e a tensão. Aliás, esse conhecimento já é suficiente para determinar corretamente os parâmetros do circuito e a seleção dos elementos - quantos watts para selecionar resistores, seções transversais de cabos e transformadores. Além disso, tenha cuidado ao calcular S completo ao calcular a expressão radical. Vale a pena acrescentar apenas que, ao pagar contas de serviços públicos, pagamos por quilowatt-hora ou kWh, elas são iguais à quantidade de energia consumida durante um período de tempo. Por exemplo, se você conectou um aquecedor de 2 quilowatts por meia hora, o medidor irá enrolar 1 kW / h, e em uma hora - 2 kW / h, e assim por diante por analogia.

Por fim, recomendamos assistir a um vídeo útil sobre o tema do artigo:

Leia também:

• Como determinar o consumo de energia dos dispositivos
• Como calcular as seções transversais do cabo
• Marcação do resistor por potência e resistência