Svi se svakodnevno susrećemo s električnim aparatima, čini se da nam život staje bez njih. I svaki od njih u tehničkim uputama označava snagu. Danas ćemo shvatiti što je to, naučiti vrste i metode izračuna.
Sadržaj
Snaga u krugu izmjenične struje
Električni uređaji priključeni na mrežu rade u krugu izmjenične struje, pa ćemo u tim uvjetima razmotriti snagu. Međutim, najprije dajmo opću definiciju pojma.
Vlast - fizikalna veličina koja odražava brzinu pretvorbe ili prijenosa električne energije.
U užem smislu kažu da je električna snaga omjer obavljenog rada u određenom vremenskom razdoblju prema tom vremenskom razdoblju.
Da parafraziramo ovu definiciju manje znanstveno, ispada da je snaga određena količina energije koju potrošač troši tijekom određenog vremenskog razdoblja. Najjednostavniji primjer je obična žarulja sa žarnom niti. Brzina kojom žarulja pretvara električnu energiju koju troši u toplinu i svjetlost je njezina snaga. Sukladno tome, što je ovaj pokazatelj inicijalno veći za žarulju, to će više trošiti energije i više svjetla dati.
Budući da u ovom slučaju ne postoji samo proces pretvaranja električne energije u neki drugi (svjetlosna, toplinska itd.), ali i procesom titranja električnog i magnetskog polja javlja se fazni pomak između struje i napona, što treba uzeti u obzir u daljnjim proračunima.
Prilikom izračunavanja snage u krugu izmjenične struje uobičajeno je razlikovati aktivne, reaktivne i pune 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 vati (uto).
Izračunato prema formuli: P = U⋅I⋅cosφ,
gdje su U i I efektivna vrijednost napona i struje strujnog kruga, cos φ je kosinus faznog kuta između napona i struje.
VAŽNO! Ranije opisana formula prikladna je za izračun krugova s napon 220V, međutim, moćne jedinice obično koriste mrežu s naponom od 380 V. U ovom slučaju, izraz treba pomnožiti s korijenom od tri ili 1,73
Pojam jalove snage
Reaktivna "štetna" snaga je snaga koja nastaje tijekom rada električnih uređaja s induktivnim ili kapacitivnim opterećenjem, a odražava tekuće elektromagnetske oscilacije. Jednostavno rečeno, to je energija koja prolazi od izvora napajanja do potrošača, a zatim se vraća natrag u mrežu.
Naravno, ovu komponentu je nemoguće koristiti u poslovanju, štoviše, na mnogo načina šteti mreži napajanja, stoga je obično pokušavaju nadoknaditi.
Ova vrijednost je označena latiničnim slovom Q.
ZAPAMTITI! Jalova snaga se ne mjeri u konvencionalnim vatima (uto), te u reaktivnim volt-amperima (Var).
Izračunato prema formuli:
Q = U⋅I⋅sinφ,
gdje su U i I efektivna vrijednost napona i struje strujnog kruga, sinφ je sinus faznog kuta između napona i struje.
VAŽNO! Prilikom izračuna, ova vrijednost može biti i pozitivna i negativna, ovisno o kretanju faze.
Kapacitivna i induktivna opterećenja
Glavna razlika između reaktivnih (kapacitivni i induktivni) opterećenja - prisutnost, zapravo, kapacitivnosti i induktivnosti, koji teže pohraniti energiju i kasnije je dati u mrežu.
Induktivno opterećenje pretvara energiju električne struje prvo u magnetsko polje (tijekom pola poluciklusa), a zatim pretvara energiju magnetskog polja u električnu struju i prenosi je u mrežu. Primjeri su indukcijski motori, ispravljači, transformatori, elektromagneti.
VAŽNO! Kada se radi s induktivnim opterećenjem, krivulja struje uvijek zaostaje za krivuljom napona za pola poluciklusa.
Kapacitivno opterećenje pretvara energiju električne struje u električno polje, a zatim pretvara energiju rezultirajućeg polja natrag u električnu struju.Oba procesa opet traju po pola poluciklusa. Primjeri su kondenzatori, baterije, sinkroni motori.
VAŽNO! Tijekom rada kapacitivnog opterećenja, krivulja struje vodi krivulju napona za pola poluciklusa.
Faktor snage cosφ
Faktor snage cosφ (čitaj kosinus phi) je skalarna fizička veličina koja odražava učinkovitost potrošnje električne energije. Jednostavno rečeno, koeficijent cosφ pokazuje prisutnost reaktivnog dijela i vrijednost primljenog aktivnog dijela u odnosu na ukupnu snagu.
Koeficijent cosφ nalazi se kroz omjer aktivne električne snage i prividne električne snage.
BILJEŠKA! U točnijem proračunu treba uzeti u obzir nelinearna izobličenja sinusoida, međutim ona se zanemaruju u konvencionalnim proračunima.
Vrijednost ovog koeficijenta može varirati od 0 do 1 (ako se izračun provodi kao postotak, tada od 0% do 100%). Iz formule za izračun nije teško razumjeti da što je veća njegova vrijednost, to je veća aktivna komponenta, što znači da je izvedba uređaja bolja.
Koncept ukupne moći. Trokut snage
Prividna snaga je geometrijski izračunata vrijednost jednaka korijenu zbroja kvadrata aktivne i jalove snage. Označeno latiničnim slovom S.
Također možete izračunati ukupnu snagu množenjem napona i struje.
S = U⋅I
VAŽNO! Prividna snaga se mjeri u volt-amperima (VA).
Trokut snage je zgodan prikaz svih prethodno opisanih proračuna i odnosa između aktivne, jalove i prividne snage.
Noge odražavaju reaktivne i aktivne komponente, hipotenuzu - ukupnu snagu. Prema zakonima geometrije, kosinus kuta φ jednak je omjeru aktivne i ukupne komponente, odnosno faktor je snage.
Kako pronaći aktivnu, jalove i prividnu snagu. Primjer izračuna
Svi izračuni temelje se na prethodno spomenutim formulama i trokutu snage. Pogledajmo problem koji se najčešće susreće u praksi.
Obično su električni uređaji označeni aktivnom snagom i vrijednošću koeficijenta cosφ. S tim je podacima lako izračunati reaktivnu i ukupnu komponentu.
Da bismo to učinili, aktivnu snagu podijelimo s koeficijentom cosφ i dobijemo umnožak struje i napona. Ovo će biti puna snaga.
Nadalje, na temelju trokuta snage nalazimo jalove snage jednake kvadratu razlike između kvadrata prividne i aktivne snage.
Kako se cosφ mjeri u praksi
Vrijednost koeficijenta cosφ obično je naznačena na oznakama električnih uređaja, međutim, ako je potrebno izmjeriti ga u praksi, koriste se specijalizirani uređaj - mjerač faza. Također, digitalni vatmetar se lako može nositi s ovim zadatkom.
Ako je dobiveni koeficijent cosφ dovoljno nizak, onda se može praktički kompenzirati. To se uglavnom postiže uključivanjem dodatnih uređaja u krug.
- Ako je potrebno ispraviti reaktivnu komponentu, tada u krug treba uključiti reaktivni element koji djeluje suprotno od uređaja koji već radi. Za kompenzaciju rada asinkronog motora, na primjer induktivnog opterećenja, kondenzator je spojen paralelno. Za kompenzaciju sinkronog motora spojen je elektromagnet.
- Ako je potrebno ispraviti probleme nelinearnosti, u krug se uvodi pasivni cosφ korektor, na primjer, to može biti visokoinduktivna prigušnica spojena serijski s opterećenjem.
Snaga je jedan od najvažnijih pokazatelja električnih uređaja, pa je znati što je i kako se izračunava korisno ne samo za školarce i ljude specijalizirane za tehnologiju, već i za svakoga od nas.
Slični članci:
