Tots ens trobem amb electrodomèstics cada dia, sembla que la nostra vida s'atura sense ells. I cadascun d'ells a les instruccions tècniques indica la potència. Avui descobrirem què és, aprendrem els tipus i mètodes de càlcul.
Contingut
Potència en un circuit de corrent altern
Els aparells elèctrics connectats a la xarxa funcionen en un circuit de corrent altern, per això tindrem en compte la potència en aquestes condicions. Tanmateix, primer, donem una definició general del concepte.
Poder - Una magnitud física que reflecteix la velocitat de conversió o transmissió d'energia elèctrica.
En un sentit més estret, diuen que l'energia elèctrica és la relació entre el treball realitzat durant un determinat període de temps i aquest període de temps.
Per parafrasejar aquesta definició de manera menys científica, resulta que l'energia és una determinada quantitat d'energia que consumeix el consumidor durant un període de temps determinat. L'exemple més senzill és una làmpada incandescent normal. La velocitat a la qual una bombeta converteix l'electricitat que consumeix en calor i llum és la seva potència. En conseqüència, com més alt sigui inicialment aquest indicador per a una bombeta, més consumirà energia i més llum donarà.
Com que en aquest cas no només hi ha el procés de convertir l'electricitat en una altra (llum, tèrmica, etc.), però també el procés d'oscil·lació dels camps elèctric i magnètic, apareix un canvi de fase entre el corrent i la tensió, i això s'ha de tenir en compte en els càlculs posteriors.
Quan es calcula la potència en un circuit de corrent altern, s'acostuma a distingir els components actius, reactius i complets.
El concepte de potència activa
La potència "útil" activa és aquella part de la potència que caracteritza directament el procés de conversió d'energia elèctrica en una altra energia. Es denota amb la lletra llatina P i es mesura en watts (Dt).
Calculat segons la fórmula: P = U⋅I⋅cosφ,
on U i I són el valor rms de la tensió i el corrent del circuit, respectivament, cos φ és el cosinus de l'angle de fase entre la tensió i el corrent.
IMPORTANT! La fórmula descrita anteriorment és adequada per calcular circuits amb tensió 220V, però, les unitats potents solen utilitzar una xarxa amb una tensió de 380V. En aquest cas, l'expressió s'ha de multiplicar per l'arrel de tres o 1,73
El concepte de potència reactiva
La potència reactiva "perjudicial" és la potència que es genera durant el funcionament d'aparells elèctrics amb una càrrega inductiva o capacitiva, i reflecteix les oscil·lacions electromagnètiques en curs. En poques paraules, aquesta és l'energia que passa de la font d'alimentació al consumidor i després torna a la xarxa.
Per descomptat, és impossible utilitzar aquest component en els negocis, a més, perjudica la xarxa d'alimentació de moltes maneres, per tant, solen intentar compensar-ho.
Aquest valor es denota amb la lletra llatina Q.
RECORDA! La potència reactiva no es mesura en watts convencionals (Dt), i en volt-amperes reactius (Var).
Calculat segons la fórmula:
Q = U⋅I⋅sinφ,
on U i I són el valor rms de la tensió i el corrent del circuit, respectivament, sinφ és el sinus de l'angle de fase entre la tensió i el corrent.
IMPORTANT! Quan es calcula, aquest valor pot ser tant positiu com negatiu, depenent del moviment de fase.
Càrregues capacitives i inductives
La principal diferència entre reactiu (capacitiva i inductiva) càrregues: la presència, de fet, de la capacitat i la inductància, que tendeixen a emmagatzemar energia i després donar-la a la xarxa.
Una càrrega inductiva converteix primer l'energia d'un corrent elèctric en un camp magnètic (durant mig cicle), i després converteix l'energia del camp magnètic en corrent elèctric i la transmet a la xarxa. En són exemples els motors d'inducció, els rectificadors, els transformadors, els electroimants.
IMPORTANT! Quan es fa servir una càrrega inductiva, la corba de corrent sempre endarrereix mig cicle la corba de tensió.
Una càrrega capacitiva converteix l'energia d'un corrent elèctric en un camp elèctric i després torna a convertir l'energia del camp resultant en un corrent elèctric.Els dos processos tornen a continuar durant mig cicle cadascun. Alguns exemples són els condensadors, les bateries, els motors síncrons.
IMPORTANT! Durant l'operació de càrrega capacitiva, la corba de corrent condueix la corba de tensió en mig cicle.
Factor de potència cosφ
Factor de potència cosφ (llegir cosinus phi) és una magnitud física escalar que reflecteix l'eficiència del consum d'energia elèctrica. En poques paraules, el coeficient cosφ mostra la presència d'una part reactiva i el valor de la part activa rebuda en relació a la potència total.
El coeficient cosφ es troba mitjançant la relació entre la potència elèctrica activa i la potència elèctrica aparent.
NOTA! En un càlcul més precís, s'han de tenir en compte les distorsions no lineals de la sinusoide, però es descuiden en els càlculs convencionals.
El valor d'aquest coeficient pot variar de 0 a 1 (si el càlcul es realitza com a percentatge, del 0% al 100%). A partir de la fórmula de càlcul, no és difícil entendre que com més gran sigui el seu valor, més gran serà el component actiu, la qual cosa significa que el rendiment del dispositiu és millor.
El concepte de poder total. Triangle de potència
La potència aparent és un valor calculat geomètricament igual a l'arrel de la suma dels quadrats de la potència activa i reactiva, respectivament. Designat amb la lletra llatina S.
També podeu calcular la potència total multiplicant la tensió i el corrent, respectivament.
S = U⋅I
IMPORTANT! La potència aparent es mesura en volts-amperes (VA).
El triangle de potència és una representació convenient de tots els càlculs i relacions descrits anteriorment entre la potència activa, reactiva i aparent.
Les potes reflecteixen els components actius i reactius, la hipotenusa - la potència total. D'acord amb les lleis de la geometria, el cosinus de l'angle φ és igual a la relació dels components actius i totals, és a dir, és el factor de potència.
Com trobar la potència activa, reactiva i aparent. Exemple de càlcul
Tots els càlculs es basen en les fórmules esmentades anteriorment i en el triangle de potències. Vegem el problema que es troba més sovint a la pràctica.
Normalment, els aparells elèctrics estan marcats amb la potència activa i el valor del coeficient cosφ. Amb aquestes dades, és fàcil calcular els components reactius i totals.
Per fer-ho, dividim la potència activa pel coeficient cosφ i obtenim el producte de corrent i tensió. Aquesta serà tota la potència.
A més, a partir del triangle de potència, trobem la potència reactiva igual al quadrat de la diferència entre els quadrats de les potències aparent i activa.
Com es mesura el cosφ a la pràctica
El valor del coeficient cosφ sol indicar-se a les etiquetes dels aparells elèctrics, però, si cal mesurar-lo a la pràctica, utilitzen un dispositiu especialitzat: mesurador de fase. A més, un vatímetre digital pot fer front fàcilment a aquesta tasca.
Si el coeficient cosφ obtingut és prou baix, es pot compensar pràcticament. Això es fa principalment mitjançant la inclusió de dispositius addicionals al circuit.
- Si cal corregir el component reactiu, s'hauria d'incloure un element reactiu al circuit, actuant en sentit contrari al dispositiu que ja funciona. Per compensar el funcionament d'un motor d'inducció, per exemple una càrrega inductiva, es connecta un condensador en paral·lel. Es connecta un electroimant per compensar el motor síncron.
- Si cal corregir problemes de no linealitat, s'introdueix al circuit un corrector passiu de cosφ, per exemple, pot ser un estrany d'alta inductància connectat en sèrie amb la càrrega.
La potència és un dels indicadors més importants dels electrodomèstics, així que saber què és i com es calcula és útil no només per als escolars i persones especialitzades en tecnologia, sinó també per a cada un de nosaltres.
Articles semblants:
