Was ist Wirk- und Blindleistung des elektrischen Wechselstroms? Noch einmal zur Leistung: Wirkleistung, Blindleistung, Scheinleistung (P, Q, S) sowie Leistungsfaktor (PF). In welchen Maßeinheiten wird Leistung gemessen?

Guten Tag! Um eine physikalische Größe namens Leistung zu berechnen, verwenden sie die Formel, bei der die physikalische Größe – Arbeit – durch die Zeit geteilt wird, in der diese Arbeit geleistet wurde.

Es sieht aus wie das:

P, W, N=A/t, (W=J/s).

Abhängig von den Lehrbüchern und Abschnitten der Physik kann die Potenz in der Formel mit den Buchstaben P, W oder N bezeichnet werden.

Am häufigsten wird Energie in Bereichen der Physik und Wissenschaft wie der Mechanik, der Elektrodynamik und der Elektrotechnik eingesetzt. In jedem Fall gibt es für die Leistung eine eigene Berechnungsformel. Auch bei Wechsel- und Gleichstrom ist es unterschiedlich. Wattmeter werden zur Leistungsmessung eingesetzt.

Jetzt wissen Sie, dass Leistung in Watt gemessen wird. Im Englischen ist Watt Watt, die internationale Bezeichnung ist W, die russische Abkürzung ist W. Dies ist wichtig zu beachten, da alle Haushaltsgeräte über diesen Parameter verfügen.

Kraft ist eine skalare Größe und kein Vektor, im Gegensatz zur Kraft, die eine Richtung haben kann. In der Mechanik lässt sich die allgemeine Form der Potenzformel wie folgt schreiben:

P=F*s/t, wobei F=A*s,

Anhand der Formeln können Sie erkennen, wie wir anstelle von A die Kraft F multipliziert mit dem Weg s ersetzen. Daher kann die Kraft in der Mechanik als Kraft multipliziert mit der Geschwindigkeit geschrieben werden. Beispielsweise ist ein Auto mit einer bestimmten Leistung gezwungen, beim Bergauffahren die Geschwindigkeit zu reduzieren, da hierfür mehr Kraft benötigt wird.

Die durchschnittliche menschliche Leistung wird mit 70-80 W angenommen. Die Leistung von Autos, Flugzeugen, Schiffen, Raketen und Industrieanlagen wird oft in PS gemessen. Pferdestärken wurden schon lange vor der Einführung von Watt verwendet. Eine PS entspricht 745,7 W. Darüber hinaus wird in Russland akzeptiert, dass l. Mit. entspricht 735,5 W.

Wenn Sie 20 Jahre später in einem Interview unter Passanten plötzlich zufällig nach Macht gefragt werden und Sie sich erinnern, dass Leistung das Verhältnis der geleisteten Arbeit A pro Zeiteinheit t ist. Wenn Sie das sagen können, überraschen Sie die Menge angenehm. Tatsächlich muss man sich bei dieser Definition vor allem daran erinnern, dass der Teiler hier die Arbeit A und der Teiler die Zeit t ist. Als Ergebnis erhalten wir die lang erwartete Kraft, wenn wir Arbeit und Zeit haben und die erste durch die zweite teilen.

Bei der Auswahl im Handel ist es wichtig, auf die Leistung des Gerätes zu achten. Je leistungsfähiger der Wasserkocher ist, desto schneller erhitzt er das Wasser. Die Leistung der Klimaanlage bestimmt, wie groß ein Raum gekühlt werden kann, ohne den Motor extrem zu belasten. Je größer die Leistung eines Elektrogeräts ist, desto mehr Strom verbraucht es, desto mehr Strom wird es verbrauchen und desto höher ist die Stromrechnung.

Im Allgemeinen wird die elektrische Leistung durch die Formel bestimmt:

wobei I der Strom und U die Spannung ist

Manchmal wird es sogar in Voltampere gemessen, geschrieben als V*A. Voltampere messen die Gesamtleistung, und um die Wirkleistung zu berechnen, müssen Sie die Gesamtleistung mit einem Faktor multiplizieren nützliche Aktion(Wirkungsgrad) des Gerätes, dann erhalten wir die Wirkleistung in Watt.

Oftmals arbeiten Geräte wie eine Klimaanlage, ein Kühlschrank oder ein Bügeleisen zyklisch, indem sie sich über den Thermostat ein- und ausschalten, und ihre durchschnittliche Leistung über die gesamte Betriebszeit kann gering sein.

In Wechselstromkreisen gibt es neben dem Begriff der Momentanleistung, der mit der allgemeinen physikalischen Leistung übereinstimmt, Wirk-, Blind- und Scheinleistungen. Die Scheinleistung ist gleich der Summe aus Wirk- und Blindleistung.

Zur Leistungsmessung werden elektronische Geräte eingesetzt – Wattmeter. Die Maßeinheit Watt erhielt ihren Namen zu Ehren des Erfinders der verbesserten Dampfmaschine, die die damaligen Kraftwerke revolutionierte. Dank dieser Erfindung beschleunigte sich die Entwicklung der Industriegesellschaft, es entstanden Züge, Dampfschiffe und Fabriken, die die Kraft der Dampfmaschine für den Transport und die Produktion von Produkten nutzten.

Wir alle sind schon oft mit dem Konzept der Macht in Berührung gekommen. Beispielsweise haben verschiedene Autos unterschiedliche Motorleistungen. Außerdem können Elektrogeräte unterschiedliche Leistungsstufen haben, auch wenn sie dem gleichen Zweck dienen.

Leistung ist eine physikalische Größe, die die Arbeitsgeschwindigkeit charakterisiert.

Jeweils, mechanische Leistung ist eine physikalische Größe, die die Geschwindigkeit mechanischer Arbeit charakterisiert:

Das heißt, Leistung ist Arbeit pro Zeiteinheit.

Die Leistung im SI-System wird in Watt gemessen: [ N] = [W].

1 W ist 1 J Arbeit, die in 1 s geleistet wird.

Es gibt noch andere Maßeinheiten für die Leistung, zum Beispiel Pferdestärken:

Die Leistung eines Automotors wird am häufigsten in PS gemessen.

Kehren wir zur Formel für Leistung zurück: Wir kennen die Formel, nach der die Arbeit berechnet wird: Deshalb können wir den Ausdruck für Macht umstellen:

Dann bilden wir in der Formel das Verhältnis des Verschiebungsmoduls zur Zeitspanne. Das ist, wie Sie wissen, die Geschwindigkeit:

Beachten Sie nur, dass wir in der resultierenden Formel das Geschwindigkeitsmodul verwenden, da wir nicht die Bewegung selbst, sondern deren Modul durch die Zeit dividiert haben. Also, Die Leistung ist gleich dem Produkt aus Kraftmodul, Geschwindigkeitsmodul und dem Kosinus des Winkels zwischen ihren Richtungen.

Das ist ganz logisch: Sagen wir, die Kraft des Kolbens lässt sich steigern, indem man die Kraft seiner Wirkung erhöht. Durch die Anwendung von mehr Kraft wird in der gleichen Zeit mehr Arbeit verrichtet, das heißt, es erhöht sich die Leistung. Aber selbst wenn wir die Kraft konstant lassen und den Kolben schneller bewegen, wird dies zweifellos die pro Zeiteinheit geleistete Arbeit erhöhen. Folglich wird die Leistung zunehmen.

Beispiele für Problemlösungen.

Aufgabe 1. Die Leistung des Motorrads beträgt 80 PS. Auf einer horizontalen Strecke erreicht ein Motorradfahrer eine Geschwindigkeit von 150 km/h. Gleichzeitig läuft der Motor mit 75 % seiner Leistung. maximale Leistung. Bestimmen Sie die auf das Motorrad wirkende Reibungskraft.

Aufgabe 2. Der Jäger beschleunigt unter dem Einfluss einer konstanten Schubkraft, die in einem Winkel von 45° zum Horizont gerichtet ist, von 150 m/s auf 570 m/s. Gleichzeitig erhöht sich die vertikale und horizontale Geschwindigkeit des Jägers zu jedem Zeitpunkt um den gleichen Betrag. Die Masse des Jägers beträgt 20 Tonnen. Wenn der Jäger eine Minute lang beschleunigt, wie groß ist dann die Leistung seines Motors?

Wenn Sie Leistungseinheiten in einem System zusammenführen müssen, benötigen Sie unseren Stromumwandlungs-Online-Konverter. Und unten können Sie lesen, wie die Leistung gemessen wird.

Bereits im 18. Jahrhundert begann man, Leistung in Pferdestärken zu messen. Bisher wird diese physikalische Größe zur Angabe der Leistung von Motoren verwendet. Neben der Leistungsanzeige des Verbrennungsmotors in Watt schreiben sie weiterhin den Wert in PS.

Leistung als physikalische Größe, Leistungsformel

Ein Wert, der angibt, wie schnell Energie in einem System umgewandelt, übertragen oder verbraucht wird – Leistung. Es ist wichtig, die Energiebedingungen zu charakterisieren, wie schnell der Prozess durchgeführt wird. Die pro Zeiteinheit geleistete Arbeit wird als Leistung bezeichnet:

• Was ist mit der Arbeit;
• t – Zeit.

Mechanische Leistung und elektrische Leistung können getrennt berücksichtigt werden.

Um eine Antwort auf die Frage zu erhalten: Wie wird mechanische Leistung gemessen, betrachten Sie die Wirkung von Kraft auf einen sich bewegenden Körper. Kraft wirkt, die Kraft wird in diesem Fall durch die Formel bestimmt:

• F – Kraft;
• v – Geschwindigkeit.

Bei einer Drehbewegung wird dieser Wert unter Berücksichtigung des Kraftmoments und der Drehzahl „U/min“ ermittelt.

Zusammenhang zwischen elektrischem Strom und Leistung

In der Elektrotechnik ist die Arbeit U – die Spannung, die sich um 1 Coulomb bewegt, die Anzahl der pro Zeiteinheit bewegten Coulomb ist der Strom (I). Die elektrische Stromstärke oder elektrische Leistung P erhält man durch Multiplikation des Stroms mit der Spannung:

Dies ist eine komplette Arbeit, die in 1 Sekunde erledigt ist. Die Abhängigkeit ist hier direkt. Durch die Änderung des Stroms oder der Spannung ändert sich die vom Gerät aufgenommene Leistung.

Der gleiche P-Wert wird durch Variation eines von zwei Werten erreicht.

Definition der aktuellen Leistungseinheit

Die Einheit zur Messung der aktuellen Leistung ist nach James Watt, einem schottischen Maschinenbauingenieur, benannt. 1 W ist die Leistung, die ein Strom von 1 A bei einer Potentialdifferenz von 1 V erzeugt.

Beispielsweise erzeugt eine Quelle mit einer Spannung von 3,5 V einen Strom von 0,2 A im Stromkreis, dann beträgt die aktuelle Leistung:

P = U*I = 3,5*0,2 = 0,7 W.

Aufmerksamkeit! In der Mechanik wird Leistung üblicherweise durch den Buchstaben N dargestellt, in der Elektrotechnik durch den Buchstaben P. Wie werden n und P gemessen? Unabhängig von der Bezeichnung handelt es sich um eine Einheitsgröße und wird in Watt „W“ gemessen.

Watt und andere Leistungseinheiten

Wenn Sie darüber sprechen, wie Leistung gemessen wird, müssen Sie wissen, wovon wir sprechen. Watt ist ein Wert, der 1 J/s entspricht. Es wird in das Internationale Einheitensystem übernommen. In welchen anderen Einheiten wird Leistung gemessen? Der Wissenschaftszweig Astrophysik arbeitet mit einer Einheit namens Erg/s. Erg ist ein sehr kleiner Wert, nämlich 10-7 W.

Eine weitere, immer noch gebräuchliche Einheit aus dieser Serie ist „Pferdestärke“. Im Jahr 1789 berechnete James Watt, dass ein Pferd eine 75 kg schwere Last mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s aus einem Schacht ziehen könnte. Basierend auf der Berechnung dieser Arbeitsintensität kann die Motorleistung anhand dieses Werts im Verhältnis gemessen werden:

1 PS = 0,74 kW.

Interessant. Amerikaner und Briten glauben, dass 1 PS. = 745,7 W und Russen – 735,5 W. Es hat keinen Sinn, darüber zu streiten, wer Recht und wer Unrecht hat, da es sich dabei um eine außersystemische Maßnahme handelt, die nicht angewendet werden sollte. Die Internationale Organisation für gesetzliches Messwesen empfiehlt, es aus dem Verkehr zu ziehen.

In Russland werden bei der Berechnung einer CASCO- oder OSAGO-Police diese Daten des Antriebsaggregats des Autos verwendet.

Formel für den Zusammenhang zwischen Leistung, Spannung und Strom

Unter Arbeit versteht man in der Elektrotechnik eine bestimmte Energiemenge, die von einer Stromquelle über einen bestimmten Zeitraum zum Betrieb eines elektrischen Geräts zugeführt wird. Daher ist elektrische Leistung eine Größe, die die Geschwindigkeit der Umwandlung oder Übertragung von Elektrizität beschreibt. Ihre Formel für Gleichstrom sieht so aus:

• U – Spannung, V;
• I – aktuelle Stärke, A.

In einigen Fällen kann die Leistung mithilfe der Formel des Ohmschen Gesetzes durch Ersetzen des Widerstandswerts berechnet werden:

P = I*2*R, Wo:

• I – aktuelle Stärke, A;
• R – Widerstand, Ohm.

Im Falle von Schaltungsleistungsberechnungen Wechselstrom Sie müssen sich mit drei Typen befassen:

• seine aktive Formel: P = U*I*cos ϕ, wobei der Phasist;
• reaktiv wird berechnet: Q = U*I*sin ϕ ;
• das vollständige wird in der Form dargestellt: S = √P2 + Q2, wobei P aktiv und Q2 reaktiv ist.

Berechnungen für einphasige und dreiphasige Wechselstromkreise werden mit unterschiedlichen Formeln durchgeführt.

Wichtig! Stromverbraucher in Unternehmen sind meist Asynchronmotoren, Transformatoren und andere induktive Empfänger. Im Betrieb verbrauchen sie Blindleistung, die durch die Stromleitungen fließt und zu einer zusätzlichen Belastung der Stromleitungen führt. Zur Verbesserung der Energiequalität wird die Blindenergiekompensation in Form von Kondensatoreinheiten eingesetzt.

Instrumente zur Messung elektrischer Leistung

Mit einem Wattmeter können Sie die Leistung messen. Es hat zwei Wicklungen. Einer ist wie ein Amperemeter in Reihe an den Stromkreis angeschlossen, der zweite parallel wie ein Voltmeter. In elektrischen Energieanlagen messen Wattmeter Werte in Kilowattstunden „kW*h“. Messungen erfordern nicht nur elektrische Energie, sondern auch Laserenergie. Geräte zur Messung dieses Indikators werden sowohl in stationärer als auch in tragbarer Ausführung hergestellt. Mit ihrer Hilfe wird die Höhe der Laserstrahlung von Geräten beurteilt, die diese Energieart verwenden. Eines der tragbaren Messgeräte ist LP1 eines japanischen Herstellers. Mit LP1 können Sie die Intensität der Lichtstrahlung beispielsweise an einem visuellen Punkt direkt bestimmen optische Geräte DVD Spieler.

Strom in elektrischen Haushaltsgeräten

Um den Metallfaden einer Glühbirne zu erhitzen, die Temperatur der Arbeitsfläche eines Bügeleisens oder eines anderen Haushaltsgeräts zu erhöhen, wird eine bestimmte Menge Strom verbraucht. Sein Wert, gemessen an der Last pro Stunde, gilt als Stromverbrauch dieses Geräts.

Aufmerksamkeit! Wenn auf der Glühbirne „40 W, 230 V“ steht, bedeutet dies, dass sie in 1 Stunde 40 W aus dem Wechselstromnetz verbraucht. Sie kennen die Anzahl der Glühbirnen und die Parameter und berechnen, wie viel Energie pro Monat für die Beleuchtung von Räumen aufgewendet wird.

So konvertieren Sie Watt

Da watt– Der Wert ist gering, im Alltag wird in Kilowatt gerechnet, sie nutzen ein System zur Mengenumrechnung:

• 1 W = 0,001 kW;
• 10 W = 0,01 kW;
• 100 W = 0,1 kW;
• 1000 W = 1 kW.

Leistung einiger Elektrogeräte, W

Durchschnittliche Stromverbrauchswerte für Haushaltsgeräte:

• Öfen – 110006000 W;
• Kühlschränke – 150–600 W;
• Waschmaschinen – 1000–3000 W;
• Staubsauger – 1300-4000 W;
• elektrische Wasserkocher - 2000-3000 W.

Die Parameter jedes Haushaltsgeräts sind im Pass angegeben und auch auf dem Gehäuse angegeben. Dort sind die genauen Werte zur Verbraucherinformation definiert.

Video

Elektrische Energie- eine physikalische Größe, die die Geschwindigkeit der Übertragung oder Umwandlung elektrischer Energie charakterisiert.

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✪ Lektion 363. Leistung in einem Wechselstromkreis

✪ Wirk-, Blind- und Scheinleistung. Was ist das am Beispiel einer visuellen Analogie?

✪ Arbeit und Kraft elektrischer Strom. Aktuelle Arbeit | Physik 8. Klasse #19 | Info-Lektion

✪ Was ist der Unterschied zwischen SPANNUNG und STROM?

✪ Watt-Joule und Pferdestärke

Untertitel

Momentane elektrische Leistung

Die Momentanleistung ist das Produkt der Momentanwerte von Spannung und Strom in einem beliebigen Teil des Stromkreises.

Gleichstrom

Da die Strom- und Spannungswerte konstant sind und zu jedem Zeitpunkt den Momentanwerten entsprechen, kann die Leistung nach folgender Formel berechnet werden:

Für einen passiven linearen Schaltkreis, in dem das Ohmsche Gesetz beachtet wird, können wir schreiben:

Wenn der Stromkreis eine EMF-Quelle enthält, ist die von ihr abgegebene oder aufgenommene elektrische Leistung gleich:

Wenn der Strom innerhalb des EMF dem Potentialgefälle entgegengesetzt ist (fließt innerhalb des EMF von Plus nach Minus), dann wird die Leistung von der EMF-Quelle aus dem Netzwerk aufgenommen (z. B. wenn ein Elektromotor läuft oder a lädt). Batterie), wenn es gleichgerichtet ist (fließt innerhalb des EMF von Minus nach Plus), dann wird es von der Quelle in das Netzwerk abgegeben (z. B. beim Betrieb einer galvanischen Batterie oder eines Generators). Unter Berücksichtigung des Innenwiderstands der EMF-Quelle ergibt sich die an sie abgegebene Leistung p = I 2 ⋅ r (\displaystyle p=I^(2)\cdot r) zu dem, was absorbiert wird, hinzugefügt oder von dem, was gegeben wird, subtrahiert.

Wechselstrom

In Wechselstromkreisen kann die Formel für Gleichstrom nur zur Berechnung der Momentanleistung verwendet werden, die im Laufe der Zeit stark schwankt und für die meisten einfachen praktischen Berechnungen nicht sehr direkt nützlich ist. Die direkte Berechnung der Durchschnittsleistung erfordert eine Integration über die Zeit. Um die Leistung in Stromkreisen zu berechnen, in denen Spannung und Strom periodisch schwanken, kann die Durchschnittsleistung durch Integration der Momentanleistung über den Zeitraum berechnet werden. In der Praxis ist die Berechnung der Leistung in Stromkreisen mit sinusförmiger Wechselspannung und -strom von größter Bedeutung.

Um die Konzepte der Gesamt-, Wirk-, Blindleistung und des Leistungsfaktors zu verbinden, ist es zweckmäßig, sich der Theorie der komplexen Zahlen zuzuwenden. Wir können davon ausgehen, dass die Leistung in einem Wechselstromkreis durch eine komplexe Zahl ausgedrückt wird, sodass die Wirkleistung ihr Realteil ist. Blindleistung– der Imaginärteil, die Gesamtleistung – das Modul und der Winkel (Phasenverschiebung) – das Argument. Für ein solches Modell erweisen sich alle unten aufgeführten Beziehungen als gültig.

Wirkleistung

.

Die Blindleistung ist eine Größe, die die Belastungen charakterisiert, die in elektrischen Geräten durch Schwankungen der Energie des elektromagnetischen Feldes in einem sinusförmigen Wechselstromkreis entstehen und dem Produkt der Effektivspannungswerte entspricht U (\displaystyle U) und aktuell ich (\displaystyle I), multipliziert mit dem Sinus des Phasenwinkels φ (\displaystyle \varphi ) zwischen ihnen: Q = U ⋅ I ⋅ sin ⁡ φ (\displaystyle Q=U\cdot I\cdot \sin \varphi )(Wenn der Strom hinter der Spannung zurückbleibt, gilt die Phasenverschiebung als positiv, wenn sie voreilt, gilt sie als negativ). Die Blindleistung hängt mit der Scheinleistung zusammen S (\displaystyle S) und Wirkleistung P (\displaystyle P) Verhältnis: | Q | = S 2 − P 2 (\displaystyle |Q|=(\sqrt (S^(2)-P^(2)))).

Die physikalische Bedeutung von Blindleistung ist Energie, die von der Quelle zu den reaktiven Elementen des Empfängers (Induktivitäten, Kondensatoren, Motorwicklungen) gepumpt und dann von diesen Elementen während einer Schwingungsperiode, die als dieser Zeitraum bezeichnet wird, zur Quelle zurückgeführt wird.

Es ist zu beachten, dass der Wert für die Werte gilt φ (\displaystyle \varphi ) 0 bis plus 90° ist ein positiver Wert. Größe sin ⁡ φ (\displaystyle \sin \varphi ) für Werte φ (\displaystyle \varphi ) 0 bis −90° ist ein negativer Wert. Nach der Formel Q = U I sin ⁡ φ (\displaystyle Q=UI\sin \varphi ) Die Blindleistung kann entweder ein positiver Wert (wenn die Last aktiv-induktiver Natur ist) oder ein negativer Wert (wenn die Last aktiv-kapazitiver Natur ist) sein. Dieser Umstand unterstreicht die Tatsache, dass Blindleistung nicht am Betrieb von elektrischem Strom beteiligt ist. Wenn ein Gerät positive Blindleistung hat, sagt man üblicherweise, dass es diese verbraucht, und wenn es negative Leistung erzeugt, dann produziert es diese. Dies ist jedoch eine reine Konvention, da die meisten leistungsverbrauchenden Geräte (z. B. asynchrone) Motoren) sowie über einen Transformator angeschlossene rein aktive Lasten sind aktiv-induktiv.

In Kraftwerken installierte Synchrongeneratoren können abhängig von der Größe des in der Rotorwicklung des Generators fließenden Erregerstroms sowohl Blindleistung erzeugen als auch verbrauchen. Aufgrund dieser Eigenschaft synchroner elektrischer Maschinen wird das vorgegebene Netzspannungsniveau geregelt. Um Überlastungen zu vermeiden und den Leistungsfaktor elektrischer Anlagen zu erhöhen, wird eine Blindleistungskompensation durchgeführt.

Der Einsatz moderner elektrischer Messumformer mit Mikroprozessortechnik ermöglicht eine genauere Beurteilung der von einer induktiven und kapazitiven Last an eine Wechselspannungsquelle zurückgeführten Energiemenge.

Volle Kraft

Die Einheit der gesamten elektrischen Leistung ist Voltampere (russische Bezeichnung: VA; International: V·A) .

Die Gesamtleistung ist ein Wert, der dem Produkt der Effektivwerte des periodischen elektrischen Stroms entspricht ich (\displaystyle I) in Stromkreis und Spannung U (\displaystyle U) an seinen Klammern: S = U ⋅ I (\displaystyle S=U\cdot I); hängt mit der Wirk- und Blindleistung zusammen durch das Verhältnis: S = P 2 + Q 2 , (\displaystyle S=(\sqrt (P^(2)+Q^(2))),) Wo P (\displaystyle P)- Wirkleistung, Q (\displaystyle Q)- Blindleistung (bei induktive Last Q > 0 (\displaystyle Q>0), und mit kapazitiver Q< 0 {\displaystyle Q<0} ).

Der vektorielle Zusammenhang zwischen Gesamt-, Wirk- und Blindleistung wird durch die Formel ausgedrückt: S⟶ = P⟶ + Q⟶. (\displaystyle (\stackrel (\longrightarrow )(S))=(\stackrel (\longrightarrow )(P))+(\stackrel (\longrightarrow )(Q)).)Komplexe Macht

Leistung kann ähnlich wie die Impedanz in komplexer Form geschrieben werden:

Komplexes Leistungsmodul | S˙ | (\displaystyle \left|(\dot (S))\right|) gleich voller Leistung S (\displaystyle S). Echter Teil R e (S ˙) (\displaystyle \mathrm (Re) ((\dot (S)))) gleich der Wirkleistung P (\displaystyle P), und imaginär I m (S ˙) (\displaystyle \mathrm (Im) ((\dot (S))))- Blindleistung Q (\displaystyle Q) Je nach Art der Belastung mit dem richtigen Vorzeichen versehen. Leistung einiger Elektrogeräte

Die Tabelle zeigt die Leistungswerte einiger elektrischer Verbraucher:

Leistung- eine physikalische Größe, die dem Verhältnis der geleisteten Arbeit zu einem bestimmten Zeitraum entspricht.

Es gibt ein Konzept der durchschnittlichen Leistung über einen bestimmten Zeitraum Δt. Die durchschnittliche Leistung wird nach dieser Formel berechnet: N = ΔA / Δt, Momentanleistung nach folgender Formel: N=dA/dt. Diese Formeln haben eine eher verallgemeinerte Form, da der Begriff der Macht in mehreren Zweigen der Physik vorhanden ist – der Mechanik und der Elektrophysik. Obwohl die Grundprinzipien der Leistungsberechnung in etwa dieselben bleiben wie in der allgemeinen Formel.

Die Leistung wird in Watt gemessen. Watt ist eine Leistungseinheit, die Joule dividiert durch eine Sekunde entspricht. Neben dem Watt gibt es noch weitere Einheiten zur Leistungsmessung: Pferdestärke, Erg pro Sekunde, Masse-Kraft-Meter pro Sekunde.

• • Eins metrische PS entspricht 735 Watt, Englisch - 745 Watt.
  • Erg- eine sehr kleine Maßeinheit, ein Erg entspricht zehn minus siebten Potenzen Watt.
  • Eins Masse-Kraft-Meter pro Sekunde entspricht 9,81 Watt.

Messgeräte

Messgeräte zur Leistungsmessung werden hauptsächlich in der Elektrophysik eingesetzt, da man in der Mechanik bei Kenntnis eines bestimmten Parametersatzes (Geschwindigkeit und Kraft) die Leistung selbstständig berechnen kann. Aber genauso kann man in der Elektrophysik die Leistung anhand von Parametern berechnen, aber tatsächlich verwenden wir im Alltag einfach keine Messgeräte, um mechanische Leistung zu erfassen. Da diese Parameter für bestimmte Mechanismen am häufigsten als solche bezeichnet werden. Was die Elektronik betrifft, ist das Hauptgerät ein Wattmeter, der im Alltag in einem herkömmlichen Stromzähler verwendet wird.

Wattmeter können je nach Frequenz in verschiedene Typen unterteilt werden:

• • Niederfrequenz
  • Radiofrequenz
  • Optisch

Wattmeter können entweder analog oder digital sein. Niederfrequenzzähler (NF) enthalten zwei Induktionsspulen, sind sowohl digital als auch analog und werden in Industrie und Alltag als Teil herkömmlicher Stromzähler eingesetzt. Hochfrequenz-Wattmeter werden in zwei Gruppen unterteilt: absorbierte Leistung und übertragene Leistung. Der Unterschied liegt in der Art und Weise, wie das Wattmeter an das Netz angeschlossen wird; die Durchgehenden werden parallel an das Netz angeschlossen, was am Ende des Netzes als zusätzliche Last aufgenommen wird. Optische Wattmeter dienen zur Bestimmung der Leistung von Lichtströmen und Laserstrahlen. Sie werden hauptsächlich in verschiedenen Branchen und Laboren eingesetzt.

Mechanische Kraft

Die Kraft in der Mechanik hängt direkt von der Kraft und der Arbeit ab, die diese Kraft verrichtet. Arbeit ist eine Größe, die die auf einen Körper ausgeübte Kraft charakterisiert, unter deren Einfluss der Körper eine bestimmte Strecke zurücklegt. Die Leistung wird durch das Skalarprodukt des Geschwindigkeitsvektors und des Kraftvektors berechnet: P = F * v = F * v * weil a (Kraft multipliziert mit dem Geschwindigkeitsvektor und dem Winkel zwischen Kraft- und Geschwindigkeitsvektor (Cosinus Alpha)).

Sie können auch die Kraft der Rotationsbewegung des Körpers berechnen. P=M* w= π * M * n / 30. Die Leistung ist gleich (M) Drehmoment multipliziert mit (w) Winkelgeschwindigkeit oder pi (n) multipliziert mit Drehmoment (M) und (n) Drehzahl geteilt durch 30.

Macht in der Elektrophysik

In der Elektrophysik charakterisiert Leistung die Geschwindigkeit der Übertragung oder Umwandlung von Elektrizität. Es gibt folgende Leistungsarten:

• • Momentane elektrische Leistung. Da Leistung die in einer bestimmten Zeit verrichtete Arbeit ist und sich die Ladung entlang eines bestimmten Abschnitts des Leiters bewegt, haben wir die Formel: P(a-b) = A / Δt. A-B charakterisiert den Bereich, durch den die Ladung verläuft. A ist die Arbeit der Ladung oder Ladungen, Δt ist die Zeit, die die Ladung oder Ladungen benötigt, um durch den Abschnitt (A-B) zu wandern. Mit der gleichen Formel werden andere Leistungswerte für verschiedene Situationen berechnet, in denen Sie die Momentanleistung an einem Leiterabschnitt messen müssen.

• • Sie können die Leistung eines konstanten Flusses auch berechnen: P = I * U = I^2 * R = U^2 / R.

• • Wechselstrom kann nicht mit der Gleichstromformel berechnet werden. Es gibt drei Arten von Wechselstrom:
    • Wirkleistung (P), die gleich ist P = U * I * cos f . Dabei sind U und I die aktuellen Stromparameter und f (phi) der Verschiebungswinkel zwischen den Phasen. Diese Formel wird als Beispiel für einen einphasigen Sinusstrom angegeben.
    • Die Blindleistung (Q) charakterisiert die Belastungen, die in Geräten durch Schwingungen des elektrischen einphasigen sinusförmigen Wechselstroms entstehen. Q = U * I * Sünde f . Die Maßeinheit ist Blindvoltampere (var).
    • Die Scheinleistung (S) ist gleich der Wurzel der Quadrate der Wirk- und Blindleistung. Sie wird in Voltampere gemessen.
    • Inaktive Leistung ist ein Merkmal der passiven Leistung, die in Stromkreisen mit sinusförmigem Wechselstrom vorhanden ist. Entspricht der Quadratwurzel der Summe der Quadrate der Blindleistung und der harmonischen Leistung. In Abwesenheit einer höheren harmonischen Leistung entspricht sie dem Blindleistungsmodul.

Die wichtigste Aufgabe der Gerätestatistik ist die Messung der Leistung von Anlagenmotoren. Motorleistung nennt man seine Fähigkeit, pro Zeiteinheit (Sekunde) eine bestimmte Arbeit zu verrichten. Die Grundeinheit der Leistung ist Kilowatt (kW). Da die Energieausrüstung einer Anlage Motoren umfassen kann, deren Leistung in unterschiedlichen Einheiten ausgedrückt wird, wird die Gesamtleistung aller Motoren in Kilowatt ausgedrückt. Verwenden Sie dazu die folgenden konstanten Beziehungen:

Die Motorleistung kann aus verschiedenen Blickwinkeln charakterisiert werden.

Je nach Motorkonstruktion wird zwischen theoretischer, indikatorischer und effektiver (realer) Leistung unterschieden.

Theoretische Kraft(#) wird durch Berechnungen ermittelt, die auf der Annahme basieren, dass es im Motor keine mechanischen Verluste (durch Reibung) und thermische Verluste (durch Strahlung) gibt. Die theoretische Leistung kann für jeden Motor berechnet werden.

Kraftmesser(#/s) – Motorleistung unter Berücksichtigung thermischer, aber ohne mechanische Verluste. Gemessen M.nd auf dem Teil des Motors, wo die Strahlungsverluste enden.

Die dritte Art der Designkapazität ist Wirkleistung (G Dies ist die tatsächliche Leistung unter Berücksichtigung thermischer und mechanischer Verluste. Gemessen an der Arbeitswelle des Motors.

Abhängig von der Intensität des Motorbetriebs kann sich seine Leistung ändern, daher gibt es solche Leistungen unter Last: normal (sparsam), maximal lang und maximal kurz.

Die Leistung ist normal(L/^g) ist die Leistung, bei der der Motor pro Krafteinheit am sparsamsten Kraftstoff und Energie verbraucht, d. h. er hat den höchsten Wirkungsgrad (Wirkungsgrad). Wenn die Last vom normalen Wirkungsgrad nach oben oder unten abweicht. nimmt ab.

Um beim Betrieb von Leistungsgeräten die maximale Energiemenge zu erhalten, wird für diese im Allgemeinen ein Maximallastmodus festgelegt, in dem der Motor über einen unbegrenzten Zeitraum ohne Beeinträchtigung seines Zustands betrieben werden kann. Als Leistungskennlinie wird die Höchstlast der meisten Leistungsmotoren bezeichnet maximale Dauer (Mmt()-

Maximale Kurzzeitleistung (Anzahl) ist die maximale Belastung des Motors, bei der er kurzzeitig unfallfrei arbeiten kann, in der Regel nicht länger als 30 Minuten.

Alle drei Lastleistungsarten sind potentiell, da sie nicht die tatsächliche, sondern die mögliche Belastung bestimmen. Um die Leistung eines Motors vollständig zu charakterisieren, sollten seine Leistung, sowohl konstruktionsbedingt als auch lastabhängig, gleichzeitig berücksichtigt werden. In der Regel wird dies die maximale Dauerwirkleistung sein.

Zur Charakterisierung der Motorleistung nach betrieblichem Zweck Sie unterscheiden zwischen Anschlussleistung, installierter Leistung, verfügbarer Leistung, Spitzenleistung, Reserveleistung, durchschnittlicher tatsächlicher Leistung und durchschnittlicher Jahresleistung.

Angeschlossene Kapazität (Mprisd) ist die Leistung aller an das Kraftwerk angeschlossenen Empfänger, einschließlich der Leistung der Elektromotoren eines fremden Stroms für Abonnenten und der Elektromotoren ihres eigenen Stroms.

Große Kraftwerke versorgen Teilnehmer mit unterschiedlichen Lastplänen mit Strom. Beispielsweise steigt morgens der Energiebedarf für die Produktion und den städtischen Verkehr (Straßenbahnen, Oberleitungsbusse) stark an, während der Energiebedarf für die Beleuchtung sinkt; In den Abendstunden wird die Arbeit einiger Unternehmen eingestellt, aber der Bedarf an Unterhaltungsstätten an elektrischer Energie steigt stark an. Aufgrund des häufigen Anschlusses von Teilnehmern an die Station ist die Anschlussleistung in der Regel 2-2,5-mal größer als die Stationskapazität. Eine Station mit einer Leistung von 30.000 kW kann also Teilnehmer bedienen, deren aktuelle Empfangsleistung 60.000 kW oder mehr beträgt.

Strom installiert(l/) ist die gesamte maximale Dauerwirkleistung der installierten Motoren (für ein Kraftwerk die Leistung elektrischer Generatoren).

Da einige der Motoren, die sich in der Reparatur befinden und auf eine Reparatur warten, nicht verwendet werden können, ist dies von großer Bedeutung verfügbare Leistung (Мяві)- die Gesamtleistung aller Geräte, abzüglich derjenigen, die repariert werden oder auf eine Reparatur warten.

Für einen bestimmten Zeitraum, zum Beispiel pro Tag, Monat oder Quartal, ist es wichtig, die maximale Belastung zu ermitteln, die man nennt Spitzenleistung des ShA.

Die Differenz zwischen verfügbarer und Spitzenleistung nennt man Reserveleistung. Es besteht aus zwei Teilen mit unterschiedlicher wirtschaftlicher Bedeutung: der Leistung von Ersatzmotoren, die im Falle eines Unfalls die laufenden Motoren ersetzen sollen, und der Unterlast von Motoren, die während der Hauptverkehrszeit betrieben werden.

Für viele praktische Berechnungen wird es bestimmt durchschnittliche tatsächliche Leistung L. Sie wird für einen einzelnen Motor berechnet, indem die während des Zeitraums erzeugte Energie in Kilowattstunden durch die tatsächliche Betriebszeit in Stunden dividiert wird

Um die durchschnittliche tatsächliche Leistung mehrerer zusammenarbeitender Motoren zu berechnen, muss die von ihnen erzeugte Energie durch die Betriebszeit aller Motoren geteilt werden, reduziert um die Zeit, die sie zusammenarbeiten. Somit hat die Formel für die durchschnittliche tatsächliche Leistung von zwei Motoren, die in der einen oder anderen Kombination zusammenwirken, die Form

Beispiel 7.1

Berechnen Sie die durchschnittliche tatsächliche Leistung von zwei Motoren, von denen der erste 6 bis 16 Stunden lang lief und 630 kW x Stunde Energie produzierte und der zweite 8 bis 23 Stunden lang arbeitete und 715 kW x Stunde Energie produzierte.

Gesamtmenge der erzeugten Energie: 630 + 715 = 1345 kW x h.

Gesamtbetriebszeit des Motors: (16-6) + (23-8) = 25 Stunden.

Zeit für die Zusammenarbeit der Motoren: (16-8) = 8 Stunden.

Berechnen Sie zusätzlich zur durchschnittlichen tatsächlichen Leistung durchschnittliche Jahresleistung (M), Dieser gibt an, wie viele Kilowattstunden Energie durchschnittlich pro Jahr pro Stunde produziert werden.

Dazu wird die erzeugte Energie durch die Anzahl der Unterrichtsstunden dividiert – 8760. ist immer kleiner als und ihr Verhältnis A^UL^ charakterisiert den zeitlichen Grad der Motorauslastung über einen Jahreszeitraum.

In Unternehmen sind Motoren installiert, die verschiedene Funktionen erfüllen: Primärmotoren erzeugen mechanische Energie und Sekundärmotoren wandeln mechanische Energie um. Energie in elektrische Energie(elektrische Generatoren) oder elektrisch in mechanisch und thermisch (Elektromotoren und elektrische Geräte).

Wenn zur Ermittlung der Gesamtleistung eines Unternehmens die Leistung der Primär- und Sekundärmotoren addiert wird, ist eine wiederholte Zählung zulässig; Darüber hinaus sollte in die Gesamtleistungsberechnung nur die Leistung einbezogen werden, die im Produktionsprozess verbraucht wird. Folglich sollte die Leistung der im Kraftwerk des Unternehmens installierten Motoren, deren Energie nebenbei geliefert wird, bei der Ermittlung der Energiekapazität eines bestimmten Unternehmens nicht berücksichtigt werden, da sie bei berücksichtigt wird die Unternehmen, die Energie verbrauchen.

Reis. 7.1. V

Aus Abb. 7.1 zeigt, dass Antriebsmaschinen Arbeitsmaschinen direkt antreiben oder mechanische Energie an elektrische Generatoren übertragen können, um diese in elektrische Energie umzuwandeln; Der Strom aus Ihren eigenen Elektrogeneratoren kann sowohl zum Antrieb von Elektromotoren und Elektrogeräten aus Eigen- und Mischstrom als auch zur Deckung des wirtschaftlichen Bedarfs des Unternehmens genutzt werden. Ein Teil des Stroms kann seitlich abgegeben werden. Gleichzeitig sorgt die von außen zugeführte Energie für den Betrieb von Elektromotoren und Elektrogeräten mit Fremd- und Mischstrom. Die Leistung direkter Primärmotoren und die Leistung von Transportmotoren werden unabhängig voneinander berücksichtigt. Durch die Summierung der Leistungen der Primär- und Sekundärmotoren ermöglichen wir eine Doppelzählung. Daher wird die Berechnungsformel angewendet Energiekapazität des Unternehmens, wodurch Doppelzählungen vollständig vermieden werden:

Die Gesamtleistung der Antriebsmaschinen (Nr.) berücksichtigt auch die Leistung von direkt wirkenden Motoren und solchen, die in Werksfahrzeugen verwendet werden.

Formel 7.3 macht nicht nur die wiederholte Leistungsberechnung überflüssig, sondern unterscheidet auch zwischen der Leistung eines mechanischen und eines elektrischen Antriebs.

Die Leistung des mechanischen Antriebs entspricht der Differenz zwischen der Leistung aller Primärmotoren des Unternehmens und der Leistung des Teils von ihnen, der elektrische Generatoren versorgt (Mpd-M^^^^). Das Der Unterschied liegt in der Leistung der Antriebsmaschinen, die direkt mit den Arbeitsmaschinen verbunden sind (über ein Getriebe oder Getriebesystem).

Die Leistung eines Elektroantriebs ist definiert als die Summe der Leistungen von Elektromotoren und Elektrogeräten, also Sekundärmotoren, die direkt dem Produktionsprozess dienen.

Bei der Berechnung der Energieleistung eines Unternehmens wird manchmal die Leistung der Primärmotoren berücksichtigt, die elektrische Generatoren versorgen Gp.d.obs.el.gen)> Unbekannt. Um dies zu ermitteln, müssen Sie die Leistung elektrischer Generatoren mit dem Faktor 1,04 multiplizieren. Der Ursprung dieses Koeffizienten ist wie folgt: Der durchschnittliche Wirkungsgrad elektrischer Generatoren wird mit 0,96 angenommen, was bedeutet, dass die Leistung der sie versorgenden Antriebsmaschinen durch Teilen der Leistung der Antriebsmaschinen durch 0,96 oder Multiplizieren mit = erhalten werden kann 1.04. 0,96

Zur Bestimmung die vom Unternehmen verbrauchte Energiemenge, Verwenden Sie eine ähnliche Formel wie zur Berechnung der Gesamtleistung:

Beispiel 7.2

Berechnen Sie die potenzielle und durchschnittliche tatsächliche Kapazität des Unternehmens und wissen Sie, dass das Unternehmen 200 Stunden und wenig gearbeitet hat sein Folgende Kraftgeräte stehen uns zur Verfügung:

^^=400+50+350 0,736+100 0,736 - 250-1,04 + 220 + 600 = І34І.2l5zh.

Berechnen Wenn Es ist notwendig, den vom Unternehmen verbrauchten Energieverbrauch zu ermitteln:

Yeschipr = 80000 + 42000 o 0,736+10000 - 0,736 - 48000 o 1,04 + 42000 + 90000 = 200352 kW.