Svi se svakodnevno susrećemo s električnim uređajima; čini se da bez njih život staje. I svaki od njih ima snagu naznačenu u tehničkim uputama. Danas ćemo shvatiti što je to, saznati vrste i metode izračuna.
Električni uređaji priključeni na električnu mrežu rade u strujnom krugu naizmjenična struja, pa ćemo uzeti u obzir snagu pod ovim uvjetima. No, prvo dajmo opću definiciju pojma.
Snaga je 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 ovom vremenskom razdoblju.
Ako ovu definiciju preformuliramo manje znanstveno, ispada da je snaga određena količina energije koju troši potrošač u određenom vremenskom razdoblju. Najjednostavniji primjer je obična žarulja sa žarnom niti. Brzina kojom žarulja pretvara električnu energiju koju troši u toplinu i svjetlost je njezina snaga. Shodno tome, što je ovaj pokazatelj u početku veći za žarulju, to će više energije potrošiti i više svjetla će dati.
Budući da u ovom slučaju nije samo proces pretvaranja električne energije u neku drugu ( svjetlo, toplina itd.), ali i procesa osciliranja električnog i magnetskog polja, javlja se fazni pomak između struje i napona, što treba uzeti u obzir u daljnjim proračunima.
Pri proračunu snage u krugu izmjenične struje uobičajeno je razlikovati aktivne, jalove i prividne komponente.
Pojam djelatne snage
Djelatna "korisna" snaga je onaj dio snage koji izravno karakterizira proces pretvaranja električne energije u neku drugu energiju. Označava se latiničnim slovom P i mjeri u ( W).
Izračunava se pomoću formule: P = U⋅I⋅cosφ,
gdje su U i I srednja kvadratna vrijednost napona i struje kruga, respektivno, cos φ je kosinus kuta faznog pomaka između napona i struje.
VAŽNO! Ranije opisana formula prikladna je za izračun krugova s, međutim, snažne jedinice obično koriste mrežu s naponom od 380 V. U ovom slučaju, izraz treba pomnožiti s korijenom od tri ili 1,73
Koncept jalove snage
Jalova “štetna” snaga je snaga koja se stvara tijekom rada električnih uređaja s induktivnim ili kapacitivnim opterećenjem, a odražava nastale elektromagnetske oscilacije. Jednostavno rečeno, to je energija koja se kreće od izvora do potrošača, a zatim se vraća natrag u mrežu.
Naravno, ova komponenta se ne može koristiti, štoviše, ona uvelike šteti mreži napajanja, zbog čega se obično pokušava kompenzirati.
Ova vrijednost je označena latiničnim slovom Q.
ZAPAMTITI! Reaktivna snaga se ne mjeri u konvencionalnim vatima ( W), i u reaktivnim volt-amperima ( Var).
Izračunava se pomoću formule:
Q = U⋅I⋅sinφ,
gdje su U i I efektivne vrijednosti napona i struje strujnog kruga, sinφ je sinus kuta faznog pomaka između napona i struje.
VAŽNO! Pri proračunu ova vrijednost može biti pozitivna ili negativna, ovisno o kretanju faze.
Kapacitivna i induktivna opterećenja
Glavna razlika između reaktivnih ( kapacitivni i induktivni) opterećenje – prisutnost, zapravo, kapacitivnosti i induktiviteta, koji teže pohraniti energiju i kasnije je otpustiti u mrežu.
Induktivno opterećenje pretvara energiju električna struja prvo u magnetsko polje ( tijekom pola poluciklusa), a zatim pretvara energiju magnetskog polja u električnu struju i prenosi je u mrežu. Primjeri uključuju asinkrone motore, ispravljače, transformatore i elektromagnete.
VAŽNO! Pri radu 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 se procesa opet odvijaju po pola ciklusa. Primjeri su kondenzatori, baterije, sinkroni motori.
VAŽNO! Tijekom rada kapacitivnog opterećenja, krivulja struje vodi ispred krivulje napona za pola poluciklusa.
Faktor snage cosφ
Faktor snage cosφ ( čitati kosinus phi) je skalarna fizikalna veličina koja odražava učinkovitost potrošnje električne energije. Jednostavno rečeno, cosφ koeficijent pokazuje prisutnost reaktivnog dijela i veličinu rezultirajućeg aktivnog dijela u odnosu na ukupnu snagu.
Koeficijent cosφ nalazi se kroz odnos djelatne električne snage prema ukupnoj električnoj snazi.
BILJEŠKA! Za točniji izračun treba uzeti u obzir nelinearna distorzija sinusoide se, međutim, zanemaruju u običnim proračunima.
Vrijednost ovog koeficijenta može varirati od 0 do 1 ( ako se izračun provodi kao postotak, onda od 0% do 100%). Iz formule za izračun nije teško razumjeti da što je veća njegova vrijednost, to je veća aktivna komponenta, što znači bolju izvedbu uređaja.
Pojam totalne moći. Trokut kapaciteta
Prividna snaga je geometrijski izračunata vrijednost jednaka korijenu zbroja kvadrata djelatne, odnosno jalove snage. Označava se latiničnim slovom S.
S = U⋅I
VAŽNO! Prividna snaga se mjeri u volt-amperima ( VA).
Trokut snage je prikladan prikaz svih prethodno opisanih izračuna i odnosa između djelatne, jalove i prividne snage.
Noge odražavaju reaktivnu i aktivnu komponentu, hipotenuza - punu snagu. Prema zakonima geometrije, kosinus kuta φ jednak je omjeru aktivne i ukupne komponente, odnosno faktor je snage.
Kako pronaći djelatnu, jalovu i prividnu snagu. Primjer izračuna
Svi izračuni temelje se na prethodno spomenutim formulama i trokutu potencije. Pogledajmo problem koji se najčešće susreće u praksi.
Tipično, električni uređaji pokazuju aktivnu snagu i vrijednost cosφ koeficijenta. Imajući ove podatke, lako je izračunati reaktivnu i ukupnu komponentu.
Da biste to učinili, podijelite aktivnu snagu s koeficijentom cosφ i dobijete proizvod struje i napona. Ovo će biti puna snaga.
Kako se cosφ mjeri u praksi
Vrijednost koeficijenta cosφ obično je naznačena na naljepnicama električnih uređaja, međutim, ako je potrebno mjeriti u praksi, koristi se specijalizirani uređaj - fazometar. Digitalni vatmetar također se lako može nositi s ovim zadatkom.
Ako je rezultirajući cosφ koeficijent dovoljno nizak, tada 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 već funkcionalnog uređaja. 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 s nelinearnošću, u krug se uvodi pasivni korektor koeficijenta cosφ, na primjer, to može biti induktor visokog induktiviteta spojen u seriju 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 u području tehnologije, već i za svakoga od nas.
Vlast- fizikalna veličina koja je jednaka omjeru obavljenog rada u određenom vremenskom razdoblju.
Postoji koncept prosječne snage u određenom vremenskom razdoblju Δt. Prosječna snaga izračunava se pomoću ove formule: N = ΔA / Δt, trenutna snaga prema sljedećoj formuli: N=dA/dt. Ove formule imaju prilično generalizirani oblik, budući da je pojam snage prisutan u nekoliko grana fizike - mehanici i elektrofizici. Iako osnovni principi za izračunavanje snage ostaju približno isti kao u općoj formuli.
Snaga se mjeri u vatima. Watt je jedinica snage jednaka džulu podijeljenom sa sekundom. Osim vata, postoje i druge jedinice za mjerenje snage: konjska snaga, erg u sekundi, masa-sila-metar u sekundi.
- Jedan metričke konjske snage jednako 735 vata, engleski - 745 vata.
- Erg- vrlo mala mjerna jedinica, jedan erg jednak je deset na minus sedmu potenciju vata.
- Jedan masa-sila-metar u sekundi jednako 9,81 vata.
Mjerni instrumenti
Mjerni instrumenti za mjerenje snage uglavnom se koriste u elektrofizici, jer u mehanici, znajući određeni skup parametara (brzina i sila), možete samostalno izračunati snagu. Ali na isti način, u elektrofizici možete izračunati snagu pomoću parametara, ali zapravo, u svakodnevnom životu jednostavno ne koristimo mjerne instrumente za bilježenje mehaničke snage. Budući da se najčešće ovi parametri za određene mehanizme označavaju kao takvi. Što se tiče elektronike, glavni uređaj je vatmetar, koji se koristi u svakodnevnom životu u konvencionalnom električnom brojilu.
Vatmetri se mogu podijeliti u nekoliko vrsta prema frekvencijama:
- Niska frekvencija
- Radijska frekvencija
- Optički
Vatmetri mogu biti analogni ili digitalni. Niskofrekventni (NF) sadržavaju dvije induktivne zavojnice, digitalni su i analogni, a koriste se u industriji i svakodnevnom životu kao dio konvencionalnih brojila električne energije. Radiofrekvencijski vatmetri dijele se u dvije skupine: apsorbirana snaga i odaslana snaga. Razlika je u načinu na koji je vatmetar spojen na mrežu; oni koji prolaze su spojeni paralelno na mrežu, što se apsorbira na kraju mreže kao dodatno opterećenje. Optički vatmetri služe za određivanje snage svjetlosnih tokova i laserskih zraka. Uglavnom se koriste u raznim industrijama i laboratorijima.
Mehanička snaga
Snaga u mehanici izravno ovisi o sili i radu koji ta sila obavlja. Rad je veličina koja karakterizira silu koja djeluje na tijelo pod čijim utjecajem tijelo prijeđe određenu udaljenost. Snaga se izračunava skalarnim umnoškom vektora brzine i vektora sile: P = F * v = F * v * jer a
(sila pomnožena s vektorom brzine i kutom između vektora sile i brzine (kosinus alfa)).
Također možete izračunati snagu rotacijskog gibanja tijela. P=M* w= π * M * n / 30. Snaga je jednaka (M) momentu pomnoženom s (w) kutnom brzinom ili pi (n) pomnoženom momentom (M) i (n) brzinom vrtnje podijeljenom s 30.
Snaga u elektrofizici
U elektrofizici, snaga karakterizira brzinu prijenosa ili pretvorbe električne energije. Postoje sljedeće vrste napajanja:
- Trenutna električna snaga. Budući da je snaga rad obavljen u određenom vremenu, a naboj se kreće duž određenog dijela vodiča, imamo formulu: P(a-b) = A / Δt. A-B karakterizira područje kroz koje prolazi naboj. A je rad naboja ili naboja, Δt je vrijeme potrebno naboju ili nabojima da putuju kroz dionicu (A-B). Koristeći istu formulu, druge vrijednosti snage izračunavaju se za različite situacije kada trebate izmjeriti trenutnu snagu na dijelu vodiča.
- Također možete izračunati snagu konstantnog protoka: P = I * U = I^2 * R = U^2 / R.
- AC snaga se ne može izračunati pomoću formule istosmjerna struja. U izmjeničnoj struji postoje tri vrste snage:
- Aktivna snaga (P), koja je jednaka P = U * I * jer f . Gdje su U i I trenutni parametri struje, a f (phi) je kut pomaka između faza. Ova formula je dana kao primjer za jednofaznu sinusoidnu struju.
- Jalova snaga (Q) karakterizira opterećenja stvorena u uređajima oscilacijama električne jednofazne sinusne izmjenične struje. Q = U * I * grijeh f . Mjerna jedinica je reaktivni volt-amper (var).
- Prividna snaga (S) jednaka je korijenu kvadrata djelatne i jalove snage. Mjeri se u volt-amperima.
- Neaktivna snaga je karakteristika pasivne snage prisutne u krugovima s izmjeničnom sinusoidnom strujom. Jednak kvadratnom korijenu zbroja kvadrata jalove snage i harmonijske snage. U nedostatku više harmoničke snage, ona je jednaka modulu jalove snage.
- AC snaga se ne može izračunati pomoću formule istosmjerna struja. U izmjeničnoj struji postoje tri vrste snage:
Najvažniji zadatak statistike opreme je mjerenje snage pogonskih motora. Snaga motora naziva se njegova sposobnost da izvrši određeni rad u jedinici vremena (sekundi). Osnovna jedinica snage je kilovat (kW). Budući da energetska oprema postrojenja može uključivati motore čija se snaga izražava u različitim jedinicama, ukupna snaga svih motora izražava se u kilovatima. Da biste to učinili, koristite sljedeće stalne odnose:
Snaga motora može se karakterizirati s različitih gledišta.
Ovisno o izvedbi motora, snaga se razlikuje na teorijsku, indikatorsku i efektivnu (stvarnu).
Teorijska moć(#) određuje se proračunima koji se temelje na pretpostavci da u motoru nema mehaničkih gubitaka (od trenja) i toplinskih gubitaka (od zračenja). Teorijska snaga može se izračunati za bilo koji motor.
Indikator napajanja(#/s) - snaga motora uzimajući u obzir toplinske, ali isključujući mehaničke gubitke. Izmjereno M.nd na dijelu motora gdje prestaju gubici zračenja.
Treća vrsta projektantskog kapaciteta je efektivna snaga (G Ovo je stvarna snaga, uzimajući u obzir toplinske i mehaničke gubitke. Mjereno na radnoj osovini motora.
Ovisno o intenzitetu rada motora, njegova se snaga može mijenjati, stoga postoje takve snage s opterećenjem: normalna (ekonomična), maksimalno dugo i maksimalno kratko vrijeme.
Snaga je normalna(L/^g) je snaga pri kojoj motor najekonomičnije troši gorivo i energiju po jedinici sile, odnosno ima najveći koeficijent korisna radnja(učinkovitost). Kada opterećenje odstupa gore ili dolje od normalne učinkovitosti. smanjuje se.
Uglavnom, kako bi se dobila maksimalna količina energije pri radu energetskih uređaja, za njih je postavljen način rada maksimalno opterećenje, u kojem motor može raditi neograničeno dugo bez štete po svoje stanje. Karakteristika snage najvećeg opterećenja većine motora snage naziva se maksimalno trajanje (Mmt()-
Maksimalna kratkotrajna snaga (br.) je maksimalno opterećenje motora za koje može raditi kratko vrijeme bez nezgode, obično ne više od 30 minuta.
Sve tri vrste snage opterećenja su potencijalne, jer određuju ne stvarno, već moguće opterećenje. Da bi se u potpunosti okarakterizirala snaga motora, njegova snaga, po dizajnu i po opterećenju, treba uzeti u obzir istovremeno. U pravilu, to će biti najveća trajna efektivna snaga.
Za karakterizaciju snage motora prema operativnoj namjeni Razlikuju priključnu snagu, instaliranu, raspoloživu, vršnu, rezervnu, prosječnu stvarnu i prosječnu godišnju.
Priključni kapacitet (Mprisd) je snaga svih prijamnika priključenih na elektranu, uključujući snagu elektromotora tuđe struje za pretplatnike i elektromotora vlastite struje.
Velike elektrane daju električnu energiju pretplatnicima s različitim rasporedima opterećenja. Na primjer, ujutro se naglo povećava potreba za energijom za proizvodnju i gradski prijevoz (tramvaji, trolejbusi), ali za rasvjetu opada; U večernjim satima rad nekih poduzeća prestaje, ali potreba za mjestima za zabavu za električnom energijom naglo raste. Zbog čestog priključenja pretplatnika na stanicu, priključna snaga je obično 2-2,5 puta veća od kapaciteta stanice. Dakle, stanica kapaciteta 30 tisuća kW može opsluživati pretplatnike čija je trenutna snaga prijemnika 60 tisuća kW ili više.
Napajanje instalirano(l/) je ukupna najveća trajna efektivna snaga ugrađenih motora (za elektranu - snaga elektrogeneratora).
Budući da se neki od motora koji su na popravku i koji čekaju na popravak ne mogu koristiti, to je od velike važnosti raspoloživa snaga (Mâví)- ukupna snaga svih uređaja, umanjena za one koji su na popravku ili čekaju na popravak.
Za određeno razdoblje, na primjer po danu, mjesecu ili kvartalu, važno je odrediti maksimalno opterećenje, koje je tzv vršna snaga ShA.
Razlika između raspoložive i vršne snage naziva se pričuvna snaga. Sastoji se od dva dijela koja imaju različito gospodarsko značenje: snage pomoćnih motora, namijenjenih zamjeni onih koji rade u slučaju nesreće, i podopterećenja motora koji rade tijekom špice.
Za mnoge praktične proračune određuje se prosječna stvarna snaga L. Izračunava se za pojedinačni motor dijeljenjem energije proizvedene tijekom razdoblja u kilovat-satima sa stvarnim vremenom rada u satima, tj.
Da bi se izračunala prosječna stvarna snaga nekoliko motora koji rade zajedno, energija koju proizvode mora se podijeliti s vremenom rada svih motora, umanjenim za vrijeme njihovog zajedničkog rada. Dakle, formula za prosječnu stvarnu snagu dvaju motora koji rade zajedno u jednoj ili drugoj kombinaciji imat će oblik
Primjer 7.1
Izračunajte prosječnu stvarnu snagu dvaju motora od kojih je prvi radio od 6 do 16 sati i proizveo 630 kW x sat energije, a drugi je radio od 8 do 23 sata i proizveo 715 kW x sat energije.
Ukupna količina proizvedene energije: 630 + 715 = 1345 kW x h.
Ukupno vrijeme rada motora: (16-6) + (23-8) = 25 sati.
Vrijeme potrebno za zajednički rad motora: (16-8) = 8 sati.
Uz prosječnu stvarnu snagu izračunajte prosječna godišnja snaga (M), koji pokazuje koliko se kilovat-sati energije u prosjeku godišnje proizvede po satu.
Da biste to učinili, proizvedena energija se dijeli s brojem sati lekcije - 8760. je uvijek manji od i njihov omjer A^UL^ karakterizira stupanj iskorištenja motora tijekom vremena tijekom godišnjeg razdoblja.
Poduzeća imaju instalirane motore koji rade razne funkcije: primarni motori proizvode mehaničku energiju, a sekundarni motori transformiraju mehaničku energiju energije u električnu(električni generatori) ili električni na mehaničke i toplinske (elektromotori i električni uređaji).
Ako se, da bi se odredila ukupna snaga poduzeća, zbroji snaga primarnog i sekundarnog motora, tada će biti dopušteno ponovljeno brojanje; Osim toga, izračun ukupne snage treba uključivati samo snagu koja se koristi u proizvodnom procesu. Slijedom toga, snaga motora instaliranih u elektrani poduzeća, čija se energija isporučuje sa strane, ne treba uzeti u obzir pri određivanju energetskog kapaciteta određenog poduzeća, jer će se uzeti u obzir pri poduzeća koja troše energiju.
Riža. 7.1. V
Od sl. 7.1 pokazuje da glavni pokretači mogu izravno pokretati radne strojeve ili prenositi mehaničku energiju električnim generatorima da je transformiraju u električnu energiju; Električna energija iz vlastitih električnih generatora može se koristiti kako za napajanje elektromotora i električnih uređaja vlastite i mješovite struje, tako i za zadovoljenje gospodarskih potreba poduzeća. Dio električne energije može se pustiti u stranu. Istodobno, energija primljena izvana osigurava rad elektromotora i električnih uređaja strane i mješovite struje. Snaga izravnih primarnih motora i snaga transportnih motora uzimaju se u obzir neovisno. Zbrajanjem snaga primarnog i sekundarnog motora omogućit ćemo dvostruko računanje. Stoga se primjenjuje formula za izračun energetski kapacitet poduzeća,što u potpunosti eliminira dvostruko računanje:
Ukupna snaga primarnih pokretača br.) također uzima u obzir snagu motora s izravnim djelovanjem i onih koji se koriste u tvorničkim vozilima.
Formula 7.3 ne samo da eliminira opetovano izračunavanje snage, već također razlikuje snagu mehaničkog i električnog pogona.
Snaga mehaničkog pogona jednaka je razlici između snage svih primarnih motora poduzeća i snage onog njihovog dijela koji služi električnim generatorima. (Mpd-M^^^^). Ovaj razlika je u snazi primarnih pokretača izravno povezanih s radnim strojevima (koristeći sustav prijenosa ili zupčanika).
Snaga električnog pogona definirana je kao zbroj snaga elektromotora i električnih uređaja, odnosno sekundarnih motora koji neposredno služe proizvodnom procesu.
Ponekad, kada se izračunava energetska snaga poduzeća, snaga primarnih motora koji opslužuju električne generatore Gp.d.obs.el.gen)> nepoznato. Da biste ga odredili, morate pomnožiti snagu električnih generatora s faktorom 1,04. Podrijetlo ovog koeficijenta je sljedeće: uzima se da je prosječna učinkovitost električnih generatora 0,96, što znači da se snaga primarnih pokretača koji ih opslužuju može dobiti dijeljenjem snage primarnih pokretača s 0,96 ili množenjem s = 1.04. 0,96
Za određivanje količinu energije koju poduzeće troši, koristite formulu sličnu onoj koja se koristi za izračun ukupne snage:
Primjer 7.2
Izračunajte potencijalni i prosječni stvarni kapacitet poduzeća, znajući da je poduzeće radilo 200 sati i malo njegov Na raspolaganju nam je sljedeća energetska oprema:
^^=400+50+350 0,736+100 0,736 - 250-1,04 + 220 + 600 = Í34Í.2l5zh.
Izračunati Ako potrebno je odrediti energiju koju troši poduzeće:
Yeschipr = 80000 + 42000 o 0,736+10000 - 0,736 - 48000 o 1,04 + 42000 + 90000 = 200352 kW.
Vlast- fizička veličina jednaka u općem slučaju brzini promjene, transformacije, prijenosa ili potrošnje energije sustava. U užem smislu snaga je jednaka omjeru obavljenog rada u određenom vremenskom razdoblju prema ovom vremenskom razdoblju.
Razlikujte prosječnu snagu u određenom vremenskom razdoblju
i trenutna snaga u ovaj trenutak vrijeme:
Integral trenutne snage u određenom vremenskom razdoblju jednak je ukupnoj prenesenoj energiji tijekom tog vremena:
Jedinice. Jedinica za snagu Međunarodnog sustava jedinica (SI) je vat, jednak jednom džulu podijeljenom sa sekundom. mehanički rad snaga electrical
Još jedna uobičajena, ali sada zastarjela jedinica za mjerenje snage je konjska snaga. U svojim preporukama Međunarodna organizacija za zakonsko mjeriteljstvo (OIML) konjske snage navodi kao mjernu jedinicu "koju bi trebalo što prije ukinuti tamo gdje se trenutno koristi i koju ne bi trebalo uvoditi ako nije u uporabi".
Odnosi između energetskih jedinica (vidi Dodatak 9).
Mehanička snaga. Ako sila djeluje na tijelo koje se kreće, tada ta sila radi. Snaga je u ovom slučaju jednaka skalarnom umnošku vektora sile i vektora brzine kojom se tijelo giba:
Gdje F- sila, v- brzina, - kut između vektora brzine i sile.
Poseban slučaj snage tijekom rotacijskog gibanja:
M- zakretni moment, - kutna brzina, - pi, n- brzina vrtnje (okretaji u minuti, o/min).
Električna energija
Mehanička snaga. Snaga karakterizira brzinu kojom se rad obavlja.
Snaga (N) je fizikalna veličina jednaka omjeru rada A i vremenskog razdoblja t tijekom kojeg je taj rad obavljen.
Snaga pokazuje koliko se rada izvrši u jedinici vremena.
U Međunarodnom sustavu (SI) jedinica za snagu naziva se Watt (W) u čast engleskog izumitelja Jamesa Watta (Watt), koji je napravio prvi parni stroj.
[N]= W = J/s
- 1 W = 1 J / 1s
- 1 Watt je jednak snazi sile koja izvrši rad od 1 J u 1 sekundi ili kada se teret težine 100 g podigne na visinu od 1 m u 1 sekundi.
Sam James Watt (1736.-1819.) koristio je drugu jedinicu snage - konjsku snagu (1 KS), koju je uveo kako bi usporedio performanse parnog stroja i konja.
1hp = 735 W.
Međutim, snaga jednog prosječnog konja je oko 1/2 KS, iako su konji različiti.
"Živi motori" mogu nakratko povećati svoju snagu nekoliko puta.
Konj može povećati svoju snagu pri trčanju i skoku do deset puta ili više.
Izvršavajući skok na visinu od 1 m, konj težine 500 kg razvija snagu jednaku 5000 W = 6,8 KS.
Vjeruje se da je prosječna snaga osobe tijekom tihog hoda otprilike 0,1 KS. tj. 70-90W.
Prilikom trčanja i skakanja osoba može razviti višestruko veću snagu.
Ispada da je najjači izvor mehaničke energije vatreno oružje!
Pomoću topa možete baciti topovsko đule mase 900 kg brzinom od 500 m/s, razvijajući rad od oko 110 000 000 J u 0,01 sekundi. Ovaj rad je ekvivalentan podizanju 75 tona tereta na vrh Keopsove piramide (visine 150 m).
Snaga topovskog udara bit će 11 000 000 000 W = 15 000 000 KS.
Sila napetosti u mišićima čovjeka približno je jednaka sili gravitacije koja na njega djeluje.
ova formula vrijedi za jednoliko gibanje s konstantnom brzinom i u slučaju promjenjivog gibanja za prosječnu brzinu.
Iz ovih formula jasno je da je pri konstantnoj snazi motora brzina gibanja obrnuto proporcionalna vučnoj sili i obrnuto.
Ovo je osnova za princip rada mjenjača (mjenjača) raznih vozila.
Električna energija. Električna snaga je fizikalna veličina koja karakterizira brzinu prijenosa ili pretvorbe električne energije. Pri proučavanju izmjeničnih mreža, osim trenutne snage koja odgovara općoj fizikalnoj definiciji, uvode se i pojmovi djelatne snage, jednake prosječnoj vrijednosti trenutne snage u razdoblju, jalove snage, koja odgovara energiji koja cirkulira bez rasipanja iz izvora do potrošača i natrag, te ukupna snaga, izračunata kao umnožak efektivnih vrijednosti struje i napona bez uzimanja u obzir faznog pomaka.
U je rad izvršen pri pomicanju jednog kulona, a struja I je broj kulona koji prođe u 1 sekundi. Dakle, umnožak struje i napona pokazuje ukupan rad izvršen u 1 sekundi, odnosno električnu snagu ili snagu električne struje.
Analizirajući gornju formulu, možemo izvući vrlo jednostavan zaključak: budući da električna snaga "P" jednako ovisi o struji "I" i o naponu "U", tada se, dakle, ista električna snaga može dobiti ili s velika struja i niski napon struje, ili, obrnuto, pri visokom naponu i niskoj struji (Ovo se koristi pri prijenosu električne energije na velike udaljenosti od elektrana do mjesta potrošnje, transformatorskom pretvorbom u trafostanicama za povećanje i smanjenje struje) .
Djelatna električna snaga (to je snaga koja se nepovratno pretvara u druge vrste energije - toplinsku, svjetlosnu, mehaničku itd.) ima svoju mjernu jedinicu - W (Watt). Jednako je 1 voltu puta 1 amperu. U svakodnevnom životu iu proizvodnji prikladnije je mjeriti snagu u kW (kilovati, 1 kW = 1000 W). Elektrane već koriste veće jedinice - mW (megavati, 1 mW = 1000 kW = 1.000.000 W).
Jalova električna snaga je veličina koja karakterizira ovu vrstu električno opterećenje, koji nastaju u uređajima (električnoj opremi) fluktuacijama energije (induktivnim i kapacitivnim) elektromagnetskog polja. Za konvencionalnu izmjeničnu struju, jednaka je umnošku radne struje I i pada napona U sa sinusom faznog kuta između njih:
Q = U*I*sin(kut).
Jalova snaga ima svoju mjernu jedinicu koja se zove VAR (volt-amper reactive). Označava se slovom "Q".
Gustoća snage. Specifična snaga je omjer snage motora i njegove mase ili drugog parametra.
Gustoća snage vozila. U odnosu na automobile, specifična snaga se naziva maksimalna snaga motor, u odnosu na cjelokupnu masu automobila. Snaga klipnog motora podijeljena s obujmom motora naziva se snaga u litri. Na primjer, litarska snaga benzinskih motora je 30 ... 45 kW / l, a za dizelske motore bez turbo punjenja - 10 ... 15 kW / l.
Povećanje specifične snage motora u konačnici dovodi do smanjenja potrošnje goriva, budući da nema potrebe za prijevozom teškog motora. To se postiže pomoću lakih legura, poboljšanog dizajna i pojačanja (povećanje brzine i omjera kompresije, korištenje turbo punjenja, itd.). Ali ova se ovisnost ne promatra uvijek. Konkretno, teži dizel motori mogu biti ekonomičniji, jer učinkovitost modernog turbo dizel motora doseže do 50%
U literaturi se ovim pojmom često navodi inverzna vrijednost kg/hp. ili kg/kW.
Specifična snaga spremnika. Snaga, pouzdanost i drugi parametri tenkovskih motora stalno su rasli i usavršavali se. Ako su u ranim modelima bili zadovoljni uglavnom automobilskim motorima, onda s povećanjem mase tenkova u 1920-im i 1940-im godinama. Prilagođeni zrakoplovni motori, a kasnije i posebno dizajnirani tenkovski dizel (višegorivni) motori, postali su široko rasprostranjeni. Da bi se osigurale prihvatljive vozna svojstva tenka, njegova specifična snaga (omjer snage motora i borbene težine tenka) mora biti najmanje 18-20 KS. S. /T. Specifična snaga nekih modernih tenkova (vidi Dodatak 10).
Aktivna snaga. Aktivna snaga je prosječna vrijednost trenutne snage izmjenične struje tijekom razdoblja:
Djelatna snaga je veličina koja karakterizira proces pretvaranja električne energije u neku drugu vrstu energije. Drugim riječima, električna snaga, takoreći, pokazuje stopu potrošnje električne energije. To je snaga za koju plaćamo novac, a koja se broji po brojilu.
Aktivna snaga može se odrediti pomoću sljedeće formule:
Karakteristike snage trošila mogu se točno odrediti jednim jedinim parametrom (djelatnom snagom u W) samo za slučaj istosmjerne struje, jer u istosmjernom strujnom krugu postoji samo jedna vrsta otpora - aktivni otpor.
Karakteristike snage opterećenja za slučaj izmjenične struje ne mogu se točno odrediti jednim jedinim parametrom, budući da postoje dva različiti tipovi otpor - aktivni i reaktivni. Dakle, samo dva parametra: djelatna snaga i reaktivna snaga točno okarakterizirati opterećenje.
Principi rada aktivnog i reaktivnog otpora potpuno su različiti. Aktivni otpor – nepovratno pretvara električnu energiju u druge vrste energije (toplinsku, svjetlosnu i sl.) – primjeri: žarulja sa žarnom niti, električna grijalica.
Reaktancija - naizmjenično skladišti energiju i zatim je otpušta natrag u mrežu - primjeri: kondenzator, induktor.
Aktivna snaga (raspršena kroz aktivni otpor) mjeri se u vatima, a jalova snaga (koja kruži kroz reaktanciju) mjeri se u varima; Također, za karakterizaciju snage opterećenja koriste se još dva parametra: prividna snaga i faktor snage. Sva ova 4 parametra:
Djelatna snaga: oznaka P, jedinica: Watt.
Jalova snaga: oznaka Q, mjerna jedinica: VAR (Volt Ampere reactive).
Prividna snaga: oznaka S, jedinica: VA (Volt Amper).
Faktor snage: oznaka k ili cosF, mjerna jedinica: bezdimenzijska veličina.
Ovi parametri su povezani sljedećim odnosima:
S*S=P*P+Q*Q, cosF=k=P/S.
CosF se također naziva i faktor snage.
Stoga, u elektrotehnici, bilo koja dva od ovih parametra su određena za karakterizaciju snage, budući da se ostatak može pronaći iz ova dva.
Isto je i sa napajanjima. Njihovu snagu (opteretivost) karakterizira jedan parametar za istosmjerna napajanja - djelatna snaga (W), te dva parametra za izvore. AC napajanje. Obično su ova dva parametra prividna snaga (VA) i aktivna snaga (W).
Većina ureda i Kućanski aparati, aktivni (nema ili mala reaktancija), stoga je njihova snaga naznačena u vatima. U ovom slučaju, kada se izračunava opterećenje, koristi se vrijednost snage UPS-a u vatima. Ako su opterećenje računala s izvorima napajanja (PSU) bez korekcije ulaznog faktora snage (APFC), laserski printer, hladnjak, klima uređaj, električni motor (na primjer, potopna pumpa ili motor kao dio stroja), fluorescentne balastne svjetiljke itd. - svi izlazi se koriste u izračunu. Podaci o UPS-u: kVA, kW, karakteristike preopterećenja itd.
Reaktivna snaga. Jalova snaga, metode i vrste (sredstva) kompenzacije jalove snage.
Jalova snaga je dio ukupne snage utrošen na elektromagnetske procese u trošilu koje ima kapacitivnu i induktivnu komponentu. Ne izvodi koristan rad, uzrokuje dodatno zagrijavanje vodiča i zahtijeva korištenje izvora energije povećane snage.
Jalova snaga odnosi se na tehničke gubitke u električnim mrežama prema Naredbi Ministarstva industrije i energetike Ruske Federacije br. 267 od 4. listopada 2005.
U normalnim radnim uvjetima svi potrošači električne energije čiji je način rada popraćen stalnom pojavom elektromagnetskih polja (elektromotori, oprema za zavarivanje, fluorescentne svjetiljke i mnogo više) opterećuju mrežu aktivnom i jalovom komponentom ukupne potrošnje energije. Ova jalova komponenta snage (u daljnjem tekstu jalova snaga) neophodna je za rad opreme sa značajnim induktivitetima, a ujedno se može smatrati i neželjenim dodatnim opterećenjem mreže.
Uz značajniju potrošnju jalove snage, napon u mreži se smanjuje. U elektroenergetskim sustavima s manjkom djelatne snage razina napona obično je niža od nazivne. Nedovoljna djelatna snaga za dovršetak bilance prenosi se na takve sustave iz susjednih elektroenergetskih sustava koji imaju višak proizvedene snage. Tipično, elektroenergetski sustavi imaju manjak aktivne i reaktivne snage. Međutim, učinkovitije je nedostajuću jalovu snagu ne prenositi iz susjednih elektroenergetskih sustava, već je generirati u kompenzacijskim uređajima ugrađenim u danom elektroenergetskom sustavu. Za razliku od djelatne snage, jalovu snagu mogu proizvesti ne samo generatori, već i kompenzacijski uređaji - kondenzatori, sinkroni kompenzatori ili statički izvori jalove energije, koji se mogu ugraditi u trafostanice električne mreže.
Kompenzacija jalove snage, trenutno je važan čimbenik u rješavanju pitanja uštede energije i smanjenja opterećenja na elektroenergetskoj mreži. Prema procjenama domaćih i vodećih stranih stručnjaka, udio energetskih resursa, a posebice električne energije, zauzima značajan udio u troškovima proizvodnje. Ovo je dovoljno jak argument da se ozbiljno pristupi analizi i reviziji potrošnje energije poduzeća, razvoju metodologije i traženju načina za kompenzaciju jalove snage.
Kompenzacija jalove snage. Sredstva za kompenzaciju jalove snage. Induktivno reaktivno opterećenje koje stvaraju električni potrošači može se suzbiti kapacitivnim opterećenjem spajanjem kondenzatora točne veličine. Time se smanjuje jalova snaga potrošena iz mreže i naziva se korekcija faktora snage ili kompenzacija jalove snage.
Prednosti korištenja kondenzatorskih jedinica kao sredstva kompenzacije jalove snage:
- · mali specifični gubici djelatne snage (vlastiti gubici modernih niskonaponskih kosinusnih kondenzatora ne prelaze 0,5 W na 1000 VAr);
- · nema rotirajućih dijelova;
- · jednostavna instalacija i rukovanje (nije potreban temelj);
- · relativno niske kapitalne investicije;
- · mogućnost odabira bilo koje potrebne snage kompenzacije;
- · Mogućnost ugradnje i spajanja na bilo kojem mjestu u električnoj mreži;
- · nema buke tijekom rada;
- · niski operativni troškovi.
Ovisno o spoju kondenzatorske jedinice, moguće su sljedeće vrste kompenzacije:
- 1. Pojedinačna ili konstantna kompenzacija, u kojoj se induktivna jalova snaga kompenzira izravno na mjestu njezina nastanka, što dovodi do rasterećenja opskrbnih žica (za pojedinačne potrošače koji rade u kontinuiranom načinu rada s konstantnom ili relativno velikom snagom - asinkroni motori, transformatori, strojevi za zavarivanje, žarulje s pražnjenjem itd.).
- 2. Skupna kompenzacija, kod koje je, slično pojedinačnoj kompenzaciji za više istodobno aktivnih induktivnih potrošača, spojen zajednički konstantni kondenzator (za elektromotore koji se nalaze blizu jedan drugoga, grupe žarulja na izboj). Ovdje se opskrbni vod također rasterećuje, ali samo prije distribucije pojedinačnim potrošačima.
- 3. Centralizirana kompenzacija, kod koje je određeni broj kondenzatora spojen na glavni ili skupni razvodni ormar. Takva se kompenzacija obično koristi u velikim električnim sustavima s promjenjivim opterećenjima. Takvom kondenzatorskom instalacijom upravlja elektronički regulator – regulator koji konstantno analizira potrošnju jalove snage iz mreže. Takvi regulatori uključuju ili isključuju kondenzatore, uz pomoć kojih se kompenzira trenutna jalova snaga ukupnog opterećenja i time smanjuje ukupna snaga potrošena iz mreže.
Još u 18. stoljeću snaga se počela mjeriti u konjskim snagama. Do sada se ova fizička veličina koristi za označavanje snage motora. Uz indikator snage motora s unutarnjim izgaranjem u vatima nastavljaju pisati vrijednost u KS.
Snaga kao fizikalna veličina, formula snage
Vrijednost koja pokazuje koliko se brzo energija pretvara, prenosi ili troši u sustavu—snaga. Važno je okarakterizirati energetske uvjete koliko brzo se proces izvodi. Rad izvršen u jedinici vremena naziva se snaga:
- Što je s poslom;
- t – vrijeme.
Mehanička snaga i električna snaga mogu se uzeti u obzir odvojeno.
Da biste dobili odgovor na pitanje: kako se mjeri mehanička snaga, razmotrite učinak sile na tijelo koje se kreće. Sila radi, snaga se u ovom slučaju određuje formulom:
- F – sila;
- v – brzina.
Tijekom rotacijskog gibanja, ova se vrijednost određuje uzimajući u obzir moment sile i brzinu vrtnje, "rpm".
Odnos električne struje i snage
U elektrotehnici će rad biti U - napon koji pomakne 1 kulon, broj pomaknutih kulona u jedinici vremena je struja (I). Snaga električne struje ili električna snaga P dobiva se množenjem struje s naponom:
Ovo je kompletan posao obavljen u 1 sekundi. Ovisnost je ovdje izravna. Promjenom struje ili napona mijenja se snaga koju uređaj troši.
Ista P vrijednost postiže se mijenjanjem jedne od dvije vrijednosti.
Definicija strujne jedinice snage
Jedinica za mjerenje trenutne snage nazvana je po Jamesu Wattu, škotskom inženjeru strojarstva. 1 W je snaga koju stvara struja od 1 A pri razlici potencijala od 1 V.
Na primjer, izvor s naponom od 3,5 V stvara struju od 0,2 A u krugu, tada će trenutna snaga biti:
P = U*I = 3,5*0,2 = 0,7 W.
Pažnja! U mehanici se snaga obično označava slovom N, u elektrotehnici - slovom P. Kako se mjere n i P? Bez obzira na oznaku, to je jedna veličina, a mjeri se u vatima "W".
Watt i druge jedinice snage
Kada govorimo o tome kako se mjeri moć, morate znati o čemu govorimo. Watt je vrijednost koja odgovara 1 J/s. Usvojen je u Međunarodnom sustavu jedinica. U kojim se još jedinicama mjeri snaga? Grana znanosti astrofizika radi s jedinicom koja se zove erg/s. Erg je vrlo mala vrijednost, jednaka 10-7 W.
Druga, još uvijek uobičajena jedinica iz ove serije je "konjska snaga". Godine 1789. James Watt izračunao je da jedan konj može izvući teret od 75 kg s osovine brzinom od 1 m/s. Na temelju izračuna takvog intenziteta rada, snaga motora može se mjeriti ovom vrijednošću u omjeru:
1 KS = 0,74 kW.
Zanimljiv. Amerikanci i Britanci vjeruju da 1 KS. = 745,7 W, a Rusi – 735,5 W. Nema smisla raspravljati tko je u pravu, a tko u krivu, jer je to izvansistemska mjera i ne smije se koristiti. Međunarodna organizacija za zakonsko mjeriteljstvo preporučuje njegovo povlačenje iz prometa.
U Rusiji se pri izračunu police CASCO ili OSAGO koriste ovi podaci iz agregata automobila.
Formula za odnos između snage, napona i struje
U elektrotehnici se rad smatra određenom količinom energije koju izvor energije daje za rad električnog uređaja tijekom određenog vremenskog razdoblja. Dakle, električna snaga je veličina koja opisuje brzinu transformacije ili prijenosa električne energije. Njegova formula za istosmjernu struju izgleda ovako:
- U – napon, V;
- I – jakost struje, A.
U nekim slučajevima, pomoću formule Ohmovog zakona, snaga se može izračunati zamjenom vrijednosti otpora:
P = I*2*R, Gdje:
- I – jakost struje, A;
- R – otpor, Ohm.
Prilikom izračunavanja snage krugova izmjenične struje morat ćete se nositi s tri vrste:
- njegova aktivna formula: P = U*I*cos ϕ, gdje je koeficijent kuta faznog pomaka;
- reaktivni se izračunava: Q = U*I*sin ϕ ;
- kompletan je prikazan u obliku: S = √P2 + Q2, gdje je P aktivan, a Q2 reaktivan.
Proračuni za jednofazne i trofazne krugove izmjenične struje izvode se pomoću različitih formula.
Važno! Potrošači električne energije u poduzećima uglavnom su asinkroni motori, transformatori i drugi induktivni prijemnici. Tijekom rada koriste jalovu snagu, koja, prolazeći kroz vodove, dovodi do dodatnog opterećenja vodova. Za poboljšanje kvalitete energije koristi se kompenzacija jalove energije u obliku kondenzatorskih jedinica.
Instrumenti za mjerenje električne energije
Vattmetar vam omogućuje mjerenje snage. Ima dva namota. Jedan je spojen na krug serijski, poput ampermetra, drugi paralelno, poput voltmetra. U elektroenergetskim instalacijama vatmetri mjere vrijednosti u kilovat-satu “kW*h”. Mjerenja zahtijevaju ne samo električnu energiju, već i lasersku energiju. Uređaji koji mogu mjeriti ovaj pokazatelj proizvode se u stacionarnoj i prijenosnoj verziji. Uz njihovu pomoć procjenjuje se razina laserskog zračenja opreme koja koristi ovu vrstu energije. Jedan od prijenosnih mjerača je LP1, japanskog proizvođača. LP1 vam omogućuje izravno određivanje intenziteta svjetlosnog zračenja, na primjer, u vizualnoj točki optički uređaji DVD playeri.
Snaga u kućanskim električnim aparatima
Za zagrijavanje metalne niti žarulje, povećanje temperature radne površine glačala ili drugog kućanskog aparata troši se određena količina električne energije. Njegova vrijednost, uzeta opterećenjem po satu, smatra se potrošnjom energije ovog uređaja.
Pažnja! Ako na žarulji piše "40 W, 230 V", to znači da za 1 sat potroši 40 W iz AC mreže. Znajući broj žarulja i parametre, izračunavaju koliko se energije mjesečno troši na osvjetljavanje prostorija.
Kako pretvoriti vate
Od vat– vrijednost je mala, u svakodnevnom životu rade u kilovatima, koriste sustav za pretvorbu količina:
- 1 W = 0,001 kW;
- 10 W = 0,01 kW;
- 100 W = 0,1 kW;
- 1000 W = 1 kW.
Snaga nekih električnih uređaja, W
Prosječna vrijednost potrošnje električne energije za kućanske uređaje:
- peći – 110006000 W;
- hladnjaci – 150-600 W;
- perilice rublja – 1000-3000 W;
- usisavači – 1300-4000 W;
- električni čajnici - 2000-3000 W.
Parametri svakog kućanskog aparata navedeni su u putovnici i također su naznačeni na tijelu. Tamo su definirane točne vrijednosti za informacije potrošača.
Video
