Що таке активна та реактивна потужність змінного електричного струму? Ще раз для потужності: активну, реактивну, повну (P, Q, S), а також коефіцієнт потужності (PF) У яких одиницях вимірювання вимірюється потужність

Вітаю! Для обчислення фізичної величини, званої потужністю, користуються формулою, де фізичну величину - роботу ділять тимчасово, протягом якого ця робота проводилася.

Виглядає вона так:

P, W, N=A/t (Вт=Дж/с).

Залежно від підручників та розділів фізики потужність у формулі може позначатися літерами P, W або N.

Найчастіше потужність застосовується в таких розділах фізики та науки, як механіка, електродинаміка та електротехніка. У кожному випадку потужність має свою формулу для обчислення. Для змінного та постійного струму вона теж різна. Для вимірювання потужності використовують ватметри.

Тепер ви знаєте, що потужність вимірюється у ватах. Англійською ват - watt, міжнародне позначення - W, російське скорочення - Вт. Це важливо запам'ятати, тому що у всіх побутових приладах є такий параметр.

Потужність – скалярна величина, вона не вектор, на відміну від сили, яка може мати напрямок. У механіці загальний вигляд формули потужності можна записати так:

P=F*s/t, де F=А*s,

З формул видно, як ми замість А підставляємо силу F, помножену на шлях s. У результаті потужність у механіці, можна записати, як силу помножену на швидкість. Наприклад, автомобіль маючи певну потужність, змушений знижувати швидкість під час руху в гору, оскільки це потребує більшої сили.

Середня потужність людини прийнята за 70-80 Вт. Потужність автомобілів, літаків, кораблів, ракет і промислових установок часто вимірюють у кінських силах. Кінські сили застосовували ще задовго до впровадження ват. Одна кінська сила дорівнює 745,7Вт. Причому в Росії прийнято, що л. с. дорівнює 735,5 Вт.

Якщо вас раптом випадково запитають через 20 років в інтерв'ю серед перехожих про потужність, а ви запам'ятали, що потужність – це відношення роботи А, досконалої за одиницю часу t. Якщо можете так сказати, приємно здивуйте натовп. Адже в цьому визначенні, головне запам'ятати, що дільник тут робота А, а час t. У результаті, маючи роботу та час, і розділивши перше на друге, ми отримаємо довгоочікувану потужність.

При виборі в магазинах важливо звертати увагу на потужність приладу. Чим потужніший чайник, тим швидше він погріє воду. Потужність кондиціонера визначає, який простір він зможе охолоджувати без екстремального навантаження на двигун. Чим більша потужність електроприладу, тим більше струму він споживає, тим більше електроенергії витратить, тим більше буде плата за електрику.

Загалом електрична потужність визначається формулою:

де I - сила струму, U-напруга

Іноді навіть її вимірюють у вольт-амперах, записуючи, як В*А. У вольт-амперах вимірюють повну потужність, а щоб обчислити активну потужність потрібно повну потужність помножити на коефіцієнт корисної дії(ККД) приладу, тоді отримаємо активну потужність у ватах.

Часто такі прилади, як кондиціонер, холодильник, праска працюють циклічно, включаючись і відключаючись від термостата, та їхня середня потужність за загальний час роботи може бути невеликою.

У ланцюгах змінного струму, крім поняття миттєвої потужності, що збігається із загальнофізичною, існують активна, реактивна та повна потужності. Повна потужність дорівнює сумі активної та реактивної потужностей.

Для вимірювання потужності використовують електронні прилади – Ваттметри. Одиниця виміру Ватт отримала свою назву на честь винахідника вдосконаленої парової машини, яка зробила революцію серед енергетичних установок того часу. Завдяки цьому винаходу розвиток індустріального суспільства прискорився, з'явилися поїзди, пароплави, заводи, що використовують силу парової машини для пересування та виробництва виробів.

Усі ми багато разів стикалися із поняттям потужності. Наприклад, різні автомобілі характеризуються різною потужністю двигуна. Також, електроприлади можуть мати різну потужність навіть якщо вони мають однакове призначення.

Потужність - це фізична величина, що характеризує швидкість роботи.

Відповідно, механічна потужність - це фізична величина, що характеризує швидкість механічної роботи:

Т. е. Потужність - це робота в одиницю часу.

Потужність у системі СІ вимірюється у ватах: [ N] = [Вт].

1 Вт - це робота в 1 Дж, досконала за 1 с.

Існують й інші одиниці вимірювання потужності, наприклад, такі, як кінська сила:

Саме в кінських силах найчастіше вимірюється потужність двигуна автомобілів.

Повернімося до формули для потужності: Формула, за якою обчислюється робота, нам відома: Тому ми можемо перетворити вираз для потужності:

Тоді у формулі ми утворюється відношення модуля переміщення до проміжку часу. Це, як ви знаєте, швидкість:

Тільки зверніть увагу, що в формулі, що вийшла, ми використовуємо модуль швидкості, оскільки на якийсь час ми поділили не саме переміщення, а його модуль. Отже, потужність дорівнює добутку модуля сили, модуля швидкості та косинуса кута між їхніми напрямками.

Це цілком логічно: скажімо, потужність поршня можна підвищити за рахунок збільшення сили його дії. Докладаючи більшої сили, він буде виконувати більше роботи за той же час, тобто збільшить потужність. Але навіть якщо залишити силу постійною, і змусити поршень рухатися швидше, він, безсумнівно, збільшить роботу в одиницю часу. Отже, збільшиться потужність.

Приклади розв'язання задач.

Завдання 1.Потужність мотоцикла дорівнює 80 л. Рухаючись горизонтальною ділянкою, мотоцикліст розвиває швидкість рівну 150 км/год. При цьому двигун працює на 75% від своєї максимальної потужності. Визначте силу тертя, що діє мотоцикл.

Завдання 2.Винищувач під дією постійної сили тяги, спрямованої під кутом 45° до горизонту, розганяється від 150 м/с до 570 м/с. При цьому вертикальна і горизонтальна швидкість винищувача збільшуються на однакове значення в кожний момент часу. Маса винищувача дорівнює 20 т. Якщо винищувач розганявся протягом однієї хвилини, то якою є потужність його двигуна?

Якщо вам потрібно одиниці виміру потужності привести в одну систему, вам знадобиться наш переклад потужності - конвертер онлайн. А нижче ви можете почитати, в чому вимірюється потужність.

Ще в 18 столітті потужність почали рахувати в кінських силах. Досі ця фізична величина використовується для позначення сили двигунів. Поряд з показником потужності двигуна внутрішнього згоряння у ватах продовжують писати значення у к.с.

Потужність як фізична величина, формула потужності

Значення, що показує, як швидко відбуваються перетворення, трансляція чи споживання енергії у будь-якій системі, – потужність. Для характеристик енергетичних умов важливо, як швидко виконується процес. Робота, що реалізується в одиницю часу, називається потужністю:

• А робота;
• t – час.

Можна враховувати окремо потужність у механіці та електричну потужність.

Щоб отримати відповідь на запитання: у чому вимірюється механічна потужність, розглядають дію сили на тіло, що рухається. Сила робить роботу, потужність у разі визначається по формуле:

• F – сила;
• v – швидкість.

При обертальному русі цю величину визначають з урахуванням моменту сили та частоти обертання, «про./хв.».

Залежність між електричним струмом та потужністю

У електротехніці роботою буде U – напруга, яка переміщує 1 кулон, кількість кулонів, що переміщуються в одиницю часу, – це струм (I). Потужність електроструму або електричну потужність P отримують, помноживши струм на напругу:

Це повна робота, виконана за секунду. Залежність тут пряма. Змінюючи струм або напругу, змінюють потужність, що витрачається пристроєм.

Однакового значення Р домагаються, варіюючи одну з двох величин.

Визначення одиниці вимірювання потужності струму

Одиниця виміру потужності струму має ім'я Джеймса Ватта, шотландського інженера-механіка. 1 Вт - це потужність, яку виробляє струм 1 А при різниці потенціалів 1 В.

Наприклад, джерело при напрузі 3,5 створює в ланцюгу струм 0,2 А, тоді потужність струму вийде:

P = U * I = 3,5 * 0,2 = 0,7 Вт.

Увага!У механіці потужність прийнято зображати буквою N, в електротехніці – буквою P. У чому вимірюється n і P? Незалежно від позначення, це одна величина, і вимірюється вона у ВАТ «Вт».

Ватт та інші одиниці вимірювання потужності

Говорячи про те, в чому вимірюється потужність, необхідно знати, про що йдеться. Ватт - це величина, що відповідає 1 Дж/с. Вона прийнята у Міжнародній Системі Одиниць. У яких одиницях вимірюється потужність? Розділ науки астрофізика працює з одиницею під назвою ерг/с. Ерг - дуже маленька величина, що дорівнює 10-7 Вт.

Ще одна, досі поширена, одиниця з цього ряду – «кінська сила». У 1789 році Джеймс Ватт підрахував, що вантаж вагою 75 кг із шахти може витягнути одного коня і зробити це зі швидкістю 1 м/с. Виходячи з підрахунку такої трудомісткості, потужність двигунів допускається виміряти цією величиною у співвідношенні:

1 л.с. = 0,74 квт.

Цікаво.Американці та англійці вважають, що 1 л.с. = 745.7 Вт, а росіяни – 735.5 Вт. Сперечатися, хто має рацію, а хто ні, не має сенсу, оскільки міра ця позасистемна і не повинна бути використана. Міжнародна організація законодавчої метрології рекомендує вилучити її з обігу.

У Росії її при розрахунку поліса КАСКО чи ОСАГО використовують ці дані силового агрегату автомобіля.

Формула взаємозв'язку між потужністю, напругою та силою струму

У електротехніці роботу розглядають як деяку кількість енергії, яка віддається джерелом живлення на дію електроприладу в період часу. Тому електрична потужність є величина, що описує швидкість трансформації чи передачі електроенергії. Її формула для постійного струмувиглядає так:

• U - напруга, В;
• I – сила струму, А.А.

Для деяких випадків, користуючись формулою закону Ома, потужність можна обчислити, підставивши значення опору:

P = I * 2 * R, де:

• I – сила струму, А;
• R - Опір, Ом.

У разі розрахунків потужності ланцюгів змінного струмудоведеться зіткнутися з трьома видами:

• активна її формула: P = U * I * cos ϕ, де - Коефіцієнт кута зсуву фаз;
• реактивна розраховується: Q = U * I * sin ϕ;
• повна представлена ​​у вигляді: S = P2 + Q2, де P - активна, а Q2 - реактивна.

Розрахунки для однофазного та трифазного ланцюгів змінного струму виконуються за різними формулами.

Важливо!Споживачі електроенергії на підприємствах здебільшого асинхронні двигуни, трансформатори та інші індуктивні приймачі. При роботі вони використовують реактивну потужність, а та, протікаючи лініями електропередач, призводить ЛЕП до додаткового навантаження. Щоб підвищити якість енергії використовують компенсацію реактивної енергії у вигляді конденсаторних установок.

Прилади для вимірювання електричної потужності

Провести вимірювання потужності дозволяє ватметр. Має дві обмотки. Одна входить у ланцюг послідовно, як амперметр, друга паралельно, як вольтметр. В установках електроенергетики ватметри визначають значення кіловат-годину «кВт*час». Вимірів потребує не тільки електрична, а також лазерна енергія. Прилади, здатні вимірювати цей показник, виготовляються як стаціонарного, і переносного виконання. З їхньою допомогою оцінюють рівень лазерних випромінювань устаткування, що застосовує цей вид енергії. Один із портативних вимірювачів – LP1, японського виробника. LP1 дозволяє безпосередньо визначати значення сили світлового випромінювання, наприклад, у візуальній плямі оптичних пристроївпрогравачів DVD.

Потужність у побутових електричних приладах

Для нагрівання металу нитки розжарювання лампочки, збільшення температури робочої поверхні праски або іншого побутового приладу витрачається певна кількість електроенергії. Її величину, що відбирається навантаженням за годину, вважають споживаною потужністю цього апарату.

Увага!Якщо на лампочці написано 40 W, 230 V, це означає, що за 1 годину вона споживає з мережі змінного струму 40 Вт. Знаючи кількість лампочок та параметри, підраховують, скільки енергії витрачається на освітлення кімнат на місяць.

Як перекласти Вати

Так як ВАТ– величина маленька, у побуті оперують кіловатами, користуються системою переведення величин:

• 1 Вт = 0,001 кВт;
• 10 Вт = 0,01 кВт;
• 100 Вт = 0,1 кВт;
• 1000 Вт = 1 кВт.

Потужність деяких електричних приладів, Вт

Середні значення споживання електроенергії побутових пристроїв:

• плити - 110 006 000 Вт;
• холодильники – 150-600 Вт;
• пральні машини – 1000-3000 Вт;
• пилососи - 1300-4000 Вт;
• електрочайники - 2000-3000 Вт.

Параметри кожного побутового приладу зазначаються у паспорті, а також позначаються на корпусі. Там визначено точні значення інформації споживача.

Відео

Електрична потужність- фізична величина, що характеризує швидкість передачі чи перетворення електричної енергії.

Енциклопедичний YouTube

1 / 5

✪ Урок 363. Потужність у ланцюгу змінного струму

✪ Активна, реактивна та повна потужність. Що це таке, з прикладу наочної аналогії.

✪ Робота та потужність електричного струму. Робота струму Фізика 8 клас # 19 | Інфоурок

✪ У чому різниця між НАПРУЖОМ і СТРУМОМ

✪ Ватт Джоуль та Кінська сила

Субтитри

Миттєва електрична потужність

Миттєвою потужністю називається добуток миттєвих значень напруги та сили струму на якійсь ділянці електричного ланцюга.

Потужність постійного струму

Так як значення сили струму і напруги постійні і рівні миттєвим значенням у будь-який момент часу, потужність можна обчислити за формулою:

Для пасивного лінійного ланцюга, в якому дотримується закону, можна записати:

Якщо ланцюг містить джерело ЕРС , то електрична потужність, що віддається ним або поглинається на ньому, дорівнює:

Якщо струм всередині ЕРС протиспрямований градієнту потенціалу (теча всередині ЕРС від плюса до мінуса), то потужність поглинається джерелом ЕРС з мережі (наприклад, при роботі електродвигуна або заряд акумулятора), якщо сонаправлено (теча всередині ЕРС від мінуса до плюсу), то віддається джерелом в мережу (скажімо, при роботі гальванічної, батареї або генератора). При врахуванні внутрішнього опору джерела ЕРС виділяється на ньому потужність p = I 2 ⋅ r (\displaystyle p=I^(2)\cdot r)додається до поглинається або віднімається з віддається.

Потужність змінного струму

У ланцюгах змінного струму формула для потужності постійного струму може бути застосована лише для розрахунку миттєвої потужності, яка сильно змінюється у часі та для більшості простих практичних розрахунків не надто корисна безпосередньо. Прямий розрахунок середнього значення потужності потребує інтегрування за часом. Для обчислення потужності ланцюгах, де напруга і струм змінюються періодично, середню потужність можна обчислити, інтегруючи миттєву потужність протягом періоду. Насправді найбільше значення має розрахунок потужності в ланцюгах змінної синусоїдальної напруги і струму.

Для того, щоб пов'язати поняття повної, активної, реактивної потужностей та коефіцієнта потужності, зручно звернутися до теорії комплексних чисел. Можна вважати, що потужність ланцюга змінного струму виражається комплексним числом таким, що активна потужність є його дійсною частиною, реактивна потужність- уявною частиною, повна потужність - модулем, а кут (зсув-фаз) - аргументом. Для такої моделі виявляються справедливими всі виписані нижче співвідношення.

Активна потужність

.

Реактивна потужність - величина, що характеризує навантаження, що створюються в електротехнічних пристроях коливаннями енергії електромагнітного поля в ланцюгу синусоїдального змінного струму, що дорівнює добутку середньоквадратичних значень напруги U (\displaystyle U)і струму I (\displaystyle I), помноженому на синус кута зсуву фаз φ (\displaystyle \varphi)між ними: Q = U ⋅ I ⋅ sin ⁡ φ (\displaystyle Q=U\cdot I\cdot \sin \varphi )(якщо струм відстає від напруги, зрушення фаз вважається позитивним, якщо випереджає - негативним). Реактивна потужність пов'язана з повною потужністю S (\displaystyle S)та активною потужністю P (\displaystyle P)співвідношенням: | Q | = S 2 − P 2 (\displaystyle |Q|=(\sqrt (S^(2)-P^(2)))).

Фізичний зміст реактивної потужності - це енергія, що перекачується від джерела на реактивні елементи приймача (індуктивності, конденсатори, обмотки двигунів), а потім повертається цими елементами назад у джерело протягом одного періоду коливань, віднесена до цього періоду.

Необхідно відзначити, що величина для значень φ (\displaystyle \varphi)від 0 до плюс 90 є позитивною величиною. Величина sin ⁡ φ (\displaystyle \sin \varphi)для значень φ (\displaystyle \varphi)від 0 до -90 ° є негативною величиною. Відповідно до формули Q = U I sin ⁡ φ (\displaystyle Q=UI\sin \varphi ), Реактивна потужність може бути як позитивною величиною (якщо навантаження має активно-індуктивний характер), так і негативною (якщо навантаження має активно-ємнісний характер). Ця обставина підкреслює те що, що реактивна потужність бере участь у роботі електричного струму. Коли пристрій має позитивну реактивну потужність, то прийнято говорити, що воно її споживає, а коли негативну - то виробляє, але це чиста умовність, пов'язана з тим, що більшість електроспоживаючих пристроїв (наприклад, асинхронні двигуни), а також чисто активне навантаження, що підключається через трансформатор є активно-індуктивними.

Синхронні генератори, встановлені на електричних станціях, можуть виробляти, так і споживати реактивну потужність в залежності від величини струму збудження, що протікає в обмотці ротора генератора. За рахунок цієї особливості синхронних електричних машин здійснюється регулювання заданого рівня напруги мережі. Для усунення перевантажень і підвищення коефіцієнта потужності електричних установок здійснюється компенсація реактивної потужності.

Застосування сучасних електричних вимірювальних перетворювачів на мікропроцесорній техніці дозволяє проводити більш точну оцінку величини енергії, що повертається від індуктивного та ємнісного навантаження джерело змінної напруги.

Повна потужність

Одиниця повної електричної потужності - вольт-ампер (російське позначення: В·А; міжнародне: V·A) .

Повна потужність - величина, що дорівнює добутку діючих значень періодичного електричного струму I (\displaystyle I)в ланцюзі та напруги U (\displaystyle U)на її затисках: S = U ⋅ I (\displaystyle S=U\cdot I); пов'язана з активною та реактивною потужностями співвідношенням: S = P 2 + Q 2 (displaystyle S = (sqrt (P (2) + Q (2)))),)де P (\displaystyle P)- Активна потужність, Q (\displaystyle Q)- реактивна потужність (при індуктивному навантаженні Q > 0 (\displaystyle Q>0), а при ємнісній Q< 0 {\displaystyle Q<0} ).

Векторна залежність між повною, активною та реактивною потужністю виражається формулою: S ⟶ = P ⟶ + Q ⟶ . (\displaystyle (\stackrel (\longrightarrow )(S))=(\stackrel (\longrightarrow )(P))+(\stackrel (\longrightarrow )(Q)).)Комплексна потужність

Потужність, аналогічно до імпедансу, можна записати в комплексному вигляді:

Модуль комплексної потужності | S ˙ | (\displaystyle \left|(\dot (S))\right|)дорівнює повній потужності S (\displaystyle S). Дійсна частина R e (S ˙) (\displaystyle \mathrm (Re) ((\dot (S))))дорівнює активній потужності P (\displaystyle P), а уявна I m (S ˙) (\displaystyle \mathrm (Im) ((\dot (S))))- реактивної потужності Q (\displaystyle Q)із коректним знаком залежно від характеру навантаження. Потужність деяких електричних приладів

У таблиці вказано значення потужності деяких споживачів електричного струму:

Потужність- фізична величина, що дорівнює відношенню виконаної роботи до певного проміжку часу.

Існує поняття середньої потужності за певний проміжок часу Δt. Середня потужність обчислюється за цією формулою: N = ΔA / Δt, Миттєва потужність за такою формулою: N = dA/dt. Ці формули мають досить узагальнений вигляд, оскільки поняття потужності є у кількох гілках фізики - механіці та електрофізиці. Хоча основні принципи розрахунку потужності залишаються приблизно такими, як і в загальній формулі.

Вимірюється потужність у ватах. Ватт - одиниця виміру потужності, що дорівнює джоулю, поділеному на секунду. Крім вата, існують й інші одиниці виміру потужності: кінська сила, ерг в секунду, маса-сила-метр в секунду.

• • Одна метрична кінська силадорівнює 735 Вт, англійська - 745 Вт.
  • Ерг- дуже мала одиниця виміру, один ерг дорівнює десять в мінус сьомого ступеня ват.
  • Один маса-сила-метр за секундудорівнює 9,81 Вт.

Вимірювальні прилади

В основному вимірювальні прилади для вимірювання потужності використовуються в електрофізиці, так як у механіці, знаючи певний набір параметрів (швидкість та силу), можна самостійно вирахувати потужність. Але таким же способом і в електрофізиці можна вираховувати потужність за параметрами, а насправді у повсякденному житті ми просто не використовуємо вимірювальних приладів для фіксації механічної потужності. Оскільки найчастіше ці параметри певних механізмів і так позначають. Що стосується електроніки, основним приладом є ватметр, що використовується в побуті у пристрої звичайного електролічильника.

Ваттметри можна розділити на кілька видів за частотами:

• • Низькочастотні
  • Радіочастотні
  • Оптичні

Ваттметри можуть бути як аналоговими, і цифровими. Низькочастотні (НЧ) мають у своєму складі дві котушки індуктивності, бувають як цифровими, так і аналоговими, застосовуються в промисловості та побуті у складі звичайних електролічильників. Ваттметри радіочастотні діляться на дві групи: потужності, що поглинається, і проходить. Різниця полягає в способі підключення ватметра в мережу, що проходять підключають паралельно мережі, що поглинаються в кінці мережі, як додаткове навантаження. Оптичні ватметри служать визначення потужності світлових потоків і лазерних променів. Застосовуються переважно на будь-яких виробництвах та в лабораторіях.

Потужність у механіці

Потужність у механіці безпосередньо залежить від сили та роботи, яку ця сила виконує. А робота є величиною, що характеризує силу, прикладену до будь-якого тіла, під дією якої тіло проходить певну відстань. Потужність вираховується за скалярним твором вектора швидкості на вектор сили: P = F * v = F * v * cos a (сила, помножена на вектор швидкості та на кут між вектором сили та швидкості (косинус альфа)).

Також можна порахувати потужність обертального руху тіла. P = M * w= π * M * n / 30. Потужність дорівнює (М) моменту сили, помноженому на (w) кутову швидкість або пі (п), помноженому на момент сили (М) та (n) частоту обертання, поділених на 30.

Потужність у електрофізиці

У електрофізиці потужність характеризує швидкість передачі чи перетворення електроенергії. Розрізняють такі види потужності:

• • Миттєва електрична потужність. Так як потужність - це робота, виконана за певний час, а заряд рухається певною ділянкою провідника, маємо формулу: P(a-b) = A / Δt. А-В характеризує ділянку, якою проходить заряд. А - робота заряду чи зарядів, Δt - час проходження зарядом чи зарядами ділянки (А-В). За цією ж формулою обчислюються інші значення потужності для різних ситуацій, коли потрібно виміряти миттєву потужність на відрізку провідника.

• • Також можна порахувати потужність постійного потоку: P = I * U = I ^ 2 * R = U ^ 2 / R.

• • Потужність змінного струму не піддається обчисленню за формулою постійного струму. У змінному струмі виділяють три види потужності:
    • Активна потужність (Р), яка дорівнює P = U * I * cos f . Де U та I діючі параметри струму, а f (фі) кут зсуву між фазами. Дана формула наведена як приклад однофазного синусоїдального струму.
    • Реактивна потужність (Q) характеризує навантаження, створювані в пристроях коливаннями однофазного електричного синусоїдального змінного струму. Q = U * I * sin f . Одиниця виміру – вольт-ампер реактивний (вар).
    • Повна потужність (S) дорівнює кореню квадратів активної та реактивної потужності. Вимірюється у вольт-амперах.
    • Неактивна потужність - характеристика пасивної потужності присутня в ланцюгах зі змінним синусоїдальним струмом. дорівнює квадратному кореню суми квадратів реактивної потужності і потужності гармонік. За відсутності потужності вищих гармонік дорівнює модулю реактивної потужності.

Найважливішим завданням статистики устаткування є вимірювання потужності двигунів підприємства. Потужністю двигунаназивається його здатність виконувати певну роботу за одиницю часу (секунду). Основною одиницею вимірювання потужності є кіловат (кВт). Оскільки енергетичне обладнання підприємства може включати двигуни, потужність яких виявляється у різних одиницях, сумарна потужність всіх двигунів виявляється у кіловатах. Для цього користуються такими постійними співвідношеннями:

Потужність двигунів можна охарактеризувати з різних точок зору.

Залежно від конструкції двигуна потужності розрізняють теоретичну, індикаторну та ефективну (справжню).

Потужність теоретичнавизначається шляхом розрахунків, виходячи з припущення про відсутність у двигуні механічних втрат (від тертя) та теплових втрат (від випромінювання). Теоретична потужність може бути обчислена будь-яких двигунів.

Потужність індикаторна(#/вс) – потужність двигуна з урахуванням теплових, але без урахування механічних втрат. Вимірюється М.ндна тому органі двигуна, де закінчуються втрати від випромінювання.

Третім видом конструктивних потужностей є потужність ефективна (ГЦе дійсна потужність, яка враховує втрати теплового та механічного характеру. Вимірюється на робочому валу двигуна.

Залежно від інтенсивності роботи двигуна потужність його може змінюватися, тому розрізняють такі потужності з навантаженням: нормальну (економічну), максимально тривалу та максимально короткий час.

Потужність нормальна(Л/^ г) є потужністю, при якій двигун найбільш економно витрачає паливо та енергію на одиницю сили, тобто має найвищий коефіцієнт корисної дії (к.п.д.). При відхиленні навантаження вгору чи вниз від нормального к. к.д. знижується.

в Основному з метою отримання максимальної кількості енергії при експлуатації силових пристроїв для них встановлюється режим максимального навантаження, при якому двигун без шкоди для свого стану може працювати невизначено тривалий період. Потужність, характерна для максимального навантаження більшості силових двигунів, називається максимально тривалою (Ммт()-

Потужністю максимально короткочасною (№)називається граничне навантаження двигуна, за якого він без аварії може працювати короткий час, зазвичай, не більше 30 хв.

Усі три види потужності навантаження є потенційними, оскільки визначають не дійсне, а можливе навантаження. Для повноти характеристики потужності двигуна слід одночасно враховувати його потужність, за конструкцією та за навантаженням. Як правило, це буде потужність максимально тривала та ефективна.

Для характеристики потужностей двигунів за експлуатаційним призначеннямрозрізняють приєднану потужність, встановлену, наявну, пікову, резервну, середню фактичну та середньорічну.

Приєднаною потужністю (Мпріс)називається потужність всіх приймачів, приєднаних до електростанції, зокрема потужність електромоторів чужого струму в абонентів і електромоторів свого струму.

Великі електростанції забезпечують електроенергією абонентів, які мають різні графіки навантаження. Наприклад, вранці різко зростає потреба у енергії виробництва та міського транспорту (трамвай, тролейбус), але зменшується на освітлення; у вечірні години припиняється робота частини підприємств, але різко зростає потреба видовищних закладів електричної енергії. За рахунок неодночасного приєднання абонентів до станції приєднана потужність зазвичай більша за потужність станції в 2-2,5 рази. Отже, станція потужністю 30 тис. кВт може обслуговувати абонентів, потужність приймачів струму яких становить 60 тис. кВт і більше.

Потужність встановлена(Л/) є загальною максимально тривалою ефективною потужністю встановлених двигунів (для електростанції - потужність електрогенераторів).

Оскільки частина двигунів, що перебувають у ремонті та чекають на ремонт, не може бути використана, велике значення набуває наявна потужність (Мнаяві)- сумарна потужність усіх пристроїв, за винятком тих, що знаходяться в ремонті або чекають на нього.

За певний період, наприклад, за добу, місяць чи квартал, важливо визначити максимум навантаження, який називають піковою потужністю ША.

Різниця між наявною та піковою потужностями називається резервною потужністю.Вона складається з двох частин, що мають різне економічне значення: за потужністю резервних двигунів, призначених для дня заміни тих, що працюють, у разі аварії, та з недовантаження двигунів, що працюють у годину пік.

Для багатьох практичних розрахунків визначається середня фактична потужністьЛ. Розраховується вона для окремого двигуна шляхом розподілу виробленої за період енергії в кіловат-годинах на фактичний час роботи у годиннику, тобто

Щоб обчислити середню фактичну потужність кількох двигунів, які працюють спільно, треба енергію, яку вони виробляють, розділити на час роботи всіх двигунів, зменшений на час їх спільної роботи. Так, формула середньої фактичної потужності двох двигунів, що працюють спільно в тій чи іншій комбінації, матиме вигляд

Приклад 7.1

Обчислити середню фактичну потужність двох двигунів, з яких перший працював з 6 до 16 годин, і виробив 630 кВт x годину енергії, а другий працював з 8 до 23 годин, і виробив 715 кВт x годину енергії.

Загальна кількість виробленої енергії: 630 + 715 = 1345 квт х год.

Загальний час роботи двигунів: (16-6) + (23-8) = 25 годин.

Час співпраці двигунів: (16-8) = 8 годин.

Крім середньої фактичної потужності, обчислюють потужність середньорічну (М),яка показує, скільки кіловат годин енергії в середньому протягом року вироблено протягом однієї години.

Для цього вироблена енергія ділиться на кількість годин уроці-8760. завжди менше, ніж їх співвідношення А^УЛ^ характеризує ступінь використання двигуна у часі за річний період.

На підприємствах встановлені двигуни, які виконують різні функції: первинні двигуни виробляють механічну енергію, а вторинні – трансформують механічну енергію в електричну(електрогенератори) або електричну в механічну та теплову (електромотори та електроапарати).

Якщо визначення сумарної потужності підприємства скласти потужність первинних і вторинних двигунів, буде допущено повторний рахунок; крім того, до розрахунку сумарної потужності повинна входити лише потужність, яка використовується у виробничому процесі. Отже, потужність двигунів, встановлених на силовій станції підприємства, енергія яких відпускається набік, не слід враховувати щодо енергетичної потужності певного підприємства, оскільки вона буде врахована на підприємствах - споживачах енергії.

Мал. 7.1. в

З рис. 7.1 видно, що первинні двигуни можуть безпосередньо надавати руху робочі машини або передавати механічну енергію електрогенераторам для трансформації її в електричну; електроенергія власних електрогенераторів може бути використана як для живлення електромоторів та електроапаратів свого та змішаного струму, так і для забезпечення господарських потреб підприємства. Частина електроенергії може бути відпущена набік. У той же час енергія, отримана збоку, забезпечує роботу електромоторів та електроапаратів чужого та змішаного струму. Самостійно враховується потужність первинних двигунів прямої дії та потужність транспортних двигунів. Підсумувавши потужності первинних і вторинних двигунів, ми припустимо подвійний рахунок. Тому застосовується формула обчислення енергетичної потужності підприємства,яка повністю виключає повторний рахунок:

У загальній потужності первинних двигунів №) враховується також потужність двигунів прямої дії та тих, що використовуються на заводському транспорті.

Формула 7.3 не тільки виключає повторний рахунок потужності, а й розмежовує потужність механічного та електричного приводу.

Потужність механічного приводу дорівнює різниці між потужністю всіх первинних двигунів підприємства та потужністю тієї їх частини, яка обслуговує електрогенератори. (МПД-М^^^^). Цярізниця є потужністю первинних двигунів, безпосередньо пов'язаних із робочими машинами (за допомогою трансмісії або системи зубчастих коліс).

Потужність електричного приводу визначається як сума потужностей електромоторів та електроапаратів, тобто вторинних двигунів, які безпосередньо обслуговують виробничий процес.

Іноді при обчисленні енергетичної потужності підприємства потужність первинних двигунів, які обслуговують електрогенератори Гп.д.обсл.ел.ген)>невідома. Щоб визначити, треба потужність електрогенераторів помножити на коефіцієнт 1,04. Походження цього коефіцієнта наступне: середній коефіцієнт корисної дії електрогенераторів приймаємо рівним 0,96, а це означає, що потужність первинних двигунів, які їх обслуговують можна отримати розподілом потужності первинних двигунів на 0,96 або множенням на 1,04. 0,96

Для визначення кількості енергії, спожитої підприємством,користуються формулою, аналогічною тій, яка використовується для обчислення сумарної потужності:

приклад 7.2

Обчислити потенційну та середню фактичну потужність підприємства, знаючи, що підприємство працювало 200 годин і мало своємурозпорядженні таке енергетичне обладнання:

^^=400+50+350 0,736+100 0,736 - 250-1,04 + 220 + 600 = І34І,2л5ж.

Для обчислення Іфнеобхідно визначити енергію, спожиту підприємством:

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