Mis on elektrivarustus?

Tänapäeva inimene puutub igapäevaelus ja tööl pidevalt kokku elektriga, kasutab elektrivoolu tarbivaid ja seda genereerivaid seadmeid. Nendega töötades peaksite alati arvestama nende tehnilistele omadustele omaste võimalustega.

Iga elektriseadme üheks põhinäitajaks on selline füüsikaline suurus nagu elektrienergia... Elektrienergia tootmise, edastamise või muuks energiaks muundamise intensiivsust või kiirust on tavaks nimetada näiteks soojuseks, valguseks mehaanilised.

Suure elektrienergia transportimine või ülekandmine tööstuslikuks otstarbeks toimub vastavalt kõrgepingeliinid.

Muutumine elektrienergia toimub trafo alajaamades.

Elektritarbimine toimub kodu- ja tööstusseadmetes erinevatel eesmärkidel. Üks nende levinumaid tüüpe on erineva võimsusega hõõglambid.

Generaatorite, elektriliinide ja tarbijate elektrienergial alalis- ja vahelduvvooluahelates on sama füüsikaline tähendus, mida väljendatakse samaaegselt erinevates suhetes sõltuvalt liitsignaalide kujust. Defineerida üldisi mustreid, hetkeväärtuste mõisteid... Need rõhutavad taas elektrienergia muundumise kiiruse sõltuvust ajast.

Hetkelise elektrivõimsuse määramine

Teoreetilises elektrotehnikas kasutatakse voolu, pinge ja võimsuse põhiliste seoste tuletamiseks nende kujutisi hetkväärtuste kujul, mis fikseeritakse teatud ajahetkel.

Kui väga lühikese aja ∆t jooksul liigub üksainus elementaarlaeng q pinge U mõjul punktist «1» punkti «2», siis teeb ta tööd, mis võrdub nende punktide potentsiaalide vahega. Jagades selle ajaintervalliga ∆t, saame avaldise hetkevõimsuse kohta laenguühiku kohta Pe (1-2).

Kuna rakendatud pinge mõjul ei liigu mitte ainult üksik laeng, vaid ka kõik selle jõu mõjul olevad külgnevad laeng, mille arvu tähistab mugavalt arv Q, siis võimsuse hetkväärtus PQ (1-2) saab nende jaoks kirjutada.

Pärast lihtsate teisenduste sooritamist saame võimsuse P avaldise ja selle hetkväärtuse p (t) sõltuvuse hetkevoolu i (t) ja pinge u (t) korrutise komponentidest.

Konstantse elektrivõimsuse määramine

V DC ahelad vooluringi sektsiooni pingelanguse suurus ja seda läbiv vool ei muutu ja jääb stabiilseks, võrdseks hetkeväärtustega.Seetõttu saab selle vooluahela võimsust määrata, korrutades need väärtused või jagades täiusliku töö A selle täitmise perioodiga, nagu on näidatud selgitaval pildil.

Vahelduvvoolu elektrivõimsuse määramine

Elektrivõrkude kaudu edastatavate voolude ja pingete siinuse muutumise seadused avaldavad oma mõju sellistes ahelates võimsuse väljendusele. Siin tuleb mängu näivvõimsus, mida kirjeldab võimsuskolmnurk ja mis koosneb aktiiv- ja reaktiivkomponentidest.

Sinusoidne elektrivool läbides segatüüpi koormustega elektriliine kõigis sektsioonides ei muuda oma harmoonilise kuju Ja pingelang reaktiivkoormusel nihkub faasis teatud suunas. Momendiväärtuse avaldised aitavad mõista rakendatud koormuste mõju vooluahela võimsuse muutusele ja selle suunale.

Samal ajal pöörake kohe tähelepanu asjaolule, et generaatorist tarbijale voolava voolu suund ja loodud vooluahela kaudu edastatav võimsus on täiesti erinevad asjad, mis mõnel juhul ei pruugi mitte ainult mitte kokku langeda, vaid ka olla suunatud vastassuundadesse.

Mõelge nendele suhetele nende ideaalses, puhtas manifestatsioonis erinevat tüüpi koormuste jaoks:

• aktiivne;

• mahtuvuslik;

• induktiivne.

Aktiivne koormuse võimsuse hajumine

Eeldame, et generaator tekitab ideaalse siinuspinge u, mis rakendatakse vooluahela puhtalt aktiivsele takistusele. Ampermeeter A ja voltmeeter V mõõdavad voolu I ja pinget U iga kord t.

Graafik näitab, et voolu ja pingelanguse siinusid aktiivtakistuse sageduselt ja faasilt ühtivad, tekitades ühesuguseid võnkumisi. Nende korrutisega väljendatud jõud võngub kahekordse sagedusega ja jääb alati positiivseks.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ Um / R ∙ sinωt = Um2/ R ∙ sin2ωt = Um2/ 2R ∙ (1-cos2ωt).

Kui läheme väljendi juurde tööpinge, siis saame: p = P ∙ (1-cos2ωt).

Seejärel integreerime võimsuse ühe võnke T perioodi jooksul ja saame märgata, et energia võimendus ∆W selle intervalli jooksul suureneb. Aja jooksul tarbib takistus jätkuvalt uusi elektriportsjoneid, nagu on näidatud graafikul.

Reaktiivkoormuste korral on energiatarbimise omadused erinevad, neil on erinev kuju.

Mahtuvuslik võimsuse hajumine

Generaatori elektriskeemis asendage takistuselement kondensaatoriga, mille mahtuvus on C.

Voolu ja mahtuvuse pingelanguse suhet väljendatakse suhtega: I = C ∙ dU / dt = ω ∙ C ∙ Um ∙ cosωt.

Korrutame voolu hetkeavaldiste väärtused pingega ja saame mahtuvusliku koormuse poolt tarbitava võimsuse väärtuse.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Um ∙ cosωt = ω ∙ C ∙ Um2∙ sinωt ∙ cosωt = Um2/ (2X° C) ∙ Um2ψ2 (∙ ∙ sin2ω t = sin.

Siin on näha, et võimsus kõigub nulli ümber rakendatavast pingest kaks korda suurema sagedusega. Selle harmoonilise perioodi koguväärtus ja energiakasv on null.

See tähendab, et energia liigub mööda ahela suletud ahelat mõlemas suunas, kuid ei tööta.Sellist asjaolu seletatakse asjaoluga, et kui allika pinge absoluutväärtuses suureneb, on võimsus positiivne ja vooluahelat läbiv energiavoog suunatakse mahutisse, kus energia akumuleerub.

Pärast pinge üleminekut langevale harmoonilisele sektsioonile tagastatakse energia kondensaatorist ahelasse allikasse. Kasulikku tööd ei tehta kummaski protsessis.

Võimsuse hajumine induktiivkoormusel

Nüüd asendage toiteahelas kondensaator induktiivsusega L.

Siin väljendatakse induktiivsust läbivat voolu suhtega:

I = 1 / L∫udt = -Um / ωL ∙ cos ωt.

Siis saame

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ (-Um / ωL ∙ cosωt) = — Um2/ ωL ∙ sinωt ∙ cosωt = -Um2/ (2ХL) ∙ -2 sinωt (2ХL) ∙ -2 sinωt.

Saadud avaldised võimaldavad näha võimsuse suuna muutumise ja energia suurenemise olemust induktiivsusel, mis sooritavad samu töö tegemiseks kasutuid võnkumisi nagu mahtuvusel.

Reaktiivkoormuses vabanevat võimsust nimetatakse reaktiivkomponendiks. Ideaalsetes tingimustes, kui ühendusjuhtmetel puudub aktiivne takistus, tundub see kahjutu ega põhjusta mingit kahju. Kuid reaalsetes võimsustingimustes põhjustavad perioodilised siirded ja reaktiivvõimsuse kõikumised kõigi aktiivelementide, sealhulgas ühendusjuhtmete kuumenemist, mille jaoks kulub veidi energiat ja allika rakendatud täisvõimsuse väärtus väheneb.

Peamine erinevus võimsuse reaktiivkomponendi vahel seisneb selles, et see ei tee üldse kasulikku tööd, vaid põhjustab elektrienergia kadusid ja seadmetele liigseid koormusi, mis on eriti ohtlikud kriitilistes olukordades.

Nendel põhjustel, et kõrvaldada reaktiivvõimsuse mõju, nt tehnilisi süsteeme selle hüvitamiseks.

Võimsuse jaotus segakoormusel

Näitena kasutame aktiivse mahtuvusliku karakteristikuga generaatori koormust.

Pildi lihtsustamiseks ei ole antud graafikul voolude ja pingete sinusoidid näidatud, kuid tuleb meeles pidada, et koormuse aktiiv-mahtuvusliku iseloomu korral juhib pinget vooluvektor.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Im ∙ sin (ωt + φ).

Pärast teisendusi saame: p = P ∙ (1- cos 2ωt) + Q ∙ sin2ωt.

Need kaks terminit viimases avaldises on hetkelise näivvõimsuse aktiivsed ja reaktiivsed komponendid. Ainult esimene neist teeb kasulikku tööd.

Võimsuse mõõtmise tööriistad

Elektritarbimise analüüsimiseks ja selle arvutamiseks kasutatakse mõõteseadmeid, mida on pikka aega kutsutud "Loendurid"… Nende töö põhineb voolu ja pinge efektiivsete väärtuste mõõtmisel ning nende automaatsel korrutamisel teabe väljundiga.

Arvestid näitavad energiatarbimist, loendades elektriseadmete tööaega astmeliselt alates arvesti koormuse all sisselülitamise hetkest.

Toite aktiivse komponendi mõõtmiseks vahelduvvooluahelates vattmeetrid, ja reaktiivsed - varmeetrid. Neil on erinevad üksuste tähistused:

• vatt (W, W);

• var (var, var, var).

Kogu energiatarbimise määramiseks on vaja arvutada selle väärtus võimsuskolmnurga valemi abil vattmeetri ja varmeetri näitude põhjal. Seda väljendatakse oma ühikutes - volt-amprites.

Iga seadme ühikute aktsepteeritud tähistused aitavad elektrikutel hinnata mitte ainult selle väärtust, vaid ka toitekomponendi olemust.