Содержание

Сила тока и мощность тока. Simpleinfo – все сложное простыми словами!

07 Сентября 2017

7667

Подведем итоги по разделу. Обратим внимание на некоторые важные вещи и еще разберем пройденный материал.

1.В какую сторону течет ток?

Если вы обратили внимание, во всех предыдущих статьях, направление тока обозначено от (-) к (+), то есть с отрицательного полюса к положительному. Но в статье про закон Ома, мы указали с положительного полюса к отрицательному. В статье Электрическая проводимость мы выяснили, что носителем заряда являются отрицательно заряженные частицы, под воздействие поля происходит упорядоченное движение отрицательно заряженных частиц.

Таким образом направление движения тока с отрицательного полюса к положительному. Но в схематике (при разборе схем) и в быту используется направление от положительного к отрицательному. Как я понимаю это пришло с древности, пока точно не понимали, как движутся частицы.

наведите или кликните мышкой, для анимации

наведите или кликните мышкой, для анимации

Мы же, при разборе радиоэлементов, чтобы понять, как они работают будем использовать с отрицательного к положительному. А при разборе схем, с положительного полюса к отрицательному.  

2. Более простой разбор электрической цепи. Сколько потребляет нагрузка?

Мы теперь знаем, что такое замкнутая электрическая цепь. И как течет по нему ток. Также выяснили, что в цепи существует определенная сила тока, напряжение тока, сопротивление нагрузки или нагрузок, а также возникает выработка мощности. Теперь на практике выясним более подробнее.

Нужно запомнить, что чаще всего в электрической цепи, мы можем изменять напряжение тока и сопротивление нагрузки или нагрузок. К примеру, если у нас регулируемый источник питания, мы можем установить регулятор напряжения к отметке 5 В или 12 В. Если используются батарейки, можем взять 2 “пальчиковых” батарейки, это 3 В. Либо можем использовать 3 батарейки, таким образом уже будет 4,5 В. Что касается нагрузки, мы можем подключить 1 лампу накаливания или 2 и т.д., что приведет к изменению общего сопротивления нагрузки. А сила тока будет подстраиваться согласно закону Ома.

Силу тока нужно представлять себе так: показатель силы тока в цепи - это “потребление” нагрузки. Чем больше сила тока в цепи, чем больше потребляется ток нагрузкой. Давайте рассмотрим на примере, если взять две одинаковые аккумуляторные батареи и присоединить к ним разные нагрузки. Быстрее сядет та батарея, в цепи которой было больше силы тока.

Теперь возникает вопрос, если, меняя нагрузку, мы можем менять “потребление” тока, то значит меняя напряжение, мы также можем повлиять на “потребление” тока, то есть на силу тока. Так и есть, если мы увеличим напряжение, увеличится и ток в нагрузке. Но тут необходимо быть осторожным, так как если слишком большой ток пройдет через нагрузку, он может его испортить, так же наоборот, если недостаток тока, то устройство может не работать или работать плохо.

3. Чем отличается сила тока от мощности тока?

Еще раз вспоминаем, что такое сила тока и мощность тока.  
Сила тока - это прохождение частиц за единицу времени, выше мы с вами представили силу тока, как «потребление» нагрузки. К примеру, чтобы зажечь лампочку нужно создать в цепи 0,2 Ампера силы тока. Еще проще говоря, какая нужна сила, чтобы совершить, какое-то действие. (Зажечь лапочку, крутить двигатель, греть электроплиту и т.д.)

Мощность тока – это работа, которая выполняется за единицу времени нагрузкой. То есть, когда вращается двигатель - он совершает работу, когда электроплита греет - он совершает работу, когда лампочка горит – он так же совершает работу. Получается сила тока нам дает возможность выполнить работу, как бы отдавая свою энергию в нагрузку, далее нагрузка совершает ту или иную работу. При этом чем мощнее нагрузка, тем больше нужны заряды, соответственно больше силы тока в цепи. Более мощные нагрузки, выполняют больше работы. К примеру мощные электродвигатели сильнее крутятся, мощные лампочки ярче горят.

Таким образом, сила тока это, потребление тока нагрузкой или необходимое количества тока, для получения выработки мощности нагрузки. Мощность тока, это работа нагрузки за единицу времени. Сила тока и мощность тока взаимосвязаны. Что бы не путаться в голове нужно держать две вещи:

  • 1. В источниках питания пишут, показатель силы тока, то есть, сколько он сможет отдать.
  • 2. В нагрузках, в электроприборах пишут потребление в мощностях, то есть сколько ему нужно.

наведите или кликните мышкой, для анимации

Мощность постоянного тока

Мощность постоянного тока P – это величина, которая показывает какую работу совершил постоянный ток по перемещению электрического заряда за единицу времени. Измеряется электрическая мощность, как и механическая – в ваттах.

Для того чтобы понять что такое электрическая мощность представим себе электрическое поле, в котором находится свободная частица.

Под действием напряженности E электрического поля, частица перемещается из точки a в точку b.  

При перемещении частицы из точки a в точку b электрическое поле совершает работу А. Эта работа зависит от напряженности, заряда и расстояния между a и b. 

Так как работа зависит еще и от величины заряда, то энергетической характеристикой электрического поля служит напряжение, которое является отношением работы A по перемещению заряда к величине самого заряда Q.

 

Если заряд равен единичному (Q=1), то получается, что напряжение это есть работа по перемещению единичного заряда из точки a в точку b.

 

Мощность определяется как отношение работы к  промежутку времени , за который была совершена эта работа.

 

Выходит, что мощность, затрачиваемая на единичный заряд равна

 

А на некоторое количество зарядов Q

 

Если присмотреться ко второму множителю, то можно рассмотреть в нем электрический ток, который выражен как скорость изменения заряда. Таким образом, получаем всем известную формулу

 

Для того чтобы узнать, какое количество энергии выделилось источником постоянного тока, нужно воспользоваться законом Джоуля –Ленца. 

Пример

Узнать какое количество энергии получит резистор от источника за 10 секунд, если его сопротивление равно 100 Ом, а ЭДС источника равно 12 В. Сопротивление источника принять равным нулю.

 

Найдем силу тока по закону Ома 

Посчитаем мощность

Такое количество энергии получает резистор за секунду, а за десять секунд он получит в десять раз больше

Рекомендуем прочесть статью о балансе мощностей и о мгновенной мощности.

  • Просмотров: 10169
  • Мощность электрического тока: особенности и измерения

    Мощность электрического тока – скорость выполняемой цепью работы. Простое определение, морока с пониманием. Мощность подразделяется на активную, реактивную. И начинается…

    Работа электрического тока, мощность

    При движении заряда по проводнику поле выполняет над ним работу. Величина характеризуется напряжением, в отличие от напряженности в свободном пространстве. Заряды двигаются в сторону убывания потенциалов, для поддержания процесса требуется источник энергии. Напряжение численно равно работе поля при перемещении на участке единичного заряда (1 Кл). В ходе взаимодействий электрическая энергия переходит в другие виды. Поэтому необходим ввод универсальной единицы, физической свободно конвертируемой валюты. В организме мерой выступает АТФ, электричестве — работа поля.

    Электрическая дуга

    На схеме момент превращения энергии отображается в виде источников ЭДС. Если у генераторов направлены в одну сторону, у потребителя – обязательно в другую. Наглядным фактом отражается процесс расхода мощности, отбора у источников энергии. ЭДС несет обратный знак, часто называется противо-ЭДС. Избегайте путать понятие с явлением, возникающим в индуктивностях при выключении питания. Противо-ЭДС означает переход электрической энергии в химическую, механическую, световую.

    Потребитель хочет выполнить работу за некоторую единицу времени. Очевидно, газонокосильщик не намерен ждать зимы, надеется управиться к обеду. Мощность источника должна обеспечить заданную скорость выполнения. Работу осуществляет  электрический ток, следовательно, понятие также относится. Мощность бывает активной, реактивной, полезной и мощностью потерь. Участки, обозначаемые физическими схемами сопротивлениями, на практике вредны, являются издержками. На резисторах проводников выделяется тепло, эффект Джоуля-Ленца ведет к лишнему расходу мощности. Исключением назовем нагревательные приборы, где явление желательно.

    Полезная работа на физических схемах обозначается противо-ЭДС (обычный источник с обратным генератору направлением). Для мощности имеется несколько аналитических выражений. Иногда удобно использовать одно, в других случаях – иное (см. рис.):

    Выражения мощности тока

    1. Мощность – скорость выполнения работы.
    2. Мощность равна произведению напряжения на ток.
    3. Мощность, затрачиваемая на тепловое действие, равна произведению сопротивления на квадрат тока.
    4. Мощность, затрачиваемая на тепловое действие, равна отношению квадрата напряжения к сопротивлению.

    Запасшемуся токовыми клещами проще использовать вторую формулу. Вне зависимости от характера нагрузки посчитаем мощность. Только активную. Мощность определена многими факторами, включая температуру. Под номинальным для прибора значением понимаем, развиваемое в установившемся режиме. Для нагревателей следует применять третью, четвертую формулу. Мощность зависит целиком и полностью от параметров питающей сети. Предназначенные для работы со 110 вольт переменного тока в европейских условиях быстро сгорят.

    Трехфазные цепи

    Новичкам трехфазные цепи представляются сложными, на деле это более элегантное техническое решение. Даже электричество домом поставляют тремя линиями. Внутри подъезда делят по квартирам. Больше смущает то, что некоторые приборы на три фазы лишены заземления, нулевого провода. Схемы с изолированной нейтралью. Нулевой провод не нужен, ток возвращается источнику по фазным линиям. Разумеется, нагрузка здесь на каждую жилу повышенная. Требования ПУЭ отдельно оговаривают род сети. Для трехфазных схем вводятся следующие понятия, о которых нужно иметь представление, чтобы правильно посчитать мощность:

    Трехфазная цепь с изолированной нейтралью

    • Фазным напряжением, током называют, соответственно, разницу потенциалов и скорость передвижения заряда меж фазой и нейтралью. Понятно, в оговоренном выше случае с полной изоляцией формулы будут недействительны. Поскольку нейтрали нет.
    • Линейным напряжением, током называют, соответственно, разницу потенциалов или скорость перемещения заряда меж любыми двумя фазами. Номера понятны из контекста. Когда говорят о сетях 400 вольт, подразумевают три провода, разница потенциалов с нейтралью равна 230 вольт. Линейное напряжение выше фазного.

    Меж напряжением и током существует сдвиг фаз. О чем умалчивает школьная физика. Фазы совпадают, если нагрузка 100% активная (простые резисторы). Иначе появляется сдвиг. В индуктивности ток отстает от напряжения на 90 градусов, в емкости – опережает. Простая истина легко запоминается следующим образом (плавно подходим к реактивной мощности). Мнимая часть сопротивления индуктивности составляет jωL, где ω – круговая частота, равная обычной (в Гц), помноженной на 2 числа Пи; j – оператор, обозначающий направление вектора. Теперь пишем закон Ома: U = I R = I  jωL.

    Из равенства видно: напряжение нужно отложить вверх на 90 градусов при построении диаграммы, ток останется на оси абсцисс (горизонтальная ось Х). Вращение по правилам радиотехники происходит против часовой стрелки. Теперь очевиден факт: ток отстает на 90 градусов. По аналогии проведем сравнение для конденсатора. Сопротивление переменному току в мнимой форме выглядит так: -j/ωL, знак указывает: откладывать напряжение нужно будет вниз, перпендикулярно оси абсцисс. Следовательно, ток опережает по фазе на 90 градусов.

    В реальности параллельно с мнимой частью присутствует действительная – называют активным сопротивлением. Проволока катушки представлена резистором, будучи свитой, приобретает индуктивные свойства. Поэтому реальный угол фаз будет не 90 градусов, немного меньше.

    А теперь можно переходить к формулам мощности тока трехфазных цепей. Здесь линия формирует сдвиг фаз. Меж напряжением и током, и относительно другой линии. Согласитесь, без заботливо изложенных авторами знания факт нельзя осознать. Меж линиями промышленной трехфазной сети сдвиг 120 градусов (полный оборот – 360 градусов). Обеспечит равномерность вращения поля в двигателях, для рядовых потребителей безразличен. Так удобнее генераторам ГЭС – нагрузка сбалансированная. Сдвиг идет меж линиями, в каждой ток опережает напряжение или отстает:

    1. Если линия симметричная, сдвиги меж любыми фазами по току составляют 120 градусов, формула получается предельно простой. Но! Если нагрузка симметрична. Посмотрим изображение: фаза ф не 120 градусов, характеризует сдвиг меж напряжением и током каждой линии. Предполагается, включили двигатель с тремя равноценными обмотками, получается такой результат. Если нагрузка несимметрична, потрудитесь провести вычисления для каждой линии отдельно, затем сложить результаты воедино для получения общей мощности тока.
    2. Вторая группа формул приведена для трехфазных цепей с изолированной нейтралью. Предполагается, ток одной линии утекает по другой. Нейтраль отсутствует за ненадобностью. Поэтому напряжения берутся не фазные (не от чего отсчитывать), как предыдущей формулой, а линейные. Соответственно, цифры показывают, какой параметр следует взять. Повремените пугаться греческих букв – фазы меж двумя перемножаемыми параметрами. Цифры меняются местами (1,2 или 2,1), чтобы правильно учесть знак.
    3. В асимметричной цепи вновь появляются фазные напряжение, ток. Здесь расчет ведется отдельно для каждой линии. Никаких вариантов нет.

    Формулы мощности тока

    На практике измерить мощность тока

    Намекнули, можно воспользоваться токовыми клещами. Прибор позволит определить крейсерские параметры дрели. Разгон можно засечь только при многократных опытах, процесс чрезвычайно быстрый, частота смены индикации не выше 3-х раз в секунду. Токовые клещи демонстрируют погрешность. Практика показывает: достичь погрешности, указанной в паспорте, сложно.

    Чаще для оценки мощности используют счетчики (для выплат компаниям-поставщикам), ваттметры (для личных и рабочих целей). Стрелочный прибор содержит пару неподвижных катушек, по которым течет ток цепи, подвижную рамку, для заведения напряжения путем параллельного включения нагрузки. Конструкция рассчитана сразу реализовать формулу полной мощности (см. рис.). Ток умножается на напряжение и некий коэффициент, учитывающий градуировку шкалы, также на косинус сдвига фаз между параметрами. Как говорили выше, сдвиг умещается в пределах 90 – минус 90 градусов, следовательно, косинус положителен, крутящий момент стрелки направлен в одну сторону.

    Отсутствует возможность сказать индуктивная ли нагрузка или емкостная. Зато при неправильном включении в цепь показания будут отрицательными (завал набок). Произойдет аналогичное событие, если потребитель вдруг станет отдавать мощность обратно нагрузке (бывает такое). В современных приборах происходит нечто подобное же, вычисления ведет электронный модуль, интегрирующий расход энергии, либо считывающий показания мощности. Вместо стрелки присутствует электронный индикатор и множество других полезных опций.

    Особые проблемы вызывают измерения в асимметричных цепях с изолированной нейтралью, где нельзя прямо складывать мощности каждой линии. Ваттметры делятся принципом действия:

    1. Электродинамические. Описаны разделом. Состоят из одной подвижной, двух неподвижных катушек.
    2. Ферродинамические. Напоминает двигатель с расщепленным полюсом (shaded-pole motor).
    3. С квадратором. Используется амплитудно-частотная характеристика нелинейного элемента (например, диода), напоминающая параболу, для возведения электрической величины в квадрат (используется в вычислениях).
    4. С датчиком Холла. Если индукцию сделать при помощи катушки пропорциональной напряжению магнитного поля в сенсоре, подать ток, ЭДС будет результатом умножения двух величин. Искомая величина.
    5. Компараторы. Постепенно повышает опорный сигнал, пока не будет достигнуто равенство. Цифровые приборы достигают высокой точности.

    В цепях с сильным сдвигом фаз для оценки потерь применяется синусный ваттметр. Конструкция схожа с рассмотренной, пространственное положение таково, что вычисляется реактивная мощность (см. рис.). В этом случае произведение тока и напряжения домножим на синус угла сдвига фаз. Реактивную мощность измерим обычным (активным) ваттметром. Имеется несколько методик. Например, в трехфазной симметричной цепи нужно последовательную обмотку включить в одну линию, параллельную – в две другие. Затем производятся вычисления: показания прибора умножаются на корень из трех (с учетом, что на индикаторе произведение тока, напряжения и синуса угла между ними).

    Методика двух ваттметров

    Для трехфазной цепи с простой асимметрией задача усложняется. На рисунке показана методика двух ваттметров (ферродинамических или электродинамических). Начала обмоток указаны звездочками. Ток проходит через последовательные, напряжение с двух фаз подается на параллельную (одно через резистор). Алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров складывается, умножается на корень из трех для получения значения реактивной мощности.

    Онлайн калькулятор: Работа и мощность тока

    Данный калькулятор можно использовать для проверки решений задач на тему "Постоянный ток. Работа и мощность тока", которая изучается в школьном курсе физики. Чтобы воспользоваться калькулятором, надо ввести известные в задаче значения, и оставить пустыми поля для неизвестных значений. Калькулятор, если ему хватает введенных данных, рассчитает и отобразит неизвестные значения.

    Пример задачи: Подъемный кран потребляет ток силой 40А из сети с напряжением 380В. На подъем бетонной плиты кран затратил 3.5 минуты. Определите работу, которую совершил кран.

    Для проверки решения этой задачи калькулятором надо ввести 40 в поле "Сила тока", 380 - в поле "Напряжение" и 3.5 - в поле "Время", поставив значение единиц времени в "минуты". В результате калькулятор рассчитает величину работы, а также мощности и сопротивления. Формулы расчета приведены под калькулятором.

    Работа и мощность тока
    ЕдиницымААмперкАМАЕдиницымВВольткВМВЕдиницымОмОмкОмМОмЕдиницыДжоульМДжкВт•часЕдиницыВатткВтМВтЕдиницысекундыминутычасыТочность вычисления

    Знаков после запятой: 2

    Сила тока, Ампер

     

    Напряжение, Вольт

     

    Сопротивление, Ом

     

    Работа, Джоуль

     

    Мощность, Ватт

     

    Время, секунд

     

    Ссылка Сохранить Виджет

    Работа и мощность тока

    Под работой тока понимают работу, совершаемую электрическими силами по переносу заряженных частиц. Эта работа оценивается как произведение величины перенесенного заряда на величину разности потенциалов (напряжения) между начальной и конечной точками переноса.

    С другой стороны, силу тока можно также выразить через величину перенесенного заряда

    Откуда можно выразить работу тока, как скалярную величину, равную произведению силы тока, напряжения и времени, в течении которого шел ток

    Кстати, исходя из этого соотношения, 1Дж = 1В·1А·1с

    Применяя закон Ома для участка цепи

    Можно получить производные формулы для работы:

    Так как мощность это работа, совершенная за единицу времени, соответственно, мощность тока - это работа тока, совершенная за единицу времени.

    Соответственно, мощность можно выразить как

    Как определить мощность и потребляемый ток электродвигателя

    Все электрические двигатели выпускаются с табличками на корпусе, из которых можно узнать основные характеристики электродвигателя: его марку, потребляемый номинальный рабочий ток и мощность, частоту вращения, тип двигателя, КПД и cos(fi). Так же эти данные указаны в паспорте к устройству.

    Из всех параметров наиболее важное значение для подключения имеют: мощность электродвигателя и потребляемый ток, не стоит его путать с пусковым. Именно эти данные позволяют нам определить достаточность мощности для привода, необходимое сечение кабеля для подключения мотора и подобрать подходящие по номиналу для защиты автомат и тепловое реле.

    Но бывает, что нет паспорта или таблички и для определения этих величин необходимо будет сделать измерения. Как узнать мощность,  рабочий ток и снизить пусковой, Вы узнаете далее из этой статьи.

    Как определить мощность электродвигателя

    Проще всего посмотреть на табличку и найти величину в киловаттах. Например, на картинке она равна 45 кВт.Учтите, что эта величина на табличке указывает на потребляемую активную мощность из электросети. Полная же мощность будет равна сумме активной и реактивной мощности. Электрические счетчики в доме или гараже считают только расход активной электроэнергии, а учет реактивной энергии ведется только на предприятиях при помощи специальных счетчиков. Чем выше у электродвигателя cos(fi), тем меньше будет составляющая реактивной энергии в полной мощности. Не стоит путать cos(fi) с КПД. Этот показатель показывает сколько электроэнергии переводится в полезную механическую работу, а сколько в бесполезное тепло. Например, КПД равный 90 процентам, говорит о том, что десятая часть потребленной электроэнергии уходит на тепловые потери и трение в подшипниках.

    Вы должны иметь ввиду, что в паспорте или на табличке указывается номинальная мощность, которая будет равна этому значению только при условии достижения оптимальной нагрузки на вал. При чем перегружать не стоит вал по целому ряду причин, лучше выбрать по мощнее мотор. На холостом ходу величина тока будет гораздо ниже номинала.

    Как же определить номинальную мощность электродвигателя? В интернете Вы найдете много различных формул и расчетов. Для некоторых необходимо помереть размеры статора, для других формул понадобится знать величину тока, КПД и cos(fi). Мой совет не заморачивайтесь со всем этим. Лучше этих расчетов все равно будут практические измерения. И для их проведения ничего не понадобится вообще.

    Как определить мощность любого электроприбора в доме или гараже? Конечно с помощью счетчика электроэнергии. Перед началом измерения отключите все электроприборы из розеток, освещение и все то, что подключено от электрощита.

    Далее если у Вас электронный счетчик типа Меркурий, все очень просто надо включить мотор под нагрузкой и погонять минут 5. На электронном табло должна высветится величина нагрузки в кВт, подключенная к счетчику в данный момент.

    Если же у вас дисковый индукционный счетчик учитывайте, что он учет ведет в киловатт/часах. Запишите перед началом измерений последние показатели, включайте двигатель строго секунда в секунду ровно на 10 минут, затем после остановки отнимите новые показания от предыдущих и умножайте кВт\ч на 6. Полученный результат и будет активной мощностью данного двигателя в Киловаттах, для перевода в Ватты разделите на 1000. Рекомендую прочитать статью: как снимать показания электросчетчика.

    Если двигатель маломощный, тогда для более высокой точности можно посчитать обороты диска. Например, за одну минуту он сделал 10 полных оборотов, а на счетчике написано 1200 оборотов= 1 кВт/ч. 10 умножаем на количество минут в часе и получаем 600 оборотов за час. 1200 делим на 600 и получаем 500 Ватт или 0.5 кВт. Чем дольше по времени будете измерять, тем точнее будут данные. Но время всегда должно быть кратно полной минуте. Затем делим 60 на количество минут измерения и умножаем на сосчитанные обороты. После этого величину оборотов, равных одному Киловатт/часу для вашей модели электросчетчика делим на полученный результат и получаем необходимую величину мощности.

    Как определить потребляемый ток электродвигателя

    Зная мощность, легко можно высчитать величину потребляемого тока. Для 3 фазных двигателей, подключенных по схеме звезда на 380 Вольт, необходимо умножить мощность в киловаттах на 2. Например, при мощности 5 киловатт ток будет равен 10 Ампер. Опять же учитывайте, что такой ток мотор будет брать только под нагрузкой максимально близкой к номиналу. Полунагруженный электродвигатель и тем более на холостом ходу будет потреблять значительно меньший ток.

    Для определения тока в однофазных сетях, необходимо мощность разделить на напряжение. Например, при работе двигателя напряжение в месте его подключения равно 230 Вольт. Это важно так, как после включения нагрузки напряжение скорее всего понизится в месте подключения электродвигателя.

    Если например, мощность мотора на 220 Вольт по измерениям оказалась равной 1.5 кВт или 1500 Ватт. Делим 1500 на 230 Вольт и получаем, что рабочий ток двигателя приблизительно равен 6.5 Ампер.

    Пусковой ток электродвигателя

    При запуске любого типа электродвигателя возникает пусковой ток от 2 до 8 кратного значению номинального тока в рабочем режиме электродвигателя. Величина пускового тока зависит от типа двигателя, скорости вращения, схемы подключения, наличие нагрузки на валу и от других параметров.

    Пусковой ток возникает, потому что в момент запуска наводится очень сильное магнитное поле в обмотках необходимое, что бы сдвинуть с места и раскрутить ротор. При включении мотора сопротивление обмоток мало, а следовательно по закону Ома, ток вырастает при неизменном напряжении в участке цепи. По мере того как двигатель раскручивается, возникает в обмотках ЭДС или индуктивное сопротивление и ток начинает уменьшаться до номинального значения.

    Эти всплески реактивной энергии негативно сказываются на работе других электропотребителей, подключенных к этой же линии электропитания, что служит причиной возникновения особенно губительных для электроники скачков или перепадов напряжения.

    Снизить вдвое пусковой ток можно при использовании специально разработанного для этих целей тиристорного блока, а лучше при помощи устройства плавного запуска (УПЗ). УПЗ с меньшим пусковым током и быстрее в полтора раза запускает мотор по сравнению с тиристорным запуском.  Устройства плавного запуска подходят как к синхронным, так и к асинхронным двигателям. УПЗ выпускаются предприятиями Украины и России.

    Для запуска трехфазного асинхронного двигателя сегодня нередко используются и преобразователя частоты. Широкое их распространение пока сдерживает только цена. Благодаря изменению величин частоты тока и напряжения удается не только сделать плавный запуск, но и регулировать скорость вращения ротора. По другому как только изменением частоты электрического тока, регулировать скорость вращения асинхронного двигателя нет возможности. Но следует знать, что частотный преобразователь создает помехи в электросети, поэтому для подключения электроники и бытовой техники используйте сетевой фильтр.

    Использование устройства плавного запуска и частотного преобразователя позволяет не только сохранить стабильность электропитания у Вас и Ваших соседей, подключенных к одной линии электроснабжения, но и продлить срок службы электродвигателей.

    Работа и мощность тока | Физика

    Какую работу совершает электрический ток, проходя по тому или иному участку цепи? Чтобы определить это, вспомним, что такое напряжение. Согласно формуле (11.1) U = A/q. Отсюда следует, что

    A = qU,     (18.1)

    где A — работа тока; q — электрический заряд, прошедший за данное время через рассматриваемый участок цепи. Подставляя в последнее равенство выражение q = It, получаем

    A = IUt.     (18.2)

    Итак, чтобы найти работу тока на участке цепи, надо напряжение на концах этого участка U умножить на силу тока I и на время t, в течение которого совершалась работа.

    Действие тока характеризуют не только работой A, но и мощностью P. Мощность тока показывает, какую работу совершает ток за единицу времени. Если за время t была совершена работа A, то мощность тока P = A/t. Подставляя в это равенство выражение (18.2), получаем

    P = IU.      (18.3)

    Итак, чтобы найти мощность электрического тока P, надо силу тока I умножить на напряжение U.

    В Международной системе единиц (СИ) работу выражают в джоулях (Дж), мощность — в ваттах (Вт), а время — в секундах (с). При этом

    1 Вт = 1 Дж/с, 1 Дж = 1 Вт · с.

    Мощности некоторых электроустройств, выраженные в киловаттах (1 кВт = 1000 Вт), приведены в таблице 5.

    Рассчитаем наибольшую допустимую мощность потребителей электроэнергии, которые могут одновременно работать в квартире. Так как в жилых зданиях сила тока в проводке не должна превышать I = 10 А, то при напряжении U = 220 В соответствующая электрическая мощность оказывается равной:

    P = 10 A · 220 В = 2200 Вт = 2,2 кВт.

    Одновременное включение в сеть приборов с большей суммарной мощностью приведет к увеличению силы тока и потому недопустимо.

    В быту работу тока (или израсходованную на совершение этой работы электроэнергию) измеряют с помощью специального прибора, называемого электрическим счетчиком (счетчиком электроэнергии). При прохождении тока через этот счетчик внутри его начинает вращаться легкий алюминиевый диск. Скорость его вращения оказывается пропорциональной силе тока и напряжению. Поэтому по числу оборотов, сделанных им за данное время, можно судить о работе, совершенной током за это время. Работа тока при этом выражается обычно в киловатт-часах (кВт·ч).

    1 кВт·ч — это работа, совершаемая электрическим током мощностью 1 кВт в течение 1 ч. Так как 1 кВт = 1000 Вт, а 1 ч = 3600 с, то

    1 кВт·ч = 1000 Вт · 3600 с = 3 600 000 Дж.

    ??? 1. Как находится работа электрического тока? 2. По какой формуле находится мощность тока? 3. С помощью какого прибора измеряют работу тока? Какая единица работы при этом используется? 4. Сложите мощности всех имеющихся у вас дома электрических устройств. Допустимо ли их одновременное включение в сеть? Почему?

    Экспериментальное задание. Рассмотрите у себя дома счетчик электроэнергии. Выясните, как снимаются с него показания. Измерьте с его помощью электроэнергию, израсходованную задень. В течение следующего дня старайтесь экономить энергию — не оставляйте включенным свет, если это не нужно; выключайте электроприборы, которыми в данный момент не пользуетесь; не смотрите все подряд по телевизору. После этого определите с помощью счетчика, сколько электроэнергии вам удалось сэкономить. Вычислите стоимость этой энергии. Сколько денег вам удастся сберечь при подобной экономии энергии за месяц?

    Мощность электрического тока. Виды и работа. Особенности

    Мощность электрического тока — это количество работы, которая выполняется за определенный период. Так как работа представляет параметр изменения энергии, то мощность можно назвать характеристикой скорости передачи либо преобразования электроэнергии. С мощностью электротока человеку приходится сталкиваться и в быту и на производстве, где применяются электрические приборы. Каждый из них потребляет электроток, поэтому при их использовании всегда необходимо учитывать возможности этих приборов, в том числе заложенные в них технические характеристики.

    Мощность электрического прибора имеет важнейшее значение, ведь данный показатель используется не только для расчета электрической проводки, автоматов и предохранителей, но и для решения других задач. Чем мощность электрического прибора будет больше, тем за более короткое время он сможет осуществить необходимую работу. Если сравнить между собой электрическую плитку, тепловую электропушку или электрокамин, то у них у всех разные показатели мощности. То есть они будут обогревать площадь помещения за совершенно разное время.

    Виды

    Мощность электрического тока также может быть вычислена по формуле:

    P=A/t, которая характеризует интенсивность передачи электроэнергии, то есть работа, совершаемая током по перемещению зарядов за определенный период времени.

    Здесь A – это работа, t — время, за которое работа была выполнена.

    Мощность может быть двух видов: реактивной и активной.

    При активной мощности осуществляется преобразование мощности электротока в энергию движения, тепла, света и иные виды. Данный перевод тока в указанные виды невозможно выполнить обратно. Активная мощность измеряется в ваттах. Один ватт равняется один Вольт умноженный на один ампер. Для бытового и производственного применения задействуются показатели на порядок больших значений: это мегаватты в киловатты.

    Реактивная мощность электрического тока представляет электронагрузку, создаваемую в приборах посредством емкостной и (или) индуктивной нагрузкой.

    В случае переменного тока, указанный параметр характеризуется формулой:

    Q=UIsinφ

    Здесь синус φ выражается сдвигом фаз, который образуется между снижением напряжения и действующим электротоком. Значение угла может находиться в пределах от 0 до 90 градусов или от 0 до -90 градусов.

    Параметр Q характеризует реактивную мощность, ее можно измерить в вольт-амперах. При помощи указанной формулы можно быстро определить мощность электротока.

    Реактивные и активные показатели мощности можно продемонстрировать на обычном примере: Прибор может одновременно иметь нагревающие элементы: электрический двигатель и ТЭН. На изготовление ТЭНов применяется материал, который обладает большим сопротивлением, вследствие чего при прохождении по нему тока, электроэнергия становится тепловой. В данном случае довольно-таки точно характеризуется активная мощность электротока. Если брать за основу электродвигатель то внутри него располагается обмотка из меди, которая обладает индуктивностью, что, как правило, также вызывает эффект самоиндукции.

    Эффект самоиндукции обеспечивает некоторое возвращение электроэнергии непосредственно в электросеть. Данную энергию можно охарактеризовать определенным смещением в показателях по электротоку и напряжению, что приводит к нежелательным последствиям на сеть в качестве определенных перегрузок. Подобными показателями выделяются и конденсаторы вследствие собственной емкости в момент, когда весь собранный заряд направляется обратно.

    В данном случае происходит смещение тока и напряжения, но в обратном перемещении. Энергия индуктивности и емкости, которые смещаются по фазе относительно параметров электрической сети и называется реактивной электромощностью. Именно обратный эффект к сдвигу фазы позволяет осуществить компенсирование мощности реактивного параметра. В результате повышается качество и эффективность электрического снабжения.

    Полная мощность электрического тока характеризуется величиной, которая соответствует произведению тока и напряжения и связана с активной и реактивной мощностью следующим уравнением:

    S=˅P2+Q2

    Где S – полная мощность, вычисляемая корнем из произведений квадратов активной и реактивной мощностей.

    Для простоты восприятия активная мощность есть там, где присутствует активная нагрузка, к примеру, спиральные нагреватели, сопротивление проводов и тому подобное. Реактивная мощность наблюдается там, где имеется реактивная нагрузка, то есть элементы индуктивности и емкости, к примеру, конденсаторы.

    Принцип действия

    Когда заряд движется по проводнику, то электромагнитное поле выполняет над ним работу. Данная величина характеризуется напряжением. Заряды направляются в сторону снижения потенциалов, однако для поддержания указанного процесса необходим некоторый источник энергии. Напряжение по своему показателю соответствует работе поля, которое необходимо для перемещения единичного заряда Кулона на рассматриваемом участке. При перемещении заряда возникают явления, при которых электроэнергия может приходить в другие виды энергии.

    Для доставки электроэнергии от электростанции до конечного потребителя необходимо выполнить определенную работу. Для создания требуемого напряжения, то есть возможности выполнения работы электротока по перемещению заряда, применяется трансформатор. Данное устройство производит увеличение показателя напряжения. Полученный ток под высоким напряжением, иногда достигающим 10 тысяч Вольт, движется по высоковольтным проводам. При достижении места назначения, он попадает на трансформатор, который уменьшает напряжение до промышленных или бытовых показателей. Далее ток направляется на производства, в квартиры и дома.

    Применение
    Одним из основных элементов электроцепи является приемник электроэнергии. Именно электрические приемники служат для преобразования электроэнергии в другие виды энергии:

    Указанные преобразования возможны лишь в том случае, если ток проходит через сопротивление необходимого уровня. То есть при перемещении зарядов по проводнику наблюдается потеря энергии, что как раз и вызвано наличием сопротивления. Если рассматривать это дело на атомарном уровне, то электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки. Это приводит к возбуждению и теп­ловому движению, вследствие чего происходит потеря энергии.

    Особенности

    Мощность электрического тока влияет на то, как быстро прибор сможет выполнить работу, то есть за определенное время. К примеру, дорогой обогреватель, имеющий в 2 раза большую мощность, обогреет помещение быстрее, чем два дешевых, с меньшей в 2 раза мощностью. Получается, что выгоднее купить агрегат, имеющий большую мощность, чтобы быстрее обогреть холодное помещение. Но, в то же время, такой агрегат будет тратить существенно больше энергии, чем его более дешевый аналог.

    Потребляемая мощность всех приборов в доме учитывается и при подборе проводки для прокладки в доме. Если не учитывать этого и в последующем включить в сеть слишком много приборов, то это вызовет перегрузку сети. Проводка не сможет выдержать мощность электрического тока всех приборов, что приведет к плавлению изоляции, замыканию и самовоспламенению проводки. В результате может начаться пожар, который может привести к непоправимым последствиям.

    Поэтому так важно знать мощности электрических приборов, чтобы правильно подобрать сечение и материал проводов или не допускать одновременного включения в сеть приборов, имеющих большую мощность.

    В качества примера можно привести следующие показатели:
    • Сетевой роутер требует 10-20 Вт.
    • Бытовой сварочный аппарат имеет мощность 1500-5500 Вт.
    • Стиральная машина потребляет мощность 350-2000 Вт.
    • Электрическая плитка имеет мощность 1000-2000 Вт.
    • Холодильник бытовой потребляет мощность 15-700 Вт.
    • Монитор жидкокристаллический имеет мощность 2-40 Вт.
    • Монитор с электролучевой трубкой потребляет 15-200 Вт.
    • Системный блок ПК потребляет 100-1200 Вт.
    • Электрический пылесос имеет мощность 100-3000 Вт.
    • Лампа накаливания бытовая – 25-200 Вт.
    • Электрический утюг – 300-2000 Вт.
    Интересные особенности

    Мощность электрического тока раньше благодаря Джеймсу Уатту измерялась в лошадиных силах. Однако в конце девятнадцатого века было решено присвоить мощности название Ватт, чтобы увековечить имя известного ученого и изобретателя. На тот период это случилось впервые, когда единице измерения присвоили имя ученого. Именно с этого времени пошла традиция присвоения имен ученых единицам измерения.

    Мощность электрического тока молнии составляет порядка один ТераВатт, при этом происходит ее преобразование в световую и тепловую энергию. Температура внутри молнии при этом составляет 25 тысяч градусов. Молния способна ударять в одно и то же место. А согласно статистике молния попадает в мужчин примерно в 5 раз больше, чем в представителей женского пола.

    Похожие темы:

    Ojai - Компактный сильноточный источник питания для педали постоянного тока

    Никогда не заканчивайте выходы.

    Ваш педалборд растет?

    Увеличьте количество выходных сигналов, подключив дополнительные устройства Ojai к разъему 24V Thru. Или используйте Ojai, чтобы добавить еще пять выходов к нашему блоку питания Zuma (продается отдельно).

    Ojai является частью действительно расширяемой модульной системы распределения мощности, которая может расти вместе с вашим педалбордом.

    Слушайте педали, а не силу.

    Многие популярные гитарные педали изначально были разработаны для работы от батареек.Поскольку аккумуляторы по своей природе очень малошумны и не чувствительны к контурам заземления, эти педали часто не были предназначены для защиты от шума от источников питания.

    Наша сверхмалошумящая конструкция предотвращает попадание шума мощности в аудиосигнал, позволяя вашим педалям обеспечивать максимально возможный динамический диапазон.

    Выступаете с концертами по всему миру? Нет необходимости покупать отдельные блоки питания для вашего международного тура.

    Ojai имеет встроенную автоматическую встроенную совместимость по питанию (при подключении с помощью соответствующего кабеля IEC).

    Независимо от того, используете ли вы напряжение 120 В, 240 В, 100 В или любое другое между ними, Ojai обеспечит чистое и надежное питание ваших педалей, даже если в помещении есть грязное электричество.

    Аналоговая схема Ojai предлагает два уровня изоляции.

    Каждый из пяти выходных каналов отдельно изолирован от 24 В постоянного тока, а 24 В постоянного тока изолирован от входной мощности переменного тока, что устраняет проблемы с контуром заземления и помехами в линии переменного тока.

    Ojai также обеспечивает двойное регулирование мощности: широкополосные оптически изолированные контуры обратной связи на каждом канале, а также на входе, позволяют как входу, так и выходам регулировать изменения, обеспечивая стабильный выход при меняющихся условиях нагрузки.

    Не позволяйте синему шасси вводить вас в заблуждение: Охай в душе зеленый.

    Значительно более эффективный, чем линейные источники питания, Ojai способен выдавать значительно больший ток при работе с гораздо более широким диапазоном входных напряжений.

    Высокоэффективная конструкция Ojai обеспечивает распределение сильноточной мощности в компактном устройстве, с малым углеродным следом и небольшим размером педалборда.

    Калькулятор мощности

    Калькулятор энергопотребления: рассчитывает электрическую мощность / Напряжение / Текущий / сопротивление.

    Калькулятор мощности постоянного тока

    Введите 2 значений , чтобы получить другие значения, и нажмите Рассчитать. кнопка:

    Расчет мощности постоянного тока

    Расчет напряжения (В) по току (I) и сопротивлению (R):

    В (В) = I (А) × R (Ом)

    Расчет комплексной мощности (S) из напряжения (В) и тока (I):

    P (Ш) = В (В) × I (A) = В 2 (В) / R (Ом) = Я 2 (А) × R (Ом)

    Калькулятор мощности переменного тока

    Введите 2 величины + 2 фазовых угла , чтобы получить другие значения, и нажмите кнопку Рассчитать :

    Расчет мощности переменного тока

    Напряжение V в вольтах (В) равно току I в амперах (А), умноженному на импеданс Z в омах (Ом):

    В (В) = I (A) × Z (Ом) = (| I | × | Z |) ∠ ( θ I + θ Z )

    Комплексная мощность S в вольтах (ВА) равна напряжению V в вольтах (В), умноженному на ток I в амперах (A):

    S (ВА) = В (В) × I (A) = (| V | × | I |) ∠ ( θ В - θ I )

    Реальная мощность P в ваттах (Вт) равна напряжению V в вольтах (В), умноженному на ток I в амперах (A), умноженному на коэффициент мощности (cos φ ):

    P (Ш) = В (В) × I (А) × cos φ

    Реактивная мощность Q в вольт-амперах, реактивная (VAR) равна напряжению V в вольтах (V), умноженному на ток I в амперах (A), на синусоиде комплексного фазового угла мощности ( φ ):

    Q (VAR) = V (V) × I (A) × sin φ

    Коэффициент мощности (FP) равен абсолютному значению косинуса комплексного фазового угла мощности ( φ ):

    PF = | cos φ |

    Калькулятор энергии и мощности

    Введите 2 значения , чтобы получить другие значения, и нажмите кнопку Рассчитать :

    Расчет энергии и мощности

    Средняя мощность P в ваттах (Вт) равна потребляемой энергии E в джоулях (Дж), деленной на период времени Δ t в секундах (с):

    P (Ш) = E (Дж) / Δ т (с)

    Электроэнергия ►


    См. Также

    Высокопроизводительные силовые ткани постоянного тока на основе эффекта пробоя воздуха

    Энергосберегающие ткани на основе трибоэлектрических наногенераторов (TENG) привлекли пристальное внимание в связи с их широким потенциалом применения в носимой электронике.Однако узкие места, связанные с ограниченным выходом электроэнергии и переменным током, сильно препятствовали развитию текстильных TENG. Здесь, просто и легко покрывая два электрода на верхней стороне (электрод пробоя) и нижней стороне (электрод трения) полиэфирно-хлопчатобумажной ткани, получается легкий, очень гибкий и пригодный для носки TENG постоянного тока на тканевой основе (FDC-TENG). ) с высокой выходной мощностью. Различные структурные параметры и факторы окружающей среды тщательно и систематически исследуются для всестороннего понимания FDC-TENG.Поверхностные заряды, вызванные трибоэлектрификацией, могут однонаправленно и эффективно собираться через проводящий плазменный канал, вызванный пробоем воздуха, что наделяет FDC-TENG размером с палец способностью зажигать 99 лампочек и 1053 светодиодов, а также легко и напрямую управлять часами и калькуляторами. без выпрямления и зарядки конденсаторов. Эта работа может обеспечить смену парадигмы для высокопроизводительных структур питания постоянного тока и расширить их область применения в носимой электронике.

    У вас есть доступ к этой статье

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент... Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

    Текущее состояние сети - Юго-западный пул электроэнергии

    Текущее состояние сети

    (последнее обновление: авг.3, 2021, 11:15 по центральному времени)
    СЭС в настоящее время работает в нормальных условиях.

    Уведомление о сети

    SPP будет использовать список рассылки электронных сообщений Grid Notice, чтобы сообщать об изменении состояния сети в нашей зоне обслуживания, включая предупреждения о погоде и ресурсах, консервативные операции и предупреждения о чрезвычайных ситуациях в области энергетики.

    Чтобы подписаться на получение этих обновлений:

    • После входа на SPP.org нажмите кнопку «Привет, [ваше имя]» в правом верхнем углу экрана, чтобы обновить настройки своей учетной записи.(Возможно, вам придется создать учетную запись, если у вас ее еще нет.)
    • В списке доступных взрывателей установите флажок рядом с именем «Grid Notice».
    • Нажмите «Отправить» внизу формы, чтобы сохранить изменения.

      Вы можете отказаться от подписки на этот и другие взломщики в любое время на той же странице управления учетной записью.

    Описание общих событий надежности приводится ниже в порядке возрастания серьезности:

    Нормальные операции : SPP имеет достаточно генерации для удовлетворения спроса и имеющихся резервов, и он не предвидит никаких экстремальных или аномальных угроз надежности.

    Weather Alert : объявляется, когда на территории службы координации надежности SPP ожидается экстремальная погода.

    Resource Alert : объявляется, когда в зоне действия балансирующего органа SPP ожидаются суровые погодные условия, значительные отключения, неопределенность прогноза ветра и / или неопределенность прогноза нагрузки.

    Conservative Operations : объявляется, когда SPP определяет необходимость консервативного управления своей системой с учетом погодных, экологических, операционных, террористических, кибер-событий или других событий.

    Максимальное количество уведомлений об аварийном генерировании : выдается, когда SPP предвидит необходимость использования аварийных диапазонов ресурсов.

    Energy Emergency Alert Level 1: Объявляется, когда все доступные ресурсы задействованы для выполнения обязательств, и SPP находится под угрозой невыполнения требуемых операционных резервов.

    Energy Emergency Alert Level 2: Объявляется, когда SPP больше не может обеспечивать ожидаемые потребности в энергии и является энергодефицитным субъектом, или когда SPP предвидит или внедрил процедуры вплоть до прерывания твердых обязательств по нагрузке, но исключая его.

    Уровень оповещения о чрезвычайной ситуации в области энергетики 3: На этом уровне SPP использует операционные резервы таким образом, что имеет резервы ниже требуемого минимума, и инициировал помощь через Группу распределения резервов. Объявляется, когда SPP предвидит или реализовал твердое прерывание обязательств по загрузке. Перед тем, как запросить EEA 3, SPP уже предоставит участникам рынка соответствующие внутренние уведомления.

    Событие восстановления: Определяется как серьезное или катастрофическое отключение сети, которое может быть полным или частичным региональным отключением электроэнергии, ситуацией на острове или разделением системы.

    Зависимость входного тока от тока двигателя, преобразование мощности - maxon Support

    Тема:

    Иногда обсуждают, почему ток двигателя, сообщаемый контроллером двигателя, сильно отличается от тока, сообщаемого источником питания. Это кажется удивительным для многих пользователей, особенно потому, что ток двигателя часто намного превышает входной ток контроллера двигателя.
    В чем секрет этого и какое текущее значение правильное?

    Решение:

    Силовой каскад контроллера мотора похож на силовой преобразователь или своего рода электронный трансформатор. Это означает, что вы должны сравнить входную мощность (= «Напряжение питания» x «Входной ток»), подаваемую источником питания , с выходной мощностью (= «Напряжение двигателя» x «Ток двигателя»), подаваемой на двигатель от силового каскада контроллера мотора. Если вы просто сравниваете «Входной ток» и «Ток двигателя», это вводит в заблуждение и не имеет никакого значения.

    Силовой каскад современных контроллеров двигателей (таких как Maxon ESCON, EPOS или MAXPOS) основан на так называемом ШИМ (широтно-импульсной модуляции), управляемом напряжением двигателя.Напряжение двигателя включается и выключается с высокой частотой (обычно 50–100 кГц) логикой контроллера двигателя. Время включения (= так называемый «рабочий цикл ШИМ») в каждом цикле ШИМ (0,01 мс в случае 100 кГц) определяет фактический текущий уровень напряжения двигателя. Результирующее напряжение двигателя может варьироваться от 0 В до почти напряжения питания в обоих направлениях. Напряжение двигателя (или рабочий цикл ШИМ) регулируется в каждом текущем цикле управления (обычно 0,1 - 0,01 мс) контроллера мотора в зависимости от текущей требуемой рабочей точки (т.е.е. скорость и крутящий момент) двигателя. На основе уравнения мощности это означает, что ток двигателя может (и обычно будет) намного выше, чем входной ток контроллера двигателя. Причина этого в том, что постоянно адаптированное к ШИМ напряжение двигателя (в зависимости от скорости и крутящего момента) ниже фиксированного напряжения питания (батареи или источника питания).

    Формула преобразования мощности:

    Схема системы:

    Измерение мощности двигателя с помощью EPOS4 или IDX:

    Пожалуйста, проверьте следующий документ Центра поддержки, чтобы найти информацию о том, как все соответствующие данные (напряжение питания, ток двигателя, рабочий цикл ШИМ) могут быть доступны объектам EPOS4 или IDX и как на основе этого можно рассчитать электрическую мощность двигателя:
    -> EPOS4 / IDX: Расчет мощности электродвигателя

    Вывод / Вывод:

    • «Входной ток» контроллера мотора (= выходной ток источника питания или батареи) НЕ (!!) равен «Току мотора»!
      • Входной ток контроллера мотора, сообщаемый источником питания, правильный.
      • Ток двигателя, измеренный и переданный контроллером двигателя, правильный.
      • Невозможно напрямую сравнить эти два значения тока
        , потому что напряжение питания и напряжение двигателя различаются!
    • Уравнение мощности рассчитывает: P Электродвигатель = P Вход - P Электроника
      • Напряжение двигателя всегда ниже напряжения питания.
      • Напряжение двигателя постоянно изменяется с высокой частотой
        и зависит от скорости и противо-ЭДС двигателя.
      • Ток двигателя обычно намного выше, чем ток, обеспечиваемый источником питания или аккумулятором.

    Дополнительная информация:

    • Обратите внимание на прикрепленный PDF-файл, содержащий эту информацию, отформатированный для распечатки.
    • Ссылки на статьи:

    Мощность постоянного тока (DC): определение и применение

    Мощность постоянного тока (DC) относится к однонаправленному потоку электронов и представляет собой форму энергии, которая чаще всего вырабатывается такими источниками, как солнечные элементы и батареи.

    Что такое мощность?

    Мощность можно определить как уровень энергии, потребляемой в единицу времени. Единица измерения мощности - ватт, в честь известного ученого восемнадцатого века Джеймса Ватта , который изобрел паровой двигатель. В механических системах мощность известна как механическая сила и представляет собой комбинацию сил и движения. В электрических системах электрическая мощность - это скорость потока электрической энергии через заданную точку в замкнутой цепи. Для наших приложений мы будем рассматривать только , электрическая мощность .

    Переменный и постоянный ток

    Электроэнергия может быть классифицирована как AC Power или DC Power в зависимости от направления потока энергии. Здесь AC означает переменный ток, а DC - постоянный ток. Мощность, возникающая в результате протекания тока в переменном направлении, называется мощностью переменного тока, а мощность, возникающая в результате протекания тока только в одном направлении, называется мощностью постоянного тока.

    Форма кривой постоянного тока

    В цепях постоянного тока (постоянного тока) поток электрического заряда (или, другими словами, электронов) является однонаправленным, и, в отличие от переменного тока, он не меняет периодически свое направление.Типичная форма волны переменного тока представляет собой чистую синусоидальную волну, как показано на рисунке ниже.

    Постоянный ток (красная кривая). Горизонтальная ось измеряет время; по вертикали, току или напряжению. Источник: Wikipedia.org

    Какие распространенные приложения DC?

    Этот вид энергии чаще всего вырабатывается такими источниками, как солнечные элементы, батареи и термопары. Источник питания постоянного тока широко используется в низковольтных устройствах , таких как зарядные батареи, автомобильные, авиационные и другие низковольтные и слаботочные приложения.В настоящее время все солнечные панели вырабатывают постоянный ток. Распространенными приложениями с питанием постоянного тока в фотоэлектрической промышленности являются портативные солнечные системы , и другие автономные устройства. Отсутствие солнечного инвертора для преобразования постоянного тока в переменный сократит расходы на такие системы.

    Преимущества и недостатки Постоянный ток

    В настоящее время для распределения электроэнергии в основном используется переменный ток, так как он имеет значительных преимущества перед постоянным током при передаче и преобразовании. Одним из самых больших преимуществ питания постоянного тока является возможность использования в специальных приложениях .Когда передача электроэнергии переменного тока практически невозможна или невозможна на большие расстояния, используется мощность постоянного тока. Одним из таких приложений являются подводные высоковольтные линии электропередачи постоянного тока . Здесь электричество производится в форме переменного тока, преобразуется в постоянный ток на коммутационной / оконечной станции, передается по подводной кабельной сети, повторно преобразуется в переменный ток другой оконечной станцией и, наконец, доставляется потребителям. Кабель постоянного тока

    Norned между Норвегией и Нидерландами Источник: Википедия

    Линии передачи постоянного тока Sub-Sea

    Многие из таких линий работают на сегодняшний день.Вот некоторые известные примеры:
    • Baltic Cable Link
      • Между Швецией и Германией
      • Длина: 250 км
    • NorNed Cable Link
      • Между Норвегией и Нидерландами
      • Длина: 580 км
    • Basslink
      • Basslink
            Между материковой частью Австралии и Тасманией
          • Длина: 290 км
        Большим недостатком этих высоковольтных передач является более высокая стоимость строительства оконечных станций и коммутационных станций.Используемые детали нуждаются в длительном техническом обслуживании, что является дорогостоящим и имеет ограниченную перегрузочную способность .

        Разница между током и мощностью

        Чтобы правильно ответить на все ваши вопросы, потребуются определенные усилия. Рассмотрим случай, когда у нас есть источник напряжения с фиксированным выходным напряжением. Это наиболее распространенный случай для готовых продуктов.

        В приборах

        переменного тока в основном используется фиксированное напряжение (в зависимости от страны). Поскольку напряжение фиксировано и известно, я могу рассчитать мощность, если я знаю ток, или если я знаю ток, я могу рассчитать мощность, используя P = I * V.Вероятно, поэтому вы считаете их избыточными или тесно связанными.

        Теперь рассмотрим другой случай. Допустим, у меня аккумулятор на 3,7В. Я хочу использовать его для питания цепи 5 В, которая потребляет 100 мА. Для этого мне нужно поднять напряжение до 5 В (с помощью повышающего преобразователя). Теперь мощность нужно рассматривать отдельно от тока. Мощность, необходимая для схемы, составляет 5 * 0,1 = 500 мВт. Из-за экономии энергии мне потребуется не менее 500 мВт от батареи. На самом деле мне, вероятно, понадобится около 600 мВт из-за неидеальной эффективности преобразования повышающего преобразователя.Так что это около 3,7 В / 0,6 Вт = 162 мА.

        Блоки питания

        могут иметь различные спецификации, в зависимости от того, для чего они используются. Лабораторные источники питания обычно указывают максимальный ток и максимальное напряжение. Адаптеры для ноутбуков, вероятно, указывают максимальную потребляемую мощность на входе, выходное напряжение (фиксированное) и максимальный выходной ток.

        Когда вы управляете светодиодами, вы обычно начинаете с тока, который вы хотите пропустить через светодиод. Напряжение не сильно зависит от тока. Но когда ток и напряжение известны, мощность может быть вычислена тривиально (P = V * I).Но на самом деле белые светодиоды, предназначенные для освещения, часто оценивают по мощности. Если вы покупаете светодиоды и у вас нет номера модели или спецификации, вам следует подумать о приобретении светодиодов из другого источника. Это правда, что 20 мА - это общий максимальный ток для светодиодных индикаторов. Но в зависимости от использования иногда вы можете использовать гораздо более низкий ток (например, 1 или 2 мА), особенно для красных светодиодов. Светодиоды для освещения могут использовать ток намного более высокий, чем 20 мА.

        Последний комментарий. Иногда напряжение вашего источника питания выше, чем требуемое входное напряжение вашей цепи.Для понижения напряжения можно использовать линейный регулятор. В этом случае ток будет одинаковым для обеих цепей. Линейный регулятор просто преобразует дополнительную мощность в тепло. Но вы также можете использовать понижающий преобразователь. Понижающий преобразователь будет преобразовывать более высокое напряжение в более низкое напряжение несколько более эффективно. Типичные значения - от 80% до 90% эффективности. Это означает, что понижающий преобразователь будет производить меньше тепла, чем линейный регулятор.

        Я пропустил некоторые детали, потому что не думаю, что вы готовы к ним.Возможно, кто-то это прокомментирует.

        .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *