Kas ir elektroapgāde?

Mūsdienu cilvēks ikdienā un darbā pastāvīgi sastopas ar elektrību, izmanto ierīces, kas patērē elektrisko strāvu, un ierīces, kas to rada. Strādājot ar viņiem, vienmēr jāņem vērā to iespējas, kas raksturīgas tehniskajiem parametriem.

Viens no jebkuras elektroierīces galvenajiem rādītājiem ir tāds fizikāls lielums kā elektroenerģija... Par elektroenerģijas ģenerēšanas, pārvades vai pārvēršanas citos enerģijas veidos intensitāti jeb ātrumu pieņemts dēvēt, piemēram, siltumu, gaismu, mehānisks.

Lielas elektroenerģijas transportēšana vai pārnešana rūpnieciskiem nolūkiem tiek veikta saskaņā ar augstsprieguma elektropārvades līnijas.

Transformācija elektriskā enerģija tiek veikta transformatoru apakšstacijās.

Elektroenerģijas patēriņš notiek sadzīves un rūpniecības ierīcēs dažādiem mērķiem. Viens no to izplatītākajiem veidiem ir dažādu kategoriju kvēlspuldzes.

Ģeneratoru, elektropārvades līniju un patērētāju elektriskajai jaudai līdzstrāvas un maiņstrāvas ķēdēs ir vienāda fiziskā nozīme, kas vienlaikus tiek izteikta dažādās attiecībās atkarībā no salikto signālu formas. Definēt vispārīgos modeļus, priekšstatus par momentānajām vērtībām... Tie atkal uzsver elektroenerģijas transformācijas ātruma atkarību no laika.

Momentānās elektriskās jaudas noteikšana

Teorētiskajā elektrotehnikā, lai atvasinātu pamata sakarības starp strāvu, spriegumu un jaudu, tiek izmantoti to attēli momentāno vērtību veidā, kas ir fiksēti noteiktā laika brīdī.

Ja ļoti īsā laika posmā ∆t viens elementārs lādiņš q sprieguma U ietekmē pārvietojas no punkta «1» uz punktu «2», tad tas veic darbu, kas vienāds ar potenciālu starpību starp šiem punktiem. Izdalot to ar laika intervālu ∆t, iegūstam izteiksmi momentānajai jaudai uz lādiņa vienību Pe (1-2).

Tā kā pieliktā sprieguma ietekmē pārvietojas ne tikai viens lādiņš, bet arī visi blakus esošie, kas atrodas šī spēka ietekmē, kuru skaitu ērti attēlo ar skaitli Q, tad jaudas PQ momentānā vērtība. (1-2) tiem var rakstīt.

Pēc vienkāršu pārveidojumu veikšanas iegūstam jaudas P izteiksmi un tās momentānās vērtības p (t) atkarību no momentānās strāvas i (t) un sprieguma u (t) reizinājuma sastāvdaļām.

Pastāvīgās elektriskās jaudas noteikšana

V Līdzstrāvas ķēdes sprieguma krituma lielums ķēdes posmā un caur to plūstošā strāva nemainās un paliek stabila, vienāda ar momentānām vērtībām.Tāpēc jaudu šajā ķēdē var noteikt, reizinot šīs vērtības vai dalot perfekto darbu A ar tā izpildes periodu, kā parādīts paskaidrojuma attēlā.

Maiņstrāvas elektriskās jaudas noteikšana

Caur elektrotīkliem pārraidīto strāvu un spriegumu sinusoidālās variācijas likumi uzliek savu ietekmi uz jaudas izpausmi šādās ķēdēs. Šeit spēlē šķietamā jauda, ​​ko apraksta jaudas trīsstūris un sastāv no aktīvajiem un reaktīvajiem komponentiem.

Sinusoidāla elektriskā strāva, ejot pa elektrolīnijām ar jaukta veida slodzēm visos posmos, nemaina tās harmonikas formu.Un sprieguma kritums pie reaktīvām slodzēm mainās fāzē noteiktā virzienā. Momenta vērtību izteiksmes palīdz izprast pielikto slodžu ietekmi uz jaudas maiņu ķēdē un tās virzienu.

Tajā pašā laikā nekavējoties pievērsiet uzmanību faktam, ka strāvas plūsmas virziens no ģeneratora uz patērētāju un pārraidītā jauda caur izveidoto ķēdi ir pilnīgi atšķirīgas lietas, kas dažos gadījumos var ne tikai nesakrist, bet arī būt vērsta pretējos virzienos.

Apsveriet šīs attiecības to ideālajā, tīrajā izpausmē dažāda veida slodzēm:

• aktīvs;

• kapacitatīvs;

• induktīvs.

Aktīvās slodzes jaudas izkliede

Mēs pieņemsim, ka ģenerators rada ideālu sinusoidālu spriegumu u, kas tiek piemērots ķēdes tīri aktīvajai pretestībai. Ampermetrs A un voltmetrs V mēra strāvu I un spriegumu U katru reizi t.

Grafikā redzams, ka strāvas sinusoīdi un sprieguma kritums pāri aktīvajai pretestībai sakrīt frekvencē un fāzē, radot vienādas svārstības. Spēks, ko izsaka to produkts, svārstās divreiz biežāk un vienmēr paliek pozitīvs.

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

Ja mēs ejam uz izteiksmi darba spriegums, tad iegūstam: p = P ∙ (1-cos2ωt).

Pēc tam mēs integrēsim jaudu vienas svārstības T periodā un varēsim pamanīt, ka enerģijas pieaugums ∆W šajā intervālā palielinās. Laika gaitā pretestība turpina patērēt jaunas elektroenerģijas daļas, kā parādīts grafikā.

Ar reaktīvām slodzēm enerģijas patēriņa raksturlielumi ir atšķirīgi, tiem ir atšķirīga forma.

Kapacitatīvā jaudas izkliede

Ģeneratora elektriskajā ķēdē nomainiet pretestības elementu ar kondensatoru ar kapacitāti C.

Sakarību starp strāvu un sprieguma kritumu kapacitātē izsaka ar attiecību: I = C ∙ dU / dt = ω ∙ C ∙ Um ∙ cosωt.

Mēs reizinām strāvas momentāno izteiksmju vērtības ar spriegumu un iegūstam jaudas vērtību, ko patērē kapacitatīvā slodze.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Um ∙ cosωt = ω ∙ C ∙ Um2∙ sinωt ∙ cosωt = Um2/ (2X° C) ∙ Um2ψ2 (∙ sin2ωt = sin.

Šeit jūs varat redzēt, ka jauda svārstās ap nulli divreiz biežāk nekā pielietotais spriegums. Tās kopējā vērtība harmoniskajā periodā, kā arī enerģijas pieaugums ir nulle.

Tas nozīmē, ka enerģija pārvietojas pa ķēdes slēgto ķēdi abos virzienos, bet nedarbojas.Šāds fakts ir izskaidrojams ar to, ka, pieaugot avota spriegumam absolūtā vērtībā, jauda ir pozitīva, un enerģijas plūsma caur ķēdi tiek novirzīta uz konteineru, kurā tiek uzkrāta enerģija.

Pēc tam, kad spriegums pāriet uz krītošo harmonikas sekciju, enerģija tiek atgriezta no kondensatora uz ķēdi uz avotu. Nevienā no šiem procesiem netiek veikts lietderīgs darbs.

Jaudas izkliede induktīvā slodzē

Tagad barošanas ķēdē nomainiet kondensatoru ar induktivitāti L.

Šeit strāvu caur induktivitāti izsaka ar attiecību:

I = 1 / L∫udt = -Um / ωL ∙ cos ωt.

Tad mēs saņemam

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

Iegūtās izteiksmes ļauj redzēt jaudas virziena izmaiņu raksturu un enerģijas palielināšanos uz induktivitāti, kas veic tādas pašas svārstības, kas ir bezjēdzīgas darba veikšanai, kā uz kapacitāti.

Reaktīvās slodzēs atbrīvoto jaudu sauc par reaktīvo komponentu. Ideālos apstākļos, kad savienojošajiem vadiem nav aktīvās pretestības, tas šķiet nekaitīgs un nerada nekādu kaitējumu. Bet reālos jaudas apstākļos periodiskas pārejas un reaktīvās jaudas svārstības izraisa visu aktīvo elementu, tai skaitā savienojošo vadu, uzsilšanu, kam tiek patērēta daļa enerģijas un avota pielietotās pilnās jaudas vērtība samazinās.

Galvenā atšķirība starp jaudas reaktīvo komponenti ir tāda, ka tā vispār neveic lietderīgu darbu, bet rada elektroenerģijas zudumus un aprīkojuma pārslodzes, kas ir īpaši bīstamas kritiskās situācijās.

Šo iemeslu dēļ, lai novērstu reaktīvās jaudas ietekmi, it īpaši tehniskās sistēmas tā kompensēšanai.

Jaudas sadale pie jauktas slodzes

Kā piemēru mēs izmantojam ģeneratora slodzi ar aktīvo kapacitatīvo raksturlielumu.

Attēla vienkāršošanai strāvu un spriegumu sinusoīdi dotajā grafikā nav parādīti, taču jāpatur prātā, ka ar aktīvo-kapacitatīvo slodzes raksturu strāvas vektors vada spriegumu.

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

Pēc transformācijām iegūstam: p = P ∙ (1- cos 2ωt) + Q ∙ sin2ωt.

Šie divi termini pēdējā izteiksmē ir momentānās šķietamās jaudas aktīvās un reaktīvās sastāvdaļas. Tikai pirmais no tiem veic noderīgu darbu.

Jaudas mērīšanas instrumenti

Lai analizētu elektroenerģijas patēriņu un aprēķinātu to, tiek izmantotas mērierīces, kuras jau sen sauc "skaitītāji"… Viņu darbs ir balstīts uz strāvas un sprieguma efektīvo vērtību mērīšanu un automātisku to reizināšanu ar informācijas izvadi.

Skaitītāji uzrāda enerģijas patēriņu, skaitot elektroierīču darbības laiku pakāpeniski no brīža, kad skaitītājs tiek ieslēgts zem slodzes.

Lai izmērītu jaudas aktīvo komponentu maiņstrāvas ķēdēs, vatmetri, un reaktīvie - varmetri. Viņiem ir dažādi vienību apzīmējumi:

• vats (W, W);

• var (var, var, var).

Lai noteiktu kopējo enerģijas patēriņu, ir jāaprēķina tā vērtība, izmantojot jaudas trīsstūra formulu, pamatojoties uz vatmetra un varmetra rādījumiem. To izsaka savās vienībās - volt-ampēros.

Katras vienības pieņemtie agregātu apzīmējumi palīdz elektriķiem spriest ne tikai par tā vērtību, bet arī par jaudas komponenta raksturu.