Kā atrast jaudu maiņstrāvas ķēdē

Maiņstrāva nav tas pats, kas līdzstrāva. Ikviens zina, ka līdzstrāva spēj uzsildīt aktīvo slodzi R. Un, ja jūs sākat ar līdzstrāvu barot ķēdi, kurā ir kondensators C, tad, tiklīdz tā ir uzlādēta, šis kondensators vairs nelaidīs strāvu caur ķēdi.

Spole L līdzstrāvas ķēdē parasti var darboties kā magnēts, it īpaši, ja tajā ir feromagnētisks kodols. Šajā gadījumā spoles vads ar aktīvo pretestību nekādā veidā neatšķirsies no rezistora R, kas savienots virknē ar spoli (un ar tādu pašu vērtējumu kā spoles vada omiskā pretestība).

Jebkurā gadījumā līdzstrāvas ķēdē, kurā slodze sastāv tikai no pasīviem elementiem, pārejoši procesi tie beidzas gandrīz tiklīdz viņa sāk barot un vairs neparādās.

Maiņstrāvas un reaktīvie elementi

Attiecībā uz maiņstrāvas ķēdi tajā pārejas ir vissvarīgākās, ja ne izšķirošās, nozīmes, un jebkurš šādas ķēdes elements spēj ne tikai izkliedēt enerģiju siltuma vai mehāniskā darba veidā, bet arī vismazāk. Enerģijas uzkrāšanās elektriskā vai magnētiskā lauka veidā ietekmēs strāvu, izraisot sava veida nelineāru reakciju, kas ir atkarīga ne tikai no pielietotā sprieguma amplitūdas, bet arī no pārejošās strāvas frekvences.

Tādējādi ar maiņstrāvu jauda ne tikai tiek izkliedēta siltuma veidā uz aktīvajiem elementiem, bet daļa enerģijas tiek secīgi uzkrāta un pēc tam atgriezta atpakaļ strāvas avotā. Tas nozīmē, ka kapacitatīvie un induktīvie elementi pretojas maiņstrāvas pārejai.

Ķēdē sinusoidālā maiņstrāva Kondensators vispirms tiek uzlādēts pusi perioda, un nākamajā pusperioda laikā tas izlādējas, atgriežot lādiņu atpakaļ tīklā un tā tālāk katrā tīkla sinusoidālā viļņa pusperiodā. Induktors maiņstrāvas ķēdē perioda pirmajā ceturksnī rada magnētisko lauku, un nākamajā ceturksnī šis magnētiskais lauks samazinās, enerģija strāvas veidā atgriežas atpakaļ avotā. Šādi darbojas tīri kapacitatīvās un tīri induktīvās slodzes.

Ar tīri kapacitatīvu slodzi strāva vada spriegumu par ceturtdaļu no tīkla sinusoidālā viļņa perioda, tas ir, par 90 grādiem, ja skatāties trigonometriski (kad spriegums kondensatorā sasniedz maksimumu, strāva caur to ir nulle , un, kad spriegums sāk pārsniegt nulli, strāva slodzes ķēdē būs maksimāla).

Ar tīri induktīvu slodzi strāva atpaliek no sprieguma par 90 grādiem, tas ir, tā atpaliek par ceturtdaļu no sinusoidālā perioda (kad induktivitātei pieliktais spriegums ir maksimāls, strāva tikai sāk palielināties). Tīri aktīvai slodzei strāva un spriegums nevienā brīdī neatpaliek viens no otra, tas ir, tie ir stingri fāzē.

Kopējā, reaktīvā un aktīvā jauda, ​​jaudas koeficients

Izrādās, ka, ja slodze maiņstrāvas ķēdē nav ideāli aktīva, tad tajā noteikti ir reaktīvi komponenti: tie, kuriem ir transformatoru un elektrisko mašīnu tinumu induktīva sastāvdaļa, kondensatori un citi kapacitatīvie elementi ar kapacitatīvo komponentu, pat tikai vadu induktivitāte utt. .n.

Rezultātā maiņstrāvas ķēdē spriegums un strāva ir ārpus fāzes (nav vienā fāzē, kas nozīmē, ka to maksimumi un minimumi nesakrīt ar maksimumu — ar maksimumu, bet minimums ar minimālo tieši) un vienmēr ir zināma strāvas nobīde no sprieguma par noteiktu leņķi, ko parasti sauc par phi. Un kosinusa phi lielumu sauc spēka faktors, jo kosinuss phi faktiski ir slodzes ķēdē neatgriezeniski patērētās aktīvās jaudas R attiecība pret kopējo jaudu S, kas obligāti iet caur slodzi.

Maiņstrāvas sprieguma avots piegādā kopējo jaudu S slodzes ķēdei, daļa no šīs kopējās jaudas katru perioda ceturksni tiek atgriezta atpakaļ avotā (to daļu, kas atgriežas un klīst uz priekšu un atpakaļ, sauc reaktīvā sastāvdaļa Q), un daļa tiek patērēta aktīvās jaudas P veidā — siltuma vai mehāniskā darba veidā.

Lai slodze, kas satur reaktīvos elementus, darbotos kā paredzēts, tā ir jādarbina no elektroenerģijas avota ar pilnu jaudu.

Kā aprēķināt šķietamo jaudu maiņstrāvas ķēdē

Lai izmērītu kopējo slodzes jaudu S maiņstrāvas ķēdē, pietiek reizināt strāvu I un spriegumu U vai drīzāk to vidējās (efektīvās) vērtības, kuras ir viegli izmērīt ar maiņstrāvas voltmetru un ampērmetru ( šīs ierīces parāda tieši vidējo, efektīvo vērtību, kas divu vadu vienfāzes tīklam ir mazāka par amplitūdu 1,414 reizes). Tādā veidā jūs zināt, cik daudz jaudas tiek no avota uz uztvērēju. Vidējās vērtības tiek ņemtas, jo parastajā tīklā strāva ir sinusoidāla, un mums ir jāiegūst precīza patērētās enerģijas vērtība katru sekundi.

Kā aprēķināt aktīvo jaudu maiņstrāvas ķēdē

Ja slodze ir tīri aktīva rakstura, piemēram, tā ir nihroma sildīšanas spole vai kvēlspuldze, tad var vienkārši reizināt ampērmetra un voltmetra rādījumus, tas būs aktīvās jaudas patēriņš P. Bet, ja slodzei ir aktīvs-reaktīvs raksturs, tad aprēķinam būs jāzina kosinuss phi, t.i., jaudas koeficients.

Speciāla elektriskā mērierīce — fāzes mērītājs, ļaus tieši izmērīt kosinusu phi, tas ir, iegūt jaudas koeficienta skaitlisko vērtību. Zinot kosinusu phi, atliek to reizināt ar kopējo jaudu S, kuras aprēķināšanas metode ir aprakstīta iepriekšējā punktā. Tā būs aktīvā jauda, ​​tīkla patērētās enerģijas aktīvā sastāvdaļa.

Kā aprēķināt reaktīvo jaudu

Lai atrastu reaktīvo jaudu, pietiek izmantot Pitagora teorēmas secinājumu, iestatot jaudas trīsstūri vai vienkārši reizināt kopējo jaudu ar sinusoīdu.