Шта је електрично напајање?

Савремени човек се стално сусреће са струјом у свакодневном животу и на послу, користи уређаје који троше електричну струју и уређаје који је генеришу. Када радите са њима, увек треба узети у обзир њихове могућности инхерентне техничким карактеристикама.

Један од главних показатеља сваког електричног уређаја је таква физичка величина као што је електрична енергија... Уобичајено је да се интензитет или брзина производње, преноса или претварања електричне енергије назива у друге врсте енергије, на пример, топлоту, светлост, механички.

Превоз или пренос велике електричне енергије за индустријске потребе врши се према високонапонски далеководи.

Трансформација електрична енергија врши се на трансформаторским подстаницама.

Потрошња електричне енергије јавља се у кућним и индустријским уређајима за различите намене. Један од њихових уобичајених типова су сијалице са жарном нити различитих степена.

Електрична снага генератора, далековода и потрошача у ДЦ и АЦ колима има исто физичко значење, које се истовремено изражава у различитим односима у зависности од облика композитних сигнала. Дефинисати опште обрасце, појмове тренутних вредности... Они опет наглашавају зависност брзине трансформације електричне енергије од времена.

Одређивање тренутне електричне снаге

У теоријској електротехници, да би се извели основни односи између струје, напона и снаге, користе се њихове слике у виду тренутних вредности које су фиксиране у одређеном тренутку.

Ако се у веома кратком временском периоду ∆т једно елементарно наелектрисање к под утицајем напона У помери од тачке «1» до тачке «2», онда врши рад једнак разлици потенцијала између ових тачака. Делећи га временским интервалом ∆т, добијамо израз за тренутну снагу по јединици наелектрисања Пе (1-2).

Пошто се под дејством примењеног напона не помера само једно пуњење, већ и сва суседна која су под дејством ове силе, чији је број згодно представљен бројем К, онда тренутна вредност снаге ПК (1-2) може се написати за њих.

Након извођења једноставних трансформација добијамо израз за снагу П и зависност њене тренутне вредности п (т) од компоненти производа тренутне струје и (т) и напона у (т).

Одређивање константне електричне снаге

В ДЦ кола величина пада напона у пресеку кола и струја која тече кроз њега се не мења и остаје стабилна, једнака тренутним вредностима.Стога се снага у овом колу може одредити множењем ових вредности или дељењем савршеног дела А са периодом његовог извршења, као што је приказано на слици објашњења.

Одређивање електричне снаге наизменичне струје

Закони синусоидног варирања струја и напона који се преносе кроз електричне мреже намећу свој утицај на израз снаге у таквим колима. Овде долази у обзир привидна снага, која је описана троуглом снаге и састоји се од активних и реактивних компоненти.

Синусоидна електрична струја када пролази кроз далеководе са мешовитим типовима оптерећења у свим пресецима не мења облик свог хармоника.А пад напона код реактивних оптерећења се помера у фази у одређеном правцу. Изрази вредности момента помажу да се разуме ефекат примењених оптерећења на промену снаге у колу и његов смер.

Истовремено, одмах обратите пажњу на чињеницу да су правац струјања од генератора до потрошача и пренета снага кроз створено коло потпуно различите ствари, које у неким случајевима не само да се не поклапају, већ и усмерене у супротним правцима.

Размотрите ове односе у њиховој идеалној, чистој манифестацији за различите врсте оптерећења:

• активан;

• капацитивни;

• индуктивни.

Активна дисипација снаге оптерећења

Претпоставићемо да генератор производи идеалан синусни напон у који се примењује на чисто активни отпор кола. Амперметар А и волтметар В мере струју И и напон У сваки пут када т.

Графикон показује да се синусоиди струје и пада напона на активном отпору поклапају у фреквенцији и фази, правећи исте осцилације. Сила изражена њиховим производом осцилује двоструко већом фреквенцијом и увек остаје позитивна.

п = у ∙ и = Ум ∙ синωт ∙ Ум / Р ∙ синωт = Ум2/ Р ∙ син2ωт = Ум2/ 2Р ∙ (1-цос2ωт).

Ако пређемо на израз радни напон, онда добијамо: п = П ∙ (1-цос2ωт).

Затим ћемо интегрисати снагу током периода једне осцилације Т и моћи ћемо да приметимо да се енергетски добитак ∆В током овог интервала повећава. Временом, отпор наставља да троши нове делове електричне енергије, као што је приказано на графикону.

Код реактивних оптерећења, карактеристике потрошње енергије су различите, имају другачији облик.

Капацитивна дисипација снаге

У електричном колу генератора замените отпорнички елемент кондензатором капацитета Ц.

Однос између струје и пада напона у капацитивности изражава се односом: И = Ц ∙ дУ / дт = ω ∙ Ц ∙ Ум ∙ цосωт.

Множимо вредности тренутних израза струје са напоном и добијамо вредност снаге коју троши капацитивно оптерећење.

п = у ∙ и = Ум ∙ синωт ∙ ωЦ ∙ Ум ∙ цосωт = ω ∙ Ц ∙ Ум2∙ синωт ∙ цосωт = Ум2/ (2Кс° Ц) ∙ син2ωт ∙ син2ωт = У2)ω т = У2

Овде можете видети да снага флуктуира око нуле на двоструко већој фреквенцији примењеног напона. Његова укупна вредност за хармонијски период, као и енергетски добитак, је нула.

То значи да се енергија креће дуж затвореног кола кола у оба смера, али не ради.Таква чињеница се објашњава чињеницом да када се напон извора повећа у апсолутној вредности, снага је позитивна, а ток енергије кроз коло се усмерава ка контејнеру, где се енергија акумулира.

Након што напон пређе на опадајућу хармонијску секцију, енергија се враћа из кондензатора у коло до извора. Ни у једном од ових процеса се не обавља никакав користан рад.

Расипање снаге у индуктивном оптерећењу

Сада, у кругу напајања, замените кондензатор са индуктивношћу Л.

Овде је струја кроз индуктивност изражена односом:

И = 1 / Л∫удт = -Ум / ωЛ ∙ цос ωт.

Онда добијамо

п = у ∙ и = Ум ∙ синωт ∙ ωЦ ∙ (-Ум / ωЛ ∙ цосωт) = — Ум2/ ωЛ ∙ синωт ∙ цосωт = -Ум2/ (2ХЛ) ∙ - Х син2ωт (2ХЛ) ∙ - У син2ωт (2.

Добијени изрази нам омогућавају да сагледамо природу промене смера снаге и пораста енергије на индуктивности, који врше исте осцилације које су бескорисне за рад, као и на капацитивности.

Снага која се ослобађа у реактивним оптерећењима назива се реактивна компонента. У идеалним условима, када спојне жице немају активни отпор, делује безопасно и не узрокује никакву штету. Али у условима реалне снаге, периодични прелазни процеси и флуктуације реактивне снаге изазивају загревање свих активних елемената, укључујући прикључне жице, за које се троши нешто енергије и смањује се вредност примењене пуне снаге извора.

Основна разлика између реактивне компоненте снаге је у томе што она уопште не обавља користан рад, већ доводи до губитака електричне енергије и вишка оптерећења на опреми, што је посебно опасно у критичним ситуацијама.

Из ових разлога, да би се елиминисао утицај реактивне снаге, есп технички системи за његову компензацију.

Дистрибуција снаге при мешовитом оптерећењу

Као пример користимо оптерећење генератора са активном капацитивном карактеристиком.

Да бисмо поједноставили слику, синусоиди струја и напона нису приказани на датом графикону, али треба имати у виду да код активно-капацитивне природе оптерећења вектор струје води напон.

п = у ∙ и = Ум ∙ синωт ∙ ωЦ ∙ Им ∙ син (ωт + φ).

После трансформација добијамо: п = П ∙ (1- цос 2ωт) + К ∙ син2ωт.

Ова два члана у последњем изразу су активна и реактивна компонента тренутне привидне снаге. Само први од њих чини користан посао.

Алати за мерење снаге

За анализу потрошње електричне енергије и израчунавање за то користе се мерни уређаји, који се дуго називају «Шалтери»… Њихов рад се заснива на мерењу ефективних вредности струје и напона и њиховом аутоматском множењу са излазом информација.

Бројила приказују потрошњу енергије тако што рачунају време рада електричних уређаја у инкременталној основи од тренутка укључивања бројила под оптерећењем.

Да бисте измерили активну компоненту снаге у колима наизменичне струје, ватметри, и реактивни - варметри. Имају различите ознаке јединица:

• ват (В, В);

• вар (вар, вар, вар).

Да би се одредила укупна потрошња енергије, потребно је израчунати њену вредност користећи формулу троугла снаге на основу очитавања ватметра и варметра. Изражава се у сопственим јединицама - волт-амперима.

Прихваћене ознаке јединица сваке помажу електричарима да процијене не само његову вриједност, већ и природу компоненте снаге.