ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Електричні потужності струму

 

У колах постійного струму існує тільки активна потужність, її розраховують за однією з формул:

 

. (2.90)

 

У колах змінного струму потрібно розрізняти три потужності: активну, реактивну, повну (у колах несинусоїдного струму ще є потужність спотворень).

Отже, розглянемо однофазне коло змінного струму (рис.2.33). Нехай при напрузі.

(2.91)

 

в колі протікає струм:

 

(2.92)

 

Рис 2.33

 

Спряжений комплекс струму очевидно буде:

 

(2.93)

 

Розглянемо добуток комплексу напруги на спряжений комплекс струму, позначивши добуток буквою S.

 

(2.94)

 

Тут зсув за фазою між вектором напруги т а спряженим комплексом струму позначений .

 

Переведемо в алгебраїчну форму отриманий вираз (2.94):

 

. (2.95)

 

Активна потужність:

 

(2.96)

 

Реактивна потужність:

 

(2.97)

 

Повна потужність

 

(2.98)

 

Отримані формули для розрахунку потужностей справедливі для випадку, коли , тобто коло активно індуктивне. На рис. 2.34, а наведений трикутник потужностей, який відповідає формулі (2.95).

 

а) б)

Рис. 2.34

 

 

Якщо ж характер кола буде R, C, то тоді:

 

(2.99)

 

і трикутник потужностей буде «перевернутий» (рис. 2.34, б).

 

Відмітимо, що при розрахунку потужностей за наведеними формулами потрібно підставляти не комплекси, а модулі дію­чих значень напруги і струму. При побудові трикутника поту­жностей не слід їх позначати стрілками, бо потужності — ве­личини скалярні. Як бачимо, трикутники потужностей подібні до трикутників опорів для відповідних кіл. Із цих прямокут­них трикутників за формулами тригонометрії можна брати необхідні співвідношення, наприклад:

 

 

тощо.

 

Декілька слів про фізичну сутність потужностей. Активна потужність Р — це енергія за одиницю часу, яка виділяється у вигляді тепла при протіканні струму по активному опору або потужність, яка витрачається па виконання роботи, наприклад, обертання електродвигуна, підйом вантажу електромагнітом і т.п. Одиниця вимірювання активної потужності — Ват (Вт).

Реактивна потужність Q — це та потужність, яка віддається джерелом на створення електромагнітного поля індуктив­ності (без чого не можуть працювати трансформатори, елект­ричні машини) або електричного поля ємності. Одиниця вимі­рювання реактивної потужності — вольт-ампер реактивний (ВАр).

Повнапотужність S — це та найбільша потужність, яка бу­де забиратися від джерела, коли . Потужність трансформатора вимірюється в вольт-амперах, тобто в одиницях повної потужності S та характеризує максимально допустиму потуж­ність по нагріву обмоток трансформатора.

Для кіл змінного струму також, як і для кіл постійного струм)- (див. 1.9) застосовується перевірка розрахунків за ба­лансом потужностей. Але у колах змінного струму потрібно перевіряти окремо баланс за активною і реактивною потужно­стями:

 

(2.100)

 

причому потужність Pдж розраховується за формулою:

 

 

Потужність Pспож розраховується за формулою:

 

 

Для реактивних потужностей:

 

(2.101)

 

причому потужність розраховується за формулою:

 

,

 

а при розрахунку реактивних потужностей споживачів

 

(2.102)

 

тобто реактивну потужність, яка виділяється на ємнісному споживачеві, потрібно брати з мінусом.

 

ІІ. Актуалізація опорних знань.
На попередніх уроках ми з вами вивчили закон Ома для ділянки кола. Хто з вас мені його нагадає?
(Учні дають відповідь).
Сила струму в ділянці кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї ділянки і обернено пропорційна її опору: .

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.
Електричні кола, з якими доводиться мати справу на практиці, звичайно складаються не з одного приймача електричного струму, а з кількох різних, які можуть бути з'єднані між собою по-різному. Знаючи опір кожного і спосіб їх з'єднання, можна розрахувати загальний опір кола.
На малюнку 78, а зображено коло послідовного з'єднання двох електричних ламп, а на малюнку 78, б – схему такого з’єднання. Якщо вимкнути одну лампу, то коло розімкнеться і друга лампа погасне.
Послідовно з'єднані, наприклад, акумулятор, лампочка, два амперметри і ключ у колі, зображеному на малюнку 61 (див. § 38).
Ми вже знаємо, що при послідовному з'єднанні провідників сила струму в будь-яких частинах кола однакова, тобто

А чому дорівнює опір послідовно з'єднаних провідників?
З'єднуючи провідники послідовно, ми ніби збільшуємо довжину провідника. Тому опір кола стає більшим за опір одного провідника.
Загальний опір кола при послідовному з'єднанні дорівнює сумі опорів окремих провідників (або окремих ділянок кола):

Напругу на кінцях окремих ділянок кола визначають на основі закону Ома:
,
Звідси видно, що напруга буде більша на провіднику з найбільшим опором, оскільки сила струму скрізь однакова.
Повна напруга в колі при послідовному з'єднанні, або напруга на полюсах джерела струму, дорівнює сумі напруг на окремих ділянках кола:

Ця рівність випливає із закону збереження енергії. Адже електрична напруга на ділянці кола вимірюється роботою електричного струму, яка виконується при проходженні по цій ділянці кола електричного заряду в 1 Кл. Ця робота виконується за рахунок енергії електричного поля, і енергія, затрачена на всій ділянці кола, дорівнює сумі енергій, які затрачаються на окремих провідниках, що утворюють ділянку цього кола.
; ;
Усі розглянуті закономірності справедливі для будь-якої кількості послідовно з'єднаних провідників.
Інший спосіб з'єднання проводів, який застосовують на пактиці, називають паралельним з'єднанням. На малюнку 79, а зображено паралельне з'єднання двох електричних ламп, а на малюнку 79, б – схему цього з'єднання. Зверніть увагу на важливі особливості такого з'єднання.
При паралельному з'єднанні всі його провідники одним своїм кінцем приєднуються до однієї точки кола А, а другим кінцем до другої точки В (див. мал. 79, б). Тому напруга на ділянці кола АВ і на кінцях усіх паралельно з'єднаних провідників однакова

Тому в побуті і в техніці дуже зручно застосовувати паралельне з'єднання споживачів, оскільки всі споживачі в цьому разі виготовляють у розрахунку на однакову напругу. Крім того, при вимиканні одного споживача інші продовжують діяти, струм у них не переривається, бо коло замкнене.
При паралельному з'єднанні струм у точці В (мал. 79, б) розгалужується на два струми і , які сходяться знову в точці А, подібно до того, як зображений на малюнку 80 потік води в річці розподіляється на два канали, що сходяться потім знову. Зрозуміло, що

тобто сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струмів в окремих паралельно з'єднаних провідниках.
При паралельному з'єднанні ніби збільшується площа поперечного перерізу провідника. Тому загальний опір кола зменшується і стає меншим від опору кожного з провідників, увімкнених у коло. Так, наприклад, опір кола R, яке складається з двох однакових ламп опором R1 кожна, в два рази менший від опору однієї лампи: .
;
У те саме електричне коло паралельно можна ввімкнути найрізноманітніші споживачі електричної енергії. На малюнку 81 зображено паралельне вмикання електричних ламп, нагрівальних приладів і електродвигуна. Таку схему з'єднання споживачів струму використовують, наприклад, у жилих приміщеннях; у точках а і б проводи освітлювальної мережі вводять у квартиру.
Споживачі, які паралельно вмикають у цю мережу, мають бути розраховані на однакову напругу, що дорівнює напрузі в мережі.
Напруга в мережі, яку використовують для освітлення і в побутових приладах, буває 127 і 220 В. Тому електричні лампи і різні побутові електроприлади виготовляють на 127 і 220 В.
На практиці часто застосовують мішане (послідовне і паралельне) з'єднання провідників.
Знаючи опір провідників, з'єднаних паралельно, напругу на цій ділянці кола, можна визначити багато інших електричних величин кола. Для цього треба використати формули: ; а також закон Ома для ділянки кола.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти