Tất cả chúng ta đều bắt gặp các thiết bị điện hàng ngày, dường như cuộc sống của chúng ta dừng lại nếu không có chúng. Và mỗi người trong số họ trong hướng dẫn kỹ thuật chỉ ra sức mạnh. Hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu nó là gì, tìm hiểu các dạng và phương pháp tính toán.
Nội dung
Công suất trong mạch điện xoay chiều
Các thiết bị điện được kết nối với nguồn điện hoạt động trong một mạch điện xoay chiều, vì vậy chúng ta sẽ xem xét công suất trong các điều kiện này. Tuy nhiên, trước tiên, chúng ta hãy đưa ra một định nghĩa chung về khái niệm này.
Quyền lực - đại lượng vật lý phản ánh tốc độ chuyển hóa hoặc truyền tải năng lượng điện.
Theo nghĩa hẹp hơn, họ nói rằng công suất điện là tỷ số của công được thực hiện trong một khoảng thời gian nhất định với khoảng thời gian này.
Để diễn giải định nghĩa này ít khoa học hơn, hóa ra điện năng là một lượng năng lượng nhất định được tiêu thụ bởi người tiêu dùng trong một khoảng thời gian nhất định. Ví dụ đơn giản nhất là một đèn sợi đốt thông thường. Tốc độ mà bóng đèn chuyển đổi điện năng mà nó tiêu thụ thành nhiệt và ánh sáng là công suất của nó. Theo đó, chỉ số này ban đầu đối với bóng đèn càng cao thì càng tiêu tốn nhiều năng lượng và càng cho nhiều ánh sáng.
Vì trong trường hợp này không chỉ có quá trình biến đổi điện năng thành một số điện năng khác (ánh sáng, nhiệt, v.v.), mà còn là quá trình dao động của điện trường và từ trường, sự lệch pha xuất hiện giữa dòng điện và điện áp, và điều này cần được tính đến khi tính toán thêm.
Khi tính toán công suất trong mạch điện xoay chiều, thông thường người ta phải phân biệt thành phần tích cực, phản kháng và thành phần đầy đủ.
Khái niệm về quyền lực hoạt động
Công suất hoạt động "có ích" là phần công suất đặc trưng trực tiếp cho quá trình biến đổi năng lượng điện thành một số năng lượng khác. Được ký hiệu bằng chữ cái Latinh P và được đo bằng watt (Thứ ba).
Tính theo công thức: P = U⋅I⋅cosφ,
trong đó U và I lần lượt là giá trị rms của điện áp và cường độ dòng điện của đoạn mạch, cos φ là cosin của góc pha giữa điện áp và cường độ dòng điện.
QUAN TRỌNG! Công thức được mô tả trước đó phù hợp để tính toán các mạch với điện áp 220VTuy nhiên, các thiết bị mạnh thường sử dụng mạng có điện áp 380V. Trong trường hợp này, biểu thức phải được nhân với căn ba hoặc 1,73
Khái niệm công suất phản kháng
Công suất phản kháng "có hại" là công suất được tạo ra trong quá trình hoạt động của các thiết bị điện có tải cảm ứng hoặc điện dung và phản ánh các dao động điện từ đang diễn ra. Nói một cách đơn giản, đây là năng lượng truyền từ nguồn điện đến người tiêu dùng, sau đó quay trở lại mạng.
Tất nhiên, không thể sử dụng thành phần này trong kinh doanh, hơn nữa, nó gây hại cho mạng lưới cung cấp điện theo nhiều cách, do đó họ thường cố gắng bù đắp cho nó.
Giá trị này được ký hiệu bằng chữ cái Latinh Q.
NHỚ! Công suất phản kháng không được đo bằng watt thông thường (Thứ ba), và tính bằng vôn-ampe phản kháng (Var).
Tính theo công thức:
Q = UI⋅sinφ,
Trong đó U và I lần lượt là giá trị rms của điện áp và cường độ dòng điện của đoạn mạch, sinφ là sin của góc pha giữa điện áp và cường độ dòng điện.
QUAN TRỌNG! Khi tính toán, giá trị này có thể là cả dương và âm, tùy thuộc vào chuyển động của pha.
Tải điện dung và tải cảm ứng
Sự khác biệt chính giữa phản ứng (điện dung và quy nạp) tải - trên thực tế, sự hiện diện của điện dung và điện cảm, có xu hướng tích trữ năng lượng và sau đó cung cấp cho mạng.
Một tải cảm ứng chuyển năng lượng của dòng điện đầu tiên thành từ trường (trong nửa chu kỳ), sau đó chuyển năng lượng của từ trường thành dòng điện và truyền vào mạng. Ví dụ như động cơ cảm ứng, bộ chỉnh lưu, máy biến áp, nam châm điện.
QUAN TRỌNG! Khi vận hành tải cảm, đường cong dòng điện luôn trễ đường cong điện áp nửa chu kỳ.
Tải điện dung biến năng lượng của dòng điện thành điện trường và sau đó chuyển năng lượng của trường thành dòng điện.Cả hai quy trình lại tiếp tục trong nửa chu kỳ mỗi lần. Ví dụ như tụ điện, pin, động cơ đồng bộ.
QUAN TRỌNG! Trong quá trình hoạt động của tải điện dung, đường cong dòng điện dẫn đường cong điện áp bằng nửa chu kỳ.
Hệ số công suất cosφ
Hệ số công suất cosφ (đọc cosine phi) là đại lượng vật lý vô hướng phản ánh hiệu suất tiêu thụ năng lượng điện. Nói một cách đơn giản, hệ số cosφ cho thấy sự hiện diện của phần phản kháng và giá trị của phần hoạt động nhận được so với tổng công suất.
Hệ số cosφ được tìm thấy thông qua tỷ số giữa công suất điện hoạt động và công suất điện biểu kiến.
GHI CHÚ! Để tính toán chính xác hơn, các biến dạng phi tuyến của hình sin nên được tính đến, tuy nhiên, chúng bị bỏ qua trong các tính toán thông thường.
Giá trị của hệ số này có thể thay đổi từ 0 đến 1 (nếu tính toán được thực hiện dưới dạng phần trăm, thì từ 0% đến 100%). Từ công thức tính toán, không khó hiểu khi giá trị của nó càng lớn thì thành phần hoạt động càng lớn, đồng nghĩa với việc hiệu suất của thiết bị càng tốt.
Khái niệm tổng công suất. Tam giác quyền lực
Công suất biểu kiến là một giá trị được tính toán về mặt hình học bằng căn của tổng bình phương của công suất tác dụng và công suất phản kháng tương ứng. Được chỉ định bằng chữ cái Latinh S.
Bạn cũng có thể tính tổng công suất bằng cách nhân điện áp và dòng điện tương ứng.
S = UI
QUAN TRỌNG! Công suất biểu kiến được đo bằng vôn-ampe (VA).
Tam giác công suất là một đại diện thuận tiện của tất cả các tính toán được mô tả trước đó và các mối quan hệ giữa công suất hoạt động, phản kháng và công suất biểu kiến.
Các chân phản ánh các thành phần phản ứng và hoạt động, cạnh huyền - tổng công suất. Theo định luật hình học, cosin của góc φ bằng tỷ số của thành phần tích cực và tổng, nghĩa là nó là hệ số công suất.
Cách tìm công suất hoạt động, phản kháng và công suất biểu kiến. Ví dụ tính toán
Tất cả các phép tính đều dựa trên các công thức đã đề cập trước đó và tam giác lũy thừa. Hãy xem xét vấn đề thường gặp nhất trong thực tế.
Thông thường, các thiết bị điện được đánh dấu bằng công suất hoạt động và giá trị của hệ số cosφ. Với những dữ liệu này, có thể dễ dàng tính toán thành phần phản ứng và tổng thành phần.
Để làm điều này, chúng tôi chia công suất hoạt động cho hệ số cosφ và nhận được tích của dòng điện và điện áp. Đây sẽ là toàn bộ sức mạnh.
Hơn nữa, dựa trên tam giác công suất, chúng ta tìm thấy công suất phản kháng bằng bình phương của hiệu số giữa bình phương của công suất biểu kiến và công suất hoạt động.
Cách đo cosφ trong thực tế
Giá trị của hệ số cos thường được ghi trên thẻ của các thiết bị điện, tuy nhiên, nếu cần đo trong thực tế, họ sử dụng thiết bị chuyên dụng - đồng hồ đo pha. Ngoài ra, một watt kế kỹ thuật số có thể dễ dàng đối phó với nhiệm vụ này.
Nếu hệ số cosφ thu được là đủ thấp, thì nó có thể được bù vào thực tế. Điều này được thực hiện chủ yếu bằng cách bao gồm các thiết bị bổ sung trong mạch.
- Nếu cần hiệu chỉnh thành phần phản kháng thì trong mạch phải đưa vào mạch điện một phần tử phản kháng, tác động ngược lại với thiết bị đã hoạt động. Để bù cho hoạt động của động cơ cảm ứng, ví dụ tải cảm ứng, một tụ điện được nối song song. Một nam châm điện được kết nối để bù cho động cơ đồng bộ.
- Nếu cần khắc phục sự cố không tuyến tính, một bộ chỉnh cosφ thụ động được đưa vào mạch, ví dụ, nó có thể là cuộn cảm có độ tự cảm cao mắc nối tiếp với tải.
Công suất là một trong những chỉ số quan trọng nhất của các thiết bị điện, vì vậy việc biết nó là gì và tính toán nó như thế nào là điều hữu ích không chỉ đối với học sinh và những người chuyên về công nghệ mà còn đối với mỗi chúng ta.
Các bài tương tự:
