Кратко и понятно о работе и мощности переменного тока
Содержание
Определение работы и мощности переменного электротока — не простая задача, справиться с которой можно только имея определенные навыки и знания формул. Чтобы сделать безошибочные расчеты описанных параметров, нужно для начала изучить определения и формулы, касающиеся постоянного электротока.
Что называют работой тока
Так называют работу, совершаемую электрополем при перемещении определенного заряда. Данная работа совершается в процессе передвижения электрического тока по цепи и проводникам. Во всех формулах работа электротока обозначается буквой А.
Чтобы найти работу постоянного тока, достаточно знать всего 2 параметра, а именно заряд q и напряжение U. То есть, используется формула:
Исходя из этой формулы, можно вывести зависимости, с помощью которых определяется любая из неизвестных величин при двух известных.
Величину заряда, проходящего по определенному участку электроцепи легко определить, зная электронапряжение и время, за которое он проходит по данному участку. От времени прохождения заряда зависит и определение работы постоянного тока в цепи.
Чтобы провести измерения в электроцепи, нужно подключить к ней специальные приборы, а именно вольтметр и амперметр. Также для измерения необходимы часы или секундомер.
Измерительные приборы подключаются по схеме, представленной на рисунке ниже. В быту также осуществляются измерения работы электротока, которые делаются специальным измерительным прибором — электросчетчиком. Данный подсчет необходим для контроля количества потребленной энергии пользователем.
Мощность тока
Мощность электрического тока в расчетах обозначается буквой Р и определяется по простой формуле, согласно которой она имеет прямо пропорциональную зависимость от напряжения и силы тока:
Измерения мощности осуществляются специальным прибором — ваттметром. Знание этой величины необходимо для корректной работы различных бытовых приборов, у которых она существенно отличается. Например, для лампы дневного света составляет от 15 до 80 Вт, а стиральной машины достигает 4000 Вт.
Мощность переменного электротока
Если в ситуации с постоянным током формулы односложные и простые, то работа и мощность в цепи переменного тока определяется немного сложнее и требует знания дополнительных параметров.
Мощность в цепи переменного тока может быть активной, реактивной и полной. Каждая из них определяется по специальной формуле.
Активная мощность переменного тока означает изменение электрической энергии. Иными словами, это переход электрической энергии в механическую или тепловую. Активная мощность заставляет лампочку светиться, чайник нагреваться, а стиральную машинку крутить барабан. Именно этот вид подсчитывается с помощью счетчика и оплачивается потребителями электроэнергии. Данный параметр определяется по формуле:
Реактивная мощность является показателем электромагнитного поля. Она определяет характер нагрузки, поскольку электроприбор в процессе использования может генерировать реактивную мощность или потреблять ее. Формула для ее расчета похожа на предыдущую.
Полная мощность переменного электротока складывается из активной и реактивной и представляет собой их объединение. Полная мощность обеспечивает все нужды энергопотребителей и бесперебойную работу любых электроприборов.
При расчетах мощности переменного электротока часто используется такой показатель, как коэффициент мощности, представляющий собой разность активной и полной мощностей.
Коэффициент мощности является специальным показателем, измеряемым фазометром. Он демонстрирует количество энергии, необходимой для перехода электрической энергии в другой вид. Для повышения показателей работы сети часто применяются специальные приборы, увеличивающие коэффициент мощности. Они называются конденсаторами. Данный элемент взаимодействует с катушкой и создает противоположно направленные сдвиги фаз, благодаря чему и происходит увеличение коэффициента мощности, а значит, возрастает та энергия, которая используется полезно.
Измерение мощности переменного тока
Измерение мощности переменного электротока напрямую зависит от конфигурации и фаз самой сети. В различных электроцепях она измеряется разными способами. В самой распространенной однофазной сети измерения проводятся специальным измерительным прибором, который называется электродинамический ваттметр. Во время измерения он учитывает коэффициент мощности.
Показатели реактивной мощности измеряются довольно редко. В частности этот показатель измеряют только в сложных производственных цепях с трехфазной конфигурацией.
При определении мощности переменного электротока в цепи вычисляются такие параметры, как мгновенная мощность и средняя мощность. Мгновенная мощность оказывает непосредственное влияние на измерение работы переменного тока, так как ее можно измерить только в критически малый промежуток времени, в течение которого мощность не изменяется.
Работа в цепи переменного электротока
Работа в цепи переменного электротока определятся по формуле:
Показатели работы (силы) переменного тока будут иметь большое отличие в каждый момент времени, поэтому этот параметр измеряется редко. Переменный ток имеет определенную частоту и амплитуду изменений, которые влияют на мощность, а значит и на работу. В связи с чем измерение работы не представляет большой важности. Гораздо чаще измеряют среднюю мощность в цепи переменного электротока, которая высчитывается с учетом коэффициентов и основного геометрического тождества. Средняя мощность показывает усредненный показатель измеряемой величины и имеет большое практическое значение для установки дополнительного оборудования, катушек, конденсаторов. При установке и настройке трансформатора также учитывается среднее значение полной мощности переменного тока.
Исходя из сказанного, можно сделать вывод, что показатели работы и мощности в цепях с постоянным и переменным током имеют значительные отличия. Бытовые цепи используют переменный ток, который подается к электропотребителям и обеспечивает работу всех бытовых и производственных электроприборов. Знание средней, полной и активной мощностей выбранной сети переменного тока позволит обеспечить корректную, бесперебойную работу любых приборов и определить необходимые параметры для установки конденсатора. Вычисление необходимой емкости устанавливаемого конденсатора позволяет уменьшить потери электроэнергии и увеличить полезную мощность сети за счет уменьшения сдвига фаз между сопротивлением и напряжением в цепи.
Загрузка...
