Меню

Баков мощность переменного тока



Активная мощность цепи переменного тока

Мощностные характеристики установки или сети являются основными для большинства известных электрических приборов. Активная мощность (проходящая, потребляема) характеризует часть полной мощности, которая передается за определенный период частоты переменного тока.

Определение

Активная и реактивная мощность может быть только у переменного тока, т. к. характеристики сети (силы тока и напряжения) у постоянного всегда равны. Единица измерений активной мощности Ватт, в то время, как реактивной – реактивный вольтампер и килоВАР (кВАР). Стоит отметить, что как полная, так и активная характеристики могут измеряться в кВт и кВА, это зависит от параметров конкретного устройства и сети. В промышленных цепях чаще всего измеряется в килоВаттах.

Соотношение энергий

Соотношение энергий

Электротехника используется активную составляющую в качестве измерения передачи энергии отдельными электрическими приборами. Рассмотрим, сколько мощности потребляют некоторые из них:

Прибор Мощность бытовых приборов, Вт/час
Зарядное устройство 2
Люминесцентная лампа ДРЛ От 50
Акустическая система 30
Электрический чайник 1500
Стиральной машины 2500
Полуавтоматический инвертор 3500
Мойка высокого давления 3500

Исходя из всего, сказанного выше, активная мощность – это положительная характеристика конкретной электрической цепи, которая является одним из основных параметров для выбора электрических приборов и контроля расхода электричества.

Генерация активной составляющей

Генерация активной составляющей

Обозначение реактивной составляющей:

Это номинальная величина, которая характеризует нагрузки в электрических устройствах при помощи колебаний ЭМП и потери при работе прибора. Иными словами, передаваемая энергия переходит на определенный реактивный преобразователь (это конденсатор, диодный мост и т. д.) и проявляется только в том случае, если система включает в себя эту составляющую.

Расчет

Для выяснения показателя активной мощности, необходимо знать полную мощность, для её вычисления используется следующая формула:

S = U \ I, где U – это напряжение сети, а I – это сила тока сети.

Этот же расчет выполняется при вычислении уровня передачи энергии катушки при симметричном подключении. Схема имеет следующий вид:

Схема симметричной нагрузки

Схема симметричной нагрузки

Расчет активной мощности учитывает угол сдвига фаз или коэффициент (cos φ), тогда:

Очень важным фактором является то, что эта электрическая величина может быть как положительной, так и отрицательной. Это зависит от того, какие характеристики имеет cos φ. Если у синусоидального тока угол сдвига фаз находится в пределах от 0 до 90 градусов, то активная мощность положительная, если от 0 до -90 – то отрицательная. Правило действительно только для синхронного (синусоидального) тока (применяемого для работы асинхронного двигателя, станочного оборудования).

Также одной из характерных особенностей этой характеристики является то, что в трехфазной цепи (к примеру, трансформатора или генератора), на выходе активный показатель полностью вырабатывается.

Расчет трехфазной сети

Расчет трехфазной сети

Максимальная и активная обозначается P, реактивная мощность – Q.

Из-за того, что реактивная обуславливается движением и энергией магнитного поля, её формула (с учетом угла сдвига фаз) имеет следующий вид:

Для несинусоидального тока очень сложно подобрать стандартные параметры сети. Для определения нужных характеристик с целью вычисления активной и реактивной мощности используются различные измерительные устройства. Это вольтметр, амперметр и прочие. Исходя от уровня нагрузки, подбирается нужная формула.

Из-за того, что реактивная и активная характеристики связаны с полной мощностью, их соотношение (баланс) имеет следующий вид:

S = √P 2 + Q 2 , и все это равняется U*I .

Но если ток проходит непосредственно по реактивному сопротивлению. То потерь в сети не возникает. Это обуславливает индуктивная индуктивная составляющая – С и сопротивление – L. Эти показатели рассчитываются по формулам:

Сопротивление индуктивности: xL = ωL = 2πfL,

Сопротивление емкости: хc = 1/(ωC) = 1/(2πfC).

Для определения соотношения активной и реактивной мощности используется специальный коэффициент. Это очень важный параметр, по которому можно определить, какая часть энергии используется не по назначению или «теряется» при работе устройства.

При наличии в сети активной реактивной составляющей обязательно должен рассчитываться коэффициент мощности. Эта величина не имеет единиц измерения, она характеризует конкретного потребителя тока, если электрическая система содержит реактивные элементы. С помощью этого показателя становится понятным, в каком направлении и как сдвигается энергия относительно напряжения сети. Для этого понадобится диаграмма треугольников напряжений:

Читайте также:  Беспроводной пылесос рейтинг по мощности всасывания самый мощный вертикальный

Диаграмма треугольников напряженийДиаграмма треугольников напряжений

К примеру, при наличии конденсатора формула коэффициента имеет следующий вид:

Для получения максимально точных результатов рекомендуется не округлять полученные данные.

Компенсация

Учитывая, что при резонансе токов реактивная мощность равняется 0:

Q = QL — QC = ULI – UCI

Для того чтобы улучшить качество работы определенного устройства применяются специальные приборы, минимизирующие воздействие потерь на сеть. В частности, это ИБП. В данном приборе не нуждаются электрические потребители со встроенным аккумулятором (к примеру, ноутбуки или портативные устройства), но для большинства остальных источник бесперебойного питания является необходимым.

При установке такого источника можно не только установить негативные последствия потерь, но и уменьшить траты на оплату электричества. Специалисты доказали, что в среднем, ИБП поможет экономить от 20 % до 50 %. Почему это происходит:

  1. Значительно уменьшается нагрузка силовых трансформаторов;
  2. Провода меньше нагреваются, это не только положительно влияет на их работу, но и повышает безопасность;
  3. У сигнальных и радиоустройств уменьшаются помехи;
  4. На порядок уменьшаются гармоники в электрической сети.

В некоторых случаях специалисты используют не полноценные ИБП, а специальные компенсирующие конденсаторы. Они подходят для бытового использования, доступны и продаются в каждом электротехническом магазине. Для расчета планируемой и полученной экономии можно использовать все вышеперечисленные формулы.

Источник

Перевод ампер в киловатты и обратный расчет с практическими примерами

Амперы и киловатты являются основными характеристиками электроэнергии. Значение ампер еще называют нагрузкой, а киловатт – мощностью. Необходимость перевода этих единиц из одной в другую возникает, когда нужно понять, какое защитное реле можно установить в электрической цепи, чтобы не повредить подключенный к ней прибор.

В материале, который изложен ниже, даются конкретные примеры и формулы расчетов для разных типов электрических сетей и пояснения по проведению таких расчетов.

Если мы посмотрим на маркировку большинства устройств, которые работают от электросети, то в обозначениях характеристик прибора обычно указывается только сила тока, то есть значение в амперах. Но есть еще и мощность тока, которая измеряется в киловаттах. А этот показатель особенно важен, когда нужно подобрать защитное сетевое устройство, которое устанавливается в электрическую сеть. Правильный выбор автоматического реле позволяет обезопасить подключаемые к сети устройства от выхода из строя из-за пиковых нагрузок напряжения, а провода сети от возгорания. Теорию и примеры таких расчетов мы рассмотрим ниже.

Необходимость перевода ампер в киловатты

Мощность и сила тока две основные характеристики, которые необходимо знать, чтобы правильно установить защитные устройства при работе с электрическими приборами, подключаемыми к сети. Каждый подключенный к сети прибор должен быть защищен индивидуально подбираемыми защитными устройствами. В то же время, проводка электросети может оплавиться и загореться, если защитные устройства подобраны неправильно и не соответствуют техническим характеристикам сети. Ведь все электрические провода, которые используются, имеют собственную токонесущую способность, зависящую от сечения жилы провода, причем нужно учитывать материал, из которого эти жилы произведены.

Защитные устройства обычно срабатывают при скачках напряжения, которые могут вывести из строя приборы, включенные в сеть на этот момент. Чтобы этого не произошло, защита должна отключить ветку, к которой подключены маломощные приборы. Но на реле стоит только обозначение силы тока в амперах. А электроприборы, которые мы включаем в сеть, маркируются потребляемой мощностью в ваттах и киловаттах. Связь между мощностью и силой тока очень тесная.

Чтобы это понять, нужно разобраться в терминологии и принципах действия электрической сети.

  • Обычно рассматривают напряжение в сети, которое представляет собой разность потенциалов, то есть работу, которая происходит при перемещении электрического заряда от одной точки в электрической сети к другой. Напряжение в любой электрической сети обозначается в вольтах.
  • Силой тока, которая измеряется в амперах, называется число ампер, проходящих по проводнику за определенную единицу времени.
  • Мощностью тока называется скорость перемещения заряда по проводнику и измеряется она в ваттах или киловаттах.
Читайте также:  Расчет баланса мощности автомобиля

Чтобы электрические приборы высокой мощности могли нормально работать в сети, она должна обладать высокой скоростью передачи энергии, проходящей через эту сеть, то есть в сети должен быть ток высокой мощности. Поэтому автоматы, которые срабатывают на увеличение нагрузки на прибор, должны иметь более высокий порог реакции на пиковую нагрузку, чем для менее мощных устройств, подключаемых к данной конкретной электрической сети. Для создания резерва безопасности работы таких автоматов и возникает необходимость расчета точной нагрузки.

Правила перевода единиц

В инструкциях ко многим приборам попадаются обозначения в вольт-амперах. Различие их необходимо только специалистам, которым эти нюансы важны в профессиональном плане, но для обычных потребителей это не так важно, потому что используемые в этом случае обозначения характеризуют почти одно и то же. Что же касается киловатт/час и просто киловатт, то это две различных величины, которые нельзя путать ни при каких условиях.

Чтобы определить электрическую мощность через показатель сетевого тока, можно использовать различные инструменты, с помощью которых производятся замеры и вычисления:

  • с помощью тестера;
  • используя токоизмерительные клещи;
  • производя вычисления на калькуляторе;
  • с помощью специальных справочников.

Применив тестер, мы измеряем напряжение в интересующей нас электросети, а после этого используем токоизмерительные клещи для определения силы тока. Получив нужные показатели, и применив существующую формулу расчета постоянного и переменного тока, можно рассчитать мощность. Имеющийся результат в ваттах при этом делим на 1000 и получаем количество киловатт.

Однофазная электрическая цепь

В основном все бытовые электросети относятся к сетям с одной фазой, в которых применяется напряжение на 220 вольт. Маркировка нагрузки для них записывается в киловаттах, а сила тока в амперах и обозначается как АВ.

Для перевода одних единиц в другие, применяется формула закона Ома, который гласит, что мощность (P) равна силе тока (I), умноженной на напряжение (U). То есть, расчет будет выглядеть так:

Вт = 1А х 1В

На практике такой расчет можно применить, например, к обозначениям на старых счетчиках учета расхода электроэнергии, где установленный автомат рассчитан на 12 А. Подставив в имеющуюся формулу цифровые значения, получаем:

12А х 220В = 2640 Вт = 2,6 КВт

Расчеты для электрической сети с постоянным и переменным током практически ничем не отличаются, но справедливы только при наличии активных приборов, которые потребляют энергию, например, электрические лампы накаливания. А когда в сеть включены приборы с емкостной нагрузкой, тогда появляется сдвиг фаз между током и напряжением, который является коэффициентом мощности, записываемым как cos φ. При наличии только активной нагрузки, этот параметр обычно равен 1, а вот при реактивной нагрузке в сети, его приходится учитывать.

В случаях, когда нагрузка в сети смешанная, значение этого параметра колеблется около 0,85. Уменьшение реактивной составляющей мощности, ведет к уменьшению потерь в сети, что повышает коэффициент мощности. Многие производители при маркировке прибора, указывают этот параметр на этикетке.

Трехфазная электрическая сеть

Если брать пример с трехфазной сетью, то здесь все обстоит несколько по-другому, так как задействовано три фазы. Производя расчеты, нужно взять значение электрического тока одной из фаз, которое умножается на величину напряжения в этой фазе, после чего полученный результат умножается на cos φ, то есть на сдвиг фаз.

Сосчитав, таким образом, напряжение в каждой фазе, складываем полученные результаты и получаем суммарную мощность прибора, который подключен к трехфазной сети. В формулах это выглядит так:

Читайте также:  Потребляемая мощность жесткого диска это

Ватт = √3 Ампер х Вольт или Р = √3 х U x I

Ампер = √3 Вольт или I = P/√3 x U

При этом нужно иметь в виду, что существует разница фазного и линейного напряжения и тока. Но формула расчета остается одной и то же, кроме случая, когда соединение сделано в виде треугольника, и нужно произвести расчет нагрузки индивидуального подключения.

Для цепей с переменным током существует негласное правило такого расчета: сила тока делится пополам, чтобы подобрать мощность защитных и пусковых реле. Это же правило применяется и когда рассчитывают диаметр проводника в таких электрических цепях.

Перевод ампер в киловатты

Сейчас в Интернете есть множество специальных программ, в которых прямо онлайн можно, подставив свои данные, произвести нужные расчеты. Но если по какой-то причине подключиться к Интернету невозможно, а сделать расчет необходимо в данный момент, достаточно произвести простые арифметические действия, чтобы получить искомый результат.

Пример 1 – перевод для однофазной сети 220 В

Чтобы рассчитать, например, предельную мощность автоматического однополюсного реле с номинальным током 16А, производим расчет по формуле:

P = U x I

Подставляя в формулу цифровые значения получаем:

Р = 220В х 16А = 3520Вт = 3,5КВт

То есть реле-автомат, который можно установить в эту электрическую цепь, должен выдерживать нагрузку подключенных приборов не ниже 3,5 КВт.

Так же можно подсчитать сечение провода, например, для тостера на 1,5 КВт:

I = P : U = 1500 : 220 = 7А

Но при этом достаточно важным фактором является то, что при подборе проводов нужно учитывать материал используемого проводника. Так, используя медный провод, необходимо знать, что он выдержит нагрузки вдвое большие, чем алюминиевый провод такого же сечения.

Пример 2 – обратный перевод в однофазной бытовой сети

Теперь рассмотрим усложненную задачу, когда в сети задействовано несколько подключенных электрических устройств, для которых нужно подобрать автоматическое реле, оптимально выдерживающее мощность подключенных приборов, например, когда одновременно подключены:

  • 2 лампы накаливания по 100 Вт;
  • бытовой обогреватель мощностью 2 кВт;
  • телевизор мощностью 0,5 кВт.

Чтобы подсчитать общую мощность подключенных к сети приборов, работающих одновременно, нужно их мощность в киловаттах перевести в ватты и суммировать данные:

100+100+2000+500= 2700Вт или 2,7кВт

Показатель силы тока в этом конкретном случае будет:

I = P : U = 2900Вт : 220В = 13,2А

То есть, в имеющемся примере расчета, необходимо установить автомат с номинальным током, который равен или превышает полученное значение. По расчетам, выбирая однофазное стандартное реле, вполне достаточно поставить сюда автомат на 16А.

Пример 3 – расчет для трехфазной сети ампер в киловатт

Делая расчет перевода одних единиц в другие, в этом примере меняется только формула расчета. Для примера возьмем автомат с номинальным током 20А и произведем расчет, какую мощность сети он выдержит:

Р = √3 х 380В х 20А = 13148 = 13,1 кВт

То есть, исходя из полученных данных, трехфазный автомат на 20А сможет выдержать нагрузку 13,1 КВт.

Пример 4 – обратный перевод в трехфазной сети

Когда мы знаем мощность прибора, подключенного к трехфазной сети, то вычислить оптимальный ток для автомата не составит особого труда. Возьмем прибор на 13кВт, что в ваттах составит 13000 Вт.

Сила тока составит I = 13000: (√3 х 380) = 20А

Получается, что для подключения такого трехфазного прибора нужен автомат не менее 20А.

Вывод

Если вернуться к однофазной сети на 220В, то существует правило, что 1 кВт равен 4,54А, то есть 1А = 0,22кВт или 220В.

Как видно из приведенных формул и вычислений, везде при расчетах используется закон Ома, где сила электротока является обратной сопротивлению. Зная теперь все необходимые для расчетов формулы, вы самостоятельно можете произвести необходимые действия, чтобы выбрать нужное для подключения автоматическое реле, которое можно включить в электрическую сеть с гарантией того, что все приборы, подключенные к ней, будут в безопасности.

Источник