نصادف جميعًا أجهزة كهربائية كل يوم ، ويبدو أن حياتنا تتوقف بدونها. وكل واحد منهم في التعليمات الفنية يشير إلى القوة. اليوم سنكتشف ما هو عليه ، ونتعرف على أنواع وطرق الحساب.
محتوى
الطاقة في دائرة التيار المتردد
تعمل الأجهزة الكهربائية المتصلة بالتيار الكهربائي في دائرة تيار متناوب ، لذلك سننظر في الطاقة في هذه الظروف. ومع ذلك ، أولاً ، دعنا نعطي تعريفًا عامًا للمفهوم.
قوة - كمية مادية تعكس معدل تحويل أو نقل الطاقة الكهربائية.
بمعنى أضيق ، يقولون أن الطاقة الكهربائية هي نسبة العمل المنجز خلال فترة زمنية معينة إلى هذه الفترة الزمنية.
لإعادة صياغة هذا التعريف بطريقة أقل علمية ، اتضح أن الطاقة هي كمية معينة من الطاقة التي يستهلكها المستهلك خلال فترة زمنية معينة. أبسط مثال على ذلك هو المصباح المتوهج العادي. المعدل الذي يحول به المصباح الكهربائي الكهرباء التي يستهلكها إلى حرارة وضوء هو قوته. وفقًا لذلك ، كلما ارتفع هذا المؤشر في البداية بالنسبة للمصباح الكهربائي ، زاد استهلاكه للطاقة ، وزاد الضوء الذي ستعطيه.
لأنه في هذه الحالة لا يوجد فقط عملية تحويل الكهرباء إلى أخرى (ضوء ، حراري ، إلخ.) ، ولكن أيضًا عملية تذبذب المجالين الكهربائي والمغناطيسي ، يظهر تحول طور بين التيار والجهد ، ويجب أخذ ذلك في الاعتبار عند إجراء المزيد من الحسابات.
عند حساب القدرة في دائرة تيار متناوب ، من المعتاد التمييز بين المكونات النشطة والمتفاعلة والكاملة.
مفهوم القوة النشطة
القوة "المفيدة" النشطة هي ذلك الجزء من القوة الذي يميز مباشرة عملية تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة أخرى. يُشار إليه بالحرف اللاتيني P ويقاس بـ واط (الثلاثاء).
محسوبة بالصيغة: P = U⋅I⋅cosφ ،
حيث U و I هما قيمة جذر متوسط التربيع للجهد والتيار للدائرة ، على التوالي ، cos φ هي جيب تمام زاوية الطور بين الجهد والتيار.
مهم! الصيغة الموصوفة سابقًا مناسبة لحساب الدوائر باستخدام الجهد 220 فولتومع ذلك ، عادةً ما تستخدم الوحدات القوية شبكة بجهد 380 فولت. في هذه الحالة ، يجب ضرب التعبير في جذر ثلاثة أو 1.73
مفهوم القوة التفاعلية
الطاقة "الضارة" التفاعلية هي الطاقة التي تتولد أثناء تشغيل الأجهزة الكهربائية بحمل استقرائي أو سعوي ، وتعكس التذبذبات الكهرومغناطيسية المستمرة. ببساطة ، هذه هي الطاقة التي تنتقل من مصدر الطاقة إلى المستهلك ، ثم تعود مرة أخرى إلى الشبكة.
بالطبع من المستحيل استخدام هذا المكون في الأعمال التجارية ، علاوة على أنه يضر بشبكة الإمداد بالطاقة بعدة طرق ، لذلك يحاولون عادة تعويضها.
يشار إلى هذه القيمة بالحرف اللاتيني Q.
تذكر! لا تُقاس القدرة التفاعلية بالواط التقليدي (الثلاثاء) ، وفي الفولت أمبير التفاعلي (فار).
محسوبة بالصيغة:
س = U⋅I⋅sinφ,
حيث U و I هما قيمة جذر متوسط التربيع للجهد والتيار للدائرة ، على التوالي ، sinφ هو جيب زاوية الطور بين الجهد والتيار.
مهم! عند الحساب ، يمكن أن تكون هذه القيمة موجبة وسالبة ، اعتمادًا على حركة المرحلة.
الأحمال السعوية والاستقرائية
الفرق الرئيسي بين رد الفعل (بالسعة والاستقرائي) الأحمال - وجود ، في الواقع ، السعة والتحريض ، والتي تميل إلى تخزين الطاقة ومن ثم إعطائها للشبكة.
يحول الحمل الاستقرائي طاقة التيار الكهربائي أولاً إلى مجال مغناطيسي (خلال نصف دورة) ، ثم يحول طاقة المجال المغناطيسي إلى تيار كهربائي وينقلها إلى الشبكة. ومن الأمثلة على ذلك المحركات التحريضية والمعدلات والمحولات والمغناطيسات الكهربائية.
مهم! عند تشغيل حمل استقرائي ، فإن منحنى التيار دائمًا ما يتخلف عن منحنى الجهد بمقدار نصف دورة.
يحول الحمل السعوي طاقة التيار الكهربائي إلى مجال كهربائي ثم يحول طاقة المجال الناتج مرة أخرى إلى تيار كهربائي.تستمر كلتا العمليتين مرة أخرى لمدة نصف دورة لكل منهما. الأمثلة هي المكثفات والبطاريات والمحركات المتزامنة.
مهم! أثناء عملية الحمل السعوي ، يقود منحنى التيار منحنى الجهد بمقدار نصف دورة.
cosφ عامل الطاقة
معامل القدرة cosφ (قراءة جيب التمام فاي) هي كمية فيزيائية قياسية تعكس كفاءة استهلاك الطاقة الكهربائية. ببساطة ، يُظهر المعامل cosφ وجود جزء تفاعلي وقيمة الجزء النشط المستقبَل بالنسبة إلى القدرة الإجمالية.
تم العثور على المعامل cosφ من خلال نسبة الطاقة الكهربائية النشطة إلى الطاقة الكهربائية الظاهرة.
ملاحظة! في حساب أكثر دقة ، يجب أن تؤخذ في الاعتبار التشوهات غير الخطية للجيوب الأنفية ، ومع ذلك ، يتم إهمالها في الحسابات التقليدية.
يمكن أن تختلف قيمة هذا المعامل من 0 إلى 1 (إذا تم الحساب كنسبة مئوية ، ثم من 0٪ إلى 100٪). من معادلة الحساب ، ليس من الصعب فهم أنه كلما زادت قيمته ، زاد المكون النشط ، مما يعني أن أداء الجهاز أفضل.
مفهوم القوة الكلية. مثلث القوة
القوة الظاهرة هي قيمة محسوبة هندسيًا تساوي جذر مجموع مربعي القوة النشطة والقوة التفاعلية ، على التوالي. تم تعيينه بالحرف اللاتيني S.
يمكنك أيضًا حساب القدرة الإجمالية بضرب الجهد والتيار ، على التوالي.
س = واجهة المستخدم
مهم! تُقاس القدرة الظاهرية بوحدات الفولت أمبير (فيرجينيا).
يمثل مثلث القوة تمثيلًا مناسبًا لجميع الحسابات الموصوفة سابقًا والعلاقات بين القوة النشطة والتفاعلية والظاهرة.
تعكس الأرجل المكونات التفاعلية والنشطة ، الوتر - القوة الكلية. وفقًا لقوانين الهندسة ، فإن جيب التمام للزاوية φ يساوي نسبة المكونات النشطة والإجمالية ، أي عامل القدرة.
كيف تجد القوة النشطة والتفاعلية والظاهرة. مثال على الحساب
تستند جميع الحسابات إلى الصيغ المذكورة سابقًا ومثلث الطاقة. دعونا نلقي نظرة على المشكلة التي نواجهها غالبًا في الممارسة.
عادة ، يتم تمييز الأجهزة الكهربائية بالطاقة النشطة وقيمة معامل cosφ. باستخدام هذه البيانات ، من السهل حساب المكونات التفاعلية والإجمالية.
للقيام بذلك ، نقسم القوة النشطة على المعامل cosφ ونحصل على ناتج التيار والجهد. ستكون هذه القوة الكاملة.
علاوة على ذلك ، استنادًا إلى مثلث القوة ، نجد أن القوة التفاعلية تساوي مربع الفرق بين مربعي القوى الظاهرة والقوى النشطة.
كيف يتم قياس cosφ في الممارسة العملية
عادة ما يشار إلى قيمة معامل cosφ على علامات الأجهزة الكهربائية ، ومع ذلك ، إذا كان من الضروري قياسها في الممارسة العملية ، فإنهم يستخدمون جهازًا متخصصًا - متر المرحلة. أيضًا ، يمكن لمقياس الواطمي الرقمي التعامل بسهولة مع هذه المهمة.
إذا كان المعامل الناتج cosφ منخفضًا بدرجة كافية ، فيمكن تعويضه عمليًا. يتم ذلك بشكل أساسي عن طريق تضمين أجهزة إضافية في الدائرة.
- إذا كان من الضروري تصحيح المكون التفاعلي ، فيجب تضمين عنصر تفاعلي في الدائرة ، يعمل عكس الجهاز الذي يعمل بالفعل. للتعويض عن تشغيل محرك تحريضي ، على سبيل المثال الحمل الاستقرائي ، يتم توصيل مكثف بالتوازي. تم توصيل مغناطيس كهربائي لتعويض المحرك المتزامن.
- إذا كان من الضروري تصحيح المشكلات غير الخطية ، يتم إدخال مصحح cos سلبي في الدائرة ، على سبيل المثال ، يمكن أن يكون خانقًا عالي الحث متصل بالتسلسل مع الحمل.
تعتبر الطاقة من أهم مؤشرات الأجهزة الكهربائية ، لذا فإن معرفة ماهيتها وكيفية حسابها مفيد ليس فقط لأطفال المدارس والمتخصصين في التكنولوجيا ، ولكن أيضًا لكل واحد منا.
مقالات مماثلة:
