वर्तमान से क्रॉस सेक्शन। वर्तमान और वोल्टेज के लिए बिजली की गणना

जैसा कि अच्छी तरह से जाना जाता है, एक विद्युत वोल्टेज का अपना उपाय होना चाहिए, जो प्रारंभ में उस मूल्य से मेल खाता है जो इस या उस विद्युत उपकरण को शक्ति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस आपूर्ति वोल्टेज के मूल्य को पार करने या घटाने से इसकी पूर्ण विफलता तक विद्युत उपकरणों को नकारात्मक रूप से प्रभावित किया जाता है। तनाव क्या है? यह विद्युत क्षमता का अंतर है। यही है, अगर, समझ में आसानी के लिए, इसकी तुलना पानी से की जाती है, तो यह लगभग दबाव से मेल खाती है। वैज्ञानिक वोल्टेज के मुताबिक एक भौतिक मात्रा है जो इंगित करती है कि इस क्षेत्र के माध्यम से एक ही चार्ज लेते समय वर्तमान में इस क्षेत्र में क्या काम कर रहा है।

सबसे आम वोल्टेज सूत्र एक है जिसमें तीन मूल विद्युत मात्राएं हैं, अर्थात् यह वोल्टेज, वर्तमान और प्रतिरोध। खैर, और यह सूत्र ओह के कानून (बिजली के वोल्टेज की खोज, संभावित अंतर) के नाम से जाना जाता है।

यह सूत्र निम्नानुसार लगता है - विद्युत वोल्टेज प्रतिरोध के वर्तमान के उत्पाद के बराबर है। मुझे आपको याद दिलाना चाहिए कि विभिन्न भौतिक मात्राओं के लिए विद्युत इंजीनियरिंग में माप की अपनी इकाइयां हैं। वोल्टेज माप की इकाई "वोल्ट" है (वैज्ञानिक एलेसेंड्रो वोल्टा के सम्मान में, जिन्होंने इस घटना की खोज की)। वर्तमान के माप की इकाई "एम्पीयर" है, और प्रतिरोध - "ओहम"। नतीजतन, हमारे पास है - 1 वोल्ट का वोल्टेज 1 एएम के बराबर 1 amp के बराबर होगा।

इसके अलावा, दूसरा सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला वोल्टेज फॉर्मूला एक ऐसा होता है जिसमें विद्युत वोल्टेज और एम्परेज को जानने के लिए यह वही वोल्टेज पाया जा सकता है।

यह सूत्र निम्नानुसार लगता है - विद्युत वोल्टेज शक्ति के अनुपात के बराबर है (वोल्टेज को खोजने के लिए जिसे आपको वर्तमान में बिजली को विभाजित करने की आवश्यकता है)। वोल्टेज द्वारा प्रवाह को गुणा करके बहुत ही शक्ति पाई जाती है। खैर, और वर्तमान की ताकत को खोजने के लिए आपको बिजली को वोल्टेज में विभाजित करने की आवश्यकता है। सब कुछ बेहद सरल है। विद्युत शक्ति माप की इकाई "वाट" है। इसलिए, 1 वोल्ट 1 वाट के बराबर 1 वाट के बराबर होगा।

खैर, अब मैं विद्युत वोल्टेज के लिए एक और वैज्ञानिक सूत्र प्रदान करूंगा, जिसमें "काम" और "शुल्क" शामिल हैं।

यह सूत्र विद्युत प्रभार के आंदोलन पर किए गए कार्यों के संबंध दिखाता है। अभ्यास में, इस सूत्र की आवश्यकता होने की संभावना नहीं है। सबसे आम वह होगा जिसमें वर्तमान, प्रतिरोध और शक्ति होगी (यानी, पहले दो सूत्र)। लेकिन मैं चेतावनी देना चाहता हूं कि यह केवल सक्रिय प्रतिरोध के आवेदन के मामले में ही सही होगा। यही है, जब इलेक्ट्रिक सर्किट के लिए गणना की जाती है जिसमें परंपरागत प्रतिरोधकों के रूप में प्रतिरोध होता है, हीटर (एक निक्रोम सर्पिल के साथ), गरमागरम बल्ब, और इसी तरह, उपर्युक्त सूत्र काम करेगा। रिएक्शन (सर्किट में अधिष्ठापन या कैपेसिटेंस की उपस्थिति) के मामले में, एक और वोल्टेज फॉर्मूला की आवश्यकता होगी, जो वोल्टेज, अधिष्ठापन, क्षमता की आवृत्ति को भी ध्यान में रखेगा।

अनुलेख ओह के कानून का सूत्र मौलिक है, और यह ठीक उसी के अनुसार है कि कोई भी हमेशा ज्ञात (वर्तमान, वोल्टेज, प्रतिरोध) में से एक अज्ञात मात्रा पा सकता है। अभ्यास में, ओम के कानून को अक्सर लागू किया जाएगा, इसलिए इसे हर इलेक्ट्रिक और इलेक्ट्रॉनिक्स के दिल से जानने की जरूरत है।

बिजली का पहला उल्लेख प्राचीन ग्रीक दार्शनिक थाल्स के प्रयोगों में पाया जाता है। वह वह था जिसने पहली बार खोज की कि घर्षण के तहत वस्तुओं को आकर्षित किया जाता है। मैग्नेट के साथ किए गए प्रयोगों के बाद, 17 वीं शताब्दी की शुरुआत में अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी गिल्बर्ट द्वारा उसी नाम की अवधि पेश की गई थी। फ्रांसीसी वैज्ञानिक कौलॉम्ब को बिजली के विज्ञान का जनक माना जाता है। कानून की खोज के बाद, जिसने अपना नाम प्राप्त किया, कि विद्युत इंजीनियरिंग ने अपने विजयी मार्च को शुरू किया, जो आज भी जारी है। यह कानून बताता है कि एक वायुहीन वातावरण में दो बिंदु शुल्क एक बल के साथ बातचीत करते हैं जो उनके मॉड्यूल के लिए सीधे आनुपातिक है और इसके विपरीत, उनके बीच की दूरी तक, वर्ग के बीच।

पता लगाएं कि बिजली की अवधारणा क्या है? संक्षेप में, यह चार्ज कणों की धारा का एक दिशात्मक आंदोलन है। जिन निकायों को वे पास करते हैं उन्हें कंडक्टर कहा जाता है। प्रत्येक कंडक्टर के पास विद्युत प्रवाह के लिए एक निश्चित प्रतिरोध होता है, जो समय

और, बुनियादी कानूनों को पार करने से पहले, चार्ज कणों के बारे में कुछ शब्द: वे अपेक्षाकृत बोलते हुए, सकारात्मक और नकारात्मक हैं। जैसे-जैसे आरोप एक दूसरे को पीछे हटते हैं, विपरीत शुल्क एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं।

और अब, चलिए मुख्य बिंदु पर आते हैं।

बिजली के विज्ञान की नींव ओह के कानून है।

इस जर्मन भौतिक विज्ञानी द्वारा किए गए एक प्रयोग ने उन्हें निम्नलिखित सजा का नेतृत्व किया:

धातु कंडक्टर के माध्यम से गुजरने वाला वर्तमान वोल्टेज के अंत में आनुपातिक होता है, या मैं = यू / आर

यहां, विद्युत सर्किट के दो बिंदुओं द्वारा बनाए गए "दबाव" के रूप में वोल्टेज अंतर है। इसे वोल्ट में मापें।

एक विद्युत प्रवाह इलेक्ट्रॉनों की संख्या है जो विद्युत सर्किट का एक हिस्सा प्रसारित करता है और एम्पेरेस में मापा जाता है।

इस आंदोलन को रोकने के लिए प्रतिरोध श्रृंखला की संपत्ति है। उपर्युक्त भौतिक विज्ञानी के सम्मान में, यह ओहम में मापा जाता है।

दूसरे शब्दों में, एक कंडक्टर जिसके माध्यम से 1 वोल्ट वर्तमान 1 वोल्ट के वोल्टेज पर गुजरता है, 1 ओम का प्रतिरोध होता है।

इस से बाकी इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग "नृत्य"।

और अब - बिजली के प्रवाह की शक्ति के बारे में।
  भौतिकी में, शक्ति को काम की गति माना जाता है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कौन सा है। जितना तेज़ी से यह ऑपरेशन होता है, उतना ही वह व्यक्ति होता है जो इसे करता है, चाहे वह एक व्यक्ति हो, एक यांत्रिक उपकरण या कुछ और हो।

इसी तरह, एक विद्युतीय प्रवाह के मामले में: इसकी शक्ति इलेक्ट्रिक शुल्कों को उस समय तक ले जाने के द्वारा उत्पादित काम का अनुपात है।

बस, क्रम में डाल दिया विद्युत शक्ति प्राप्त करने के लिए   1 वाट, जब वर्तमान स्रोत में 1 वोल्ट का वोल्टेज होता है, तो कंडक्टर के माध्यम से 1 एम्पियर के वर्तमान को पास करना आवश्यक है। दूसरे शब्दों में, बिजली (पी) विद्युत वोल्टेज और वर्तमान गुणा करके गणना की जा सकती है:

पी = यू * आई

इस सरल सूत्र को याद करते हुए, अभ्यास में शक्ति की गणना करना संभव है। उदाहरण के लिए, यदि वर्तमान और प्रतिरोध मान ज्ञात हैं, लेकिन वोल्टेज के बारे में कोई जानकारी नहीं है, तो हम ओह के कानून का उपयोग कर सकते हैं, इसके बजाय फॉर्मूला में I * R को प्रतिस्थापित कर सकते हैं। यह पता चला है कि शक्ति प्रतिरोध द्वारा गुणा विद्युत प्रवाह के वर्ग के बराबर है।

वोल्टेज और प्रतिरोध मूल्य ज्ञात होने पर यह कानून उसी तरह बचाव के लिए आएगा। इस मामले में, वर्तमान मूल्य I = U / R को प्रतिस्थापित करने के बजाय, हमें प्रतिरोध द्वारा विभाजित वोल्टेज के वर्ग के बराबर पावर वैल्यू मिलता है।

तो - कुछ भी जटिल नहीं है!

पावर गणना

पिछले लेख में, हमने विद्युत सर्किट में बिजली निर्धारित करने के लिए एक सूत्र प्राप्त किया: एम्परेज द्वारा वोल्टेज को "वोल्ट" में गुणा करके, हमें "वाट" में शक्ति मिलती है। आइए इसे निम्नलिखित योजना पर लागू करें:

इस योजना में, दो ज्ञात मात्राएं हैं: बैटरी वोल्टेज 18 वोल्ट है, और दीपक प्रतिरोध 3 ओम है। ओहम कानून का उपयोग करके, हम तीसरे मान को निर्धारित करते हैं - वर्तमान ताकत:

अब, वर्तमान की ताकत को जानना, हम वोल्टेज द्वारा अपना मूल्य गुणा कर सकते हैं और शक्ति प्राप्त कर सकते हैं:

इसका मतलब है कि दीपक एक सेट और गर्मी के रूप में 108 वाट ऊर्जा को समाप्त करता है।

आइए एक ही योजना में बैटरी वोल्टेज बढ़ाएं और देखें कि क्या होता है। अंतर्ज्ञान हमें बताता है कि बढ़ते वोल्टेज और निरंतर प्रतिरोध के साथ, सर्किट में वर्तमान भी बढ़ेगा। इसका मतलब है कि बिजली बढ़ेगी:

इस सर्किट में, बैटरी वोल्टेज बदल दिया गया है और पिछले 18 की बजाय 36 वोल्ट है। दीपक का प्रतिरोध नहीं बदला है, और 3 ओम है। वर्तमान ताकत अब बराबर होगी:

आइए परिणामी मूल्य पर चर्चा करें। यदि मैं = यू / आर, और हम वोल्टेज वैल्यू (यू) को दोगुना करते हैं, प्रतिरोध को अपरिवर्तित छोड़ देते हैं, तो चीजों के तर्क के अनुसार, वर्तमान ताकत भी दोगुनी होनी चाहिए। दरअसल, इस सर्किट में वर्तमान पिछले 6 की बजाय 12 एएमपीएस है। अब बिजली की गणना करें:

कृपया ध्यान दें कि पिछले उदाहरण की तुलना में हम जिस शक्ति में वृद्धि हुई है, और यह वर्तमान ताकत में वृद्धि से भी अधिक बढ़ी है। ऐसा क्यों हुआ? इस सवाल का जवाब सरल है। पावर अल्ट्राज द्वारा गुणा वोल्टेज का एक कार्य है, और चूंकि इन दोनों मानों को पिछले मूल्यों की तुलना में दोगुना कर दिया गया है, इसलिए बिजली 2x2 या 4 गुना बढ़ गई है। आप इस आंकड़े को 108 वाटों द्वारा 432 वाटों को विभाजित करके देख सकते हैं और देख सकते हैं कि उनके बीच अनुपात 4 है।

किसी भी विद्युत सर्किट को डिजाइन करते समय, बिजली की गणना की जाती है। इसके आधार पर, मूल तत्वों का चयन किया जाता है और अनुमत भार की गणना की जाती है। यदि डीसी सर्किट की गणना मुश्किल नहीं है (ओह के कानून के अनुसार, वर्तमान शक्ति को वोल्टेज - पी = यू * आई द्वारा गुणा करना आवश्यक है, तो एसी पावर की गणना करना इतना आसान नहीं है। स्पष्टीकरण के लिए, आपको विवरण में जाने के बिना, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की मूलभूत बातें चालू करने की आवश्यकता होगी, हम मुख्य सिद्धांतों का एक संक्षिप्त सारांश देते हैं।

एसी सर्किट में, वोल्टेज और वर्तमान में साइनसॉइडल परिवर्तन के नियमों को ध्यान में रखते हुए बिजली की गणना की जाती है। इस संबंध में, कुल शक्ति (एस) की अवधारणा पेश की गई, जिसमें दो घटक शामिल हैं: प्रतिक्रियाशील (क्यू) और सक्रिय (पी)। इन मात्राओं का एक ग्राफिक वर्णन पावर त्रिकोण के माध्यम से किया जा सकता है (चित्र 1 देखें)।

सक्रिय घटक (पी) के तहत बिजली पेलोड (गर्मी, प्रकाश, आदि में बिजली का अपरिवर्तनीय रूपांतरण) को संदर्भित किया जाता है। यह मान वाट्स (डब्ल्यू) में मापा जाता है, घरेलू स्तर पर उत्पादन क्षेत्र में किलोवाट (किलोवाट) में गणना करने के लिए परंपरागत है - मेगावाट्स (एमडब्लू)।

प्रतिक्रियाशील घटक (क्यू) एक वैकल्पिक वर्तमान सर्किट में कैपेसिटिव और अपरिवर्तनीय विद्युत भार का वर्णन करता है, इस मात्रा के माप की इकाई var।

अंजीर। 1. पावर त्रिकोण (ए) और वोल्टेज (बी)

ग्राफिकल प्रतिनिधित्व के अनुसार, पावर त्रिकोण में संबंधों को प्राथमिक त्रिकोणमितीय पहचानों का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है, जो इसे उपयोग करना संभव बनाता है निम्नलिखित सूत्र:

• एस = √ पी 2 + क्यू 2, - पूर्ण शक्ति के लिए;
• और क्यू = यू * आई * cos⁡ φ, और पी = यू * मैं * पाप φ - प्रतिक्रियाशील और सक्रिय घटकों के लिए।

ये गणना एक चरण चरण नेटवर्क (उदाहरण के लिए, एक घरेलू 220 वी) के लिए लागू होती है, तीन चरण नेटवर्क (380 वी) की शक्ति की गणना करने के लिए, आपको सूत्रों में factor3 (सममित भार के साथ) जोड़ना होगा या सभी चरणों की शक्तियों को जोड़ना होगा (यदि लोड सममित नहीं है)।

पूर्ण शक्ति के घटकों के प्रभाव की प्रक्रिया की बेहतर समझ के लिए, आइए सक्रिय, अपरिवर्तनीय और कैपेसिटिव रूप में लोड के "शुद्ध" अभिव्यक्ति पर विचार करें।

एक काल्पनिक सर्किट लें जो "शुद्ध" प्रतिरोध और वैकल्पिक वोल्टेज के संबंधित स्रोत का उपयोग करता है। ऐसे सर्किट के संचालन का एक ग्राफिक विवरण चित्रा 2 में दिखाया गया है, जो एक विशिष्ट समय सीमा (टी) के लिए मुख्य पैरामीटर प्रदर्शित करता है।

चित्रा 2. आदर्श सक्रिय भार शक्ति

हम देख सकते हैं कि वोल्टेज और वर्तमान चरण और आवृत्ति में सिंक्रनाइज़ हैं, शक्ति आवृत्ति दोगुना है। कृपया ध्यान दें कि इस मूल्य की दिशा सकारात्मक है, और यह लगातार बढ़ रही है।

जैसा कि चित्रा 3 में देखा जा सकता है, कैपेसिटिव लोड की विशेषताओं का ग्राफ सक्रिय से थोड़ा अलग है।

चित्रा 3. आदर्श कैपेसिटिव लोड का ग्राफ

कैपेसिटिव पावर की आवृत्ति आवृत्ति साइनसॉइड वोल्टेज परिवर्तन की आवृत्ति से दोगुना है। इस पैरामीटर के कुल मूल्य के लिए, एक हार्मोनिक अवधि के दौरान यह शून्य है। इस मामले में, ऊर्जा में वृद्धि (ΔW) भी नहीं मनाई जाती है। यह परिणाम इंगित करता है कि इसकी गतिविधि श्रृंखला के दोनों दिशाओं में होती है। यही है, जब वोल्टेज बढ़ता है, टैंक में चार्ज जमा होता है। जब ऋणात्मक आधा चक्र होता है, तो संचित चार्ज सर्किट सर्किट में छोड़ा जाता है।

लोड क्षमता और बाद के निर्वहन में ऊर्जा भंडारण की प्रक्रिया में, कोई उपयोगी काम नहीं किया जाता है।

नीचे दिया गया ग्राफ एक "शुद्ध" अपूर्व भार की प्रकृति दिखाता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, केवल बिजली की दिशा बदल गई है, क्योंकि वृद्धि के लिए, यह शून्य है।

प्रतिक्रियाशील भार का नकारात्मक प्रभाव

उपर्युक्त उदाहरणों में, विकल्पों पर विचार किया गया था जहां "शुद्ध" प्रतिक्रियाशील भार मौजूद है। सक्रिय प्रतिरोध के प्रभाव कारक को ध्यान में नहीं रखा गया था। ऐसी स्थितियों में, प्रतिक्रियाशील प्रभाव शून्य है, जिसका अर्थ है कि आप इसे अनदेखा कर सकते हैं। जैसा कि आप समझते हैं, असली परिस्थितियों में यह असंभव है। भले ही, hypothetically, इस तरह का एक भार मौजूद था, हम बिजली स्रोत के संबंध में आवश्यक तांबा या एल्यूमीनियम केबल कंडक्टर के प्रतिरोध को बाहर नहीं कर सकते हैं।

प्रतिक्रियाशील घटक खुद को एक सर्किट के सक्रिय घटकों को गर्म करने के रूप में प्रकट कर सकता है, उदाहरण के लिए, एक मोटर, एक ट्रांसफॉर्मर, कनेक्टिंग तार, एक पावर केबल इत्यादि। इस पर ऊर्जा की एक निश्चित राशि खर्च की जाती है, जिससे मुख्य विशेषताओं में कमी आती है।

प्रतिक्रियाशील शक्ति सर्किट को निम्नानुसार प्रभावित करती है:

• कोई उपयोगी काम नहीं करता है;
• बिजली के उपकरणों पर गंभीर नुकसान और असामान्य भार का कारण बनता है;
• एक गंभीर दुर्घटना ट्रिगर कर सकते हैं।

यही कारण है कि, विद्युत सर्किट के लिए उचित गणना करना, कोई भी अपरिवर्तनीय और कैपेसिटिव भार के प्रभाव को बाहर नहीं कर सकता है, और यदि आवश्यक हो, तो इसके मुआवजे के लिए तकनीकी प्रणालियों के उपयोग के लिए प्रदान करें।

बिजली की खपत की गणना

रोजमर्रा की जिंदगी में, अक्सर बिजली की खपत की गणना से निपटना पड़ता है, उदाहरण के लिए, संसाधन-गहन विद्युत उपभोक्ता (एयर कंडीशनर, बॉयलर, इलेक्ट्रिक स्टोव इत्यादि) को जोड़ने से पहले तारों पर अनुमत भार की जांच करना। इस तरह की गणना में एक स्विचबोर्ड के लिए एक सर्किट ब्रेकर चुनने की आवश्यकता होती है जिसके माध्यम से अपार्टमेंट बिजली की आपूर्ति से जुड़ा हुआ है।

ऐसे मामलों में, वर्तमान और वोल्टेज द्वारा बिजली की गणना आवश्यक नहीं है; यह सभी उपकरणों की ऊर्जा खपत को पूरा करने के लिए पर्याप्त है जिसे एक साथ चालू किया जा सकता है। गणनाओं से जुड़े बिना, आप प्रत्येक डिवाइस के लिए तीन तरीकों से यह मान पा सकते हैं:

इसकी गणना करते समय ध्यान में रखना चाहिए कि कुछ विद्युत उपकरणों की प्रारंभिक शक्ति नाममात्र से काफी भिन्न हो सकती है। घरेलू उपकरणों के लिए, यह पैरामीटर तकनीकी दस्तावेज में लगभग कभी संकेत नहीं दिया गया है, इसलिए आपको प्रासंगिक तालिका को संदर्भित करने की आवश्यकता है, जिसमें विभिन्न उपकरणों के लिए प्रारंभिक शक्ति के पैरामीटर के औसत मान शामिल हैं (अधिकतम मूल्य चुनना वांछनीय है)।