Vypočítajte si odpor a napätie. Výpočet výkonu pre prúd a napätie

Výpočet výkonu

V poslednom článku sme odvodili vzorec na určenie výkonu v elektrickom obvode: vynásobením napätia vo voltoch pomocou prúdu dosahujeme výkon v "wattoch". Aplikujeme ju na nasledujúcu schému:

V tejto schéme existujú dve známe množstvá: napätie batérie je 18 voltov a odpor žiarovky je 3 ohmy. Pomocou Ohmovho zákona určujeme tretiu hodnotu - súčasnú silu:

Teraz, keď poznáme silu prúdu, môžeme vynásobiť jeho hodnotu napätím a získať silu:

To znamená, že lampa rozptýli 108 wattov energie vo forme súpravy a tepla.

Zvýšime napätie batérie v rovnakom režime a uvidíme, čo sa stane. Intuícia hovorí, že so zvyšujúcim sa napätím a konštantným odporom sa zvýši aj prúd v obvode. To znamená, že výkon sa zvýši:

V tomto okruhu sa menilo napätie batérie a bolo 36 voltov namiesto predchádzajúcich 18. Odpor lampy sa nezmenil a je 3 ohmy. Súčasná sila bude teraz rovná:

Prediskutujeme výslednú hodnotu. Ak I = U / R, a zdvojnásobíme hodnotu napätia (U), takže odpor zostane nezmenený, potom podľa logiky vecí, musíme tiež zdvojnásobiť prúd. V skutočnosti je prúd v tomto obvode 12 ampérov namiesto predchádzajúcich 6. Teraz poďme vypočítať výkon:

Upozorňujeme, že naša moc sa tiež zvýšila v porovnaní s predchádzajúcim príkladom a zvýšila sa viac, než sa zvýšila súčasná sila. Prečo sa to stalo? Odpoveď na túto otázku je jednoduchá. Napájanie je funkciou napätia vynásobeného prúdom a keďže sa obe tieto hodnoty zdvojnásobili v porovnaní s predchádzajúcimi hodnotami, výkon sa zvýšil 2x2 alebo 4 krát. Môžete skontrolovať toto číslo rozdelením 432 wattov o 108 wattov a vidieť, že pomer medzi nimi je 4.

Pri navrhovaní akýchkoľvek elektrických obvodov sa vykoná výpočet výkonu. Na základe toho sa vykoná výber základných prvkov a vypočíta sa prípustné zaťaženie. Ak výpočet pre obvod DC nie je ťažké (v súlade s Ohmovým zákonom, je potrebné vynásobiť prúd napätie - P = U * I), potom výpočet AC napájania nie je tak jednoduché. Ak chcete vysvetliť, budete musieť odkázať na základy elektrotechniky, bez toho, aby ste sa dostali do podrobností. Uvádzame stručný prehľad hlavných téz.

Pri sieťových obvodoch sa vypočítava sila s prihliadnutím na zákony sínusových zmien napätia a prúdu. V tomto ohľade sa zaviedla koncepcia celkového výkonu (S), ktorá zahŕňa dve zložky: reaktívne (Q) a aktívne (P). Grafický popis týchto veličín môže byť vykonaný prostredníctvom trojuholníka výkonu (pozri obrázok 1).

Pod aktívnou zložkou (P) sa označuje výkonnosť užitočného zaťaženia (neodvolateľná konverzia elektriny na teplo, svetlo atď.). Táto hodnota sa meria vo wattoch (W), na úrovni domácnosti sa zvyčajne počíta v kilowattoch (kW), vo výrobnom sektore - megawatty (mW).

Reaktívna zložka (Q) opisuje kapacitné a induktívne elektrické zaťaženie v obvode striedavého prúdu, jednotka merania tohto množstva Var.

Obr. 1. Trojuholník výkonu (A) a napätia (B)

V súlade s grafickým znázornením možno vzťahy v mocenskom trojuholníku opísať pomocou elementárnej trigonometrickej identity, ktorá umožňuje použitie nasledujúcich vzorcov:

• S = √P 2 + Q 2, - pre plný výkon;
• a Q = U * I * cos⁡ φ, a P = U * I * sin φ - pre reaktívne a aktívne zložky.

Tieto výpočty sa vzťahujú na jednofázovú sieť (napríklad domácnosť 220 V), na vypočítanie výkonu trojfázovej siete (380 V), musíte pripočítať koeficient √3 (so symetrickým zaťažením) na vzorce alebo zhrnúť výkony všetkých fáz (ak nie je symetrická záťaž).

Aby sme lepšie pochopili proces vplyvu komponentov plného výkonu, zvážme "čistý" prejav zaťaženia v aktívnej, induktívnej a kapacitnej forme.

Zoberte hypotetický obvod, ktorý používa "čistý" odpor a zodpovedajúci zdroj striedavého napätia. Grafický popis činnosti takéhoto obvodu je znázornený na obr. 2, ktorý zobrazuje hlavné parametre pre konkrétny časový rozsah (t).

Obrázok 2. Ideálny výkon pri aktívnom zaťažení

Môžeme vidieť, že napätie a prúd sú synchronizované vo fáze aj frekvencii, pričom výkon má dvojnásobnú frekvenciu. Upozorňujeme, že smer tejto hodnoty je pozitívny a neustále rastie.

Ako je vidieť na obrázku 3, graf charakteristík kapacitného zaťaženia sa mierne líši od aktívnej záťaže.

Obrázok 3. Graf ideálneho kapacitného zaťaženia

Frekvencia oscilácie kapacitného výkonu je dvojnásobná frekvencia zmeny sínusového napätia. Pokiaľ ide o celkovú hodnotu tohto parametra, počas jedného harmonického obdobia je nula. V tomto prípade sa tiež nezaznamenáva zvýšenie energie (ΔW). Tento výsledok naznačuje, že jeho pohyb sa vyskytuje v oboch smeroch reťazca. To znamená, že keď sa zvyšuje napätie, dochádza k nahromadeniu náplne v nádrži. Keď nastane negatívny polový cyklus, nahromadený náboj sa vypustí do obvodu okruhu.

V procese skladovania energie v zaťažení a následnom vypúšťaní sa nevykonáva žiadna užitočná práca.

Nasledujúci graf znázorňuje povahu "čistého" indukčného zaťaženia. Ako vidíte, zmenil sa iba smer energie, pokiaľ ide o nárast, je to nulové.

Negatívny vplyv reaktívneho zaťaženia

V príkladoch uvedených vyššie boli zvažované možnosti, kde je prítomné "čisté" reaktívne zaťaženie. Faktor nárazu aktívny odpor nebol braný do úvahy. V takýchto podmienkach je reaktívny efekt nula, čo znamená, že ho môžete ignorovať. Ako viete, v skutočných podmienkach to nie je možné. Aj keď hypoteticky existuje takéto zaťaženie, nemôžeme vylúčiť odpor medených alebo hliníkových káblov potrebných na pripojenie k zdroju napájania.

Reaktívna zložka sa môže prejaviť vo forme ohrevu aktívnych komponentov obvodu, napríklad motora, transformátora, spojovacích drôtov, napájacieho kábla atď. Na to je vynaložené určité množstvo energie, čo vedie k poklesu hlavných charakteristík.

Reaktívna energia ovplyvňuje obvod nasledovne:

• neprodukuje žiadnu užitočnú prácu;
• spôsobuje vážne straty a mimoriadne zaťaženie elektrických spotrebičov;
• môže spôsobiť vážnu nehodu.

Z tohto dôvodu nemožno vylúčiť vplyv indukčných a kapacitných zaťažení a v prípade potreby použiť technické systémy na kompenzáciu elektrického obvodu.

Výpočet spotreby energie

V každodennom živote sa často musí zaoberať výpočtom spotreby elektrickej energie, napríklad kvôli kontrole prípustného zaťaženia elektrického zapojenia pred pripojením spotrebiča s vysokou spotrebou energie (klimatizácia, kotol, elektrický sporák atď.). Aj pri takom výpočte existuje potreba pri výbere ističa pre rozvádzač, cez ktorý je byt pripojený k napájaniu.

V takýchto prípadoch nie je potrebné robiť výpočet výkonu prúdom a napätím, stačí zhrnúť energiu spotrebovanú všetkými zariadeniami, ktoré je možné zapnúť súčasne. Bez toho, aby ste boli prepojení s výpočtami, môžete zistiť túto hodnotu pre každé zariadenie tromi spôsobmi:

Pri výpočte je potrebné mať na pamäti, že štartovacia sila niektorých elektrických spotrebičov sa môže výrazne odlišovať od nominálnej. Pre domáce zariadenia sa tento parameter takmer nikdy nenachádza v technickej dokumentácii, takže je potrebné pozrieť sa na príslušnú tabuľku, ktorá obsahuje priemerné hodnoty parametrov štartovacieho výkonu pre rôzne zariadenia (je žiaduce zvoliť maximálnu hodnotu).

Prvé zmienky o elektrine sa nachádzajú v experimentoch starovekého gréckeho filozofa Thalesa. Bol to on, kto najprv zistil, že objekty pod trením priťahujú. Termín s rovnakým názvom bol zavedený na začiatku 17. storočia anglickým fyzikom Gilbertom po pokusoch s magnetmi. Francúzsky vedec Coulomb je považovaný za otca vedy elektrickej energie. Po objavení zákona, ktorý dostal jeho meno, elektrotechnický priemysel začal svoj víťazný pochod, ktorý pokračuje dodnes. Tento zákon uvádza, že dvojbodové náboje v bezvzduchovom prostredí komunikujú so silou, ktorá je priamo úmerná ich modulom a naopak k vzdialenosti medzi nimi, na druhej strane.

Zistite, čo tvorí koncept elektriny? Stručne povedané, ide o smerový pohyb prúdu nabitých častíc. Telá, cez ktoré prechádzajú, sa nazývajú vodiče. Každý vodič má určitý odpor voči elektrickému prúdu, ktorý čas

A predtým, než prejdeme na základné zákony, pár slov o nabitých časticiach: relatívne povedané sú pozitívne a negatívne. Rovnako ako náboje sa navzájom odpudzujú, navzájom sa vzájomne vzájomne priťahujú.

A teraz sa dostaneme k hlavnému bodu.

Základom vedy o elektrine je Ohmov zákon.

Experiment vedený týmto nemeckým fyzikom ho priviedol k tomuto presvedčeniu:

prúd I, ktorý prechádza cez kovový vodič, je úmerný napätiu na jeho koncoch alebo I = U / R

Tu je napätie rozdielom, obrazne povedané, o "tlakoch" vytvorených dvoma bodmi elektrického obvodu. Zmerajte ho vo voltoch.

Elektrický prúd je počet elektrónov, ktoré prenáša časť elektrického obvodu a meria sa v ampéroch.

Odolnosť je vlastnosťou reťazca, aby sa zabránilo tomuto pohybu. Na počesť vyššie uvedeného fyziku sa meria v ohmoch.

Inými slovami, vodič, cez ktorý prúdi 1 ampér pri napätí 1 volt, má odpor 1 ohm.

Zvyšok elektrotechniky "tancuje" z toho.

A teraz - o sile elektrického prúdu.
  Vo fyzike je moc považovaná za rýchlosť práce. Bez ohľadu na to. Čím je táto operácia rýchlejšia, tým silnejšia je tá, ktorá ju vykonáva, či už je to osoba, mechanické zariadenie alebo niečo iné.

Podobne aj v prípade elektrického prúdu: jeho výkon je pomer práce, ktorú produkuje pohyb elektrických nábojov na čas potrebný na to.

Jednoducho povedané, v poriadku získať elektrickú energiu   1 watt, ak má zdroj prúdu napätie 1 volt, musí prejsť cez vodič prúd 1 ampér. Inými slovami, výkon (P) sa môže vypočítať vynásobením elektrického napätia a prúdu:

P = U * I.

Po zapamätaní si tohto jednoduchého vzorca možno v praxi vypočítať výkon. Napríklad, ak sú známe hodnoty prúdu a odporu, ale nie sú žiadne informácie o napätí, môžeme použiť Ohmov zákon, namiesto toho nahradiť I * R vo vzorci. Ukazuje sa, že výkon je rovný štvorcu elektrického prúdu vynásobenému odporom.

Tento zákon príde na záchranu rovnakým spôsobom, ak sú známe hodnoty napätia a odporu. V tomto prípade, náhradou aktuálnej hodnoty I = U / R namiesto, dostaneme hodnotu výkonu rovnú štvorcu napätia vydeleného odporom.

Takže - nič zložité!

Každý človek denne používa domáce spotrebiče, ktoré majú elektrický obvod. Výpočet zaťaženia online v zosilňovačoch a vo wattoch. Toto je určitá "cesta" elektrického prúdu, generovaná energia sa prenáša do jednotky a začne jeho činnosť. Všetky zariadenia sú bežne rozdelené do troch skupín ako zdroje elektrickej energie (primárne a sekundárne), premenné jednotky (osvetlenie a tepelné zariadenia), ako aj prvky pomocného použitia - spínače, vodiče, meracie zariadenia, zabezpečujúce prevádzku obvodu v reálnych podmienkach.

Všetky tieto zariadenia sú súčasťou celkového elektromagnetického procesu a majú vlastnú triedu elektrického obvodu, ktorý je vytvorený na zabezpečenie efektívnej funkčnosti zariadenia, požadovaného režimu prevádzky. Rýchlo zistite, koľko wattov v službe Ampere pomôže výpočtovej službe.

Elektrická kalkulačka online

Jedná sa o spoľahlivého asistenta pri práci pri výpočte výkonu elektrického obvodu, čo umožňuje niekoľko sekúnd získať pripravený výsledok 99,9%. Užívateľ môže v priebehu niekoľkých minút premýšľať o mnohých možnostiach a vybrať ten najoptimálnejší. Pravdepodobnosť chyby je minimalizovaná.
  J = U / R; U = R x J; R = U / J; P = U2 / R
  Na vykonanie výpočtu elektrických obvodov online je potrebné udržiavať dve hodnoty v hotovej tabuľke, napätie (V) a prúd (A). A potom kliknite na tlačidlo "Vypočítať" a získate okamžitý výsledok údajov odporu (Ohm) a výkonu (W) s užívateľom definovanými parametrami.

Táto on-line kalkulačka výkonu pre výpočet elektrických obvodov je automatická, pri vkladaní všetkých indikátorov musíte byť opatrní. Ak sa číslo skladá z celočíselných a čiastočných častí, musia byť oddelené bodom a nie čiarkou.

Metódy výpočtu odporu pomocou matematických vzorcov

Na výpočet odporu elektrických obvodov môžete použiť dobre známy vzorec Ohmovho zákona