Ako nájsť výkon v obvode striedavého prúdu

Striedavé napájanie nie je to isté ako jednosmerné napájanie. Každý vie, že jednosmerný prúd je schopný ohrievať aktívnu záťaž R. A ak začnete obvod obsahujúci kondenzátor C napájať jednosmerným prúdom, hneď ako sa nabije, tento kondenzátor už nebude prechádzať obvodom.

Cievka L v jednosmernom obvode sa zvyčajne môže správať ako magnet, najmä ak obsahuje feromagnetické jadro. V tomto prípade sa vedenie cievky s aktívnym odporom nebude nijako líšiť od odporu R zapojeného do série s cievkou (a rovnakej hodnoty ako ohmický odpor vedenia cievky).

Či tak alebo onak, v DC obvode, kde záťaž pozostáva iba z pasívnych prvkov, prechodné procesy skončia takmer hneď, ako začne kŕmiť a už sa neukazujú.

Striedavý prúd a reaktívne prvky

Pokiaľ ide o striedavý prúdový obvod, v ňom sú prechodné javy najdôležitejšie, ak nie rozhodujúce, a každý prvok takéhoto obvodu je schopný nielen rozptýliť energiu vo forme tepla alebo mechanickej práce, ale je schopný aj čo najmenej akumulujúca sa energia vo forme elektrického alebo magnetického poľa ovplyvní prúd, čo spôsobí akúsi nelineárnu odozvu, závislú nielen od amplitúdy použitého napätia, ale aj od frekvencie prechádzajúceho prúdu.

Pri striedavom prúde sa teda energia nielen rozptýli vo forme tepla na aktívnych prvkoch, ale časť energie sa postupne akumuluje a potom sa vracia späť do zdroja energie. To znamená, že kapacitné a indukčné prvky odolávajú prechodu striedavého prúdu.

V okruhu sínusový striedavý prúd Kondenzátor sa najskôr polovicu periódy nabíja a počas ďalšej polovice periódy sa vybije, čím sa náboj vráti späť do siete, a tak ďalej každú polovicu periódy sieťovej sínusoidy. Induktor v striedavom obvode vytvára magnetické pole počas prvej štvrtiny periódy a počas ďalšej štvrtiny tohto magnetického poľa klesá, energia vo forme prúdu sa vracia späť do zdroja. Takto sa správajú čisto kapacitné a čisto indukčné záťaže.

Pri čisto kapacitnej záťaži prúd pri trigonometrickom pohľade vedie napätie o štvrtinu periódy sieťovej sínusovej vlny, to znamená o 90 stupňov (keď napätie v kondenzátore dosiahne maximum, prúd cez neho je nulový a keď napätie začne prechádzať nulou, prúd v zaťažovacom obvode bude maximálny).

Pri čisto indukčnej záťaži prúd zaostáva za napätím o 90 stupňov, to znamená, že zaostáva o štvrtinu sínusovej periódy (keď je napätie aplikované na indukčnosť maximálne, prúd sa začína zvyšovať). Pri čisto aktívnej záťaži prúd a napätie za sebou v žiadnom okamihu nezaostávajú, to znamená, že sú striktne vo fáze.

Celkový, jalový a činný výkon, účinník

Ukazuje sa, že ak záťaž v obvode striedavého prúdu nie je dokonale aktívna, potom sú v ňom nevyhnutne prítomné reaktívne zložky: zložky s indukčnou zložkou vinutia transformátorov a elektrických strojov, kondenzátory a iné kapacitné prvky s kapacitnou zložkou, aj len indukčnosť vodičov atď. .n.

Výsledkom je, že v striedavom obvode sú napätie a prúd mimo fázy (nie sú v rovnakej fáze, čo znamená, že ich maximá a minimá sa nezhodujú s maximom — s maximom a minimum s minimom presne) a vždy dochádza k oneskoreniu prúdu od napätia o určitý uhol, ktorý sa zvyčajne nazýva phi. A veľkosť kosínusu fí sa nazýva účinník, keďže kosínus fí je vlastne pomer činného výkonu R, nenávratne spotrebovaného v zaťažovacom obvode, k celkovému výkonu S, ktorý nevyhnutne prejde záťažou.

Zdroj striedavého napätia dodáva celkový výkon S do záťažového obvodu, časť tohto celkového výkonu sa vracia každú štvrtinu periódy späť do zdroja (tá časť, ktorá sa vracia a putuje tam a späť, sa nazýva tzv. reaktívna zložka Q) a časť sa spotrebuje vo forme aktívneho výkonu P - vo forme tepla alebo mechanickej práce.

Aby záťaž obsahujúca reaktívne prvky fungovala tak, ako má, musí byť napájaná zdrojom elektrickej energie na plný výkon.

Ako vypočítať zdanlivý výkon v obvode striedavého prúdu

Na meranie celkového výkonu S záťaže v obvode striedavého prúdu stačí vynásobiť prúd I a napätie U, respektíve ich priemerné (efektívne) hodnoty, ktoré sa dajú ľahko zmerať striedavým voltmetrom a ampérmetrom ( tieto zariadenia vykazujú presne priemernú efektívnu hodnotu, ktorá je pre dvojvodičovú jednofázovú sieť menšia ako amplitúda 1,414-krát). Týmto spôsobom budete vedieť, koľko energie ide zo zdroja do prijímača. Priemerné hodnoty sa berú, pretože v konvenčnej sieti je prúd sínusový a musíme získať presnú hodnotu spotrebovanej energie každú sekundu.

Ako vypočítať aktívny výkon v obvode striedavého prúdu

Ak je záťaž čisto aktívnej povahy, napríklad je to vykurovacia špirála vyrobená z nichrómu alebo žiarovka, potom môžete jednoducho vynásobiť hodnoty ampérmetra a voltmetra, bude to aktívna spotreba energie P. Ale ak záťaž má aktívnu-reaktívnu povahu, potom bude pre výpočet potrebné poznať kosínus fí, t.j. účinník.

Špeciálny elektrický merací prístroj — fázový merač, vám umožní priamo merať kosínus fí, teda získať číselnú hodnotu účinníka. Keď poznáme kosínus fí, zostáva ho vynásobiť celkovým výkonom S, ktorého spôsob výpočtu je opísaný v predchádzajúcom odseku. Bude to aktívny výkon, aktívna zložka energie spotrebovanej sieťou.

Ako vypočítať jalový výkon

Na zistenie jalového výkonu stačí použiť dôsledok Pytagorovej vety, nastaviť mocninový trojuholník alebo jednoducho vynásobiť celkový výkon sínusoidou.