ძალაუფლების პოვნა. სიმძლავრის გაანგარიშება დენისა და ძაბვის მიხედვით. სამფაზიანი მომხმარებლების სიმძლავრის გაანგარიშება

ელექტრული დენის სიმძლავრე არის წრედის მიერ შესრულებული სამუშაოს სიჩქარე. მარტივი განმარტება, აურზაური გაგებასთან. სიმძლავრე იყოფა აქტიურ და რეაქტიულად. და იწყება...

ელექტრო დენის მუშაობა, სიმძლავრე

როდესაც მუხტი მოძრაობს გამტარის გასწვრივ, ველი მუშაობს მასზე. რაოდენობას ახასიათებს დაძაბულობა, თავისუფალ სივრცეში დაძაბულობისგან განსხვავებით. მუხტები მოძრაობს კლების პოტენციალის მიმართულებით პროცესის შესანარჩუნებლად, საჭიროა ენერგიის წყარო. ძაბვა რიცხობრივად უდრის ველის მუშაობას ერთეული მუხტის (1 C) არეში გადაადგილებისას. ურთიერთქმედების დროს ელექტრული ენერგია გარდაიქმნება სხვა ფორმებად. ამიტომ აუცილებელია უნივერსალური ერთეულის, ფიზიკურად თავისუფლად კონვერტირებადი ვალუტის შემოღება. სხეულში საზომი არის ATP, ელექტროენერგია არის ველის მუშაობა.

ელექტრული რკალი

დიაგრამაზე ენერგიის გარდაქმნის მომენტი ნაჩვენებია ემფ წყაროების სახით. თუ გენერატორები მიმართულია ერთი მიმართულებით, მომხმარებლები უნდა იყოს მიმართული მეორე მიმართულებით. ნათელი ფაქტი ასახავს ენერგიის მოხმარებისა და ენერგიის წყაროებიდან მოპოვების პროცესს. EMF-ს აქვს საპირისპირო ნიშანი, რომელსაც ხშირად უწოდებენ back-EMF. მოერიდეთ კონცეფციის აღრევას იმ ფენომენთან, რომელიც ხდება ინდუქტორებში, როდესაც დენის გამორთვა ხდება. Back-EMF ნიშნავს ელექტრული ენერგიის ქიმიურ, მექანიკურ და სინათლის ენერგიად გადასვლას.

მომხმარებელს სურს დაასრულოს სამუშაო დროის გარკვეულ ერთეულში. ცხადია, გაზონის მანქანა არ აპირებს ზამთრის მოლოდინს, ის იმედოვნებს, რომ მას ლანჩამდე დაასრულებს. წყაროს სიმძლავრე უნდა უზრუნველყოფდეს შესრულების მითითებულ სიჩქარეს. სამუშაოები ხორციელდება ელექტრული დენით, შესაბამისად კონცეფციაც მოქმედებს. სიმძლავრე შეიძლება იყოს აქტიური, რეაქტიული, სასარგებლო და დაკარგვის სიმძლავრე. ფიზიკური დიაგრამებით რეზისტენტებად განსაზღვრული ადგილები პრაქტიკაში საზიანოა და წარმოადგენს ხარჯებს. სითბო წარმოიქმნება გამტარ რეზისტორებზე, ჯოულ-ლენცის ეფექტი იწვევს ენერგიის არასაჭირო მოხმარებას. გამონაკლისი არის გათბობის მოწყობილობები, სადაც ფენომენი სასურველია.

ფიზიკურ სქემებზე სასარგებლო მუშაობა მითითებულია back-EMF-ით (ჩვეულებრივი წყარო გენერატორის საწინააღმდეგო მიმართულებით). ძალაუფლების რამდენიმე ანალიტიკური გამოთქმა არსებობს. ზოგჯერ მოსახერხებელია ერთის გამოყენება, სხვა შემთხვევებში - მეორე (იხ. სურათი):

ძალაუფლების მიმდინარე გამონათქვამები

1. სიმძლავრე არის სამუშაოს შესრულების სიჩქარე.
2. სიმძლავრე უდრის ძაბვის დენს.
3. თერმული მოქმედებაზე დახარჯული სიმძლავრე უდრის წინააღმდეგობის ნამრავლს დენის კვადრატზე.
4. თერმული მოქმედებაზე დახარჯული სიმძლავრე უდრის ძაბვის კვადრატის შეფარდებას წინაღობასთან.

მათთვის, ვინც მარაგდება მიმდინარე დამჭერებით, უფრო ადვილია მეორე ფორმულის გამოყენება. დატვირთვის ხასიათის მიუხედავად, ჩვენ გამოვთვლით სიმძლავრეს. მხოლოდ აქტიური. სიმძლავრე განისაზღვრება მრავალი ფაქტორით, მათ შორის ტემპერატურა. მოწყობილობის ნომინალური მნიშვნელობით ვგულისხმობთ მდგრად მდგომარეობაში განვითარებულ მნიშვნელობას. გამათბობლებისთვის გამოყენებული უნდა იყოს მესამე და მეოთხე ფორმულები. სიმძლავრე მთლიანად დამოკიდებულია მიწოდების ქსელის პარამეტრებზე. შექმნილია 110 ვოლტზე AC-ზე მუშაობისთვის ევროპულ პირობებში სწრაფად დაიწვება.

სამფაზიანი სქემები

დამწყებთათვის, სამფაზიანი სქემები, როგორც ჩანს, რთულია, მაგრამ სინამდვილეში ეს უფრო ელეგანტური ტექნიკური გადაწყვეტაა. სახლსაც კი ელექტროენერგია სამი ხაზით მიეწოდება. შესასვლელში ისინი დაყოფილია ბინებად. რაც უფრო დამაბნეველია არის ის, რომ ზოგიერთ სამფაზიან მოწყობილობას არ აქვს დამიწება ან ნეიტრალური მავთული. სქემები იზოლირებული ნეიტრალით. არ არის საჭირო ნეიტრალური მავთულის დენი; რა თქმა უნდა, აქ დატვირთვა თითოეულ ბირთვზე იზრდება. PUE მოთხოვნები ცალკე განსაზღვრავს ქსელის ტიპს. სამფაზიანი სქემებისთვის შემოღებულია შემდეგი ცნებები, რომლებიც უნდა გესმოდეთ სიმძლავრის სწორად გამოსათვლელად:

სამფაზიანი წრე იზოლირებული ნეიტრალით

• ფაზის ძაბვას და დენს უწოდებენ, შესაბამისად, პოტენციურ განსხვავებას და მუხტის მოძრაობის სიჩქარეს ფაზასა და ნეიტრალს შორის. ნათელია, რომ ზემოაღნიშნულ შემთხვევაში სრული იზოლაციით, ფორმულები არასწორი იქნება. იმიტომ რომ არ არსებობს ნეიტრალური.
• წრფივი ძაბვა და დენი ეწოდება, შესაბამისად, პოტენციურ განსხვავებას ან მუხტის მოძრაობის სიჩქარეს ნებისმიერ ორ ფაზას შორის. ციფრები ნათელია კონტექსტიდან. როდესაც ისინი საუბრობენ 400 ვოლტ ქსელზე, ისინი გულისხმობენ სამ მავთულს, პოტენციური განსხვავება ნეიტრალთან არის 230 ვოლტი. ხაზის ძაბვა უფრო მაღალია, ვიდრე ფაზის ძაბვა.

არსებობს ფაზური ცვლა ძაბვასა და დენს შორის. რაზეც დუმს სკოლის ფიზიკა. ფაზები იგივეა, თუ დატვირთვა 100% აქტიურია (მარტივი რეზისტორები). წინააღმდეგ შემთხვევაში, ცვლა გამოჩნდება. ინდუქციურობაში დენი ჩამორჩება ძაბვას 90 გრადუსით, სიმძლავრეში კი ის ლიდერობს. მარტივი ჭეშმარიტება ადვილი დასამახსოვრებელია შემდეგნაირად (ჩვენ შეუფერხებლად მივუდგებით რეაქტიულ სიმძლავრეს). ინდუქციური წინაღობის წარმოსახვითი ნაწილია jωL, სადაც ω არის წრიული სიხშირე, რომელიც უდრის ჩვეულებრივს (ჰც-ში) გამრავლებული 2 Pi-ზე; j არის ოპერატორი, რომელიც მიუთითებს ვექტორის მიმართულებაზე. ახლა ჩვენ ვწერთ Ohm-ის კანონს: U = I R = I jωL.

თანასწორობიდან ირკვევა: დიაგრამის აგებისას ძაბვა 90 გრადუსით ზემოთ უნდა იყოს გამოსახული, დენი დარჩება აბსცისის ღერძზე (ჰორიზონტალური X ღერძი). რადიოინჟინერიის წესების მიხედვით, როტაცია ხდება საათის ისრის საწინააღმდეგოდ. ახლა ფაქტი აშკარაა: დენი ჩამორჩება 90 გრადუსით. ანალოგიით, მოდით შევადაროთ კონდენსატორისთვის. ალტერნატიული დენის წინააღმდეგობა წარმოსახვითი ფორმით ასე გამოიყურება: -j/ωL, ნიშანი მიუთითებს: ძაბვის დაქვეითება დაგჭირდებათ აბსცისის ღერძის პერპენდიკულარულად. აქედან გამომდინარე, დენი ფაზაში 90 გრადუსით უსწრებს.

სინამდვილეში, წარმოსახვითი ნაწილის პარალელურად, არსებობს რეალური ნაწილი - აქტიური წინააღმდეგობა. კოჭის მავთული წარმოდგენილია რეზისტორით და გადახვევისას ის იძენს ინდუქციურ თვისებებს. აქედან გამომდინარე, ფაქტობრივი ფაზის კუთხე არ იქნება 90 გრადუსი, მაგრამ ოდნავ ნაკლები.

ახლა კი შეგვიძლია გადავიდეთ სამფაზიანი სქემების მიმდინარე სიმძლავრის ფორმულებზე. აქ ხაზი ქმნის ფაზურ ცვლას. ძაბვასა და დენს შორის და სხვა ხაზთან შედარებით. დამეთანხმებით, ავტორების მიერ გულდასმით წარმოდგენილი ცოდნის გარეშე ფაქტის რეალიზება შეუძლებელია. სამფაზიანი სამფაზიანი ქსელის ხაზებს შორის ცვლა არის 120 გრადუსი (სრული ბრუნვა - 360 გრადუსი). ეს უზრუნველყოფს მინდვრის ერთგვაროვან ბრუნვას ძრავებში, მას არ აქვს მნიშვნელობა ჩვეულებრივი მომხმარებლებისთვის. ეს უფრო მოსახერხებელია ჰიდროელექტროსადგურის გენერატორებისთვის - დატვირთვა დაბალანსებულია. ცვლა ხდება ხაზებს შორის, თითოეულში დენი იწვევს ძაბვას ან ჩამორჩება:

1. თუ ხაზი სიმეტრიულია, მიმდინარე ცვლა ნებისმიერ ფაზას შორის არის 120 გრადუსი, ფორმულა ძალიან მარტივია. მაგრამ! თუ დატვირთვა სიმეტრიულია. მოდით შევხედოთ სურათს: ფაზა f არ არის 120 გრადუსი, ახასიათებს ცვლას თითოეული ხაზის ძაბვასა და დენს შორის. ვარაუდობენ, რომ ჩართულია ძრავა სამი თანაბარი გრაგნილით, მიიღება შემდეგი შედეგი. თუ დატვირთვა დაუბალანსებელია, შეეცადეთ გააკეთოთ გამოთვლები თითოეული ხაზისთვის ცალ-ცალკე, შემდეგ დაამატეთ შედეგები ერთად, რომ მიიღოთ ჯამური ამპერაჟი.
2. ფორმულების მეორე ჯგუფი მოცემულია სამფაზიანი სქემებისთვის იზოლირებული ნეიტრალით. ვარაუდობენ, რომ დენი ერთი ხაზიდან მეორეზე გადის. ნეიტრალური აკლია როგორც არასაჭირო. აქედან გამომდინარე, ძაბვები მიიღება არა როგორც ფაზური ძაბვები (დათვლა არაფერია), როგორც წინა ფორმულაში, არამედ ხაზოვანი. შესაბამისად, რიცხვები გვიჩვენებს, რომელი პარამეტრი უნდა იქნას მიღებული. შეწყვიტე ბერძნული ასოების შეშინება - ფაზა ორ გამრავლებულ პარამეტრს შორის. რიცხვები იცვლება (1.2 ან 2.1) ნიშნის სწორად აღრიცხვის მიზნით.
3. ასიმეტრიულ წრეში ფაზური ძაბვა და დენი ხელახლა ჩნდება. აქ გაანგარიშება ხორციელდება ცალკე თითოეული ხაზისთვის. არ არის ვარიანტები.

პრაქტიკაში გაზომეთ მიმდინარე სიმძლავრე

მათ მიანიშნეს, რომ შეგიძლიათ გამოიყენოთ მიმდინარე დამჭერები. მოწყობილობა საშუალებას მოგცემთ განსაზღვროთ საბურღი საკრუიზო პარამეტრები. აჩქარება შეიძლება გამოვლინდეს მხოლოდ განმეორებითი ექსპერიმენტებით, პროცესი უკიდურესად სწრაფია, ჩვენების ცვლილებების სიხშირე არ აღემატება 3-ჯერ წამში. მიმდინარე დამჭერები აჩვენებს შეცდომას. პრაქტიკა გვიჩვენებს, რომ პასპორტში მითითებული შეცდომის მიღწევა რთულია.

უფრო ხშირად, მრიცხველები (მიმწოდებელი კომპანიების გადახდებისთვის) და ვატმეტრები (პერსონალური და სამუშაო მიზნებისთვის) გამოიყენება სიმძლავრის შესაფასებლად. მაჩვენებლის მოწყობილობა შეიცავს წყვილ ფიქსირებულ კოჭებს, რომლებშიც მიედინება წრედის დენი, მოძრავ ჩარჩოს ძაბვის დასამყარებლად დატვირთვის პარალელურად შეერთებით. დიზაინი შექმნილია იმისთვის, რომ დაუყოვნებლივ განახორციელოს სრული სიმძლავრის ფორმულა (იხ. სურათი). დენი მრავლდება ძაბვაზე და გარკვეულ კოეფიციენტზე, რომელიც ითვალისწინებს მასშტაბის გრადაციას, ასევე პარამეტრებს შორის ფაზის ცვლის კოსინუსით. როგორც ზემოთ აღინიშნა, ცვლა ჯდება 90 - მინუს 90 გრადუსში, შესაბამისად, კოსინუსი დადებითია, ისრის ბრუნი მიმართულია ერთი მიმართულებით.

არ არსებობს გზა იმის დადგენა, დატვირთვა ინდუქციურია თუ ტევადი. მაგრამ თუ ის არასწორად არის დაკავშირებული წრედთან, ჩვენებები იქნება უარყოფითი (ერთ მხარეს გადაბრუნებული). მსგავსი მოვლენა მოხდება იმ შემთხვევაში, თუ მომხმარებელი მოულოდნელად დაიწყებს ენერგიის გადაცემას ტვირთზე (ეს ხდება). თანამედროვე მოწყობილობებში მსგავსი გამოთვლები ხორციელდება ელექტრონული მოდულით, რომელიც აერთიანებს ენერგიის მოხმარებას ან კითხულობს დენის კითხვებს. ნემსის ნაცვლად არის ელექტრონული ინდიკატორი და მრავალი სხვა სასარგებლო ვარიანტი.

განსაკუთრებული პრობლემები წარმოიქმნება ასიმეტრიულ სქემებში იზოლირებული ნეიტრალით გაზომვებით, სადაც თითოეული ხაზის სიმძლავრე პირდაპირ ვერ დაემატება. ვატმეტრები იყოფა მუშაობის პრინციპებად:

1. ელექტროდინამიკური. აღწერილია განყოფილებაში. ისინი შედგება ერთი მოძრავი და ორი ფიქსირებული კოჭისგან.
2. ფეროდინამიკური. მახსენებს დაჩრდილულ ბოძიან ძრავას.
3. კვადატორით. პარაბოლას მსგავსი არაწრფივი ელემენტის ამპლიტუდა-სიხშირის პასუხი (მაგალითად, დიოდი), გამოიყენება ელექტრული სიდიდის კვადრატში (გამოიყენება გამოთვლებში).
4. ჰოლის სენსორით. თუ ინდუქცია კეთდება სენსორში მაგნიტური ველის ძაბვის პროპორციული კოჭის გამოყენებით, გამოიყენება დენი, EMF იქნება ორი სიდიდის გამრავლების შედეგი. საჭირო რაოდენობა.
5. შედარებითები. თანდათან ზრდის საცნობარო სიგნალს თანასწორობის მიღწევამდე. ციფრული ინსტრუმენტები აღწევს მაღალ სიზუსტეს.

სქემებში ძლიერი ფაზის გადანაცვლებით, დანაკარგების შესაფასებლად გამოიყენება სინუს ვატმეტრი. დიზაინი მსგავსია განხილულის, სივრცითი პოზიცია ისეთია, რომ გამოითვლება რეაქტიული სიმძლავრე (იხ. სურათი). ამ შემთხვევაში, გავამრავლოთ დენის და ძაბვის პროდუქტი ფაზის კუთხის სინუსზე. ჩვენ ვზომავთ რეაქტიულ სიმძლავრეს ჩვეულებრივი (აქტიური) ვატმეტრით. არსებობს რამდენიმე მეთოდი. მაგალითად, სამფაზიან სიმეტრიულ წრეში, თქვენ უნდა დააკავშიროთ სერიული გრაგნილი ერთ ხაზზე, ხოლო პარალელური გრაგნილი დანარჩენ ორზე. შემდეგ კეთდება გამოთვლები: ინსტრუმენტის ჩვენებები მრავლდება სამის ფესვზე (იმის გათვალისწინებით, რომ ინდიკატორი აჩვენებს დენის, ძაბვის და მათ შორის კუთხის სინუსს).

მარტივი ასიმეტრიის მქონე სამფაზიანი სქემისთვის ამოცანა უფრო რთული ხდება. ფიგურაში ნაჩვენებია ორი ვატმეტრის ტექნიკა (ფეროდინამიკური ან ელექტროდინამიკური). გრაგნილების დასაწყისი მითითებულია ვარსკვლავებით. დენი გადის სერიაში, ორი ფაზიდან ძაბვა მიეწოდება პარალელურად (ერთი რეზისტორის მეშვეობით). ორივე ვატმეტრის წაკითხვის ალგებრული ჯამი ემატება და მრავლდება სამის ფესვზე რეაქტიული სიმძლავრის მნიშვნელობის მისაღებად.

ისე, არ არის ყველაზე მარტივი. აბსოლუტურად ზუსტი რომ ვიყო, ძალიან რთულია. მაგრამ ეს არის როგორც ფიზიკის, ისე ელექტროენერგიასთან დაკავშირებული სხვა სამეცნიერო დისციპლინების ერთ-ერთი ძირითადი კონცეფცია. ყოველდღიურ ცხოვრებაშიც ხშირად გვიწევს ამ კონცეფციის გამოყენება.

მისი ბუნების დეტალური ახსნის გარეშე, მასთან დაკავშირებული პროცესების გასაგებად, ჩვენ გამოვიყენებთ ანალოგს ნაკადთან. წყალი უფრო მაღალი უბნიდან ქვევით მიედინება. ელექტრული დენისთვის სიტუაცია დაახლოებით იგივეა, ის მიედინება მაღალი პოტენციალის მქონე წერტილიდან დაბალი პოტენციალის მქონე წერტილამდე. პოტენციური განსხვავების სიდიდეს ეწოდება ძაბვა, რომელიც სიმბოლოა ასო U და იზომება ერთეულებში, რომელსაც ეწოდება ვოლტი.

ისევ სტრიმინგს დავუბრუნდეთ. როცა წყალი სიმაღლიდან დაბლობზე მიედინება, მისი გარკვეული რაოდენობა ერთი ადგილიდან მეორეზე გადადის. როდესაც დენი მიედინება, დაახლოებით იგივე ხდება: ელექტროენერგიის გარკვეული რაოდენობა გადადის ერთი ადგილიდან მეორეზე. არსებობს ტერმინი ამ პროცესის გასაზომად მიმდინარე სიძლიერე, ის განისაზღვრება, როგორც დროის ერთეულში გამავალი ელექტროენერგიის რაოდენობა. მიმდინარე სიძლიერე მითითებულია სიმბოლოთ I, მისი გაზომვისთვის არის სპეციალური ერთეული - ამპერი.

ეს ორი კონცეფცია - და დენის სიძლიერე - მოქმედებს როგორც ელექტრული დენის ძირითადი მახასიათებლები.

წყალი, რომელიც მიედინება ზემოდან ქვევით, თან ატარებს გარკვეულ ენერგიას. როდესაც ის მოხვდება, მაგალითად, ტურბინის დანაზე, ეს გამოიწვევს ამ უკანასკნელის ბრუნვას და გარკვეული სამუშაოს შესრულებას. ანალოგიურად, ელექტრო დენს შეუძლია მუშაობა. ერთ წამში შესრულებული ეს სამუშაო არის სიმძლავრე, როგორც წესი, აღინიშნება ასო P-ით და ის იზომება ვატებში.

წყლის მიერ დაცემის დროს შესრულებული სამუშაო განისაზღვრება წყლის ოდენობით, რომელიც ხვდება ტურბინის პირებს და სიმაღლით, საიდანაც ის ეცემა. რაც უფრო მეტი წყალია და რაც უფრო მაღალია ის სიმაღლე, საიდანაც ის ეცემა, მით მეტი სამუშაოა შესრულებული. ანალოგიურად, რაც უფრო დიდია ძაბვა (წყლის სიმაღლის სხვაობა) და დენი (ანუ წყლის რაოდენობა), მით მეტია შესრულებული სამუშაო და, შესაბამისად, ელექტრო დენის სიმძლავრე.

თუ ჩვენ ვცდილობთ ამ კონცეფციის ფორმალიზებას, მაშინ ყველაფერი შეიძლება გამოიხატოს მარტივი ფორმულით:

სადაც: P - ელექტრო დენის სიმძლავრე, ვატებში;

I - დენის სიძლიერე, ამპერებში;

U - ძაბვა, ვოლტებში.

ეს არის ძირითადი ფორმულა, რომლითაც შეგიძლიათ განსაზღვროთ ელექტრული დენის სიმძლავრე.

თუმცა, ელექტრული დენი არ მიედინება სადღაც აბსტრაქტულ პირობებში, არამედ რეალურ სქემებში, რომლებსაც აქვთ საკუთარი მახასიათებლები. კერძოდ, გამტარს აქვს წინააღმდეგობა, ხოლო ძაბვა U და დენი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული წრედში, სადაც პირდაპირი დენი მიედინება წინააღმდეგობის გავლით ოჰმის კანონის მიხედვით. ასე რომ, საჭიროების შემთხვევაში, წრეში სიმძლავრე შეიძლება გამოიხატოს წინააღმდეგობის თვალსაზრისით, ან მიკროსქემის მახასიათებლები მხედველობაში მიიღება დენისა და ძაბვის თვალსაზრისით სიმძლავრის გამოხატვისას, რომელიც დაკავშირებულია ოჰმის კანონით.

იმის გამო, რომ წრეს აქვს წინააღმდეგობა, მთელი ენერგია არ გამოიყენება სასარგებლო სამუშაოს შესასრულებლად. მისი ნაწილი იკარგება ჯაჭვის გავლისას. ამიტომ შემომავალი ენერგია, ე.ი. ენერგიის წყაროს სიმძლავრე უნდა იყოს უფრო დიდი ვიდრე გარკვეული სამუშაოს შესასრულებლად საჭირო სიმძლავრე. უნდა შესრულდეს ე.წ ენერგეტიკული ბალანსი - წყაროს მიერ მიწოდებული სიმძლავრე უნდა იყოს ტოლი დატვირთვისა და დენის გამტარში დაკარგული სიმძლავრისა.

დაახლოებით ასე შეგიძლიათ მიიღოთ ზოგადი წარმოდგენა იმის შესახებ, თუ რა არის ელექტრო დენის სიმძლავრე, როგორ განისაზღვრება და რაზეა დამოკიდებული.

ელექტრო ენერგია ენერგიის ყველაზე გავრცელებული სახეობაა და სამართლიანად შეიძლება ჩაითვალოს თანამედროვე ცივილიზაციის საფუძვლად. მას ფართო გამოყენება ჰპოვა ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ეროვნული ეკონომიკის ყველა სექტორში. ძნელია ჩამოვთვალო ელექტრო საყოფაცხოვრებო ტექნიკის ყველა დასახელება: მაცივრები, სარეცხი მანქანები, კონდიციონერები, ვენტილატორები, ტელევიზორები, მაგნიტოფონები, განათების მოწყობილობები და ა.შ. წარმოუდგენელია ინდუსტრია ელექტროენერგიის გარეშე. სოფლის მეურნეობაში ელექტროენერგიის გამოყენება განუწყვეტლივ ფართოვდება: ცხოველების კვება და მორწყვა, მათზე მოვლა, გათბობა და ვენტილაცია, ინკუბატორები, ჰაერის გამათბობლები, საშრობები და ა.შ.

ელექტრო დენი და მისი სიმძლავრე

თანამედროვე მეცნიერებას ჯერ კიდევ არ შეუძლია სრულად ახსნას ელექტროენერგიის ბუნება. თუმცა, ჩვენთვის საკმარისია იდეა, რომ ელექტრული დენი არის ელექტრონების მიმართული მოძრაობა გამტარში. და რომ იმავე დენს შეუძლია მუშაობა, მაგალითად, ელექტროძრავის როტაცია, ელექტრო ღუმელის გაცხელება ან განათების უზრუნველყოფა. ეს სამუშაო იმის შედეგია, რომ ელექტრული ველის გავლენით ელექტრონები გადადის და მოძრაობენ გამტარში, რაც ასევე ნიშნავს, რომ შესრულებულია გარკვეული სამუშაო.

როგორც გახსოვთ, ელექტრო დენი ხასიათდება ორი ძირითადი პარამეტრით: ძაბვა და დენი.

Ვოლტაჟიარის პოტენციური განსხვავება დენის წყაროს ორ პოლუსს შორის დახურულ ელექტრულ წრეში.

მიმდინარე სიძლიერეარის ელექტროენერგიის რაოდენობა, რომელიც გადის წრედის კვეთაზე ერთ წამში.

ადვილი შესამჩნევია, რომ ორივე ტერმინი „ძაბვა“ და „დენი“ არ არის პირველადი, ისინი განისაზღვრება სხვა ცნებებით, ამ შემთხვევაში „პოტენციალი“ და „ელექტროენერგიის რაოდენობა“. მაგრამ ჩვენ კვლავ არ ჩავუღრმავდებით ფიზიკურ თეორიებს, შემოვიფარგლებით მოცემული განმარტებებით, მათ პირველად მივიჩნევთ. საბოლოო ჯამში, ჩვენთვის მხოლოდ მნიშვნელოვანია ვისწავლოთ როგორ გამოვიყენოთ ეს ცნებები პრაქტიკაში.

თქვენ, რა თქმა უნდა, სკოლიდან იცით, რომ ძაბვა ჩვეულებრივ აღინიშნება ასო U-ით და ძაბვის საზომი ერთეული არის ვოლტი (V). დენის სიძლიერე იზომება ამპერებში (A) და აღინიშნება ლათინური ასო I-ით.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ წინა სტატიაში, სამუშაოს წარმოების უნარი ხასიათდება სიდიდით, რომელსაც ეწოდება ენერგია. და გარკვეული პერიოდის განმავლობაში შესრულებული სამუშაოს თანაფარდობას დროის ამ მონაკვეთთან ეწოდება სიმძლავრე. იმის გამო, რომ დენსაც შეუძლია მუშაობა, ძალაუფლების კონცეფცია გამოიყენება ამ შემთხვევაში.

Ძალა მუდმივიელექტრული დენი აღინიშნება P ასოთი და გამოითვლება ფორმულით P=U*I, ანუ არის ძაბვისა და დენის ნამრავლი. ანუ რაც მეტია ძაბვა და დენი, მით მეტი სამუშაო კეთდება დროის ერთეულზე, ანუ მით მეტია ელექტრო დენის სიმძლავრე. ჩვენ არ შევწუხდებით იმის გარკვევაში, თუ რატომ არის ეს ზუსტად ასე, ჩვენ ავიღებთ ამ განცხადებას რწმენაზე (ეს გამართლებულია ფიზიკაში და თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ეს დასაბუთება თუ გსურთ).

ელექტრული სიმძლავრის ერთეული არის ვატი (W).

ერთი ვატი არის სიმძლავრე, რომელიც განვითარებულია ერთი ამპერის ელექტრული დენით ერთი ვოლტის ძაბვაზე.

ენერგიის უფრო დიდი ერთეულებია:

• 1 კილოვატი (კვტ) = 1000 ვტ.
• 1 მეგავატი (მგვტ) = 1000 კვტ.

მცირე ერთეულები:

• 1 მილივატი (მვტ) = 10 -3 ვტ;
• 1 მიკროვატი (μW) = 10 -6 W.

ჩვენ შევხვდებით ენერგიას მზის პანელების, ქარის გენერატორების და სხვა მოწყობილობების შეფასებისას, რომლებსაც შეუძლიათ ელექტრო დენის გამომუშავება.

ელექტრული წრე

ელექტრული წრე- მოწყობილობების ნაკრები, ელემენტები, რომლებიც შექმნილია ელექტრული დენის ნაკადისთვის, ელექტრომაგნიტური პროცესებისთვის, რომლებშიც შეიძლება აღწერილი იყოს დენის და ძაბვის ცნებების გამოყენებით.

ელექტრული სქემები იყოფა წრფივ და არაწრფივ. ხაზოვანი სქემები არის ის, რომელიც შედგება მხოლოდ წრფივი ელემენტებისაგან - გამტარები, წინააღმდეგობები, კონდენსატორები, ინდუქტორები ფერომაგნიტური ბირთვების გარეშე. ხაზოვანი ელემენტებისთვის, ელექტრული წინააღმდეგობა მუდმივია და დენი პირდაპირპროპორციულია ძაბვისა, რაც გამოიხატება ცნობილი ომის კანონით:

დენის სიძლიერე წრედის მონაკვეთში პირდაპირპროპორციულია ძაბვისა და უკუპროპორციულია წრედის მოცემული მონაკვეთის ელექტრული წინააღმდეგობისა.

ეს ურთიერთობა გამოხატავს ომის კანონს მიკროსქემის ერთგვაროვანი მონაკვეთისთვის: დირიჟორში დენის სიძლიერე პირდაპირპროპორციულია გამოყენებული ძაბვისა და უკუპროპორციულია გამტარის წინააღმდეგობისა. მნიშვნელობა R ჩვეულებრივ უწოდებენ ელექტრულ წინააღმდეგობას. დირიჟორების ელექტრული წინააღმდეგობის SI ერთეული არის ომ (Ω). 1 Ohm-ის წინააღმდეგობას აქვს წრედის განყოფილება, რომელშიც 1 V ძაბვის დროს ჩნდება დენი, რომლებიც ემორჩილებიან Ohm-ის კანონს, ეწოდება წრფივი.

აღსანიშნავია, რომ არსებობს ბევრი მასალა და მოწყობილობა, რომელიც არ ემორჩილება ომის კანონს, მაგალითად, ნახევარგამტარული დიოდი ან გაზგამშვები ნათურა. ლითონის გამტარებისთვისაც კი, საკმარისად მაღალი დენების დროს, შეინიშნება გადახრა Ohm-ის ხაზოვანი კანონისგან, რადგან ლითონის გამტარების ელექტრული წინააღმდეგობა იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ანუ, რეალური ელექტრული სქემების უმეტესობა არაწრფივია.

არაწრფივი სქემები შეიცავს ელემენტებს, რომელთა ელექტრული წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული დენზე ან ძაბვაზე, რის შედეგადაც დენი არ არის ძაბვის პირდაპირპროპორციული. დენის დამოკიდებულება ძაბვაზე არაწრფივი სქემებში გამოიხატება ე.წ.

არაწრფივი ელემენტები (გამაძლიერებლები, გენერატორები და ა.შ.) ანიჭებენ ელექტრულ სქემებს მიუწვდომელ თვისებებს წრფივ სქემებში (ძაბვის ან დენის სტაბილიზაცია, DC გაძლიერება და ა.შ.).

AC სიმძლავრე

Ohm-ის კანონი იმ ფორმით, რომელშიც ის ჩამოყალიბებულია თქვენ მიერ (I=U/R) მოქმედებს მხოლოდ DC სქემებისთვის. შესაბამისად, მიმდინარე სიმძლავრის ფორმულა P=I*U ასევე ვრცელდება მხოლოდ DC სქემებზე. პრაქტიკაში უდიდესი მნიშვნელობა ენიჭება სიმძლავრის გამოთვლას ალტერნატიული სინუსოიდური ძაბვისა და დენის სქემებში.

სიმძლავრე ალტერნატიული დენის წრეში გამოიხატება P+i*Q ფორმის რთული რიცხვით. ამ შემთხვევაში მის რეალურ ნაწილს აქტიური სიმძლავრე ეწოდება, მის წარმოსახვით ნაწილს კი რეაქტიული სიმძლავრე.

აქტიური სიმძლავრე ახასიათებს ელექტრული ენერგიის შეუქცევად გარდაქმნის სიჩქარეს სხვა სახის ენერგიად (თერმული და ელექტრომაგნიტური). რეაქტიული სიმძლავრე არის სიდიდე, რომელიც ახასიათებს ელექტრო მოწყობილობებში შექმნილ დატვირთვებს ელექტრომაგნიტური ველის ენერგიის რყევებით სინუსოიდური ალტერნატიული დენის წრეში.

აქტიური სიმძლავრის ერთეული კვლავ ვატია, ხოლო რეაქტიული სიმძლავრის ერთეული არის რეაქტიული ვოლტ-ამპერი (VAr, VAR, var).

მაგრამ მთლიან სიმძლავრეს აქვს პრაქტიკული მნიშვნელობა, როგორც მნიშვნელობა, რომელიც აღწერს მომხმარებელთა მიერ რეალურად დაწესებულ დატვირთვებს მიწოდების ელექტრო ქსელის ელემენტებზე (სადენები, კაბელები, გამანაწილებელი დაფები, ტრანსფორმატორები, ელექტროგადამცემი ხაზები), რადგან ეს დატვირთვები დამოკიდებულია დენზე. მოხმარებული და არა მომხმარებლის მიერ რეალურად გამოყენებული ენერგიაზე.

ჯამური სიმძლავრე არის მნიშვნელობა, რომელიც ტოლია პერიოდული ელექტრული დენის I ეფექტური მნიშვნელობების ნამრავლს წრედში და ძაბვის U მის ტერმინალებზე: S=U*I; დაკავშირებულია აქტიურ და რეაქტიულ სიმძლავრესთან მიმართებით: S = sqrt, სადაც P არის აქტიური სიმძლავრე, Q არის რეაქტიული სიმძლავრე, sqrt არის კვადრატული ფესვის სიმბოლო.

მთლიანი ელექტროენერგიის ერთეული არის ვოლტ-ამპერი (V·A, VA).

მყისიერი ელექტროენერგია

მყისიერი სიმძლავრე არის ძაბვისა და დენის მყისიერი მნიშვნელობების პროდუქტი ელექტრული წრედის ნებისმიერ ნაწილში.

DC სიმძლავრე

ვინაიდან დენის და ძაბვის მნიშვნელობები მუდმივია და ტოლია მყისიერი მნიშვნელობების ნებისმიერ დროს, სიმძლავრე შეიძლება გამოითვალოს ფორმულის გამოყენებით:

პასიური წრფივი წრედისთვის, რომელშიც ოჰმის კანონია დაცული, შეგვიძლია დავწეროთ:

თუ წრე შეიცავს EMF წყაროს, მაშინ მის მიერ გამოყოფილი ან შთანთქმული ელექტრული სიმძლავრე უდრის:

თუ EMF-ის შიგნით დენი პოტენციური გრადიენტის საპირისპიროა (EMF-ის შიგნით მიედინება პლუსიდან მინუსამდე), მაშინ სიმძლავრე შეიწოვება ქსელიდან EMF-ის წყაროს მიერ (მაგალითად, როდესაც ელექტროძრავა მუშაობს ან იტენება ბატარეა), თუ ის თანამიმართულია (მიედინება EMF-ის შიგნით მინუსიდან პლიუსამდე), მაშინ იგი წყაროდან გადადის ქსელში (ვთქვათ, გალვანური ბატარეის ან გენერატორის მუშაობისას). EMF წყაროს შიდა წინააღმდეგობის გათვალისწინებისას, მასზე გამოთავისუფლებული სიმძლავრე ემატება შთანთქმას ან კლებულობს გამომავალს.

AC სიმძლავრე

ალტერნატიულ ელექტრულ ველში პირდაპირი დენის სიმძლავრის ფორმულა გამოუყენებელი აღმოჩნდება. პრაქტიკაში უდიდესი მნიშვნელობა ენიჭება სიმძლავრის გამოთვლას ალტერნატიული სინუსოიდური ძაბვისა და დენის სქემებში.

ჯამური, აქტიური, რეაქტიული სიმძლავრის და სიმძლავრის ფაქტორის ცნებების დასაკავშირებლად მოსახერხებელია მივმართოთ რთული რიცხვების თეორიას. შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ალტერნატიული დენის წრეში სიმძლავრე გამოიხატება რთული რიცხვით, რომ აქტიური სიმძლავრე არის მისი რეალური ნაწილი, რეაქტიული სიმძლავრე არის წარმოსახვითი ნაწილი, მოჩვენებითი სიმძლავრე არის მოდული და კუთხე φ (ფაზის ცვლა). არის არგუმენტი. ასეთი მოდელისთვის, ქვემოთ დაწერილი ყველა მიმართება სწორი აღმოჩნდება.

აქტიური ძალა

პერიოდის საშუალო თმყისიერი სიმძლავრის მნიშვნელობას ეწოდება აქტიური სიმძლავრე: ერთფაზიან სინუსოიდური დენის სქემებში სადაც უდა მე- ძაბვის და დენის rms მნიშვნელობები, φ - ფაზის კუთხე მათ შორის. არასინუსოიდული დენის სქემებისთვის ელექტრული სიმძლავრე უდრის ცალკეული ჰარმონიების შესაბამისი საშუალო სიმძლავრის ჯამს. აქტიური სიმძლავრე ახასიათებს ელექტრული ენერგიის შეუქცევად გარდაქმნის სიჩქარეს სხვა სახის ენერგიად (თერმული და ელექტრომაგნიტური). აქტიური სიმძლავრე ასევე შეიძლება გამოიხატოს დენის, ძაბვის და მიკროსქემის წინააღმდეგობის აქტიური კომპონენტის მიხედვით რან მისი გამტარობა გფორმულის მიხედვით, როგორც სინუსოიდური, ისე არასინუსოიდური დენის ნებისმიერ ელექტრულ წრეში, მთელი მიკროსქემის აქტიური სიმძლავრე უდრის წრედის ცალკეული ნაწილების აქტიური სიმძლავრეების ჯამს, ელექტრული სიმძლავრე განისაზღვრება, როგორც ცალკეული ფაზის ძალაუფლების ჯამი. სრული ძალით საქტიური დაკავშირებულია მიმართებით

მიკროპროცესორულ ტექნოლოგიაზე თანამედროვე ელექტრული საზომი გადამყვანების გამოყენება საშუალებას იძლევა უფრო ზუსტი შეფასდეს ინდუქციური და ტევადობითი დატვირთვიდან ცვლადი ძაბვის წყაროზე დაბრუნებული ენერგიის რაოდენობა.

რეაქტიული სიმძლავრის გადამყვანები ფორმულის გამოყენებით ქ = UI sin φ უფრო მარტივი და ბევრად იაფია, ვიდრე მიკროპროცესორზე დაფუძნებული საზომი გადამყვანები.

სრული სიმძლავრე

მთლიანი ელექტროენერგიის ერთეული - ვოლტ-ამპერი (V A, VA)

მთლიანი სიმძლავრე არის მნიშვნელობა, რომელიც ტოლია პერიოდული ელექტრული დენის ეფექტური მნიშვნელობების პროდუქტის მეწრედში და ძაბვაში უმის დამჭერებზე: S = UI; დაკავშირებულია აქტიურ და რეაქტიულ ძალებთან მიმართებით: სად რ- აქტიური ძალა, ქ- რეაქტიული სიმძლავრე (ინდუქციური დატვირთვით ქ> 0 და ტევადობით ქ < 0 ).

ვექტორული ურთიერთობა მთლიან, აქტიურ და რეაქტიულ სიმძლავრეს შორის გამოიხატება ფორმულით:

მთლიან სიმძლავრეს აქვს პრაქტიკული მნიშვნელობა, როგორც მნიშვნელობა, რომელიც აღწერს მომხმარებლის მიერ რეალურად დაკისრებულ დატვირთვას მიწოდების ქსელის ელემენტებზე (სადენები, კაბელები, გამანაწილებელი დაფები, ტრანსფორმატორები, ელექტროგადამცემი ხაზები), რადგან ეს დატვირთვები დამოკიდებულია მოხმარებულ დენზე და არა რეალურად გამოყენებული ენერგია მომხმარებლის მიერ. სწორედ ამიტომ ტრანსფორმატორებისა და გამანაწილებელი დაფების სიმძლავრის მაჩვენებელი იზომება ვოლტ-ამპერებში და არა ვატებში.

კომპლექსური სიმძლავრე

წრეში არაწრფივი დენის დამახინჯების არსებობა ნიშნავს ძაბვისა და დენის მყისიერ მნიშვნელობებს შორის პროპორციულობის დარღვევას, რომელიც გამოწვეულია დატვირთვის არაწრფივობით, მაგალითად, როდესაც დატვირთვა რეაქტიული ან იმპულსური ხასიათისაა. ხაზოვანი დატვირთვით, წრეში დენი პროპორციულია მყისიერი ძაბვის, მთელი მოხმარებული სიმძლავრე აქტიურია. არაწრფივი დატვირთვით, წრეში აშკარა (მთლიანი) სიმძლავრე იზრდება არაწრფივი დენის დამახინჯების სიმძლავრის გამო, რომელიც არ მონაწილეობს სამუშაოს შესრულებაში. არაწრფივი დამახინჯების სიმძლავრე არ არის აქტიური და მოიცავს როგორც რეაქტიულ სიმძლავრეს, ასევე სხვა დენის დამახინჯების ძალას. ამ ფიზიკურ რაოდენობას აქვს სიმძლავრის განზომილება, ამიტომ VA (ვოლტ-ამპერი) ან VAR (ვოლტ-ამპერი რეაქტიული) შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც არააქტიური სიმძლავრის საზომი ერთეული. არ არის მიზანშეწონილი W (ვატი) გამოყენება ისე, რომ უმოქმედო სიმძლავრე არ აგვერიოს აქტიურ სიმძლავრესთან.

უმოქმედო, აქტიური და სრული ძალაუფლების ურთიერთობა

მოდით აღვნიშნოთ უმოქმედო სიმძლავრის რაოდენობა ნ. მეშვეობით მემოდით აღვნიშნოთ მიმდინარე ვექტორი u- ძაბვის ვექტორი. წერილები მედა უჩვენ აღვნიშნავთ შესაბამის ეფექტურ მნიშვნელობებს:

წარმოვიდგინოთ მიმდინარე ვექტორი მეროგორც ორი ორთოგონალური კომპონენტის ჯამი მე ადა მე გვ, რომელსაც ჩვენ დავარქმევთ შესაბამისად აქტიურ და პასიურს. იმის გამო, რომ სამუშაოს შესრულებაში ჩართულია მხოლოდ ძაბვის მიმართ კოლინეარული დენის კომპონენტი, ჩვენ მოვითხოვთ, რომ აქტიური კომპონენტი იყოს ძაბვის თანამიმართული, ე.ი. მე ა = λ u, სადაც λ არის რაღაც მუდმივი, ხოლო პასიური არის ორთოგონალური, ანუ გვაქვს

ჩამოვწეროთ გამოხატულება აქტიური ძალაუფლებისთვის პბოლო ტოლობის სკალარულად გამრავლება u :

აქედან ვპოულობთ

არააქტიური სიმძლავრის ოდენობის გამოხატვას აქვს ფორმა, სადაც S = U I- სრული ძალა.

მიკროსქემის ჯამური სიმძლავრისთვის, ჰარმონიული დენისა და ძაბვის მქონე წრედის გამოსახულების მსგავსი გამოსახულება მოქმედებს, მხოლოდ რეაქტიული სიმძლავრის ნაცვლად გამოიყენება არააქტიური სიმძლავრე:

თანამედროვე ადამიანი მუდმივად ხვდება ელექტროენერგიას ყოველდღიურ ცხოვრებაში და სამსახურში, იყენებს მოწყობილობებს, რომლებიც მოიხმარენ ელექტრო დენს და მოწყობილობებს, რომლებიც გამოიმუშავებენ მას. მათთან მუშაობისას ყოველთვის უნდა გაითვალისწინოთ მათი შესაძლებლობები, რომლებიც შეიცავს ტექნიკურ მახასიათებლებს.

ნებისმიერი ელექტრომოწყობილობის ერთ-ერთი მთავარი მაჩვენებელია ისეთი ფიზიკური რაოდენობა, როგორიცაა ელექტროენერგიის. მას ჩვეულებრივ უწოდებენ ელექტროენერგიის წარმოების, გადაცემის ან გადაქცევის ინტენსივობას ან სიჩქარეს სხვა სახის ენერგიად, მაგალითად, თერმული, მსუბუქი, მექანიკური.

დიდი ელექტრული სიმძლავრის ტრანსპორტირება ან გადაცემა სამრეწველო მიზნებისთვის ხორციელდება.

ტრანსფორმაცია ხორციელდება სატრანსფორმატორო ქვესადგურებში.

ელექტროენერგიის მოხმარება ხდება საყოფაცხოვრებო და სამრეწველო მოწყობილობებში სხვადასხვა მიზნებისთვის. მათი ერთ-ერთი გავრცელებული ტიპია.

გენერატორების, ელექტროგადამცემი ხაზების და მომხმარებლების ელექტროენერგიას DC და AC სქემებში აქვს იგივე ფიზიკური მნიშვნელობა, რაც ამავდროულად გამოიხატება სხვადასხვა კოეფიციენტებით, კომპოზიტური სიგნალების ფორმის მიხედვით. ზოგადი შაბლონების დასადგენად, ჩვენ გავაცანით მყისიერი ღირებულებების ცნებები. ისინი კიდევ ერთხელ ხაზს უსვამენ ელექტროენერგიის ტრანსფორმაციის სიჩქარის დროზე დამოკიდებულებას.

მყისიერი ელექტრული სიმძლავრის განსაზღვრა

თეორიულ ელექტროტექნიკაში, დენის, ძაბვისა და სიმძლავრის ძირითადი ურთიერთობების გამოსათვლელად, მათი წარმოდგენები გამოიყენება მყისიერი რაოდენობების სახით, რომლებიც აღირიცხება დროის გარკვეულ მომენტში.

თუ ძალიან მოკლე დროში ∆t ერთეული ელემენტარული მუხტი q გადადის "1" წერტილიდან "2" წერტილამდე U ძაბვის გავლენით, მაშინ ის მუშაობს ამ წერტილებს შორის პოტენციური სხვაობის ტოლი. მისი გაყოფით ∆t დროის ინტერვალზე, მივიღებთ მყისიერი სიმძლავრის გამოხატულებას Pe(1-2) ერთეული მუხტისთვის.

ვინაიდან გამოყენებული ძაბვის გავლენის ქვეშ მოძრაობს არა მხოლოდ ერთი მუხტი, არამედ ყველა მეზობელი, რომელიც იმყოფება ამ ძალის გავლენის ქვეშ, რომელთა რიცხვი მოხერხებულად არის წარმოდგენილი Q რიცხვით, მაშინ მათთვის შეგვიძლია დავწეროთ მყისიერი სიმძლავრის მნიშვნელობა. PQ (1-2).

მარტივი გარდაქმნების შემდეგ, ჩვენ ვიღებთ P სიმძლავრის გამოხატვას და მისი მყისიერი მნიშვნელობის p(t) დამოკიდებულებას მყისიერი დენის i(t) და ძაბვის u(t) პროდუქტის კომპონენტებზე.

DC ელექტრო სიმძლავრის განსაზღვრა

წრედის მონაკვეთზე ძაბვის ვარდნის სიდიდე და მასში გამავალი დენი არ იცვლება და რჩება სტაბილური, მყისიერი მნიშვნელობების ტოლი. მაშასადამე, ამ წრეში სიმძლავრე შეიძლება განისაზღვროს ამ რაოდენობების გამრავლებით ან დასრულებული სამუშაოს A გაყოფით მისი შესრულების დროზე, როგორც ეს ნაჩვენებია განმარტებით სურათზე.

AC ელექტრო სიმძლავრის განსაზღვრა

ელექტრული ქსელებით გადაცემული დენებისა და ძაბვების სინუსოიდური ცვლილებების კანონები აკისრებს მათ გავლენას ასეთ სქემებში სიმძლავრის გამოხატვაზე. აქ მოქმედებს მთლიანი სიმძლავრე, რომელიც აღწერილია სიმძლავრის სამკუთხედით და შედგება აქტიური და რეაქტიული კომპონენტებისგან.

სინუსოიდური ფორმის ელექტრული დენი ყველა მონაკვეთში შერეული ტიპის დატვირთვით ელექტროგადამცემ ხაზებზე გავლისას არ ცვლის მისი ჰარმონიის ფორმას. და ძაბვის ვარდნა რეაქტიულ დატვირთვებზე გადადის ფაზაში გარკვეული მიმართულებით. მყისიერი სიდიდის გამოხატულება გვეხმარება გავიგოთ გამოყენებული დატვირთვების გავლენა წრეში სიმძლავრის ცვლილებაზე და მის მიმართულებაზე.

ამავდროულად, დაუყოვნებლივ მიაქციეთ ყურადღება იმ ფაქტს, რომ დენის დინების მიმართულება გენერატორიდან მომხმარებელზე და გადაცემული სიმძლავრე შექმნილი სქემით არის სრულიად განსხვავებული რამ, რაც ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება არა მხოლოდ არ ემთხვეოდეს, არამედ მიმართულიც იყოს. საპირისპირო მიმართულებით.

განვიხილოთ ეს ურთიერთობები მათ იდეალურ, სუფთა გამოვლინებაში სხვადასხვა ტიპის დატვირთვისთვის:

აქტიური;

capacitive;

ინდუქციური.

დენის განაწილება აქტიურ დატვირთვაზე

ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ გენერატორი აწარმოებს u ძაბვის იდეალურ სინუსოიდს, რომელიც გამოიყენება მიკროსქემის წმინდა აქტიურ წინააღმდეგობაზე. ამმეტრი A და ვოლტმეტრი V ზომავენ დენს I და ძაბვას U ყოველ ჯერზე t.

გრაფიკი გვიჩვენებს, რომ დენის და ძაბვის ვარდნის სინუსოიდები აქტიურ წინაღობაზე ემთხვევა სიხშირესა და ფაზას და აკეთებენ იგივე რხევებს. მათი პროდუქტით გამოხატული სიმძლავრე ორჯერ მეტი სიხშირით რხევა და ყოველთვის დადებითი რჩება.

p=u∙i=Um∙sinωt∙Um/R∙sinωt=Um 2 /R∙sin 2 ωt=Um 2 /2R∙(1-cos2ωt).

თუ გადავალთ გამოსახულებაზე, მივიღებთ: p=P∙(1-cos2ωt).

შემდეგი, ჩვენ ვაერთიანებთ სიმძლავრეს ერთი რხევის T პერიოდში და შეგვიძლია შევამჩნიოთ, რომ ენერგიის ზრდა ∆W იზრდება ამ პერიოდის განმავლობაში. დროთა განმავლობაში, აქტიური წინააღმდეგობა აგრძელებს ელექტროენერგიის ახალი ნაწილის მოხმარებას, როგორც ეს ნაჩვენებია გრაფიკზე.

რეაქტიულ დატვირთვებზე ენერგიის მოხმარების მახასიათებლები განსხვავებულია და განსხვავებული გარეგნობა აქვს.

დენის მიწოდება ტევადობის დატვირთვაზე

გენერატორის სიმძლავრის წრეში, ჩვენ ვცვლით რეზისტენტულ ელემენტს C ტევადობის მქონე კონდენსატორით.

ტევადობის დენსა და ძაბვის ვარდნას შორის კავშირი გამოიხატება ურთიერთობით: I=C∙dU/dt=ω∙C ∙Um∙cosωt.

მოდით გავამრავლოთ დენის მყისიერი გამოხატვის მნიშვნელობები ძაბვით და მივიღოთ სიმძლავრის მნიშვნელობა, რომელიც მოიხმარს ტევადობის დატვირთვას.

p=u∙i=Um∙sinωt∙ωC ∙Um∙cosωt=ω∙C ∙Um 2 ∙sinωt∙cosωt=Um 2 /(2X c)∙sin2ωt=U 2 /(2X c)∙sin2ωt.

აქ ხედავთ, რომ სიმძლავრე რყევა ნულის ირგვლივ გამოყენებული ძაბვის ორჯერ მეტი სიხშირით. მისი ჯამური მნიშვნელობა ჰარმონიულ პერიოდში, ისევე როგორც ენერგიის ზრდა, არის ნული.

ეს ნიშნავს, რომ ენერგია მოძრაობს დახურულ წრეში ორივე მიმართულებით, მაგრამ არ ასრულებს რაიმე სამუშაოს. ეს ფაქტი აიხსნება იმით, რომ როდესაც წყაროს ძაბვა იზრდება აბსოლუტური მნიშვნელობით, სიმძლავრე დადებითია და ენერგიის ნაკადი წრედის გავლით მიმართულია კონტეინერში, სადაც ენერგია გროვდება.

მას შემდეგ, რაც ძაბვა გადადის ვარდნის ჰარმონიულ განყოფილებაში, ენერგია ბრუნდება ტევადობიდან წრედში წყარომდე. ორივე ამ პროცესში სასარგებლო სამუშაო არ კეთდება.

დენის მიწოდება ინდუქციურ დატვირთვაზე

ახლა დენის წრეში ჩვენ ვცვლით კონდენსატორს ინდუქციით L.

აქ ინდუქციური დენი გამოიხატება მიმართებით:

I=1/L∫udt=-Um/ωL∙cos ωt.

შემდეგ მივიღებთ

p=u∙i=Um∙sinωt∙ωC ∙(-Um/ωL∙cosωt)=-Um 2 /ωL∙sinωt∙cosωt=-Um 2 /(2X L)∙sin2ωt=-U 2 /(2X L) ∙sin2ωt.

შედეგად მიღებული გამონათქვამები საშუალებას გვაძლევს დავინახოთ ძალაუფლების მიმართულების ცვლილების ბუნება და ენერგიის ზრდა ინდუქციურობაზე, რომლებიც ასრულებენ იგივე რხევებს, რომლებიც გამოუსადეგარია სამუშაოს შესასრულებლად, როგორც ტევადობაზე.

რეაქტიული დატვირთვით გამოთავისუფლებულ სიმძლავრეს რეაქტიული კომპონენტი ეწოდება. იდეალურ პირობებში, როდესაც დამაკავშირებელ მავთულს არ აქვს აქტიური წინააღმდეგობა, ის უვნებელია და არანაირ ზიანს არ ქმნის. მაგრამ რეალურ ელექტრომომარაგების პირობებში, პერიოდული გადასასვლელები და რეაქტიული სიმძლავრის რყევები იწვევს ყველა აქტიური ელემენტის გათბობას, მათ შორის დამაკავშირებელ სადენებს, რაც მოიხმარს ენერგიის გარკვეულ რაოდენობას და ამცირებს წყაროს გამოყენებულ სრულ სიმძლავრეს.

ენერგიის რეაქტიულ კომპონენტს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ის საერთოდ არ აკეთებს რაიმე სასარგებლო სამუშაოს, მაგრამ იწვევს ელექტროენერგიის დაკარგვას და აღჭურვილობის გადაჭარბებულ დატვირთვას, რაც განსაკუთრებით საშიშია კრიტიკულ სიტუაციებში.

ამ მიზეზების გამო, სპეციალური გამოიყენება რეაქტიული სიმძლავრის გავლენის აღმოსაფხვრელად.

შერეული დატვირთვის სიმძლავრის მიწოდება

მაგალითად, ჩვენ ვიყენებთ დატვირთვას გენერატორზე აქტიური ტევადობის მახასიათებლით.

სურათის გასამარტივებლად, ზემოთ მოცემულ გრაფიკზე არ არის ნაჩვენები დენებისა და ძაბვების სინუსოიდები, მაგრამ გასათვალისწინებელია, რომ დატვირთვის აქტიურ-ტევადობის ბუნებით, დენის ვექტორი მიჰყავს ძაბვას.

p=u∙i=Um∙sinωt∙ωC ∙Im∙sin(ωt+φ).

გარდაქმნების შემდეგ ვიღებთ: p=P∙(1- cos 2ωt)+Q ∙sin2ωt.

ეს ორი ტერმინი ბოლო გამოსახულებაში არის მყისიერი მთლიანი სიმძლავრის აქტიური და რეაქტიული კომპონენტები. მხოლოდ პირველი მათგანი აკეთებს სასარგებლო საქმეს.

დენის საზომი ხელსაწყოები

ელექტროენერგიის მოხმარების გასაანალიზებლად და საფასურის გადასახდელად გამოიყენება აღრიცხვის მოწყობილობები, რომლებსაც დიდი ხანია ეძახდნენ. მათი მუშაობა ემყარება დენის და ძაბვის ეფექტური მნიშვნელობების გაზომვას და მათ ავტომატურად გამრავლებას ინფორმაციის გამომუშავებაზე.

მრიცხველები აჩვენებს ენერგიის მოხმარებას ელექტრო მოწყობილობების მუშაობის დროის გათვალისწინებით მზარდი საფუძველზე ელექტრო მრიცხველის დატვირთვის ქვეშ ჩართვის მომენტიდან.

ალტერნატიული დენის სქემებში სიმძლავრის აქტიური კომპონენტის და რეაქტიული კომპონენტის გასაზომად გამოიყენება ვარმეტრები. მათ აქვთ სხვადასხვა საზომი ერთეული:

ვატი (W, W);

var (Var, var, var).

ენერგიის მთლიანი მოხმარების დასადგენად, აუცილებელია მისი მნიშვნელობის გამოთვლა სიმძლავრის სამკუთხედის ფორმულის გამოყენებით, ვატმეტრისა და ვარმეტრის ჩვენებების საფუძველზე. იგი გამოიხატება მის ერთეულებში - ვოლტ-ამპერებში.

თითოეული ერთეულის მიღებული აღნიშვნები ეხმარება ელექტრიკოსებს განსაჯონ არა მხოლოდ მისი სიდიდე, არამედ დენის კომპონენტის ბუნებაც.