Kas yra elektros tiekimas?

Šiuolaikinis žmogus kasdieniame gyvenime ir darbe nuolat susiduria su elektra, naudojasi elektros srovę vartojančiais ir ją generuojančiais prietaisais. Dirbdami su jais visada turėtumėte atsižvelgti į jų galimybes, būdingas techninėms charakteristikoms.

Vienas pagrindinių bet kurio elektros prietaiso rodiklių yra toks fizinis dydis kaip elektros energija... Elektros generavimo, perdavimo ar pavertimo kitomis energijos rūšimis intensyvumu ar greičiu įprasta vadinti, pavyzdžiui, šiluma, šviesa, mechaninis.

Didelės elektros energijos transportavimas ar perdavimas pramonės reikmėms vykdomas pagal aukštos įtampos elektros linijos.

Transformacija elektros energija atliekama transformatorinėse pastotėse.

Elektra suvartojama įvairiems tikslams skirtuose buitiniuose ir pramoniniuose įrenginiuose. Vienas iš įprastų jų tipų yra įvairių kategorijų kaitrinės lempos.

Generatorių, elektros linijų ir vartotojų elektros galia nuolatinės ir kintamosios srovės grandinėse turi tą pačią fizinę reikšmę, kuri vienu metu išreiškiama skirtingais santykiais, priklausomai nuo sudėtinių signalų formos. Apibrėžti bendruosius dėsningumus, momentinių reikšmių sąvokas... Jie vėlgi pabrėžia elektros transformacijos greičio priklausomybę nuo laiko.

Momentinės elektros galios nustatymas

Teorinėje elektrotechnikoje, siekiant išvesti pagrindinius srovės, įtampos ir galios ryšius, naudojami jų atvaizdai momentinių verčių pavidalu, kurie fiksuojami tam tikru laiko momentu.

Jei per labai trumpą laiko tarpą ∆t vienas elementarus krūvis q, veikiamas įtampos U, juda iš taško «1» į tašką «2», tai jis atlieka darbą, lygų potencialų skirtumui tarp šių taškų. Padalinę jį iš laiko intervalo ∆t, gauname momentinės galios vieneto įkrovos Pe išraišką (1-2).

Kadangi veikiant įtampai juda ne tik vienas įkrovimas, bet ir visi gretimieji, kurie yra veikiami šios jėgos, kurių skaičius patogiai pavaizduotas skaičiumi Q, tada momentinė galios vertė PQ Jiems galima parašyti (1-2).

Atlikę nesudėtingas transformacijas, gauname galios P ​​išraišką ir jos momentinės reikšmės p (t) priklausomybę nuo momentinės srovės i (t) ir įtampos u (t) sandaugos.

Nuolatinės elektros galios nustatymas

V DC grandinės įtampos kritimo dydis grandinės atkarpoje ir per ją tekanti srovė nesikeičia ir išlieka stabili, lygi momentinėms reikšmėms.Todėl šios grandinės galią galima nustatyti padauginus šias vertes arba padalijus tobulą darbą A iš jo atlikimo laikotarpio, kaip parodyta aiškinamajame paveikslėlyje.

Kintamosios srovės elektros galios nustatymas

Elektros tinklais perduodamų srovių ir įtampų sinusoidinio kitimo dėsniai daro savo įtaką galios raiškai tokiose grandinėse. Čia veikia regimoji galia, kuri apibūdinama galios trikampiu ir susideda iš aktyviųjų ir reaktyviųjų komponentų.

Sinusoidinė elektros srovė, eidama per elektros linijas su mišriomis apkrovomis visose atkarpose, nekeičia savo harmonikos formos.O įtampos kritimas esant reaktyviosioms apkrovoms faze pasislenka tam tikra kryptimi. Momentinės reikšmės išraiškos padeda suprasti taikomų apkrovų įtaką galios pokyčiui grandinėje ir jo krypčiai.

Tuo pačiu iš karto atkreipkite dėmesį į tai, kad srovės srauto kryptis nuo generatoriaus iki vartotojo ir per sukurtą grandinę perduodama galia yra visiškai skirtingi dalykai, kurie kai kuriais atvejais gali ne tik nesutapti, bet ir būti nukreiptas priešingomis kryptimis.

Apsvarstykite šiuos santykius kaip idealų, gryną įvairių tipų apkrovų pasireiškimą:

• aktyvus;

• talpinis;

• indukcinis.

Aktyvus apkrovos galios išsklaidymas

Darysime prielaidą, kad generatorius sukuria idealią sinusoidinę įtampą u, kuri taikoma grynai aktyviajai grandinės varžai. Ampermetras A ir voltmetras V matuoja srovę I ir įtampą U kiekvieną kartą t.

Grafikas rodo, kad srovės sinusoidai ir įtampos kritimas per aktyviąją varžą sutampa dažniu ir faze, todėl svyruoja vienodi. Jėga, išreikšta jų sandauga, svyruoja dvigubai didesniu dažniu ir visada išlieka teigiama.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ Um / R ∙ sinωt = Um2/ R ∙ sin2ωt = Um2/ 2R ∙ (1-cos2ωt).

Jei pereitume prie išraiškos darbinė įtampa, tada gauname: p = P ∙ (1-cos2ωt).

Tada integruosime galią per vieno svyravimo T periodą ir galėsime pastebėti, kad energijos padidėjimas ∆W per šį intervalą didėja. Laikui bėgant pasipriešinimas ir toliau suvartoja naujas elektros energijos dalis, kaip parodyta diagramoje.

Esant reaktyviosioms apkrovoms, energijos suvartojimo charakteristikos skiriasi, jos turi skirtingą formą.

Talpinės galios išsklaidymas

Generatoriaus elektros grandinėje varžinį elementą pakeiskite C talpos kondensatoriumi.

Ryšys tarp srovės ir įtampos kritimo talpoje išreiškiamas santykiu: I = C ∙ dU / dt = ω ∙ C ∙ Um ∙ cosωt.

Srovės momentinių išraiškų reikšmes padauginame iš įtampos ir gauname talpinės apkrovos suvartojamos galios vertę.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Um ∙ cosωt = ω ∙ C ∙ Um2∙ sinωt ∙ cosωt = Um2/ (2X° C) ∙ Um2ψ2 (∙∙ sin2ωt = sin2ωt.

Čia matote, kad galia svyruoja apie nulį, kai yra dvigubai didesnis nei naudojamos įtampos dažnis. Jo bendra harmoninio laikotarpio vertė, taip pat energijos padidėjimas yra lygus nuliui.

Tai reiškia, kad energija juda išilgai uždaros grandinės grandinės abiem kryptimis, bet neveikia.Toks faktas paaiškinamas tuo, kad šaltinio įtampai padidėjus absoliučia verte, galia yra teigiama, o energijos srautas per grandinę nukreipiamas į talpyklą, kurioje kaupiama energija.

Po to, kai įtampa pereina į krintančios harmonikos sekciją, energija iš kondensatoriaus grąžinama į grandinę į šaltinį. Nė viename procese neatliekamas joks naudingas darbas.

Galios išsklaidymas esant indukcinei apkrovai

Dabar maitinimo grandinėje pakeiskite kondensatorių induktyvumu L.

Čia srovė per induktyvumą išreiškiama santykiu:

I = 1 / L∫udt = -Um / ωL ∙ cos ωt.

Tada gauname

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ (-Um / ωL ∙ cosωt) = - Um2/ ωL ∙ sinωt ∙ cosωt = -Um2/ (2ХL) ∙ -2 sinωt

Gautos išraiškos leidžia pamatyti galios krypties pokyčio pobūdį ir energijos padidėjimą ant induktyvumo, kurie atlieka tuos pačius virpesius, kurie yra nenaudingi darbui, kaip ir talpoje.

Reaktyviosiose apkrovose išsiskirianti galia vadinama reaktyviąja komponente. Idealiomis sąlygomis, kai jungiamieji laidai neturi aktyvios varžos, atrodo nekenksmingi ir nekelia jokios žalos. Tačiau realiomis galios sąlygomis periodiniai pereinamieji procesai ir reaktyviosios galios svyravimai sukelia visų aktyviųjų elementų, įskaitant jungiamuosius laidus, kaitinimą, kuriam sunaudojama šiek tiek energijos ir sumažėja visos šaltinio naudojamos visos galios vertė.

Pagrindinis skirtumas tarp reaktyviosios galios komponento yra tas, kad ji visiškai neatlieka naudingo darbo, o sukelia elektros energijos nuostolius ir įrangos perteklinę apkrovą, o tai ypač pavojinga kritinėse situacijose.

Dėl šių priežasčių, siekiant pašalinti reaktyviosios galios įtaką, pvz technines sistemas jos kompensavimui.

Galios paskirstymas esant mišriai apkrovai

Kaip pavyzdį naudojame generatoriaus apkrovą su aktyvia talpine charakteristika.

Kad vaizdas būtų supaprastintas, pateiktoje diagramoje srovių ir įtampų sinusoidai nerodomi, tačiau reikia turėti omenyje, kad esant aktyviam-talpiniam apkrovos pobūdžiui, srovės vektorius veda į įtampą.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Im ∙ sin (ωt + φ).

Po transformacijų gauname: p = P ∙ (1- cos 2ωt) + Q ∙ sin2ωt.

Šie du terminai paskutinėje išraiškoje yra aktyvieji ir reaktyvieji momentinės tariamosios galios komponentai. Tik pirmasis iš jų atlieka naudingą darbą.

Galios matavimo įrankiai

Elektros suvartojimui analizuoti ir jam apskaičiuoti naudojami matavimo prietaisai, kurie jau seniai vadinami "Skaitikliai"… Jų darbas pagrįstas efektyvių srovės ir įtampos verčių matavimu ir automatiniu jų padauginimu iš informacijos išvesties.

Skaitikliai rodo energijos suvartojimą, skaičiuodami elektros prietaisų veikimo laiką laipsniškai nuo to momento, kai skaitiklis įjungiamas esant apkrovai.

Norėdami išmatuoti aktyvųjį galios komponentą kintamosios srovės grandinėse, vatmetrai, o reaktyvieji - varmetrai. Jie turi skirtingus vienetų pavadinimus:

• vatai (W, W);

• var (var, var, var).

Norint nustatyti bendrą energijos suvartojimą, reikia apskaičiuoti jo vertę pagal galios trikampio formulę, pagrįstą vatmetro ir varmetro rodmenimis. Jis išreiškiamas savais vienetais - voltais-amperais.

Priimti kiekvieno agregatų pavadinimai padeda elektrikams įvertinti ne tik jo vertę, bet ir galios komponento pobūdį.