Показание
ваттметра равно произведению напряжения
на зажимах его параллельной цепи 
,
тока его последовательной обмотки 
и
косинуса угла между векторами 
и
(рис.
13.1).
Рис.
13.1. Определение показания ваттметра
Стрелки
напряжения 
и
тока 
на
схеме ваттметра начинаются у зажимов,
отмеченных звездочками, так называемых
генераторных зажимов.
Из
рис. 11.1 следует:
Поэтому
Данное
вычисление может быть оформлено и иначе:
При
измерении мощности в реальных цепях в
зависимости от схемы подключения
ваттметра показание последнего может
быть как положительным, так и отрицательным.
Поэтому результат может получиться и
со знаком минус.
14. Преобразование электрической цепи
В
соответствии с заданием № 3 к расчету
электрической цепи однофазного
синусоидального тока часть заданной
цепи (см. рис. 11.1), содержащую обе ЭДС и
подключенную к зажимам 
и 
(к
зажимам
переменного элемента
третьей ветви), требуется представить
в виде эквивалентного генератора (рис.
14.1), параметры которого определяются
на основании теоремы об активном
двухполюснике.
ЭДС
эквивалентного генератора 
равна
напряжению холостого хода 
на
разомкнутых
зажимах
двухполюсника (рис. 14.2).
Для
ее определения необходимо сначала найти
ток 
:
и
затем напряжение 
:
или
по другой формуле (через параметры
первой ветви):
Итак,
(14.1)
Внутреннее
сопротивление эквивалентного
генератора ZЭ равно
входному сопротивлению двухполюсника
(входному сопротивлению цепи на рис.
14.2 относительно зажимов 
и 
при
мысленно
закороченных ЭДС):
Рис.
14.2. Холостой ход активного двухполюсника
Для
проверки найденных 
и 
найдем
ток 
по
схеме рис. 14.1 при заданном значении 
:
(14.2)
Получили
величину, равную найденной ранее.
15. Построение круговой диаграммы
Записываем
комплексное уравнение окружности для
неразветвлённой цепи (рис. 14.1):
,
где 
–
ток короткого замыкания, протекающий
по цепи при закороченном переменном
сопротивлении
и равный
, (15.1)
Ψ
– угол, равный разности аргументов
переменного и постоянного комплексных
сопротивлений:
.
Порядок
построения круговой диаграммы
1.
Выбираем масштабы ЭДС – mE,
тока – mI и
сопротивления – mZ.
2.
На комплексной плоскости по выражению
(14.1) в выбранном масштабе
откладываем вектор ЭДС эквивалентного
генератора 
(рис.
15.1).
3.
По данным формулы (15.1) проводим вектор
тока короткого замыкания 
.
Его длина равна
модулю
тока короткого замыкания, делённому на
масштаб тока:
.
Рис.
15.1. Круговая диаграмма тока
4.
На векторе 
от
его начала откладываем отрезок 0а,
определяющий в масштабе сопротивления
модуль постоянного сопротивления 
:
.
5.
Через точку а под
углом –Ψ к направлению 
проводим
линию переменного параметра (л.п.п.). Для
правильного её проведения мы должны
зайти за точку а (идя
от начала вектора 
)
и
отложить
в нужном направлении угол –Ψ. В
рассматриваемом примере этот угол
отрицателен (–Ψ = –129,7°), поэтому он
откладывается по часовой стрелке.
Из
точки 0 (из начала координат) перпендикулярно
линии переменного параметра проводим
отрезок 0D
Из
середины вектора 
(из
точки р)
восстанавливаем перпендикуляр pb. Точка
пересечения
отрезков pb и 0D (точка с)
– центр окружности, отрезок 0с –
её радиус.
Устанавливаем
остриё циркуля в точку с и
радиусом, равным отрезку с0,
проводим дугу окружности между
точками 0 и К.
Рабочая часть окружности лежит с той
же стороны от вектора
,
что и линия переменного параметра.
Для
определения тока по диаграмме откладываем
на линии переменного параметра
отрезок аn, равный
в масштабе mZ заданному
значению переменного сопротивления: аn =
.
Из начала
координат
через точку n проводим
прямую. Точка пересечения этой прямой
с окружностью (точка М)
является концом вектора тока 
.
Величина тока равна произведению длины
вектора на
масштаб:
I3 =
0MּmI .
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Схема включения ваттметра
Для непосредственного измерения мощности цепи постоянного тока применяется ваттметр. Неподвижная последовательная катушка или катушка тока ваттметра соединяется последовательно с приемниками электрической энергии. Подвижная параллельная катушка или катушка напряжения, соединенная последовательно с добавочным сопротивлением, образует параллельную цепь ваттметра, которая присоединяется параллельно приемникам энергии.
Угол поворота подвижной части ваттметра:
где I — ток последовательной катушки; I и — ток параллельной катушки ваттметра.
Рис. 1. Схема устройства и соединений ваттметра
Так как в результате применения добавочного сопротивления параллельная цепь ваттметра имеет практически постоянное сопротивление r u , то α = (k2/Ru)IU = k2IU = k3P
Таким образом, по углу поворота подвижной части ваттметра можно судить о мощности цепи.
Шкала ваттметра равномерна. При работе с ваттметром необходимо иметь в виду, что изменение направления тока в одной из катушек вызывает изменение направления вращающего момента и направления поворота подвижной катушки, а так как обычно шкала ваттметра делается односторонней, т. е. деления шкалы расположены от нуля вправо, то при неправильном направлении тока в одной из катушек определение измеряемой величины по ваттметру будет невозможно.
По указанным причинам следует всегда различать зажимы ваттметра. Зажим последовательной обмотки, соединяемый с источником питания, называется генераторным и отмечается на приборах и схемах звездочкой. Зажим параллельной цепи, присоединяемый к проводу, соединенному с последовательной катушкой, также называется генераторным и отмечается звездочкой.
Таким образом, при правильной схеме включения ваттметра токи в катушках ваттметра направлены от генераторных зажимов к негенераторным. Могут иметь место две схемы включения ваттметра (см. рис. 2 и рис. 3).
Рис. 2. Правильная схема включения ваттметра
Рис. 3. Правильная схема включения ваттметра
В схеме, данной на рис. 2, ток последовательной обмотки ваттметра равен току приемников энергии, мощность которых измеряется, а параллельная цепь ваттметра находится под напряжением U ‘ большим, чем напряжение приемников, на величину падения напряжения в последовательной катушке. Следовательно, Рв = IU’ = I(U+U1) = IU = IU1 , т. е. мощность, измеряемая ваттметром, равна мощности приемников энергии, подлежащей измерению, и мощности последовательной обмотки ваттметра.
В схеме, данной на рис. 3, напряжение на параллельной цепи ваттметра равно напряжению на приемниках, а ток в последовательной обмотке больше тока, потребляемого приемником, на величину тока параллельной цепи ваттметра. Следовательно, P в = U(I+Iu) = UI+ UIu , т. е. мощность, измеряемая ваттметром, равна мощности приемников энергии, подлежащей измерению, и мощности параллельной цепи ваттметра.
При измерениях, в которых мощностью обмоток ваттметра можно пренебречь, предпочтительнее пользоваться схемой, показанной на рис. 2, так как обычно мощность последовательной обмотки меньше, чем параллельной, а следовательно, показания ваттметра будут более точными.
При точных измерениях необходимо вводить поправки в показания ваттметра, обусловленные мощностью его обмотки, и в таких случаях можно рекомендовать схему на рис.3, так как поправка легко вычисляется по формуле U 2 /Ru , где Ru обычно известно, а поправка остается неизменной при различных значениях тока, если U постоянно.
При включении ваттметра по схеме на рис. 2 потенциалы концов катушек разнятся только на величину падения напряжения в подвижной катушке, так как генераторные зажимы катушек соединены вместе. Падение напряжения в подвижной катушке незначительно по сравнению с напряжением на параллельной цепи, так как сопротивление этой катушки незначительно по сравнению с сопротивлением параллельной цепи.
Рис. 4. Неправильная схема включения ваттметра
На рис. 4 дана неправильная схема включения параллельной цепи ваттметра. Здесь генераторные зажимы катушек соединены через добавочное сопротивление, вследствие чего разность потенциалов между концами катушек равна напряжению цепи (иногда весьма значительному 240 — 600 В), а так как неподвижная и подвижная катушки находятся в непосредственной близости одна от другой, то создаются условия, благоприятные для пробоя изоляции катушек. Кроме того, между катушками, имеющими весьма различные потенциалы, будет наблюдаться электростатическое взаимодействие, могущее вызвать дополнительную погрешность при измерении мощности в электрической цепи.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Обмотка — напряжение — ваттметр
Катушки напряжения ваттметра при равенстве витков имеют одинаковое электрическое сопротивление. Поэтому при включении обмоток напряжения ваттметра встречно ( при равенстве потерь в образцах) его подвижная часть не будет отклоняться. [46]
На рис. 12.12, а приведена схема включения ваттметра в трехфазную трехпроводную цепь. Штриховой линией показано включение обмотки напряжения ваттметра при измерении активной мощности нагрузки, имеющей доступную нулевую точку. Включение обмотки напряжения ваттметра при измерении реактивной мощности на замененное напряжение показано сплошными линиями. [47]
Дифференциальный ваттметр отличается от обычного тем, что каждая: из его катушек ( токовая и напряжения) имеет две одинаковые самостоятельные обмотки. Первые — токовая обмотка и обмотка напряжения ваттметра — присоединяются к одному двухобмоточному аппарату, вторые — к другому. [48]
При отсутствии этих возможностей применяют схему включения ваттметра с искусственной нейтральной точкой, которая создается включением в трехфазную цепь звездой резисторов, имеющих одинаковые сопротивления. К нейтральной точке присоединяется затем конец обмотки напряжения ваттметра . [49]
При установке ваттметров и их поверке необходимо обратить внимание на направление отклонения показывающих стрелок прибора. В этом случае следует переключить концы обмотки напряжения ваттметра и в формулу (13.20) подставлять не сумму, а разность показаний ваттметров. [51]
Для контроля величины напряжения, приложенного к обмотке напряжения ваттметра , часть его, равная 60 мв, с отдельного делителя напряжения подключается к зажимам потенциометра 60 мв. При нажатии на кнопку к2 напряжение на делителе напряжения сравнивается с падением напряжения на сопротивлении Гц, причем нулевым прибором служит гальванометрический компенсатор. Контакты к22 и к2з кнопки к2 исключают возможность одновременного включения потенциометра при проверке ваттметров по токовой и вольтметровой цепям. [52]
Полезно указать простой способ снятия векторной диаграммы токов в обмотках ваттметра или счетчика с использованием самого ваттметра или счетчика в качестве измерительного прибора. Для этого после фазировки цепей напряжения и маркировки лроводов, подведенных ч обмоткам напряжения ваттметра , эти провода отсоединяют от прибора и затем к каждой из двух обмоток напряжения поочередно подводят напряжение АВ, ВС и СА. При этом производят отсчеты показаний ваттметра, в котором в это время работает только одна измерительная система из двух ( напряжение одновременно подводят только к одной из обмоток напряжения), и тем самым снимают векторную диаграмму тока в соответствующей токовой обмотке ваттметра. [53]
Первичная ( намагничивающая) обмотка w и вторичная обмотка w2 выполнены в виде четырех катушек, внутри которых размещается испытываемый образец. По существу схема на рис. 16.9 представляет собой трансформатор, вторичная обмотка которого нагружена на вольтметр и обмотку напряжения ваттметра . Диаграмма построена в предположении, что сопротивление измерительной обмотки w2 несоизмеримо мало по сравнению с результирующим сопротивлением параллельно соединенных сопротивлений вольтметра и обмотки напряжения ваттметра. Поэтому сопротивление измерительного контура является активным, а напряжение U2 на зажимах измерительной обмотки будет равно ЭДС Е2, индуктированной в этой обмотке. Кроме того, ввиду малости активного сопротивления и сопротивления рассеяния первичной обмотки напряжение U, приложенное к этой обмотке, по величине принято равным ЭДС. [55]
На рис. 12.12, а приведена схема включения ваттметра в трехфазную трехпроводную цепь. Штриховой линией показано включение обмотки напряжения ваттметра при измерении активной мощности нагрузки, имеющей доступную нулевую точку. Включение обмотки напряжения ваттметра при измерении реактивной мощности на замененное напряжение показано сплошными линиями. [56]
Трансформатора напряжвиия ( ТВ) имеет большое число витков и в первичной, им вторично обмотках. Ко втормчнея одмоткв подк ч т ввльтметрн лк обмотка напряжения ваттметров очвтлвво1хрв е, и т.п. Поэгому норишьянм режимом работ траяоформ гор иапряжвння ячияегся режим холостого хода. [57]
На рис. 10.32 показана схема включения ваттметра с искусственной нейтральной точкой, позволяющая измерить активную мощность одной фазы симметричной трехфазной трехпроводной цепи. Искусственная нейтральная точка создается из трех одинаковых активных сопротивлений. При этом Гц служит добавочным сопротивлением, которое вместе с сопротивлением обмотки напряжения ваттметра Гу / должно равняться сопротивлению каждой из двух других фаз: гд Jf-rwr. Суммарная активная мощность в этом случае равна утроенному значению мощности, показываемой одним ваттметром. [58]
РВС, РАС — Измерения удобно совместить с проверками релейных защит, которые производятся после окончания монтажа последних. Питание схемы измерений в этом случае производится таким образом, чтобы обтекались током все трансформаторы тока и цепи релейной защиты соответствующих фаз, подвергаемых измерениям. Для исключения погрешностей при измерениях за счет влияния сопротивления измерительных проводов и переходных контактов вольтметр и обмотка напряжения ваттметра должны присоединяться отдельными проводами непосредственно ко вводам генератора. [60]
Источник
Определение токовых и напряженческих обмоток ваттметра
Для определения зажимов (к зажимам, закрепленным на корпусе,
присоединяются концы обмоток), принадлежащих последовательным (токовым) или параллельным (напряженческим) обмоткам двухэлементного трехфазного ваттметра используют вольтметр. Для этого по схеме (рис. 9.1) к одному из зажимов ваттметра подключают провод от источника, а другим, касаясь остальных зажимов, находят другой зажим одной из обмоток. В случае подключения проводов к зажимам одной обмотки стрелка вольтметра будет показы
вать определенное напряжение. Если вольтметр покажет полное напряжение сети, то провода подключены к токовой обмотке, если значительно меньше — к обмотке напряжения.
В двухэлементных трехфазных ваттметрах одноименные зажимы двух обмоток напряжения соединены вместе и выводятся на зажим U12. Чаще всего этот вывод подключается к фазе к фазе В. Другие зажимы обмоток напряжения (их можно назвать началами обмоток) обозначают значками (˝●˝ или ˝*˝) и называют «генераторными».
Определив зажимы всех обмоток и сделав соответствующие обозначения в отчете, определяют принадлежность обмоток к соответствующим элементам, а также «генераторные» зажимы обмоток.
Для этого собирают схему (рис. 9.2). Одну из токовых обмоток
включают последовательно с нагрузкой и подключают к сети. Одновременно к этой же фазе включают обмотку напряжения. Если при подключении всей цепи к сети стрелка ваттметра отклонится, то это значит, что подключенные
токовая обмотка и обмотка напряжения принадлежат одному и тому же
элементу прибора. Если стрелка не отклоняется, то это значит, что взяты обмотки от разных элементов. В последнем случае, цепь отключают от сети и
меняют обмотки напряжения.
Если при включении в цепь обмоток одного элемента стрелка
ваттметра отклонится от нуля вправо, то это значит, что они включены
согласованно (правильно) и зажимы обмоток, присоединенные к одному
и тому же полюсу сети, будут одноименными.
Зажим токовой обмотки, соединенный в этом случае с генераторным
зажимом обмотки напряжения называют также генераторным и обозначают
соответствующим образом.
Если при включении в цепь обмоток одного элемента стрелка ваттметра отклонится от нуля влево, то это значит, что они включены разноименными зажимами.
Таким же образом определяют обмотки второго элемента и их «генераторные» зажимы.
Пробные включения при этих опытах производят кратковременно
во избежание порчи приборов.
При обработке результатов измерений необходимо учесть, что то-
ковые обмотки ваттметра и счетчика включены через трансформаторы
тока. Если приборы предназначены для работы с трансформаторами тока
и это отражено в данных прибора, то при расчете поправок делать не
нужно. Если влияние трансформаторов тока не учтено в данных прибо-
ров, то необходимо сделать перерасчеты.
1. Мощность, потребляемая из сети, определяется по формуле:
, (9.1)
где: 
— показание ваттметра, Вт;
— номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока;
— номинальные первичный и вторичный токи трансформатора тока, А.
, (9.2)
где: 
— номинальная постоянная счетчика, Вт·с/об;
СД — действительная постоянная счетчика, Вт·с/об;
, (9.3)
где: Рw — мощность электрической энергии, проходящей через счетчик, Вт; t — время подсчета оборотов диска счетчика, с; N— число оборотов диска счетчика.
9. Контрольные вопросы
9.1. Почему двухэлементным ваттметром можно измерять активную
мощность трехфазной цепи? Обосновать с помощью схемы и вектор-
ной диаграммы.
9.2. Почему в ваттметре или счетчике трехфазного тока необходимо знать не только зажимы каждой обмотки, но и «генераторные» зажимы?
9.3. Поясните методику маркировки обмоток двухэлементного ваттметра.
9.4. Как учитывается коэффициент трансформации трансформатора тока при измерении приборами с трансформаторами тока?
9.5. Как определяются номинальная и действительная постоянные счетчика?
9.6. Как изменится показание ваттметра, если в измерительной схеме одна
из его обмоток или трансформатор тока будут включены неправильно? Обосновать построением векторной диаграммы и расчетом.
Источник
Ваттметр — это устройство для измерения активной мощности, потребляемой на участке электрической цепи.
У токовой обмотки при проектировании для исключения влияния на электрическую цепь стараются сделать внутреннее сопротивление как можно меньше. У идеального ваттметра внутреннее сопротивление токовой обмотки равно нулю.
У обмотки напряжения при проектировании для исключения влияния на электрическую цепь стараются сделать внутреннее сопротивление как можно больше. У идеального ваттметра внутреннее сопротивление обмотки напряжения равно бесконечности.
Токовая обмотка ваттметра подключается последовательно в цепь, где нужно измерить потребляемую приемниками мощность, обмотка напряжения подключается параллельно к участку цепи, где необходимо измерить мощность.
Электричество само по себе невидимо, хотя от этого его опасность ничуть не меньше. Даже наоборот: как раз потому и опаснее. Ведь если бы мы его видели, как видим, например, воду, льющуюся из крана, то наверняка бы избежали множества неприятностей.
Вода. Вот она, водопроводная труба, и вот закрытый кран. Ничего не течет, не капает. Но мы точно знаем: внутри вода. И если система исправно работает, то вода эта там находится под давлением. 2, 3 атмосферы, или сколько там? Неважно. Но давление там есть, иначе система бы не работала. Где-то гудят насосы, гонят воду в систему, создают это самое давление.
А вот наш провод электрический. Где-то далеко, на другом конце тоже гудят генераторы, вырабатывают электричество. И в проводе от этого тоже давление… Нет-нет, не давление, конечно, тут в этом проводе напряжение
. Оно тоже измеряется, но в своих единицах: в вольтах.
Давит в трубах на стенки вода, никуда не двигаясь, ждет, когда найдется выход, чтобы ринуться туда мощным потоком. И в проводе молча ждет напряжение, когда замкнется выключатель, чтобы потоки электронов двинулись выполнять свое предназначение.
И вот открылся кран, потекла струя воды. По всей трубе течет, двигаясь от насоса к расходному крану. А как только замкнулись контакты выключателя, в проводах потекли электроны. Что это за движение? Это ток
. Электроны
текут
. И это движение, этот ток тоже имеет свою единицу измерения: ампер.
И еще есть сопротивление
. Для воды это, образно говоря, размер отверстия в выпускном кране. Чем больше отверстие, тем меньше сопротивление движению воды. В проводах почти также: чем больше сопротивление провода, тем меньше ток.
Вот, как-то так, если образно представлять себе основные характеристики электричества. А с точки зрения науки все строго: существует так называемый закон Ома. Гласит он следующим образом: I = U/R
.
I
— сила тока. Измеряется в амперах.
U
— напряжение. Измеряется в вольтах.
R
— сопротивление. Измеряется в омах.
Есть еще одно понятие — мощность, W. С ним тоже просто: W = U*I
. Измеряется в ваттах.
Собственно, это вся необходимая и достаточная для нас теория. Из этих четырех единиц измерения в соответствии с вышеприведенными двумя формулами можно вывести некоторое множество других:
| № | Задача | Формула | Пример |
| 1 | Узнать силу тока, если известны напряжение и сопротивление. | I = U/R | I = 220 в / 500 ом = 0.44 а. |
| 2 | Узнать мощность, если известны ток и напряжение. | W = U*I | W = 220 в * 0.44 а = 96.8 вт. |
| 3 | Узнать сопротивление, если известны напряжение и ток. | R = U/I | R = 220 в / 0.44 а = 500 ом. |
| 4 | Узнать напряжение, если известны ток и сопротивление. | U = I*R | U = 0.44 а * 500 ом = 220 в. |
| 5 | Узнать мощность, если известны ток и сопротивление. | W = I 2 *R | W = 0.44 а * 0.44 а * 500 ом = 96.8 вт. |
| 6 | Узнать мощность, если известны напряжение и сопротивление. | W = U 2 /R | W = 220 в * 220 в / 500 ом = 96.8 вт. |
| 7 | Узнать силу тока, если известны мощность и напряжение. | I = W/U | I = 96.8 вт / 220 в = 0,44 а. |
| 8 | Узнать напряжение, если известны мощность и ток. | U = W/I | U = 96.8 вт / 0.44 а = 220 в. |
| 9 | Узнать сопротивление, если известны мощность и напряжение. | R = U 2 /W | R = 220 в * 220 в / 96.8 вт = 500 ом. |
| 10 | Узнать сопротивление, если известны мощность и ток. | R = W/I 2 | R = 96.8 вт / (0,44 а * 0,44 а) = 500 ом. |
Ты скажешь: — Зачем мне это все надо? Формулы, цифры… Я ж не собираюсь заниматься расчетами.
А я так отвечу: — Перечитай предыдущую статью . Как можно быть уверенным, не зная простейших истин и расчетов? Хотя, собственно, в бытовом практическом плане наиболее интересна только формула 7, где определяется сила тока при известных напряжении и мощности. Как правило, эти 2 величины известны, а результат (сила тока) безусловно необходим для определения допустимого сечения провода и для выбора защиты .
Есть еще одно обстоятельство, о котором следует упомянуть в контексте этой статьи. В электроэнергетике используется так называемый «переменный» ток. То есть, те самые электроны движутся в проводах не всегда в одном направлении, они постоянно меняют его: вперед-назад-вперед-назад… И эта смена направления движения — 100 раз в секунду.
Погоди, но ведь везде говорится, что частота 50 герц! Да, именно так и есть. Частота измеряется в количестве периодов за секунду, но в каждом периоде ток меняет свое направление дважды. Иначе сказать, в одном периоде две вершины, которые характеризуют максимальное значение тока (положительное и отрицательное), и именно в этих вершинах происходит смена направления.
Не будем вдаваться в подробности более глубоко, но все же: почему именно переменный, а не постоянный ток?
Вся проблема в передаче электроэнергии на большие расстояния. Тут как раз вступает в силу неумолимый закон Ома. При больших нагрузках, если напряжение 220 вольт, сила тока может быть очень большой. Для передачи электроэнергии с таким током потребуются провода очень большого сечения.
Выход здесь только один: поднять напряжение. Седьмая формула говорит: I = W/U
. Совершенно очевидно, что если мы будем подавать напряжение не 220 вольт, а 220 тысяч вольт, то сила тока уменьшится в тысячу раз. А это значит, что сечение проводов можно взять намного меньше.
Поиск по сайту. Вы можете изменить поисковую фразу.
Электрический ток можно сравнить с тем, как течет вода в трубе, а напряжение с уровнем этой воды. Электрический ток, проходя по трубе, совершает определенную работу. Исходя из определения, мощность – это работа за единицу времени или скорость выполнения работы.
За одну секунду в цепи проходит определенное количество электричества через поперечное сечение цепи. Это понятие и будет называться силой тока. Поэтому между мощностью, силой тока и напряжением будет прямо пропорциональная зависимость.
Формулы для расчета мощности тока
Измеряется электрическая мощность в ваттах (Вт). Ток в 1А и с напряжением в 1 В обладает мощностью в 1Вт. Для того, чтобы узнать, как определить мощность тока, необходимо воспользоваться следующей формулой: P=U*I (А), где U, I – это напряжение электрического поля и сила тока соответственно, а P – его мощность.
Чтобы понять, как правильно пользоваться формулой, рассмотрим небольшой пример. Допустим, подано напряжение на резистор в 150В и по нему идет ток в 0,2А. Какая на данном резисторе развивается мощность? P=150*0.2=30Вт.
Существует еще один способ вычисления мощности электрического тока. Если известно сопротивление цепи и сила тока, то необходимо воспользоваться законом Ома (применима формула для участка цепи): U=I*R (Б)
Теперь подставим формулу (Б) в формулу (А) и получим формулу (В): P=I 2 R (В). Предположим, что через реостат, сопротивление которого равно 5 Ом, проходит с силой 0,5А ток. Определить мощность, которая теряется в реостате? P=0.5 2 *5=1.25Вт.
Если сила тока нам неизвестна, но мы знаем напряжение и сопротивление, то тоже возможно определить мощность. Из закона Ома I=U/R, тогда пользуясь формулой (А) мощность тока равна: P=U 2 /R (Г)
Реостат имеет сопротивление в 5 Ом, а напряжение в нем 2,5В, тогда мощность согласно формуле (Г) будет равна: P=2.5 2 /5= 1.25Вт. Если вам известны любые два значения из формулы для закона Ома (если рассмотреть участок цепи), то всегда можно определить мощность тока.
Вспомнив определение мощности, можно записать еще одну формулу для её расчета: P=A/t (Д), где P – это мощность, А – работа электрического тока, а t – время, за которое совершается эта работа.
Выбирая тот или иной бытовой прибор в магазине, мы часто задаемся вопросом о том, сколько же денег нам придется заплатить за его использование. Особенно это касается обогревателя, работающего на электричестве. Иногда, пользуясь сварочным аппаратом или электродвигателем, мы даже не подозреваем о том, сколько он потребляет электроэнергии. Но как же узнать необходимые нам цифры, если данные о приборах не известны.
Пример №1
При разработке устройства, возникла необходимость установить резистор с сопротивлением 8 Ом. Если мы просмотрим весь номинальный ряд стандартных значений резисторов, то мы увидим, что резистора с сопротивлением в 8 Ом в нем нет.
Выходом из данной ситуации будет использование двух параллельно соединенных резисторов. Эквивалентное значение сопротивления для двух резисторов соединенных параллельно рассчитывается следующим образом:
Профессиональный цифровой осциллограф
Количество каналов: 1, размер экрана: 2,4 дюйма, разрешен…
Подробнее
Данное уравнение показывает, что если R1 равен R2, то сопротивление R составляет половину сопротивления одного из двух резисторов. При R = 8 Ом, R1 и R2 должны, следовательно, иметь значение 2 × 8 = 16 Ом. Теперь проведем проверку, рассчитав общее сопротивление двух резисторов:
Таким образом, мы получили необходимое сопротивление 8 Ом, соединив параллельно два резистора по 16 Ом.
Потребляемая мощность электроприборов: таблица с показателями
Для проведения вычислений вам необходимы элементарные знания электродинамике из школьного курса, связанные с мощностью, напряжением, током. Для того, чтобы рассчитать потребляемую мощность прибора, необходимо знать величину напряжения, а также силу источника. Мощность (Р) можно высчитать посредством перемножения силы тока на показатель электрического напряжения в сети.
Силой тока принято называть величину электрического заряда, проходящего через заданную площадь сети за единицу времени. Физическая величина, характеризующаяся электрическим полем, которое создает ток – это напряжение.
Используются следующие показатели:
- В качестве несистемной единицы измерения мощности иногда используют многие вольт-ампер;
- В данном случае силу указывают в автоматических выключателях.
Оно верно является максимальным значением, при котором происходит срабатывание прерывателя.
Разновидности сил сопротивления
Существуют такие разновидности сил сопротивления:
- Сила сопротивления качению $P_f$, зависимая от таких факторов, как: разновидности и состояния опорной поверхности, скорости движения, давления воздуха и пр. Коэффициент сопротивления качению $f$ зависеть при этом состояния и типа опорной поверхности. С повышением температуры и давления, указанный коэффициент уменьшается.
- Сила сопротивления воздуха (лобовое сопротивление) $Р_в$ возникает за счет разницы давлений. Данный показатель окажется тем выше, чем большим будет вихреобразование как в передней, так и в задней части объекта движения. Величина вихреобразования будет зависеть от формы движущихся тел.
Ты эксперт в этой предметной области? Предлагаем стать автором Справочника Условия работы
Наиболее значимым будет воздействие на сопротивление движению передней части. Так, при создании закругления в передней и задней части плоскостенной фигуры, сопротивление возможно уменьшить на 72 %. Сила лобового сопротивления $Р_{вл}$ определяется по такой формуле:
$P_{вл} = {c_xpF_в}frac{v^2}{2}$, где:
- $с_х$– коэффициент лобового сопротивления (обтекаемости);
- $p$- плотность воздуха;
- $F_в$ –площадь лобового сопротивления (миделевого сечения) определяется по формуле
Сила сопротивления воздуха ориентирована в направлении, противоположном вектору скорости объекта движения (например, автомобиля). Обычно она рассматривается как сконцентрированная сила, приложенная в отношении точки (центра парусности объекта), не совпадающей при этом с центром массы исследуемого объекта.
Сила сопротивления разгону поступательно движущейся массы объекта, согласно второму закону Ньютона, определяется таким образом:
$Рj = mfrac{dV}{dt}$, где:
- $m$– масса автомобиля;
- $frac{dv}{dt}$ — ускорение центра масс.
Определение мощности источника питания: способы расчетов
Для получения данного показателя вам пригодится значения силы тока, обозначаемо как (I) и напряжение, записываемо как (V) источник питания. Чтобы вычислить мощность (Р) необходимо перемножить между собой эти два значения. Данная сила тока – количество заряда, которое проходит через определенную поверхность за какой-то отрезок времени. Напряжение – это переменная величина, какую характеризует электрическое поле, что создается током.
Приблизительная мощность прибора равна произведению напряжения и силы тока. Формула выглядит как Р = I х V.
Как правило:
- Силу тока указывает на автоматических выключателях;
- Указанное значение – это максимальная сила тока, при котором включается прерыватель;
- Значение напряжения и силы тока обычно указывают на корпусе электроприбора или тэна.
Если там его нет, то следует поискать в документации к нему.
Ограничения закона Ома:
- Имейте в виду, что закон Ома не может применяться к односторонним сетям – эти сети содержат односторонние элементы, включая диоды, транзисторы и т. Д., Что означает, что эти элементы не имеют одинакового отношения напряжения к току для обоих направлений тока.
- Оптимистические исследования показывают, что закон Ома не применяется к нелинейным элементам – это элементы, у которых ток не прямо пропорционален приложенному напряжению, что означает, что значение сопротивления этих элементов изменяется для разных значений напряжения и расчет тока по мощности. Примеры нелинейных элементов: тиристор, электрическая дуга и т. Д.
Как рассчитать потребление электроэнергии прибором
Показатель силы тока, а также напряжения некоторых распространенных электроприборов имеется в специализированных справочниках. Если у вас их нет, то дайте запрос и найдите в интернете, или онлайн-ресурсах.
Вычисляется сила тока по аналогичной формуле, как и напряжение. Для этого имеющиеся величины нужно разделить.
Например, вам нужно вычислить, какую мощность потребляет телевизор, потолочный вентилятор, или микроволновая печь, при этом, такой показатель, как их сила тока обозначена на корпусе прибора. Для возможности произвести расчет вам необходимо найти напряжение вентилятора и сопротивление. Узнать его вы можете в интернете, или у производителя. После чего, подставив в формулу значения, можно без труда вычислить мощность вентилятора.
Что нужно знать о мощности:
- Мощность – это скорость преобразования, передачи или потребления необходимой энергии. Обычно, вы оплачиваете электроэнергию согласно потребленной мощности.
- Измеряется мощность в ваттах (Вт).
- Мощность электроприбора – это показатель энергии, который потребляет данный прибор.
- Номинальная мощность – потребная величина, необходимая для правильной работы прибора.
- Ток бывает постоянным и переменным. Переменный ток может изменятся по величине или направлению. Он подается по электросетям. Определение – постоянный ток не изменяется по направлению или величине. Источником такого тока можно назвать аккумулятор или батарейку.
Стартовая мощность – это единица, необходимая для того, чтобы запустить двигатель или компрессор.
Расчет сил сопротивления
С целью определения сил сопротивления потребуется применение третьего закона Ньютона. Такая величина, как сила сопротивления, будет численно равной силе, которую потребуется приложить с целью равномерного движения предмета по горизонтальной ровной поверхности. Это становится возможным с помощью динамометра.
Готовые работы на аналогичную тему
Курсовая работа Силы сопротивления 480 ₽ Реферат Силы сопротивления 250 ₽ Контрольная работа Силы сопротивления 190 ₽
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость
Таким образом, искомая величина оказывается прямо пропорциональной массе тела. Стоит при этом учитывать во внимание, что для более точного подсчета потребуется выбрать $u$ коэффициент, зависимый от материала изготовления опоры. Также принимается во внимание материал изготовления самого предмета исследования. При расчете применяется постоянная $g$, чье значение 9,8 $м/с^2$.
В условиях движения тела на высоте, на него влияет сила трения воздуха, зависимая от скорости перемещения предмета. Искомую величину определяют на основании такой формулы (подходящей исключительно для тел с передвижением с небольшой скоростью):
$F = va$, где:
- $v$ – скорость движения предмета,
- $a$ – коэффициент сопротивления среды.
Рассмотрим, как работает измеритель мощности в розетку
Если вам необходимо узнать, какой мощностью обладает тот или иной предмет, можно замерять с помощью прибора мультиметра силу тока и напряжение, а затем их просто перемножить. Есть и приборы, которые определяют и мощность. Они называются ваттметры. Показатель мощности рассчитывает встроенный калькулятор, и показатель сразу появляется на его дисплее.
Как пользоваться ваттметром и мультиметром:
- Вставляем прибор в розетку 220В;
- В ваттметр вставляем вилку прибора, который нам нужно замерять;
- Ждем, когда на дисплее появится требуемый показатель.
На задней панели прибора есть отсек под батарейки, идущие обычно в комплекте. На пластине рядом имеется информация с характеристиками самого ваттметра, его номер, а также вилка. На внешней стороне находится дисплей. Управление осуществляется 4 кнопками, возле которых размещена розетка для подключения бытовых приборов, оборудования и техники.
Когда прибор включен, на его экране, как у счетчика, появляются 3 информационных строчки: одна графическая и две цифровые.
С помощью четвертой кнопки Value вы сможете переключить и определить следующие измеряемые параметры:
- Напряжение сети;
- Мощность, которую потребляет подключенное устройство;
- Потребляемая прибором сила тока.
При установленном граничном показателе, относительно напряжению и току, одной из характеристик прибор будет давать сигнал. Это означает перегрузку.
Можно ли посчитать расход электроэнергии, зная примерную мощность
При самостоятельных расчетах не стоит забывать о небольшой мощности, которую потребляют некоторые устройства даже когда они не работают, но подключены к розетке. Его тоже нужно считать. Многие приборы оснащены индикатором, или у них есть светодиод, который тоже может потреблять некоторую мощность.
Осведомленность о потребляемой мощности прибора дает возможность существенно экономить электроэнергию.
Расчеты производят следующим образом:
- При вычислении мощности согласно формулы вы получаете приблизительное значение.
- В случае, когда вам нужен точный показатель мощности, лучше воспользуйтесь ваттметром. Любая мощность, будь то электрическая, тепловая или механическая, измеряется в ваттах. Для того, чтобы уметь экономить электроэнергию важно знать их потребляемую приборами мощность.
- Для вычисления разности двух мощностей следует вычитать одно такое значение из другого.
Когда вы оплачиваете счета за электроэнергию, вы платите, в сущности, за каждый потребленный вами киловатт. Для конвертирования показателя ватт в киловатты нужно разделить один показатель в ваттах на 1000, а потом умножить значение, получившееся в киловаттах на количество отработанных прибором часов. В результате вы получите требуемое значение, существующее как (кВт-ч). Если умножить его на стоимость 1 киловатта электроэнергии, вы сможете узнать, сколько вам придется заплатить за работу прибора. К примеру, если в вашем доме или квартире всего 10 лампочек и 100 Вт – мощность, потребляемая каждой лампой, то произведя расчет мы получим 10 х 100 в итоге выйдет 1000 Вт – суммарная мощность всех ламп. Если 1000 Вт вы поделите на 1000, то получите 1 кВт. Теперь не трудно подсчитать, что если, лампочки горели на протяжении 2000 часов в год, а один киловатт в час стоит 6 руб. То, за год вам придется заплатить 12000 руб.
Расчет падения напряжения
Любой проводник, кроме сверхпроводников, имеет сопротивление. Поэтому при достаточной длине кабеля или провода происходит падение напряжения. Нормы ПЭУ требуют, чтобы сечение жилы кабеля было таким при котором падение напряжения составляло не более 5%.
В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения. Расчет падения напряжения выглядит следующим образом:
R = 2*(ρ * L) / S
U пад = I * R
U % = (U пад / U лин) * 100
2 – коэффициент, обусловленный тем, что ток течет обязательно по двум жилам
R – сопротивление проводника, Ом
ρ — удельное сопротивление проводника, Ом*мм 2 /м
S – сечение проводника, мм 2
U пад – напряжение падения, В
U % — падение напряжения по отношению к U лин,%
Таблица 9. Удельное сопротивление распространенных металлических проводников (+)