Kao što smo vidjeli, u sinusoidalnom AC kolu, općenito govoreći, postoji fazni pomak između primijenjenog napona i struje:

Trenutna snaga. Fazni pomak zavisi od odnosa između aktivnog i reaktivnog otpora pa samim tim i od frekvencije.Pošto se napon i struja u kolu menjaju sa frekvencijom, onda je pri proračunu rada struje potrebno uzeti u obzir tako mali vremenski period da vrijednosti napona i struje mogu se smatrati konstantnim:

Otuda ispada sledeći izraz za trenutnu strujnu snagu:

Zamjenjujući ovdje vrijednosti iz (1), dobijamo

Korištenje trigonometrijskog identiteta

prepiši (4) u sljedećem obliku:

Izraz za trenutnu snagu (5) sastoji se od dva člana: jedan ne zavisi od vremena, a drugi oscilira dvostrukom frekvencijom, što znači da dva puta za svaki period promjene primijenjenog napona smjer energije protok se mijenja: u jednom dijelu perioda energija ulazi u kolo iz izvora naizmjeničnog napona, a vraća se u drugom dijelu. Prosječni tok energije tokom perioda je pozitivan, tj. energija ulazi u krug iz izvora.

Prosječna snaga. Važeće vrijednosti. Ako ste zainteresovani za rad naizmenične struje u vremenskom periodu koji je uporediv sa periodom, onda u izrazu (15) za snagu treba uzeti u obzir oba pojma. Kada se računa rad struje u vremenskom periodu koji znatno premašuje period, doprinos drugog mandata biće zanemarljiv. U ovom slučaju, umjesto (5), možete koristiti izraz za prosječnu snagu R:

Ova formula se često piše kao

gdje su I i takozvane efektivne vrijednosti struje i napona, puta manje od odgovarajućih vrijednosti amplitude:

Upotreba efektivnih vrijednosti umjesto amplitudnih je zgodna jer u opterećenju s čisto aktivnim otporom, gdje će izraz (7) za snagu biti isti kao i za jednosmjernu struju.

Gubici u dalekovodima. Potrošač se obično napaja naponom određene vrijednosti, pa će se ista snaga P trošiti pri različitim vrijednostima struje u kolu I, ovisno o faznom pomaku između struje i napona. At

male vrijednosti, struja mora biti velika, što dovodi do velikih gubitaka topline u dovodnim žicama dalekovoda.

Ako je otpor dalekovoda, onda je disipirana snaga toplotnih gubitaka u vodovu . Izražavajući struju u kolu pomoću (7), dobijamo

Da bi se smanjili gubici, fazni pomak između struje i napona u opterećenju treba biti što manji.

Većina modernih potrošača električne energije sinusne struje su induktivna opterećenja, struje u kojima zaostaju za fazom napona napajanja. Ekvivalentno kolo takvog potrošača može se prikazati kao serijski povezani aktivni otpor i induktivnost (slika 143a). Odgovarajući vektorski dijagram prikazan je na sl. 144a. Struja kroz opterećenje zaostaje za priloženim naponom za određeni ugao.Prema (7), snaga koju troši opterećenje jednaka je

Rice. 143. Ekvivalentno kolo potrošača sa induktivnim opterećenjem (a) i uključivanjem pomoćnog kondenzatora za povećanje


Rice. 144. Vektorski dijagrami za kola prikazana na sl. 143

Iz ove formule se može vidjeti da se pri naponu ista snaga može dobiti i pri bilo kojoj drugoj struji tako da vektor koji je prikazuje (prikazano isprekidanom linijom na slici 144a) završava na okomici spuštenoj od kraja prema smjeru, jer u ovom slučaju Ali ako tada i sa istom snagom, gubici toplote u dovodnim žicama će biti manji.

Smanjenje gubitka. Kako osigurati da je fazni pomak između napona i struje u kolu smanjen? Lako je shvatiti da za to možete spojiti pomoćni kondenzator paralelno s opterećenjem (Sl. 1436). Vektorski dijagram u ovom slučaju će imati oblik prikazan na Sl. 144b. Vektori koji prikazuju primijenjeni napon i struju kroz opterećenje će ostati nepromijenjeni, a ukupna struja u nerazgranatom kolu, jednak zbiru struje kroz opterećenje i pomoćni kondenzator, biće predstavljene vektorom. Odabirom kapacitivnosti kondenzatora moguće je osigurati da fazni pomak poprimi zadatu vrijednost od 9.

Od sl. 1446 može se vidjeti da je dužina vektora jednaka

Ali uz pomoć (10) nalazimo da je vrijednost amplitude struje u kondenzatoru povezana s amplitudnom vrijednošću primijenjenog napona formulom Zamjenom u (11) nalazimo

Dakle, postoji prilično jednostavan i efikasan metod smanjenje gubitaka u dalekovodima naizmjenične struje povezanih s reaktivnom prirodom otpora opterećenja: spajanje kondenzatora na induktivno opterećenje omogućava vam da dobijete fazni pomak jednak nuli 9.

Visokonaponski dalekovodi. Ali čak i u slučaju kada je otpor opterećenja čisto aktivan i nema faznog pomaka između napona i struje, odnosno gubici topline u dalekovodu su i dalje neizbježni. Postoji li način da se oni smanje? Odgovor na ovo pitanje daje formula (9). Iz njega se vidi da je za datu vrijednost snage koja se prenosi potrošaču P moguće smanjiti gubitke topline u vodovu, bilo smanjenjem otpora žica dalekovoda, bilo povećanjem naizmjenične struje. napon koji se isporučuje potrošaču. Smanjenje otpora vodova trenutno je moguće samo do poznatih granica, pa se prije stvaranja efikasnih supravodljivih vodova gubici moraju riješiti povećanjem napona.

Transformer. Transformatori se koriste za pretvaranje napona u elektranama i potrošačima (Sl. 145). Transformator ima jezgro zatvorenog oblika od magnetno mekog (lako remagnetiziranog) materijala, koje nosi dva namota: primarni i sekundarni. Krajevi primarnog namotaja (ulaz transformatora) su povezani u mrežu

naizmjenična struja, a krajevi sekundarnog namota (izlaz) - do potrošača električne energije. EMF elektromagnetna indukcija, koji nastaje u sekundarnom namotaju, proporcionalan je broju zavoja u njemu.


Rice. 145. Transformator: opšti oblik, shematski uređaj i uvjetna slika na dijagramima

Stoga, promjenom ovog broja zavoja, moguće je promijeniti napon na izlazu transformatora u širokom rasponu.

Razmotrite princip rada transformatora. Neka sekundarni namotaj transformatora bude najprije otvoren, a na primarni se primjenjuje naizmjenični sinusni napon. Ovo je način mirovanja. Kao i svaki induktor, primarni namotaj transformatora može se smatrati induktivnošću i aktivnim otporom povezanim u seriju. aktivni otpor pod uglom jednakim Dakle, vrijednosti amplitude napona primijenjenog na primarni namot i napona na i povezani su relacijom

Naravno, nemoguće je izmjeriti direktno i odvojeno, jer primarni namotaj, strogo govoreći, nije serijski povezan induktivitet i aktivni otpor, svaki element namotaja ima i induktivnost i otpor. Ovo je takozvani lanac sa distribuiranim parametrima. Ali prilikom izračunavanja moguće je zamijeniti pravi namotaj krugom s pauširanim parametrima - induktorom i otpornikom povezanim u seriju, jer kroz svaki element originalnog kruga teče ista struja.

Napon na induktivitetu u svakom trenutku vremena kompenzuje EMF samoindukcije koji se javlja u primarnom namotu, stoga

Ako cijeli magnetski tok stvoren strujom primarnog namota, u potpunosti, tj. bez raspršenja, prožima sekundarni

namotaja, tada će EMF inducirana u svakom zavoju sekundarnog namotaja biti ista kao u svakom zavoju primarnog namotaja. Stoga je omjer elektromotornih sila u primarnom i sekundarnom namotu jednak omjeru broja zavoja:

Na izlazu otvorenog sekundarnog namota postoji napon jednak EMF induciranoj u njemu:

Zamjenjujući ovdje iz (15) i uzimajući u obzir (14), dobijamo

režim mirovanja. Dakle, vrijednost napona na otvorenom sekundarnom namotu transformatora nije proporcionalna naponu primijenjenom na primarnom namotu, već samo naponu na induktivnom otporu primarnog namotaja.Odatle je uloga jezgra transformatora odmah postaje jasno. Zaista, iz formule (13) proizlazi da će napon na induktivnosti biti što je bliži naponu koji se dovodi na ulaz transformatora, što je veći induktivni otpor primarnog namota u odnosu na njegov aktivni otpor. jezgro napravljeno od materijala sa visokom magnetskom propusnošću dovodi do višestrukog povećanja induktivnosti. Takav transformator ima Idling Znak minus znači da su ovi naponi u antifazi. Zbog velikog induktivnog otpora primarnog namota, struja u njemu s otvorenim sekundarnim krugom je mala.

Transformator pod opterećenjem. Kada se sekundarni krug transformatora zatvori na određeno opterećenje, u sekundarnom namotu se pojavljuje struja. Magnetski fluks koji stvara ova struja usmjeren je na takav način da, prema Lenzovom zakonu, sprječava promjenu magnetni fluks koju stvara struja u primarnom namotaju. Ako bi u isto vrijeme struja u primarnom namotu ostala nepromijenjena, to bi dovelo do smanjenja magnetskog toka. To znači da je uključivanje opterećenja u sekundarni krug ekvivalentno smanjenju induktivnosti primarnog kola.

Ali smanjenje induktivne reaktancije odmah dovodi do povećanja struje u primarnom namotu, do smanjenja faznog pomaka između napona i struje i, posljedično, do povećanja snage koja se troši iz vanjskog kruga. Dakle, ako je u praznom hodu transformator je gotovo čist

induktivni otpor, onda kako raste opterećenje transformatora, odnosno struja u sekundarnom krugu, priroda otpora primarnog namota transformatora postaje bliža aktivnoj.

Ako su gubici energije u samom transformatoru mali, tada se, na osnovu zakona održanja energije, snaga koju troši transformator u potpunosti prenosi na opterećenje. Tada pomoću (6) možemo pisati

gdje - fazni pomaci između struje i napona u primarnom i sekundarnom kolu.

Gornja rasprava o radu transformatora odnosi se na idealizirani slučaj transformatora bez gubitaka. U stvarnom transformatoru uvijek postoje gubici povezani s oslobađanjem džulove topline u namotajima, s Foucaultovim strujama, s nepovratnim pojavama prilikom preokretanja magnetizacije jezgra i sa curenjem magnetnog fluksa. Ali u modernim transformatorima, ukupni gubici ne prelaze nekoliko posto prenesene snage. Koeficijent korisna akcija transformatora je vrlo visoka i kreće se u rasponu od 95-99,5%.

AC ispravljanje. Za mnoge praktične primjene potrebno je pretvoriti naizmjeničnu sinusnu struju u struju u jednom smjeru. U tu svrhu služe ispravljači, čiji se rad zasniva na jednostranom provođenju lampe i poluvodičkih dioda.

Moguće je razumjeti djelovanje ispravljača bez upuštanja u fizičku prirodu samog mehanizma jednosmjernog provođenja.

Najjednostavniji ispravljački krug je prikazan na sl. 146a. To je polutalasni ispravljač u kojem struja teče kroz opterećenje samo polovinu svakog perioda primijenjenog sinusoidnog napona.


Rice. 146. Ispravljačka kola: polutalasna (a), punovalna (b) i udvostručenje napona (c)

U mosnom ispravljaču prikazanom na sl. 1466, struja kroz opterećenje teče u istom smjeru tokom obje polovine svakog ciklusa. Ali u takvom punovalnom ispravljaču i struja još uvijek pulsira. Da ovo izgladim

talasi, takozvani električni filteri se koriste ako je potrebno ne samo da se dobije struja u jednom pravcu, već i konstantan napon.

Na sl. 146 a, b dijagrami maksimalna vrijednost napona na opterećenju (za idealne diode) jednaka je vrijednosti amplitude primijenjenog sinusoidnog napona. U onom prikazanom na sl. 146 u krugu ispravljača, napon na opterećenju je skoro dvostruko veći od amplitudske vrijednosti primijenjenog napona, ako vrijeme pražnjenja kondenzatora kroz otpor opterećenja značajno premašuje period T sinusoidnog napona. Ovo je takozvani krug udvostručavanja napona.

Zadaci

1. Aktivni otpor primarnog namotaja transformatora je njegov induktivni otpor Koliki će napon biti na otvorenom sekundarnom namotu, koji ima duplo više zavoja, ako je primarni namotaj priključen na mrežu od 220 V?

Rješenje. Napon na otvorenom sekundarnom namotu povezan je sa naponom na induktivnoj reaktanciji primarnog namotaja relacijom (17). Dakle, u slučaju koji se razmatra, za efektivne vrijednosti imamo prigušnicu, ako je otpor kotla (reaktivno opterećenje) i

U kojim slučajevima se pri proračunu rada naizmjenične struje može koristiti izraz (6) za prosječnu snagu, a ne izraz (5) za trenutnu snagu?

Kako se gubici toplote u dalekovodima mogu smanjiti promjenom prirode otpora opterećenja? Zašto bi potrošač energije u mrežama naizmjenične struje trebao imati praktički aktivan otpor u cjelini?

Koja je prednost korištenja visokonaponskih vodova za prijenos električne energije?

Koja je uloga jezgra visoke propusnosti u transformatoru? Zašto je željezno jezgro transformatora sastavljeno od odvojenih izoliranih ploča?

Iz formule (17) proizlazi da je omjer transformacije napona određen omjerom broja zavoja. Čini se da će s omjerom gubici u transformatoru biti manji što su vrijednosti manje, jer s povećanjem broj zavoja, aktivni otpor se povećava. Zašto namotaji transformatora obično sadrže veliki broj okreće?

Može li se transformator spojiti na DC mrežu?

Nacrtajte grafikone zavisnosti jačine struje od vremena u opterećenju ispravljača, čija su kola prikazana na sl. 146 a, b.

Objasnite zašto u krugu ispravljača na sl. 146V udvostručuje napon na opterećenju. Predložite ispravljački krug u kojem bi se napon utrostručio na opterećenje.

Detalji 26. februar 2017

Gospodo, želim vam dobrodošlicu još jednom! U današnjem članku želio bih pokrenuti teme vezane za snaga i energija (rad) u AC krugovima. Danas ćemo naučiti šta su i naučiti kako ih prepoznati. Pa idemo.

Prije početka bilo kakve rasprave o naizmjenična struja, prisjetimo se kako smo odredili snagu u slučaju jednosmerna struja. Da, da, imali smo poseban članak na ovu temu, sjećaš se? Ako ne, onda vas podsjećam da se u slučaju jednosmjerne struje, snaga u krugu izračunava vrlo jednostavno, prema jednoj od ove tri divne formule:

gdje je P željena snaga koja se dodjeljuje otporniku R;

I je struja u kolu kroz otpornik R;

U je napon na otporniku R.

Sve je super. Ali šta je sa slučajem naizmjenična struja, a posebno - sinusni? Uostalom, tu imamo sinusnu kobasicu, vrijednosti struje i napona se stalno mijenjaju, sada su sami, u trenutku su već drugačiji, tj. naučni jezik, oni su vremenske funkcije. Koristeći znanje koje smo stekli prethodni uvodni članak, možemo zapisati takav zakon promjene jačine struje:

Nećemo sada ponavljati šta je šta je ovde, sve je to prošli put detaljno razmotreno.

Apsolutno slično, možete napisati ovisnost napona o vremenu za izmjeničnu sinusnu struju

Za sada vjerujemo da smo u lancu samo otpornici(kondenzatori i induktivnosti su odsutni), stoga su napon i struja u fazi jedni s drugima. Nije jasno zašto? Ništa, u budućnosti ćemo to detaljno analizirati. Za sada to za nas znači samo da se faze, kako u zakonu promjene struje, tako i u zakonu promjene napona, mogu izbaciti.

A sada, gledajući ova tri reda iz formula i međusobno ih upoređujući, pada li vam na pamet ikakva ideja? Na primjer, da bi bilo moguće zamijeniti struju ili napon u formulu za snagu... Da li se pojavila takva ideja? To je jednostavno divno! Hajde da ga implementiramo sada! S obzirom da i struja i napon zavise od vremena, sva tri su dobila nove formula za moć apsolutno će takođe zavisiti od vremena.



Oh, pravo u oči mreška iz sinusa. Ali sve je prilično jednostavno i očigledno odakle, šta se dogodilo, zar ne? Po tim istim formulama možete Izračunajte trenutnu snagu u određenom trenutku. Poenta je u tome ako naizmjenična struja teče kroz otpornik, tada će se u svakom trenutku vremena, općenito govoreći, na njemu oslobađati različita snaga: drugačije ne može biti, jer je amplituda struje kroz otpornik stalno različita. Druga stvar je da vizualno, s visokom frekvencijom promjena struje, to najvjerojatnije nećemo primijetiti: temperatura otpornika neće nasumično skočiti u vremenu s promjenom snage koja se na njemu oslobađa. To će biti zato što će sam otpornik, zahvaljujući svojoj masi i toplinskom kapacitetu, integrirati ove padove temperature.

Dakle, sa snagom je više-manje jasno. Ali šta je sa energijom? Pa, to jest s toplinom koja se oslobađa na otporniku? Kako procijeniti upravo ovu energiju? Da bismo to učinili, moramo zapamtiti kako su moć i energija povezani. Već smo se dotakli ove teme u članku o snage u DC kolu. Tada je ovo pitanje jednostavno riješeno: pri jednosmjernoj struji dovoljno je pomnožiti snagu (koja ne ovisi o vremenu tamo i stalno je ista) s vremenom posmatranja i dobiti energiju koja se oslobađa upravo za ovo vrijeme posmatranja. S naizmjeničnom strujom sve je složenije, jer ovdje snaga ovisi o vremenu. I, nažalost, ovdje se ne može bez integrala... Šta je to baš integral? Kao što mnogi od vas verovatno znaju, integral je samo površina ispod grafa. U ovom konkretnom slučaju, ispod grafikona snage u odnosu na vrijeme P(t). Da, tako je jednostavno.

Dakle, energija (ili rad, što je u suštini ista stvar) u kolu naizmjenične struje smatra se kako slijedi

U ovoj formuli Q- ovo je željeni rad (energija) izmjenične struje (još se mjeri u džulovima), P(t)- zakon moći koji se mijenja s vremenom, i T- zapravo, sama dužina vremena koju razmatramo, a tokom koje trenutno radi.

Uopšteno govoreći, ovaj izraz se može smatrati općim slučajem i za jednosmjernu i za naizmjeničnu struju (u ovom slučaju naizmjenična struja može biti bilo kojeg oblika, ne nužno sinusoidnog oblika). U svim ovim slučajevima možemo izračunati energiju kroz ovaj integral. Ako ovdje zamijenimo P(t)=const (slučaj jednosmjerne struje), onda će na osnovu posebnosti uzimanja integrala konstante rezultat proračuna biti potpuno isti kao da jednostavno pomnožimo snagu sa vremena, tako da nema smisla zamarati se i razmatrati integrale u temi jednosmerne struje. Ali to je korisno znati, kako bi postojala određena jedinstvena slika. Sada, gospodo, molim vas da zapamtite glavni zaključak iz svega ovog brbljanja - ako želimo na vrijeme pronaći oslobođenu energijuT (bez obzira koja je struja jednosmjerna ili naizmjenična), onda se to može učiniti pronalaženjem površine ispod grafika snage u odnosu na vrijeme u intervalu od 0 do T.

Ako uzmemo sinusoidalne struje i zamijenimo specifične izraze za ovisnost snage o vremenu, tada se energija može izračunati pomoću jedne od sljedećih formula



Gospodo, odmah ću reći da vam u svojim člancima neću govoriti kako uzeti integrale. Nadam se da znaš ovo. A ako ne - u redu je, nemojte žuriti da zatvorite članak. Pokušaću da izgradim prezentaciju na način da nepoznavanje integrala ne dovede do fatalne greške u vašem umu. Vrlo često ih uopće ne treba brojati olovkama, već se mogu prebrojati u specijaliziranim programima ili čak online na brojnim stranicama.

Analizirajmo sada sve navedeno na konkretnom primjeru. Gospodo, specijalno za vas, pripremio sam crtež 1. Pogledajte ga. Na sliku se može kliknuti.



Slika 1 – Snaga u odnosu na vrijeme za AC i DC

Postoje dva grafikona: gornji prikazuje zavisnost snage od vremena za slučaj naizmenične sinusne struje, a donji za slučaj jednosmerne struje. Kako sam ih izgradio? Veoma jednostavno. Za prvi grafikon uzeo sam ovu formulu koju smo ranije napisali.

Pretpostavićemo to amplituda sinusne struje je jednako I m =1 A, otpor otpornika na kojem se rasipa snaga jednak je R=5 ohma, a frekvencija sinusa je f = 1 Hz, što odgovara kružnoj frekvenciji

To jest, formula po kojoj crtamo AC snagu je

Po ovoj formuli je konstruisan gornji graf na slici 1.

Šta je sa donjim grafikonom? Gospodo, ovde je sve prilično jednostavno. Pošao sam od činjenice da kroz isti otpornik R=5 ohma teče D.C. magnitude I=1 A. Zatim, kao što bi trebalo biti jasno iz Joule-Lenzov zakon, na ovom otporniku takva snaga će se raspršiti

Pošto je struja konstantna, ova snaga će biti ista u svakom trenutku. A za takve divne slučajeve standardne stabilnosti, velika i moćna matematika daje graf u obliku prave linije. Ovo je ono što vidimo na donjem grafikonu na slici 1.

Jasno je da, budući da struja teče kroz naše otpornike od pet oma, tada se na njima oslobađa određena količina energije i rasipa se određena količina energije. Drugim riječima, otpornik se zagrijava zbog energije koja se na njemu oslobađa. Već smo govorili da se ova energija razmatra kroz integral. Ali, kao što smo već rekli, postoji i grafički prikaz ovog integrala – jednak je površini ispod grafa. Zasenčio sam ovo područje na slici 1. To jest, ako nađemo kolika je površina ispod gornjeg i donjeg grafikona, tada ćemo odrediti koliko je energije oslobođeno u prvom i drugom slučaju.

Pa, sa donjim grafikonom, sve je jednostavno. Postoji pravougaonik visine 5 W i širine 2 sekunde. Dakle, površina (tj. energija) je elementarna

Imajte na umu da je ovaj rezultat potpuno isti kao i formula koju smo dobili za izračunavanje istosmjerne energije u jednom od prethodnih članaka.

Sa gornjim grafikonom stvari nisu tako jednostavne. Tu imamo nepravilan oblik i jednostavno je nemoguće odmah reći čemu je ovo područje jednako. Ili bolje rečeno, možete reći - jednak je takvom integralu



Rezultat izračunavanja ovog integrala jednak je određenom broju, a taj broj je samo naša željena energija, koja je oslobođena na otporniku. Nećemo opisivati ​​uzimanje ovog integrala. Izračunavanje takvog integrala olovkama nije teško za osobu, čak i ako je samo površno upoznata s matematikom. Ako, ipak, izaziva poteškoće, ili je jednostavno previše lijen da se prebrojite - postoji ogromna količina CAD-a koji će to učiniti umjesto vas. Ili možete izračunati ovaj integral na bilo kojoj stranici: Google pretraga za "integrali online" daje dovoljan broj rezultata. Dakle, idemo direktno na odgovor i on je jednak

To je to. Energija koja se oslobađa na otporniku kada teče sinusoidna struja amplitude 1 A je skoro polovina energije koja će se osloboditi ako teče jednosmerna struja od 1 A. To je razumljivo - čak i vizuelno na slici 1, površina ispod gornji grafikon je znatno niži nego ispod donjeg.

Nekako, gospodo. Sada znate kako izračunati snagu i energiju u AC krugu. Međutim, danas smo razmotrili prilično komplikovan put. Ispostavilo se da postoje jednostavnije metode, koristeći tzv postojeći vrijednosti struje i napona. Ali više o tome u sljedećem članku.

U međuvremenu, puno sreće svima, hvala na čitanju i ćao!

Pridružite se našoj

Svojevremeno su Edison i Tesla bili protivnici po pitanju korištenja električne struje u energiji. Tesla je smatrao da treba koristiti naizmjeničnu struju, a Edison da istosmjernu struju. Drugi naučnik je imao više prilika jer je bio u poslu, ali Tesla je na kraju uspeo da pobedi, jer je jednostavno bio u pravu.

Uvod

Naizmjenična struja je mnogo efikasnija za prijenos energije. Hajde da razgovaramo o tome kako se izračunava snaga naizmenične struje, jer je AC snaga koja se prenosi na daljinu.

Proračun snage

Recimo da imamo generator naizmjeničnog napona koji je spojen na opterećenje. Na izlazu generatora, između dvije tačke na stezaljkama, napon se mijenja po harmonijskom zakonu, a opterećenje se uzima proizvoljno: zavojnice, aktivni otpor, kondenzatori, elektromotor.

U krugu opterećenja teče struja koja varira u skladu sa harmonijskim zakonom. Naš zadatak je utvrditi koliko je jednaka snaga potrošenog opterećenja iz generatora. Imamo generator. Ulazni smjer je predstavljen kao početni podatak, koji će se mijenjati prema harmonijskom pravilu:

Snaga struje u opterećenju i, shodno tome, u žicama koje opskrbljuju opterećenje će se promijeniti. Frekvencija strujnih oscilacija će biti ista kao i frekvencija oscilacija napona, ali postoji i koncept faznog pomaka u intervalima strujnih i naponskih oscilacija:

(I (t) = I (m) cos w t)

Dalji proračuni

Indikatori snage će biti jednaki proizvodu:

P(t) = I(t) U(t)

Ovaj zakon važi i za naizmeničnu struju sa snagom koju je trebalo izračunati, i za jednosmernu struju.

(I(t) = I(m) cos(wt + J)

Snaga naizmjenične struje na naizmjeničnu struju izračunava se pomoću tri formule. Navedeni proračuni se odnose na osnovnu formulu koja slijedi iz definicije struje i napona.

Ako je presjek lanca homogen i za ovaj dio lanca moguće je koristiti Ohmov zakon, ovakvi proračuni se ovdje ne mogu koristiti, jer ne znamo prirodu opterećenja.

Odredite rezultat

U ovu formulu zamjenjujemo indikatore struje i napona, a ovdje će nam u pomoć doći poznavanje trigonometrijskih formula:

cosa cosb = cos(a +b) + cos(a - b) / 2

Koristimo ovu formulu i dobijemo izračune:

P(t) = I(m) U (m) cos (wt + J) cos wt

Nakon pojednostavljenja rezultata dobijamo:

P(t) = I(m) U (m)/2 cos (wt + J) + I(m) U (m) cosJ

Pogledajmo ovu formulu. Ovdje prvi član zavisi od vremena, mijenja se po harmonijskom zakonu, a drugi je konstantna vrijednost. Snaga naizmjenične struje naizmjenične struje je zbir konstantne i naizmjenične komponente.

Ako je snaga pozitivna, onda opterećenje crpi energiju iz generatora. S negativnom snagom, naprotiv, opterećenje vrti generator.

Pronađite prosječnu vrijednost snage u određenom vremenskom periodu. Da bismo to učinili, podijelimo rad električne struje sa vrijednošću ovog perioda.

Snaga trofaznog AC kola je zbir varijabilnih i konstantnih komponenti.

Aktivna i reaktivna snaga

Mnogi fizički procesi mogu biti predstavljene analogijama jedna drugoj. Na osnovu toga pokušat ćemo otkriti suštinu pojmova aktivne snage kola naizmjenične struje i jalove snage kola naizmjenične struje.

Čaša predstavlja elektranu, voda predstavlja struju, cijev predstavlja kabl ili žicu. Što se staklo više diže, veća je napetost ili pritisak.


Parametri snage u aktivnoj ili reaktivnoj AC mreži zavise od onih elemenata koji troše takvu energiju. Aktivno - energija induktivnosti i kapacitivnosti.

Pokažimo ovo na kondenzatoru, posudi i čaši. Aktivni elementi su oni elementi koji su u stanju da pretvore energiju u drugi oblik. Na primjer, u toplini (gvožđe), svjetlosti (sijalica), pokretu (motor).


Reaktivna energija

Kada se simulira reaktivna energija, napon se povećava i kapacitivnost se puni. Kada se napon smanji, akumulirana energija se kroz žicu vraća natrag u elektranu. Ovo se ponavlja ciklično.

Sam smisao reaktivnih elemenata je da akumuliraju energiju, koja se zatim vraća nazad ili koristi za druge funkcije. Ali to nikuda ne vodi. Glavni nedostatak ovog derivata je u tome što virtuelni cevovod, kroz koji, takoreći, teče energija, ima otpor i na njega se troši procenat uštede.

Puna snaga AC kola zahtijeva određeni postotak napora. Iz tog razloga, velika preduzeća se bore sa reaktivnom komponentom pune snage.

Aktivna snaga je energija koja se troši ili pretvara u druge oblike - svjetlost, toplinu, kretanje, odnosno u neku vrstu rada.

Iskustvo

Za eksperiment, uzmimo čašu, koja služi kao aktivna komponenta snage. Predstavlja dio energije koji treba potrošiti ili pretvoriti u drugi oblik.

Dio energije vode može se popiti. Prividna snaga naizmjenične struje, faktor snage je pokazatelj koji je zbir reaktivne i aktivne komponente: energije koja teče kroz vodovod i one koja se pretvara.

Kako izgleda puna snaga u našoj analogiji? Dio vode popijemo, a ostatak će nastaviti da teče kroz cijev. Budući da imamo reaktivni kapacitivni element - kondenzator ili kapacitivnost, spuštamo vodu i počinjemo simulirati povećanje i smanjenje napona. U ovom slučaju možete vidjeti kako voda teče u dva smjera. Stoga se u ovom procesu koriste i aktivne i reaktivne komponente. Zajedno je puna snaga.


Konverzija snage

Aktivna snaga se pretvara u drugi oblik energije, kao što je mehaničko kretanje ili grijanje. Reaktivna snaga koja je pohranjena u reaktivnom elementu vraća se kasnije.

Prividna snaga je geometrijski zbir aktivne i reaktivne snage.

Za izvođenje proračuna koristimo trigonometrijske funkcije. fizičko značenje takve kalkulacije. Uzmimo pravougaoni trougao, u kojem je jedna od stranica 90 stepeni. Jedna od strana je njena hipotenuza. Postoji susedna i suprotna relativno pravi ugao noge.

Kosinus je predstavljen omjerom koji određuje dužinu susjednog kraka u odnosu na dužinu hipotenuze.


Sinus ugla je tip omjera koji čini dužinu suprotnog kraka u odnosu na hipotenuzu. Poznavajući ugao i dužinu bilo koje stranice, možete izračunati sve ostale uglove i dužinu.

U datom trokutu možete uzeti dužinu hipotenuze i susjednog kraka i izračunati ovaj ugao koristeći trigonometrijska funkcija kosinus. DC i AC snaga se izračunava koristeći takvo znanje.

Možete koristiti za izračunavanje ugla inverzna funkcija od kosinusa. Dobijamo traženi rezultat proračuna. Da biste izračunali dužinu suprotnog kraka, možete izračunati sinus i dobiti omjer suprotnog kraka i hipotenuze.

U ovom opisu predlaže se proračun snage AC kola po formuli.

U DC kolima snaga je jednaka proizvodu napona i struje. Ovo pravilo također radi u AC krugovima, ali njegovo tumačenje neće biti sasvim ispravno.

Induktivnost

Pored aktivnih elemenata, postoje i reaktivni elementi - induktivnost i kapacitivnost. U DC kolima, gdje se amplituda napona struja ne mijenja u vremenu, rad ovog otpora će se dogoditi samo u vremenu. Induktivnost i kapacitivnost mogu negativno utjecati na mrežu.

Aktivna snaga koju trofazno AC strujno kolo ima može obavljati koristan rad, dok jalova snaga ne obavlja nikakav koristan rad, već se troši samo na savladavanje reaktansi induktivnosti i kapacitivnosti.

Pokušajmo napraviti eksperiment. Uzmimo izvor naizmjeničnog napona od 220 W frekvencije 50 Hz, senzor napona i struje izvora, opterećenje koje je aktivno 1 ohma i induktivni otpor od 1 oma.

Tu je i prekidač koji će se spojiti u određenom trenutku, aktivno-kapacitivno opterećenje. Hajde da pokrenemo takav sistem. Radi lakšeg razmatranja, uvodimo koeficijente korekcije napona.

Pokrećemo uređaj

Prilikom pokretanja uređaja može se vidjeti da su napon i struja mreže van faze. Postoji prijelaz kroz 0, pod kojim se nalazi kut - faktor snage mreže. Što je manji ovaj kut, veći je faktor snage, koji je naznačen na svim uređajima naizmjenične struje, na primjer, električnim strojevima ili transformatorima za zavarivanje.

Ugao ovisi o veličini induktivnog otpora opterećenja. Kada se pomak smanji, struja mreže se povećava. Zamislite da se otpor zavojnice ne može smanjiti, ali je potrebno poboljšati kosinus mreže. Za to su potrebni kondenzatori, koji su, za razliku od induktivnosti, ispred napona i mogu međusobno kompenzirati reaktivnu snagu.

U trenutku spajanja kondenzatorske baterije kosinus se naglo smanjuje za 0,05 s, skoro na 0. Također dolazi do naglog smanjenja struje, koja je bez kondenzatorske baterije imala vrijednost amplitude mnogo manju nego kada je kondenzatorska baterija okrenuta on.

Zapravo, povezivanjem kondenzatorske banke bilo je moguće smanjiti snagu struje koja se troši iz mreže. Ovo je pozitivna točka i omogućava vam da smanjite struju mreže i uštedite na poprečnom presjeku kablova, transformatora, energetske opreme.

Ako se induktivno opterećenje isključi i aktivni otpor ostane, dogodit će se proces kada će kosinus mreže nakon spajanja kondenzatorske banke dovesti do pomaka faze i velikog strujnog skoka koji ide u mrežu, a ne troši se iz nje, koji se javlja u režimu generatora jalove snage.

Rezultati

Aktivna snaga opet ostaje konstantna i jednaka nuli, jer nema induktivne reaktancije. Započeo je proces generisanja reaktivne energije u mrežu.

Stoga je kompenzacija reaktivne snage u velikim preduzećima koja troše njene kolosalne količine iz elektroenergetskih sistema prioritetan zadatak, jer to omogućava uštedu ne samo na električnoj opremi, već i na troškovima plaćanja same reaktivne snage.

Takav koncept je regulisan, a preduzeće plaća i potrošenu i proizvedenu energiju. Ovdje su instalirani automatski kompenzatori za održavanje ravnoteže snage na datom nivou.

Kada se snažno opterećenje isključi, ako se kompenzacijski uređaj ne isključi iz mreže, reaktivna snaga će se generirati u mrežu, što će stvoriti probleme u elektroenergetskom sistemu.

U svakodnevnom životu kompenzacija jalove snage nema smisla, jer je ovdje potrošnja energije znatno manja.

Aktivna i reaktivna snaga - pojmovi školski kurs fizike.

21. septembra 2017

Svojevremeno su Edison i Tesla bili protivnici po pitanju korištenja električne struje u energiji. Tesla je smatrao da treba koristiti naizmjeničnu struju, a Edison da istosmjernu struju. Drugi naučnik je imao više prilika, pošto je bio angažovan, ali je Tesla na kraju uspeo da pobedi, jer je jednostavno bio u pravu.

Uvod

Naizmjenična struja je mnogo efikasnija za prijenos energije. Hajde da razgovaramo o tome kako se izračunava snaga naizmenične struje, jer je AC snaga koja se prenosi na daljinu.

Proračun snage

Recimo da imamo generator naizmjeničnog napona koji je spojen na opterećenje. Na izlazu generatora, između dvije točke na stezaljkama, napon se harmonično mijenja, a opterećenje se uzima proizvoljno: zavojnice, aktivni otpor, kondenzatori, elektromotor.

U krugu opterećenja teče struja koja varira u skladu sa harmonijskim zakonom. Naš zadatak je utvrditi koliko je jednaka snaga potrošenog opterećenja iz generatora. Imamo generator. Ulazni smjer je predstavljen kao početni podatak, koji će se mijenjati prema harmonijskom pravilu:

Snaga struje u opterećenju i, shodno tome, u žicama koje opskrbljuju opterećenje će se promijeniti. Frekvencija strujnih oscilacija će biti ista kao i frekvencija oscilacija napona, ali postoji i koncept faznog pomaka u intervalima strujnih i naponskih oscilacija:

(I (t) = I (m) cos w t)

Dalji proračuni

Indikatori snage će biti jednaki proizvodu:

P(t) = I(t) U(t)

Ovaj zakon važi i za naizmeničnu struju sa snagom koju je trebalo izračunati, i za jednosmernu struju.

(I(t) = I(m) cos(wt + J)

Snaga naizmjenične struje na naizmjeničnu struju izračunava se pomoću tri formule. Navedeni proračuni se odnose na osnovnu formulu koja slijedi iz definicije struje i napona.

Ako je presjek lanca homogen i za ovaj dio lanca moguće je koristiti Ohmov zakon, ovakvi proračuni se ovdje ne mogu koristiti, jer ne znamo prirodu opterećenja.

Odredite rezultat

U ovu formulu zamjenjujemo indikatore struje i napona, a ovdje će nam u pomoć doći poznavanje trigonometrijskih formula:

cosa cosb = cos(a +b) + cos(a - b) / 2

Koristimo ovu formulu i dobijemo izračune:

P(t) = I(m) U (m) cos (wt + J) cos wt

Nakon pojednostavljenja rezultata dobijamo:

P(t) = I(m) U (m)/2 cos (wt + J) + I(m) U (m) cosJ

Pogledajmo ovu formulu. Ovdje prvi član zavisi od vremena, mijenja se po harmonijskom zakonu, a drugi je konstantna vrijednost. Snaga naizmjenične struje naizmjenične struje je zbir konstantne i naizmjenične komponente.

Ako je snaga pozitivna, onda opterećenje crpi energiju iz generatora. S negativnom snagom, naprotiv, opterećenje vrti generator.

Pronađite prosječnu vrijednost snage u određenom vremenskom periodu. Da bismo to učinili, podijelimo rad električne struje sa vrijednošću ovog perioda.

Snaga trofaznog AC kola je zbir varijabilnih i konstantnih komponenti.

Aktivna i reaktivna snaga

Mnogi fizički procesi mogu biti predstavljeni analogijama jedni drugih. Na osnovu toga pokušat ćemo otkriti suštinu pojmova aktivne snage kola naizmjenične struje i jalove snage kola naizmjenične struje.

Čaša predstavlja elektranu, voda predstavlja struju, cijev predstavlja kabl ili žicu. Što se staklo više diže, veća je napetost ili pritisak.


Parametri snage u aktivnoj ili reaktivnoj AC mreži zavise od onih elemenata koji troše takvu energiju. Aktivno - energija induktivnosti i kapacitivnosti.

Pokažimo ovo na kondenzatoru, posudi i čaši. Aktivni elementi su oni elementi koji su u stanju da pretvore energiju u drugi oblik. Na primjer, u toplini (gvožđe), svjetlosti (sijalica), pokretu (motor).


Reaktivna energija

Kada se simulira reaktivna energija, napon se povećava i kapacitivnost se puni. Kada se napon smanji, akumulirana energija se kroz žicu vraća natrag u elektranu. Ovo se ponavlja ciklično.

Sam smisao reaktivnih elemenata je da akumuliraju energiju, koja se zatim vraća nazad ili koristi za druge funkcije. Ali to nikuda ne vodi. Glavni nedostatak ovog derivata je u tome što virtuelni cevovod, kroz koji, takoreći, teče energija, ima otpor i na njega se troši procenat uštede.

Puna snaga AC kola zahtijeva određeni postotak napora. Iz tog razloga, velika preduzeća se bore sa reaktivnom komponentom pune snage.

Aktivna snaga je energija koja se troši ili pretvara u druge oblike - svjetlost, toplinu, kretanje, odnosno u neku vrstu rada.

Iskustvo

Za eksperiment, uzmimo čašu, koja služi kao aktivna komponenta snage. Predstavlja dio energije koji treba potrošiti ili pretvoriti u drugi oblik.

Dio energije vode može se popiti. Prividna snaga naizmjenične struje, faktor snage je pokazatelj koji je zbir reaktivne i aktivne komponente: energije koja teče kroz vodovod i one koja se pretvara.

Kako izgleda puna snaga u našoj analogiji? Dio vode popijemo, a ostatak će nastaviti da teče kroz cijev. Budući da imamo reaktivni kapacitivni element - kondenzator ili kapacitivnost, spuštamo vodu i počinjemo simulirati povećanje i smanjenje napona. U ovom slučaju možete vidjeti kako voda teče u dva smjera. Stoga se u ovom procesu koriste i aktivne i reaktivne komponente. Zajedno je puna snaga.


Pre power

Aktivna snaga se pretvara u drugi oblik energije, kao što je mehaničko kretanje ili grijanje. Reaktivna snaga koja je pohranjena u reaktivnom elementu vraća se kasnije.

Prividna snaga je geometrijski zbir aktivne i reaktivne snage.

Za izvođenje proračuna koristimo trigonometrijske funkcije. Fizičko značenje proračuna je sljedeće. Uzmimo pravougaoni trougao, u kojem je jedna od stranica 90 stepeni. Jedna od strana je njena hipotenuza. Postoje susjedni i suprotni u odnosu na pravi ugao noge.

Kosinus je predstavljen sa , koji određuje dužinu susedne noge u odnosu na dužinu hipotenuze.


Sinus ugla je tip omjera koji čini dužinu suprotnog kraka u odnosu na hipotenuzu. Poznavajući ugao i dužinu bilo koje stranice, možete izračunati sve ostale uglove i dužinu.

U datom trokutu možete uzeti dužinu hipotenuze i susjednog kraka i izračunati ovaj ugao koristeći trigonometrijsku kosinusnu funkciju. DC i AC snaga se izračunava koristeći takvo znanje.

Da biste izračunali ugao, možete koristiti inverznu funkciju kosinusa. Dobijamo traženi rezultat proračuna. Da biste izračunali dužinu suprotnog kraka, možete izračunati sinus i dobiti omjer suprotnog kraka i hipotenuze.

U ovom opisu predlaže se proračun snage AC kola po formuli.

U DC kolima snaga je jednaka proizvodu napona i struje. Ovo pravilo također radi u AC krugovima, ali njegovo tumačenje neće biti sasvim ispravno.

Induktivnost

Pored aktivnih elemenata, postoje i reaktivni elementi - induktivnost i kapacitivnost. U DC kolima, gdje se amplituda napona struja ne mijenja u vremenu, rad ovog otpora će se dogoditi samo u vremenu. Induktivnost i kapacitivnost mogu negativno utjecati na mrežu.

Aktivna snaga koju trofazno AC strujno kolo ima može obavljati koristan rad, dok jalova snaga ne obavlja nikakav koristan rad, već se troši samo na savladavanje reaktansi induktivnosti i kapacitivnosti.

Pokušajmo napraviti eksperiment. Uzmimo izvor naizmjeničnog napona od 220 W frekvencije 50 Hz, senzor napona i struje izvora, opterećenje koje je aktivno 1 ohma i induktivni otpor od 1 oma.

Tu je i prekidač koji će se spojiti u određenom trenutku, aktivno-kapacitivno opterećenje. Hajde da pokrenemo takav sistem. Radi lakšeg razmatranja, uvodimo koeficijente korekcije napona.

Pokrećemo uređaj

Prilikom pokretanja uređaja može se vidjeti da su napon i struja mreže van faze. Postoji prijelaz kroz 0, pod kojim se nalazi kut - faktor snage mreže. Što je manji ovaj kut, veći je faktor snage, koji je naznačen na svim uređajima naizmjenične struje, na primjer, električnim transformatorima ili transformatorima za zavarivanje.

Ugao ovisi o veličini induktivnog otpora opterećenja. Kada se pomak smanji, struja mreže se povećava. Zamislite da se otpor zavojnice ne može smanjiti, ali je potrebno poboljšati kosinus mreže. Za to su potrebni kondenzatori, koji su, za razliku od induktivnosti, ispred napona i mogu međusobno kompenzirati reaktivnu snagu.

U trenutku spajanja kondenzatorske baterije kosinus se naglo smanjuje za 0,05 s, skoro na 0. Također dolazi do naglog smanjenja struje, koja je bez kondenzatorske baterije imala vrijednost amplitude mnogo manju nego kada je kondenzatorska baterija okrenuta on.

Zapravo, povezivanjem kondenzatorske banke bilo je moguće smanjiti snagu struje koja se troši iz mreže. Ovo je pozitivna točka i omogućava vam da smanjite struju mreže i uštedite na poprečnom presjeku kablova, transformatora, energetske opreme.

Ako se induktivno opterećenje isključi i aktivni otpor ostane, dogodit će se proces kada će kosinus mreže nakon spajanja kondenzatorske banke dovesti do pomaka faze i velikog strujnog skoka koji ide u mrežu, a ne troši se iz nje, koji se javlja u režimu generatora jalove snage.

Rezultati

Aktivna snaga opet ostaje konstantna i jednaka nuli, jer nema induktivne reaktancije. Započeo je proces generisanja reaktivne energije u mrežu.

Stoga je kompenzacija reaktivne snage u velikim preduzećima koja troše njene kolosalne količine iz elektroenergetskih sistema prioritetan zadatak, jer to omogućava uštedu ne samo na električnoj opremi, već i na troškovima plaćanja same reaktivne snage.

Takav koncept je regulisan, a preduzeće plaća i potrošenu i proizvedenu energiju. Ovdje su instalirani automatski kompenzatori za održavanje ravnoteže snage na datom nivou.

Kada se snažno opterećenje isključi, ako se kompenzacijski uređaj ne isključi iz mreže, reaktivna snaga će se generirati u mrežu, što će stvoriti probleme u elektroenergetskom sistemu.

U svakodnevnom životu kompenzacija jalove snage nema smisla, jer je ovdje potrošnja energije znatno manja.

Aktivna i reaktivna snaga - koncepti školskog predmeta fizike.

Izvor: fb.ru

Sličan sadržaj

Svaka osoba koja je za svoju profesiju odabrala da se bavi elektrotehnikom treba da bude dobro upućena u to šta su izvori napajanja, koje su njihove karakteristike i razlike. Zapravo, nema ništa komplicirano, što ćemo pokazati u ovom članku. Teško je zamisliti kako bi to izgledalo savremeni svet, izađi iz toga Električna energija i pratece...

U članku ćete naučiti što su AC motori, razmotrite njihov uređaj, princip rada, opseg. Vrijedi napomenuti da su danas u industriji više od 95 posto svih korištenih motora asinhrone mašine. Široko se koriste zbog činjenice da imaju visoku pouzdanost, mogu poslužiti ...

Samo nekolicina je u stanju da shvati da su AC i DC na neki način različiti. Da ne spominjem imenovanje konkretnih razlika. Svrha ovog članka je da objasni glavne karakteristike ovih fizičkih veličina u terminima razumljivim ljudima bez tehničkog znanja, kao i da pruži neke osnovne koncepte u vezi sa ovim...

Prije nego što počne sa proizvodnjom proizvoda, svaka kompanija mora imati predstavu ​​koliki prihod će dobiti kao rezultat prodaje puštenog proizvoda. Da biste to učinili, potrebno je proučiti potražnju potrošača, razviti politiku cijena i uporediti procijenjeni prihod sa iznosom budućih troškova. Troškovi proizvodnje pr...

Proizvodnja je takva ljudska djelatnost, uslijed koje on zadovoljava svoje materijalne potrebe. Pošto priroda ne može da mu obezbedi sva potrebna dobra u pravoj količini, on je primoran da ih proizvodi. Iz ovoga možemo zaključiti da je proizvodnja objektivna nužnost. Ljudske potrebe se dele na duhovne...

Struja je glavna vrsta energije koja obavlja koristan rad u svim oblastima ljudski život. Pokreće razne mehanizme, daje svjetlost, grije kuće i oživljava čitav niz uređaja koji nam osiguravaju ugodno postojanje na planeti. Zaista, ova vrsta energije je univerzalna. Možete dobiti bilo šta od toga...

Električni konektori su kontaktni elementi koji se mogu lako rastaviti ili spojiti jedan na drugi bez posebnih radnji. Mogu biti jednofazni i trofazni. Ograničenje korištenja potonjeg je 380 volti, dok se jednofazni mogu koristiti na naponu ne većem od 250 volti. Utičnica viri iz...

Moderne kompjuterske tehnologije, računarstvo, moć abecede, računski sistemi i mnogi drugi koncepti imaju najdirektnije veze jedni s drugima. Vrlo mali broj korisnika danas je dovoljno upućen u ova pitanja. Pokušajmo razjasniti koja je snaga abecede, kako je izračunati i primijeniti u praksi. U budućnosti, ovo, van ...

Moć se u fizici shvata kao omjer određeno vrijeme rad do vremenskog perioda za koji se obavlja. Ispod mehanički rad podrazumeva se kvantitativna komponenta uticaja sile na telo zbog koje se ono kreće u prostoru.Snaga se može izraziti i kao brzina prenosa energije. Odnosno, on...

Šta je snaga i moć? U čemu se mjeri ovaj indikator, koji se instrumenti koriste i kako se ove fizičke veličine primjenjuju u praksi, razmotrit ćemo kasnije u članku. Snaga m ...

Energija koju isporučuje izvor elektromotorna sila u vanjsko kolo, prolazi kroz transformacije u druge vrste energije. Ako u krugu postoji samo aktivni otpor, tada se sva energija pretvara u toplinu koja se oslobađa na otporu. Nema faznog pomaka između struje i napona. Osim toga, u kratkom vremenskom periodu, naizmjenična struja se može smatrati jednosmjernom. Dakle, trenutna snaga koju razvija izmjenična struja na otporu:

Iako su struja i napon pozitivni i negativni, snaga jednaka njihovom proizvodu je uvijek pozitivna. Međutim, on pulsira, mijenjajući se od nule do maksimalne vrijednosti s frekvencijom jednakom dvostrukoj frekvenciji naizmjenične struje. Na sl. 7.12 prikazuje vremensku zavisnost struje, napona i snage naizmenične struje oslobođene od aktivnog otpora. Jasno je da je prosječna snaga prijenosa manja od maksimalne i jednaka je polovini maksimalne snage. Prosječna vrijednost i za period je . Ovo se može objasniti na sljedeći način: , a za puni ciklus prosječna vrijednost je jednaka prosječnoj vrijednosti . Stoga će prosječna vrijednost snage biti jednaka

Faktor snage- bezdimenzionalni fizička količina, koji karakterizira potrošača naizmjenične električne struje u smislu prisustva reaktivne komponente u opterećenju. Faktor snage pokazuje koliko je naizmjenična struja koja teče kroz opterećenje van faze u odnosu na napon koji se na njega primjenjuje.

Numerički, faktor snage je jednak kosinusu ovog faznog pomaka.

Kao što znate, energija koja se troši iz izvora naizmjenične struje sastoji se od dvije komponente:

1. Aktivna energija

2. Reaktivna energija

1. Aktivna energija prijemnik potpuno i neopozivo pretvara u druge vrste energije.
Primjer: Prolazeći kroz otpornik, struja vrši aktivan rad, koji se izražava povećanjem toplinske energije otpornika. Bez obzira na fazu struje koja teče, otpornik svoju energiju pretvara u toplinu. Otporniku nije važno u kojem smjeru struja teče kroz njega, važna je samo njegova vrijednost: što je veći, to će se više topline osloboditi na otporniku ( količina proizvedene topline jednaka je umnošku kvadrata struje i otpora otpornika).

Reaktivna energija- onaj dio potrošene energije, koji u narednoj četvrtini perioda biće u potpunosti vraćena izvoru

VOLTAGE RESONANCE

Poznato je da u mehanički sistem rezonancija nastaje kada su prirodna frekvencija oscilacija sistema i frekvencija oscilacija uznemirujuće sile koja djeluje na sistem jednake. Oscilacije mehaničkog sistema, kao što su oscilacije klatna, praćene su periodičnom tranzicijom kinetička energija na potencijal i obrnuto. U rezonanciji mehaničkog sistema, male sile uznemiravanja mogu uzrokovati velike oscilacije sistema, na primjer, veliku amplitudu oscilacija klatna.
U krugovima naizmjenične struje, gdje postoje induktivnost i kapacitivnost, mogu se pojaviti rezonantni fenomeni koji su slični fenomenu rezonancije u mehaničkom sistemu. Potpuna analogija - jednakost prirodne frekvencije oscilacija električnog kola sa frekvencijom sile ometanja (frekvencija mrežnog napona) - nije moguća u svim slučajevima.
U opštem slučaju, rezonancija električnog kola se shvata kao takvo stanje kola kada se struja i napon poklapaju u fazi, pa se, prema tome, ekvivalentni krug kola odvija u određenom omjeru njegovih parametara r, L, C kada je rezonantna frekvencija kola jednaka frekvenciji napona primijenjenog na njega.
Rezonancija u električnom kolu je praćena periodičnim energetskim prijelazom električno polje kapacitet za energiju magnetsko polje i obrnuto.
Pri rezonanciji u električnom kolu, mali naponi primijenjeni na krug mogu uzrokovati značajne struje i napone u pojedinačnim dijelovima. U lancu gde r, L, C spojenih u seriju, može doći do naponske rezonance, au strujnom kolu gdje r, L, C povezani paralelno, strujna rezonanca.
Rezonancija- fenomen naglog povećanja amplitude prisilnih oscilacija, koji nastaje kada se frekvencija prirodnih oscilacija poklopi sa frekvencijom oscilacija pokretačke sile

rezonantna frekvencija se može naći iz izraza

,

gdje ; f je rezonantna frekvencija u hercima; L je induktivnost u Henriju; C je kapacitet u faradima.

16. 1. Radna struja

Električna struja, naravno, ne bi postala toliko rasprostranjena, da nije bilo jedne okolnosti. Rad struje ili električne energije može se lako pretvoriti u bilo koju energiju ili rad koji nam je potreban: termičku, mehaničku, magnetsku...

Za praktičnu primenu struje, pre svega, želim da znam kakav posao se može okrenuti u svoju korist. Izvodimo formulu za određivanje rada struje:

Budući da se sve količine sadržane u formuli mogu izmjeriti odgovarajućim instrumentima (ampermetar, voltmetar, sat), formula je univerzalna.

Formula se također može napisati u malo drugačijem obliku, koristeći Ohmov zakon:

Ako ovako zapisanu snagu struje zamijenimo u originalnu formulu za rad struje, dobićemo:

Ako izrazimo napon iz Ohmovog zakona, onda:

Upotreba ovih formula je zgodna kada postoji samo jedna veza u krugu: paralelna za prvi slučaj i serijska za drugi.