Какво е електрическо захранване

Съвременният човек постоянно се сблъсква с електричество в ежедневието и на работа, използва устройства, които консумират електрически ток, и устройства, които го генерират. Когато работите с тях, винаги трябва да вземате предвид техните възможности, присъщи на техническите характеристики.

Един от основните показатели на всеки електрически уред е такова физическо количество като електрическа енергия… Обичайно е да се нарича интензивността или скоростта на генериране, предаване или преобразуване на електричество в други видове енергия, например топлина, светлина, механична.

Транспортирането или прехвърлянето на голяма електрическа енергия за промишлени цели се извършва съгласно електропроводи за високо напрежение.

Трансформация електрическа енергия извършва се на трансформаторни подстанции.

Консумацията на електроенергия се случва в битови и промишлени устройства за различни цели. Един от често срещаните им видове са лампи с нажежаема жичка с различни номинали.

Електрическата мощност на генераторите, електропроводите и потребителите в DC и AC вериги има един и същ физически смисъл, който едновременно се изразява с различни съотношения в зависимост от формата на композитните сигнали. За да се определят общите модели, понятия за мигновени стойности… Те отново подчертават зависимостта на скоростта на трансформация на електричеството от времето.

Определяне на мигновена електрическа мощност

В теоретичната електротехника, за да се извлекат основните взаимоотношения между ток, напрежение и мощност, се използват техните изображения под формата на моментни стойности, които са фиксирани в определен момент от време.

Ако в много кратък период от време ∆t единичен елементарен заряд q под въздействието на напрежение U се премести от точка «1» до точка «2», то той извършва работа, равна на потенциалната разлика между тези точки. Разделяйки го на времевия интервал ∆t, получаваме израза за моментната мощност за единица заряд Pe (1-2).

Тъй като под действието на приложеното напрежение се движи не само единичният заряд, но и всички съседни, които са под въздействието на тази сила, чийто брой е удобно представен с числото Q, тогава моментната стойност на мощността PQ (1-2) може да бъде написан за тях.

След извършване на прости преобразувания, получаваме израза за мощността P и зависимостта на нейната моментна стойност p (t) от компонентите на произведението на мигновения ток i (t) и напрежение u (t).

Определяне на постоянна електрическа мощност

V DC вериги величината на спада на напрежението в участъка на веригата и протичащият през нея ток не се променя и остава стабилен, равен на моментните стойности. Следователно мощността в тази верига може да бъде определена чрез умножаване на тези стойности или разделяне на перфектната работа А по периода на нейното изпълнение, както е показано в обяснителната картина.

Определяне на променливотокова електрическа мощност

Законите на синусоидалното изменение на токовете и напреженията, предавани чрез електрически мрежи, налагат своето влияние върху изразяването на мощност в такива вериги. Тук действа видимата мощност, която е описана от триъгълника на мощността и се състои от активни и реактивни компоненти.

Синусоидален електрически ток при преминаване през електропроводи със смесени видове натоварвания във всички секции не променя формата на своята хармоника.И спадът на напрежението при реактивни товари се измества фазово в определена посока. Изразите на моментни стойности помагат да се разбере влиянието на приложените натоварвания върху промяната на мощността във веригата и нейната посока.

В същото време незабавно обърнете внимание на факта, че посоката на токовия поток от генератора към потребителя и предаваната мощност през създадената верига са напълно различни неща, които в някои случаи може не само да не съвпадат, но и да са насочени в противоположни посоки.

Помислете за тези взаимоотношения в тяхното идеално, чисто проявление за различни видове товари:

• активен;

• капацитивен;

• индуктивни.

Разсейване на мощността при активен товар

Ще приемем, че генераторът произвежда идеална синусоидална напрежение u, която се прилага към чисто активното съпротивление на веригата. Амперметър А и волтметър V измерват ток I и напрежение U всеки път t.

Графиката показва, че синусоидите на тока и спадането на напрежението в активното съпротивление съвпадат по честота и фаза, което прави същите трептения. Силата, изразена от техния продукт, се колебае с удвоена честота и винаги остава положителна.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ Um / R ∙ sinωt = Um2/ R ∙ грех2ωt = Um2/ 2R ∙ (1-cos2ωt).

Ако преминем към израза работно напрежение, тогава получаваме: p = P ∙ (1-cos2ωt).

След това ще интегрираме мощността за периода на едно трептене Т и ще можем да забележим, че прирастването на енергия ∆W през този интервал се увеличава. С течение на времето съпротивлението продължава да консумира нови порции електроенергия, както е показано на графиката.

При реактивни натоварвания характеристиките на консумацията на енергия са различни, те имат различна форма.

Разсейване на капацитивна мощност

В електрическата верига на генератора сменете резистивния елемент с кондензатор с капацитет C.

Връзката между тока и спада на напрежението в капацитета се изразява със съотношението: I = C ∙ dU / dt = ω ∙ C ∙ Um ∙ cosωt.

Умножаваме стойностите на моментните изрази на ток с напрежение и получаваме стойността на мощността, която се консумира от капацитивния товар.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Um ∙ cosωt = ω ∙ C ∙ Um2∙ sinωt ∙ cosωt = Um2/ (2Х° С) ∙ sin2ωt = U2/ (2Х° С) ∙ sin2ωt.

Тук можете да видите, че мощността се колебае около нула при двойна честота на приложеното напрежение. Общата му стойност за хармоничния период, както и нарастването на енергията, е равна на нула.

Това означава, че енергията се движи по затворената верига на веригата в двете посоки, но не извършва никаква работа. Подобен факт се обяснява с факта, че когато напрежението на източника се повиши в абсолютна стойност, мощността е положителна, а енергийният поток през веригата се насочва към контейнера, където се натрупва енергия.

След като напрежението премине към падащата хармонична секция, енергията се връща от кондензатора към веригата към източника. И в двата процеса не се извършва полезна работа.

Разсейване на мощността при индуктивен товар

Сега, в захранващата верига, сменете кондензатора с индуктивност L.

Тук токът през индуктивността се изразява със съотношението:

I = 1 / L∫udt = -Um / ωL ∙ cos ωt.

Тогава получаваме

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ (-Um / ωL ∙ cosωt) = — Um2/ ωL ∙ sinωt ∙ cosωt = -Um2/ (2ХL) ∙ sin2ωt = -U2/ (2ХL) ∙ sin2ωt.

Получените изрази ни позволяват да видим естеството на промяната в посоката на мощността и увеличаването на енергията върху индуктивността, които изпълняват същите трептения, които са безполезни за извършване на работа, както и върху капацитета.

Мощността, освободена при реактивни товари, се нарича реактивен компонент. В идеални условия, когато свързващите проводници нямат активно съпротивление, изглежда безвредно и не създава никаква вреда. Но в условия на реално захранване, периодичните преминавания и колебанията на реактивната мощност предизвикват нагряване на всички активни елементи, включително свързващите проводници, за които се изразходва определена енергия и стойността на приложената пълна мощност на източника намалява.

Основната разлика между реактивния компонент на мощността е, че той изобщо не извършва полезна работа, а води до загуби на електрическа енергия и излишни натоварвания на оборудването, които са особено опасни в критични ситуации.

Поради тези причини, за да се премахне влиянието на реактивната мощност, специално технически системи за нейната компенсация.

Разпределение на мощността при смесен товар

Като пример използваме натоварването на генератор с активна капацитивна характеристика.

За да се опрости картината, синусоидите на токове и напрежения не са показани в дадената графика, но трябва да се има предвид, че при активно-капацитивен характер на товара, токовият вектор води напрежението.

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

След трансформации получаваме: p = P ∙ (1- cos 2ωt) + Q ∙ sin2ωt.

Тези два термина в последния израз са активните и реактивните компоненти на мигновената привидна мощност. Само първият от тях върши полезна работа.

Инструменти за измерване на мощност

За да се анализира консумацията на електроенергия и да се изчисли за нея, се използват измервателни устройства, които отдавна се наричат «Броячи»… Тяхната работа се основава на измерване на ефективните стойности на тока и напрежението и автоматичното им умножаване с изход на информация.

Измервателните уреди показват консумацията на енергия, като отчитат времето на работа на електрическите уреди на нарастваща основа от момента на включване на електромера под товар.

За измерване на активния компонент на мощността във вериги на променлив ток, ватметри, а реактивни — варметри. Те имат различни обозначения за мерни единици:

• ват (W, W);

• var (var, var, var).

За да се определи общата консумация на енергия, е необходимо да се изчисли нейната стойност, като се използва формулата на триъгълника на мощността въз основа на показанията на ватметъра и варметъра. Изразява се в собствени единици — волт -ампери.

Приетите обозначения на единиците на всеки помагат на електротехниците да преценят не само за неговата стойност, но и за естеството на силовия компонент.