Як знайти потужність, знаючи силу струму, напругу і опір

У фізиці досить багато уваги приділено енергії і потужності пристроїв, речовин або тел. В електротехніці ці поняття грають не менш важливу роль ніж в інших розділах фізики, адже від них залежить наскільки швидко установка виконає свою роботу і яке навантаження понесуть лінії електропередач. Виходячи з цих відомостей підбираються трансформатори для підстанцій, генератори для електростанцій і перетин провідників передавальних ліній. У цій статті ми розповімо, як знайти потужність електричного приладу або установки, знаючи силу струму, напругу і опір.

визначення

Потужність – це скалярна величина. У загальному випадку вона дорівнює відношенню виконаної роботи до часу:

P = dA / dt

Простими словами ця величина визначає, як швидко виконується робота. Вона може позначатися не тільки буквою P, але і W або N, вимірюється в Ватах або кіловатах, що скорочено пишеться як Вт і кВт відповідно.

Електрична потужність дорівнює добутку струму на напругу або:

P = UI

Як це пов’язано з роботою? U – це відношення роботи по перенесенню одиничного заряду, а I визначає, який заряд пройшов через провід за одиницю часу. В результаті перетворень і вийшла така формула, за допомогою якої можна знайти потужність, знаючи силу струму і напругу.

Формули для розрахунків ланцюга постійного струму

Найпростіше порахувати потужність для ланцюга постійного струму. Якщо є сила струму і напруга, тоді потрібно просто за формулою, наведеною вище, виконати розрахунок:

P = UI

Але не завжди є можливість знайти потужність по струму і напрузі. Якщо вам нічого невідомо – ви можете визначити P, знаючи опір і напруга:

P = U2/ R

Також можна виконати розрахунок, знаючи струм і опір:

P = I2* R

Останніми двома формулами зручний розрахунок потужності ділянки кола, якщо ви знаєте R елемента I або U, яке на ньому падає.

Для змінного струму

Однак для електричного кола змінного струму потрібно враховувати повну, активну і реактивну, а також коефіцієнт потужності (соsФ). Детальніше всі ці поняття ми розглядали в цій статті:

Відзначимо лише, що щоб знайти повну потужність в однофазної мережі по струму і напрузі потрібно їх перемножити:

S = UI

Результат вийде в вольт-амперах, щоб визначити активну потужність (вати), потрібно S помножити на коефіцієнт cosФ. Його можна знайти в технічній документації на пристрій.

P = UIcosФ

Для визначення реактивної потужності (вольт-ампер реактивні) замість cosФ використовують sinФ.

Q = UIsinФ

Або висловити з цього виразу:

І звідси обчислити шукану величину.

Знайти потужність в трифазній мережі також нескладно, для визначення S (повної) скористайтеся формулою розрахунку по току і фазній напрузі:

S = 3UфIф

А знаючи Uлінейное:

S = 1,73 * UлIл

1,73 або корінь з 3 – ця величина використовується для розрахунків трифазних ланцюгів.

Тоді за аналогією щоб знайти P активну:

P = 3UфIф* CosФ = 1,73 * UлIл* cosФ

Визначити реактивну потужність можна:

Q = 3UфIф* SinФ = 1,73 * UлIл* sinФ

На цьому теоретичні відомості закінчуються і ми перейдемо до практики.

Приклад розрахунку повної потужності для електродвигуна

Потужність у електродвигунів буває корисна або механічна на валу і електрична. Вони відрізняються на величину коефіцієнта корисної дії (ККД), ця інформація зазвичай вказана на етикетці електродвигуна.

Звідси беремо дані для розрахунку підключення в трикутник на Uлінейное 380 Вольт:

  1. Pна валу= 160 кВт = 160000 Вт
  2. n = 0,94
  3. cosФ = 0,9
  4. U = 380

Тоді знайти активну електричну потужність можна за формулою:

P = Pна валу/ N = 160000 / 0,94 = 170213 Вт

Тепер можна знайти S:

S = P / cosφ = 170213 / 0,9 = 189126 Вт

Саме її потрібно знайти і враховувати, підбираючи кабель або трансформатор для електродвигуна. На цьому розрахунки закінчені.

Розрахунок для паралельного і послідовного підключення

При розрахунку схеми електронного пристрою часто потрібно знайти потужність, яка виділяється на окремому елементі. Тоді потрібно визначити, яка напруга падає на ньому, якщо мова йде про послідовному підключенні, або яка сила струму протікає при паралельному включенні, розглянемо конкретні випадки.

Тут Iобщ дорівнює:

I = U / (R1 + R2) = 12 / (10 + 10) = 12/20 = 0,6

Загальна потужність:

P = UI = 12 * 0,6 = 7,2 Ватт

На кожному резисторі R1 і R2, так як їх опір однаково, напруга падає по:

U = IR = 0,6 * 10 = 6 Вольт

І виділяється по:

Pна резисторі= UI = 6 * 0,6 = 3,6 Ватта

Тоді при паралельному підключенні в такій схемі:

Спочатку шукаємо I в кожній гілці:

I1= U / R1= 12/1 = 12 Ампер

I2= U / R2= 12/2 = 6 Ампер

І виділяється на кожному по:

PR1= 12 * 6 = 72 Ватта

PR2= 12 * 12 = 144 Ватта

Виділяється всього:

P = UI = 12 * (6 + 12) = 216 Ватт

Або через загальний опір, тоді:

Rзагальне= (R1* R2) / (R1+R2) = (1 * 2) / (1 + 2) = 2/3 = 0,66 Ом

I = 12 / 0,66 = 18 Ампер

P = 12 * 18 = 216 Ватт

Всі розрахунки збіглися, значить знайдені значення вірні.

висновок

Як ви могли переконатися знайти потужність ланцюга або її ділянки зовсім нескладно, неважливо мова йде про постоянка або перерві. Важливіше правильно визначити загальний опір, струм і напруга. До речі цих знань вже достатньо для правильного визначення параметрів схеми і підбору елементів – на скільки ват підбирати резистори, перетину кабелів і трансформаторів. Також будьте уважні при розрахунку S повної при обчисленні подкоренного вираження. Варто додати лише те, що при оплаті рахунків за комунальні послуги ми оплачуємо за кіловат-години або кВт / год, вони дорівнюють кількості потужності, спожитої за проміжок часу. Наприклад, якщо ви підключили 2 кіловатний обігрівач на пів години, то лічильник намотає 1 кВт / год, а за годину – 2 кВт / год і так далі по аналогії.

Наостанок рекомендуємо переглянути корисне відео по темі статті:

Також читають:

Ссылка на основную публикацию