[латекс] {P} _ {\ text {ave}} = \ frac {1} {2} {I} _ {0} {V} _ {0}. [/latex]

Сравнение p ( t ) и [латекс]{P}_{\text{ave}}[/latex] показано на рис. 15.16(d). Чтобы [латекс]{P}_{\text{ave}}=\left(1\text{/}2\right){I}_{0}{V}_{0}[/latex] выглядел как его аналог на постоянном токе, мы используем среднеквадратичные значения {0ex}}{V}_{\text{rms}}[/latex] тока и напряжения. По определению это 9{2}\влево(т\вправо)дт.[/латекс]

С [латекс] я \ влево (т \ вправо) = {I} _ {0} \ фантом {\ правило {0. 2em} {0ex}} \ текст {грех} \ фантом {\ правило {0.2em} {0ex }}\left(\omega t-\varphi\right)\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{and}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}v\left(t \right)={V}_{0}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{sin}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\omega t,[/latex] получаем

[латекс] {I} _ {\ text {rms}} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} {I} _ {0} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {и}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}{V}_{\text{rms}}=\frac{1}{\sqrt{2}}{V}_{0}.[/ латекс] 9{2}Р.[/латекс]

Это уравнение еще раз подчеркивает, почему для обсуждения выбрано среднеквадратичное значение, а не пиковые значения. Оба уравнения для средней мощности верны для уравнения 15.13, но среднеквадратические значения в формуле дают более четкое представление, поэтому дополнительный коэффициент 1/2 не нужен.

Переменные напряжения и токи обычно описываются их действующими значениями. Например, 110 В от бытовой розетки является среднеквадратичным значением. Амплитуда этого источника составляет [латекс]110\sqrt{2}\phantom{\rule{0. 2em}{0ex}}\text{V}=\text{156 В}\text{.}[/latex] Потому что большинство счетчиков переменного тока откалиброваны по среднеквадратичным значениям, типичный вольтметр переменного тока, подключенный к бытовой розетке, покажет 110 В.

Для конденсатора и катушки индуктивности [латекс]\varphi =\pi \text{/}2\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{and}\phantom{\rule{0.2em}{ 0ex}}-\pi \text{/}2\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{rad,}[/latex] соответственно. Поскольку [latex]\text{cos}\pi \text{/}2=\text{cos}\left(\text{−}\pi \text{/}2\right)=0,[/latex] мы найдите из уравнения 15.12, что средняя мощность, рассеиваемая любым из этих элементов, равна [латекс] {P} _ {\ text {аве}} = 0. [/латекс] Конденсаторы и катушки индуктивности поглощают энергию из цепи в течение одного полупериода и затем разрядите его обратно в цепь в течение другого полупериода. Это поведение проиллюстрировано на графиках рис. 15.16, (б) и (в), которые показывают p( t), синусоидально колеблющихся вокруг нуля.

Фазовый угол генератора переменного тока может иметь любое значение. Если [latex]\text{cos}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\varphi > 0,[/latex] генератор вырабатывает энергию; если [латекс]\текст{cos}\фантом{\правило{0.2em}{0ex}}\varphi

[латекс] {P} _ {\ text {ave}} = {I} _ {\ text {rms}} {V} _ {\ text {rms}} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex }}\text{cos}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\varphi .[/latex]

Для генератора в цепи RLC ,

, что означает, что мощность, вырабатываемая генератором, рассеивается в резисторе. Как мы видим, закон Ома для среднеквадратичного значения переменного тока находится путем деления среднеквадратичного значения напряжения на импеданс.

Пример

Выходная мощность генератора

Генератор переменного тока, ЭДС которого определяется выражением

[латекс]v\left(t\right)=\left(4.00\phantom{\rule{0.2em}{0ex}} \text{V}\right)\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{sin}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\left[\left(1.00\phantom{\ правило {0.2em} {0ex}} × \ фантом {\ правило {0. {4} \ текст {рад} \ текст{/} \ текст {s} \ справа) t \ справа][/латекс] 9{-6}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{F}[/latex] и [латекс]R=5.00\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{ Ω}[/латекс]. а) Чему равно среднеквадратичное напряжение на генераторе? б) Чему равно сопротивление цепи? в) Какова средняя мощность генератора?

Стратегия

Среднеквадратичное значение напряжения — это амплитуда напряжения, умноженная на [latex]1\text{/}\sqrt{2}[/latex]. Полное сопротивление цепи включает сопротивление и реактивные сопротивления конденсатора и катушки индуктивности. Средняя мощность рассчитывается по уравнению 15.14 или, точнее, по последней части уравнения, потому что у нас есть импеданс цепи Z , среднеквадратичное значение напряжения [латекс] {V} _ {\ text {среднеквадратичное значение}} [/латекс] и сопротивление R .

Решение

1. Поскольку генератор

   [латекс] {V} _ {\ text {rms}} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left (4. {1\text{/}2}\hfill \\ & =7.07\phantom{\rule{0.2em}{0ex }}\text{Ω}\text{.}\hfill \end{массив}[/latex] 9{2}\text{/}R,[/latex], где В заменяет среднеквадратичное значение напряжения.

   Проверьте свои знания

   Вольтметр переменного тока, подключенный к клеммам генератора переменного тока частотой 45 Гц, показывает 7,07 В. Напишите выражение для ЭДС генератора.

   Показать решение

   [латекс]v\left(t\right)=\left(10.0\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{V}\right)\phantom{\rule{0.2 em}{0ex}}\text{sin}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}90\pi t[/latex]

   Проверьте свои знания

   Покажите, что среднеквадратичное значение напряжения на резисторе, конденсаторе и катушке индуктивности в цепи переменного тока со среднеквадратичным значением тока равно [латекс]{I}_{\text{среднеквадратичное значение}}[/латекс] по [латексу] {I} _ {\ text {rms}} R, {I} _ {\ text {rms}} {X} _ {C}, \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text{and}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}{I}_{\text{rms}}{X}_{L},[/latex] соответственно. Определить эти значения для компонентов RLC схема уравнения 15.12.

   Show Solution

   2,00 В; 10,01 В; 8,01 В

   Резюме

   • Средняя мощность переменного тока находится путем умножения среднеквадратичных значений тока и напряжения.
   • Закон Ома для среднеквадратичного значения переменного тока находится путем деления среднеквадратичного значения напряжения на импеданс.
   • В цепи переменного тока существует угол сдвига фаз между напряжением источника и током, который можно найти, разделив сопротивление на импеданс.
   • На среднюю мощность, подаваемую в цепь RLC , влияет фазовый угол.
   • Коэффициент мощности находится в диапазоне от –1 до 1.

   Концептуальные вопросы

   При каком значении фазового угла [latex]\varphi[/latex] между выходным напряжением источника переменного тока и током средняя выходная мощность источника максимальна?

   Обсудите разницу между средней мощностью и мгновенной мощностью.

   Показать решение

   Мгновенная мощность — это мощность в данный момент времени. Средняя мощность — это мощность, усредненная по циклу или количеству циклов.

   Средний переменный ток, подаваемый в цепь, равен нулю. Несмотря на это, мощность рассеивается в цепи. Объяснять.

   Может ли мгновенная выходная мощность источника переменного тока быть отрицательной? Может ли средняя выходная мощность быть отрицательной?

   Показать решение

   Мгновенная мощность может быть отрицательной, но выходная мощность не может быть отрицательной.

   Номинальная мощность резистора, используемого в цепях переменного тока, относится к максимальной средней мощности, рассеиваемой в резисторе. Как это соотносится с максимальной мгновенной мощностью, рассеиваемой на резисторе?

   Задачи

   ЭДС источника переменного тока определяется выражением [латекс]v\left(t\right)={V}_{0}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{sin} \phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\omega t,[/latex], где [latex]{V}_{0}=100\phantom{\rule{0. 2em}{0ex}}\text{ V}[/latex] и [latex]\omega =200\pi \phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{рад/с}\text{.}[/latex] Вычислить среднюю выходную мощность источника, если он подключен через (a) конденсатор [латекс]20\text{-}\mu \text{F}[/латекс], (б) катушку индуктивности 20 мГн и (в) [латексный ]50\text{-}\text{Ом}[/latex] резистор.

   Расчет среднеквадратичного значения тока для источника переменного тока определяется выражением [латекс]v\left(t\right)={V}_{0}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{sin} \phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\omega t,[/latex], где [latex]{V}_{0}=100\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{ V}[/latex] и [latex]\omega =200\pi \phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{rad/s}[/latex] при соединении через (a) [латекс] 20\text{-}\mu \text{F}[/latex] конденсатор, (b) катушка индуктивности 20 мГн и (c) [латекс]50\text{-}\text{Ом}[/latex ] резистор.

   Показать Решение

   а. 0,89 А; б. 5,6 А; в. 1,4 А

   Катушка индуктивности 40 мГн подключена к источнику переменного тока частотой 60 Гц, амплитуда напряжения которого составляет 50 В. Если к катушке индуктивности приложить вольтметр переменного тока, что он покажет?

   Для цепи РЛК серии амплитуда напряжения и частота источника 100 В и 500 Гц соответственно; [латекс] R = 500 \ фантом {\ правило {0.2em} {0ex}} \ текст {Ω} [/латекс]; и [латекс] L = 0,20 \ фантом {\ правило {0,2em} {0ex}} \ текст {H} [/латекс]. Найдите среднюю мощность, рассеиваемую на резисторе, при следующих значениях емкости: (а) [латекс]С=2,0 мкМ \текст{F}[/латекс] и (б) [латекс]С=0,20\фантом{\ правило{0.2em}{0ex}}\mu \text{F}\text{.}[/latex]

   Показать раствор

   а. 7,3 Вт; б. 6,3 Вт

   Источник переменного тока с амплитудой напряжения 10 В отдает электрическую энергию мощностью 0,80 Вт при выходном токе 2,5 А. Каков фазовый угол [латекс]\varphi[/латекс] между ЭДС и током?

   Цепь серии RLC имеет импеданс [латекс]60\фантом{\правило{0.2em}{0ex}}\текст{Ом}[/латекс] и коэффициент мощности 0,50, при этом напряжение отстает от Текущий. а) Следует ли последовательно с элементами включить конденсатор или катушку индуктивности, чтобы повысить коэффициент мощности цепи? б) При каком реактивном сопротивлении катушки индуктивности коэффициент мощности увеличится до единицы?

   Показать раствор

   а. индуктор; б. [латекс] {X} _ {L} = 52 \ фантом {\ правило {0.2em} {0ex}} \ текст {Ω} [/латекс]

   Глоссарий

   средняя мощность

   среднее значение мгновенной мощности за один цикл

   коэффициент мощности

   величина, на которую мощность, подаваемая в цепь, меньше теоретического максимума цепи из-за того, что напряжение и ток не совпадают по фазе

   Лицензии и атрибуты

   Питание в цепи переменного тока. Автор: : Колледж OpenStax. Расположен по адресу : https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/15-4-power-in-an-ac-circuit. Лицензия : CC BY: Attribution . Условия лицензии : Скачать бесплатно по адресу https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/1-introduction

   Реальная и мнимая мощность — Погреб цепи

   Мы все знаем, что мощность — это произведение напряжения и тока, верно? Что ж, это правда, но далеко не вся история. Если мы собираемся быть точными (а мы это делаем), мы можем сказать, что в любой момент мгновенная мощность P _i = V _i × I _i . В цепях постоянного тока среднее значение напряжения и тока равно мгновенному значению, поэтому средняя мощность равна мгновенной мощности, что дает известное соотношение P = V I .

   Для цепей переменного тока значения напряжения и тока постоянно меняются. Возьмем, к примеру, резистивную цепь . Рисунок 1 . Как и следовало ожидать, синусоидальное напряжение на резисторе (зеленая кривая) приводит к синусоидальному току с той же фазой (синяя кривая). В первом полупериоде и напряжение, и ток положительны, поэтому мгновенная мощность также будет положительной. Во втором полупериоде оба отрицательны, поэтому результирующая мощность также положительна.

   РИСУНОК 1. Q1 удерживается в разомкнутом состоянии через R1 и C1 до тех пор, пока не будет нажата кнопка ON при подаче питания на микроконтроллер через Q1. Q2 включается сразу через GPIO1 на защелку Q1 и этот Q2 включается. Чтобы отключить схему, на GPIO устанавливается низкий уровень, отключая оба полевых МОП-транзистора.

   Я избавлю вас от математики, но результирующий сигнал мощности также является синусоидой (красная кривая), но с удвоенной частотой и смещением выше нуля. Вы, вероятно, можете сказать по осмотру, что средняя мощность в резисторе будет П = ½ (V _пк I _пк ).

   А что, если у нас есть емкостная нагрузка, такая как в Рисунок 2 . Напряжение и ток по-прежнему синусоидальны, но теперь ток «опережает» напряжение на 90°. Это означает, что ток достигает пика на 90° раньше, чем напряжение. На этот раз мощность положительна в первую и третью четвертьпериоды, когда конденсатор заряжается, и отрицательна во вторую и четвертую четвертьпериоды, когда конденсатор разряжается. Форма сигнала мощности идентична изображенной на рис. 1, но смещена вниз, поэтому она пересекает горизонтальную ось.

   РИСУНОК 2. Это усовершенствование позволяет одной кнопкой включать и выключать цепь. Он включается так же, как на рисунке 1, но теперь GPIO2 может определять повторное нажатие кнопки и инициировать отключение. Этот GPIO настроен как вход с внутренним подтягиванием.

   Совершенно очевидно, что средняя мощность теперь равна нулю — странно, поскольку величины напряжения и тока идентичны. Единственное, что изменилось, это соотношение фаз. Рисунок 3 показывает, что то же самое происходит с чисто индуктивной нагрузкой. В этом случае ток отстает от напряжения на 90°, но и средняя мощность равна нулю. Эти виды нагрузок называются реактивными нагрузками, поскольку электрическая энергия поступает в нагрузку и выходит из нее в каждом цикле, а не только в нагрузку, как при резистивной нагрузке.

   РИСУНОК 3. Эта схема имеет те же функции, что и на Рисунке 2, но требует только один контакт GPIO. При включении внутреннего подтягивания достаточно, чтобы включить Q2, фиксируя питание. Когда микроконтроллер обнаруживает, что кнопка была нажата, программное обеспечение перенастраивает GPIO как выход и переводит вывод в низкий уровень, чтобы отключить Q2 и, следовательно, также Q1.

   Я попытаюсь объяснить следующий фрагмент, не прибегая к (буквально) сложной математике. Нам нужно думать о напряжении и токе не только с точки зрения их значения или величины, как мы это делаем в цепях постоянного тока, но и с точки зрения их фазы. Мы называем это векторной величиной и традиционно используем полужирный шрифт, чтобы отличить их от чисто величинных (или скалярных) величин. Левая часть (рис. 4 ) показывает, что мы можем описать вектор как стрелку с длиной, соответствующей его модулю, и углом от горизонтали, соответствующим его фазе. Мы можем одинаково описать один и тот же вектор его проекцией на горизонтальную и вертикальную оси, как показано.

   — РЕКЛАМА—
   
   —Реклама здесь—

   РИСУНОК 4. Слева показано, что мы можем описать вектор как стрелку с длиной, соответствующей его величине, и углом от горизонтали, соответствующим его фазе. Треугольник власти, показанный справа, обычно используется для иллюстрации этих терминов.

   Горизонтальная ось — это реальная ( R ) ось, а вертикальная ось — мнимая ( I ) ось. Длины реальной и мнимой проекций связаны с величиной векторного косинуса и синуса фазового угла соответственно. Вероятно, вы видите, что если фазовый угол равен нулю, проекция на действительную ось равна величине, а мнимая часть равна нулю. Если фазовый угол равен 90° проекция на действительную ось была бы равна нулю, а мнимая часть равнялась бы величине. Если угол находится между ними, как на рисунке, в величине будет действительная и мнимая части.

   Вот что происходит с нашей силой. Если разность фаз между напряжением и током равна нулю, результирующая мощность имеет только реальную составляющую, которую мы видим как среднюю мощность. Если напряжение и ток не совпадают по фазе на 90°, как для чисто реактивной нагрузки, мощность будет иметь только мнимую составляющую, а средняя мощность будет равна нулю.

   Большинство нагрузок в системах переменного тока имеют некоторую резистивную и реактивную составляющие, поэтому одного числа недостаточно для описания мощности в этих случаях. Вот почему нам нужны такие термины, как «Реальная мощность», «Реактивная мощность», «Полная мощность» и «Коэффициент мощности».

   Треугольник власти, показанный в правой части рисунка 4, обычно используется для иллюстрации этих терминов. Это просто перерисовка левой части рис. 4, относящаяся к мощности.

   Гипотенуза треугольника соответствует модулю вектора мощности. Это кажущаяся мощность (S), которая равна 9.1014 S = |V||I| , измеряется в вольт-амперах (ВА). Прилегающая сторона треугольника соответствует действительной оси и представляет собой реальную мощность (P), определяемую как P = V I cos ø , измеренную в ваттах (Вт). Это соответствует средней мощности. Наконец, противоположная сторона треугольника соответствует воображаемой оси и представляет собой реактивную мощность (Q), определяемую как Q = V I sin ø , измеряемую в реактивных вольт-амперах (ВАР).

   Величина cos ø представляет собой коэффициент мощности (PF), который изменяется от единицы для абсолютно активной нагрузки до нуля для идеально реактивной нагрузки. Энергетические компании хотели бы, чтобы все нагрузки были резистивными (PF = 1), поскольку они должны рассчитывать свои сети передачи по полной мощности, но только реальная мощность выполняет полезную работу в точке потребления.

   К сожалению, многие современные нагрузки, особенно электродвигатели и импульсные источники питания, имеют очень низкий коэффициент мощности. Бытовые потребители обычно платят только за реальную мощность, но многие коммерческие потребители взимают плату за кажущуюся мощность, что вынуждает их тратить много денег, пытаясь «скорректировать» коэффициент мощности.

   Ссылки

   По. «Выбросьте переключатель: обзор схемы с мягкой фиксацией». Hackaday (блог), 24 июня 2019 г. https://hackaday.com/2019/06/24/ditch-the-switch-a-soft-latching-circuit-roundup/.

   — РЕКЛАМА—
   
   —Реклама здесь—

   Аршад, Ариба. «Схема переключателя с плавной фиксацией». Circuits DIY (блог), 28 января 2020 г. https://circuits-diy.com/soft-latch-switch-circuit/.

   Будьте в курсе наших БЕСПЛАТНЫХ еженедельных информационных бюллетеней!	Не пропустите новые выпуски Circuit Cellar. Подписаться на журнал Circuit Cellar Примечание. Мы сделали выпуск Circuit Cellar за май 2020 г. бесплатным образцом. В нем вы найдете большое разнообразие статей и информации, иллюстрирующих типичный номер текущего журнала.
   Хотите написать для Circuit Cellar ? Мы всегда принимаем статьи/сообщения от технического сообщества. Свяжитесь с нами и давайте обсудим ваши идеи.

   Спонсор этой статьи

   Эндрю Левидо

   + сообщения

   Эндрю Левидо (andrew. [email protected]) получил степень бакалавра электротехники в Сиднее, Австралия, в 1986. Он несколько лет работал в отделе исследований и разработок в компаниях, занимающихся силовой электроникой и телекоммуникациями, прежде чем перейти на руководящие должности. В свободное время Эндрю проявлял практический интерес к электронике, особенно встраиваемым системам, силовой электронике и теории управления. На протяжении многих лет он написал ряд статей для различных изданий по электронике и время от времени оказывает консультационные услуги, если позволяет время.

   Мгновенная мощность | bartleby

   Что такое сила?

   Мощность определяется в физике как количество энергии, переданной или преобразованной в единицу времени. Ватт — единица измерения электроэнергии в Международной системе единиц, эквивалентная одному джоулю в секунду.

   Сила

   Сила в старых книгах часто упоминается как движение. Мощность определяется как скалярная величина. Выходная мощность двигателя представляет собой произведение крутящего момента, создаваемого двигателем, и угловой скорости его выходного вала. Мощность, используемая для движения наземного транспортного средства, представляет собой комбинацию силы тяги на колесах и скорости транспортного средства. В статистической физике движущая сила летательного аппарата рассчитывается как сумма тяги двигателя и скорости транспортного средства в стационарной системе отсчета.

   В классической механике движущая сила реактивного транспортного средства рассчитывается как произведение тяги двигателя и скорости транспортного средства из стационарного понимания реальности. Ватты — количество электрической энергии, потребляемой в единицу времени, используются для расчета скорости, с которой электрическая лампочка преобразует электрическую энергию в свет и тепло.

   Концепция мощности

   Мощность определяется производной работы по времени.

   Мощность, P=dwdt

   Единицей мощности в Международной системе единиц (СИ) является ватт (Вт), который равен одному джоулю в секунду. Другие популярные и стандартные показатели включают мощность в лошадиных силах (л. с.), которую можно сравнить с мощностью в лошадиных силах; одна механическая лошадиная сила равна примерно 745,7 Вт

   Типы мощности

   Механическая мощность

   Одна метрическая лошадиная сила необходима, чтобы поднять 75 кг на 1 метр за 1 секунду. Мощность в механических системах — это сочетание сил и движения (произведение силы и скорости). Его также можно найти, взяв производную работы по времени.

   Электрическая мощность

   Далее классифицируется на основе источника питания, используется постоянный ток (мощность постоянного тока) или переменная мощность Вт. Тем не менее, для цепей переменного тока с реактивными элементами мы должны по-другому рассчитывать поглощаемую мощность. Поскольку электрическая мощность — это скорость, с которой электричество поглощается в цепи, как электрические, так и электронные компоненты и системы имеют лишь ограничение на количество электроэнергии, которое они могут безопасно использовать.

   Электрическая мощность может изменяться во времени либо как величина постоянного тока (DC), либо как величина переменного тока (AC). Сумма мощностей в цепи в любой момент времени называется мгновенной мощностью и рассчитывается по известной формуле мощность равна вольтам, умноженным на ампер

   P=V×I

   Итак, один ватт (мощность при который расходует электричество со скоростью один джоуль в секунду) равен произведению одного вольта на один ампер на вольт-ампер.

   Для цепей переменного тока: поскольку источник не имеет синусоидальной формы волны, напряжения и токи в цепи постоянного тока обычно постоянны, т. е. не меняются со временем. Однако в цепи переменного тока мгновенные значения напряжения, тока и, следовательно, мощности непрерывно изменяются и определяются источником. Таким образом, хотя мы не можем количественно определить мощность в цепях переменного тока так же, как в цепях постоянного тока, мы также можем предположить, что мощность равна напряжению, умноженному на ток9.1494 .

   Еще одна важная вещь, о которой следует помнить, это то, что цепи переменного тока имеют реактивное сопротивление, а это означает, что в них действительно есть управляющий компонент в результате магнитных и/или электрических полей, создаваемых этими компонентами. Как следствие, в отличие от строго резистивного компонента, эта мощность сохраняется, а затем передается на питание, когда синусоидальный сигнал завершает полный периодический цикл.

   В результате средняя мощность, потребляемая цепью, представляет собой количество энергии, накопленной и возвращенной за один полный контур. Таким образом, средняя потребляемая мощность цепи представляет собой среднее значение мгновенной мощности за один полный цикл с мгновенной мощностью (т.е. мгновенное напряжение x мгновенный ток).

   Мгновенная мощность в электричестве определяется как произведение силы тока и напряжения.

   P=VI Ватт

   В электрической цепи мгновенная мощность — это скорость, с которой электричество проходит через данную точку цепи. В цепях переменного тока элементы накопления энергии, такие как катушки индуктивности и конденсаторы, могут вызывать периодические изменения направления потока энергии.

   Активная мощность — это часть мощности, которая при умножении на весь период формы волны переменного тока приводит к чистому сдвигу энергии в одном направлении (во избежание двусмысленности чаще называемой реальной мощностью, особенно при обсуждении нагрузок с несинусоидальной токи). Мгновенная реактивная мощность — это часть мощности, приходящаяся на накопленную энергию, которая возвращается к источнику в каждом контуре, а ее величина — абсолютное значение реактивной мощности.

   P=VIcosθ−VIcos2ωt+θ

   Это уравнение показывает, что мгновенная мощность переменного тока имеет две отдельные составляющие и, таким образом, является суммой этих двух составляющих. Из-за 2 компонентов определения второй член представляет собой изменяющуюся во времени синусоиду с частотой, равной удвоенной угловой частоте источника питания.

   P=VIcosθ

   Первое понятие, с другой стороны, представляет собой константу, значение которой определяется исключительно разностью фаз между напряжением и током.

   Активная, реактивная и полная мощность

   Ток и напряжение также синусоидальны в простой цепи переменного тока (AC), состоящей из источника и линейной нагрузки. При приложении строго резистивной нагрузки две величины одновременно меняют свою полярность. Поскольку произведение напряжения и тока в любой момент либо положительно, либо равно нулю, направление потока энергии не меняется на противоположное. В этой ситуации передается только активное управление. Когда нагрузка полностью реактивна, напряжение и ток равны 90 градусов не по фазе. Произведение напряжения и тока положительно для двух четвертей каждого контура, но отрицательно для двух других четвертей, а это означает, что в среднем через нагрузку проходит столько же энергии, сколько уходит. Для каждого полупериода нет чистой подачи энергии. В этом случае протекает только реактивная сила: нет передачи полезной энергии в нагрузку; однако электрическая энергия течет по проводам и возвращается в обратном направлении по тем же проводам. Даже если оптимальная система нагрузки не поглощает электричество, ток, необходимый для этого потока реактивной мощности, рассеивает энергию в сопротивлении линии. Поскольку практические нагрузки имеют сопротивление, а также индуктивность или емкость, типичные нагрузки могут получать как активное, так и реактивное управление.

   Полная мощность является произведением среднеквадратичных значений напряжения и тока. Полная мощность учитывается при планировании и эксплуатации энергосистем, потому что, хотя ток, связанный с реактивной мощностью, не выполняет никакой функции в нагрузке, он также должен обеспечиваться источником питания. Проводники, трансформаторы и генераторы должны быть рассчитаны на абсолютный ток, а не только полезный ток. Неспособность обеспечить адекватную реактивную мощность в электрических сетях может привести к снижению уровней напряжения и, при некоторых условиях эксплуатации, к поломке или отключению сети. Еще одно значение заключается в том, что объединение очевидной силы на двоих.

   Качество электроэнергии

   Степень, в которой напряжение, частота и форма сигнала системы электроснабжения соответствуют заданным требованиям, называется эффективностью использования электроэнергии. Стабильное напряжение питания, которое остается в пределах указанного диапазона, стабильная частота переменного тока, равная номинальному значению, и плавная форма кривой напряжения являются показателями хорошей энергоэффективности. В целом качество электроэнергии можно описать как надежность между тем, что выходит из электрической розетки, и нагрузкой, которая к ней подключена. Определение относится к электроэнергии, питающей электрическую нагрузку, а также к способности нагрузки работать эффективно. Электрическое устройство (или нагрузка) может перегрузиться, преждевременно выйти из строя или вообще не работать, если на него не подается достаточное питание.

   Средняя мощность (P)

   Средняя мощность — это мощность, подаваемая на нагрузку и рассеиваемая нагрузкой.

   P=VrmsIrmscosϕ

   Здесь Vrms — среднеквадратичное значение напряжения, Irms — среднеквадратичное значение тока, а ϕ — фазовый угол.

   Практическая задача

   Вопрос 1: Лазерная установка сверхкоротких импульсов производит импульс с периодом времени 100 фс (1 фс равна 10-15 с), пиковая мощность, регистрируемая устройством, составляет 350 кВт, что примерно соответствует среднему значению. мощность, необходимая для 100 домов. Если данный слой составляет 1000 импульсов в секунду машиной, то узнайте, какая средняя выходная мощность требуется машине?

   Решение:

   Рассчитайте среднюю выходную мощность, требуемую машиной (PAVG):

   PAVG = энергия на единицу импульса × no of Pulse в секунду ⋯⋯ 1ENERGY на единицу импульс = P × T ⋯⋯ 2

   Здесь P — мощность, вырабатываемая устройством, а t — период времени импульса.

   Замена, 350 кВт для P и 100 fs для t в уравнении (2).

   Энергия на единицу импульса = 350 × 10000 Дж/с × 100 × 10–15/импульс = 3,5 × 10–8 Дж/импульс количество импульсов в секунду в уравнении (1).

   Pavg = 3,5×10−8 Дж/импульс×1000 импульсов/с = 0,000035 Вт.

   Следовательно, средняя выходная мощность, необходимая машине, составляет 0,000035 Вт.

   Вопрос 2. Автомобиль имеет массу 1000 кг и имеет на колеса 75 кВт. Утверждается, что он имеет постоянное ускорение в диапазоне 0-25 м/с. Рассчитайте ускорение времени для заявленной мощности.

   Решение:

   Мощность представлена ​​уравнением, связывающим работу и время. Хотя мы признаем, что силы работают, а также то, что силы будут приводить в движение объекты, мы думаем, что изучение силы поможет нам узнать гораздо больше о движении тела во времени.

   Рассчитайте ускорение времени для заявленной мощности (т):

   Pavg=m×avfinal+vinitial2 ……(1)

   Здесь Pavg — средняя мощность, m — масса, a — ускорение, vfinal — конечная скорость и vinitial — начальная скорость.

   Поскольку начальная скорость равна 0 м/с.

   Pavg=m×a(Vfinal2) ……(2)

   a=Vfinal−Vinitial2 ……(3)

   Поскольку начальная скорость равна 0 м/с.

   a=Vfinal-Vinitialt=Vfinalt

   Замените Vfinalt на a в уравнении (2).

   PAVG = M × VFINALT (VFINAL2) T = MV2FINAL2PAVG ⋯⋯ 4

   Заменитель, 1000 кг для M, 75000 кВт для PAVG и 25 м/с для Vfinal/2 в уравнении (4).

   

   alexxlab

   Добавить комментарий Отменить ответ

   Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

   Комментарий *

   Имя *

   Email *

   Сайт

   Рубрики

   • Прост
   • Радио
   • Разное
   • Своими руками
   • Советы
   • Схем
   • Схемы
   • Транзист
   • Транзисторы
   • Электрон
   • Электроника