Измерване на мощността. Формула за механична мощност и определение

тоест продуктът на векторите на силата по скоростта на движение - и има мощност. В какво се измерва? Според международната система SI мерната единица на това количество е 1 ват.

Ват и други единици за мощност

Ват означава мощност, където един джаул работа се извършва за една секунда. Последната единица е кръстена на англичанина Дж. Уат, който е изобретил и построил първата парна машина. Но в същото време той използва друга стойност - конски сили, която се използва и до днес. Една конска сила е приблизително равна на 735,5 вата.

Така, освен във ватове, мощността се измерва и в метрични конски сили. И с много малка стойност също се използва Erg, равно на десет на минус седма степен на ватове. Също така е възможно да се измери в една единица маса / сила / метри за секунда, което е равно на 9,81 вата.

Мощност на двигателя

Посочената стойност е една от най-важните във всеки двигател, който може да бъде с много различна мощност. Например електрическата самобръсначка има стотни от киловата, докато ракетата от космически кораб има милиони.

Различният товар се нуждае от различна мощност, за да поддържа определена скорост. Например, една кола ще стане по-тежка, ако в нея се постави повече товар. Тогава силата на триене на пътя ще се увеличи. Следователно, за да се поддържа същата скорост, както в ненатоварено състояние, е необходима повече мощност. Съответно двигателят ще яде повече гориво. Всички шофьори са наясно с този факт.

Но при висока скорост е важна и инерцията на машината, която е правопропорционална на нейната маса. Опитните шофьори, които са наясно с този факт, намират най-добрата комбинация от гориво и скорост при шофиране, така че да се изразходва по-малко бензин.

Текуща мощност

Как се измерва мощността? В същата единица SI. Може да се измерва пряко или косвено.

Първият метод се прилага с помощта на ватметър, който консумира значителна енергия и силно натоварва източника на ток. С него се измерва от десет вата или повече. Индиректният метод се използва, когато е необходимо да се измерват малки стойности. Устройствата за това са амперметър и волтметър, свързани към консуматора. Формулата в този случай ще изглежда така:

С известно съпротивление на натоварване измерваме тока, протичащ през него, и намираме мощността, както следва:

P \u003d I 2 ∙ R n.

Съгласно формулата P \u003d I 2 / R n може да се изчисли и текущата мощност.

Какво се измерва в мрежа с трифазен ток също не е тайна. За това се използва познато устройство - ватметър. Освен това е възможно да се реши проблемът с това как се измерва електрическата мощност с помощта на едно, две или дори три устройства. Например, четирипроводна инсталация ще изисква три устройства. А за трижилен с небалансиран товар - два.

Изпълнява се за определен период от време, до този период от време.

Ефективна мощност, мощност на двигателя, предавана на работната машина директно или чрез предаване на мощност. Разграничете полезна, пълна и номинална Е. м. на двигателя. Полезно се нарича Е. м. на двигателя, минус консумацията на енергия за задействане на спомагателните възли или механизми, необходими за неговата работа, но имащи отделно задвижване (не директно от двигателя). Пълна Е. м. - мощност на двигателя без приспадане на посочените разходи. Номинална E. m., или просто номинална мощност, - E. m., гарантирана от производителя за определени условия на работа. В зависимост от вида и предназначението на двигателя се установяват електромагнитни двигатели, които се регулират от стандарти или технически спецификации (например максималната мощност на корабен реверсивен двигател при определена честота на въртене на коляновия вал в случай на корабна кърма - т.н. -наречена обратна мощност, максималната мощност на авиационен двигател с минимален специфичен разход на гориво - т. нар. крейсерска мощност и др.). Е. м. зависи от форсирането (интензификацията) на работния процес, размера и механичната ефективност на двигателя.

Единици

Друга често срещана единица за измерване на мощността е конската сила.

Сила в механиката

Ако върху движещо се тяло действа сила, тогава тази сила извършва работа. Мощността в този случай е равна на скаларното произведение на вектора на силата и вектора на скоростта, с която се движи тялото:

М- момент, - ъглова скорост, - pi, н- скорост на въртене (rpm).

Електрическа енергия

Електрическа енергия- физическо количество, което характеризира скоростта на предаване или преобразуване на електрическа енергия.

S - Привидна мощност, VA

P - Активна мощност, W

Q - Реактивна мощност, VAr

Измерватели на мощност

Бележки

Вижте също

Връзки

• Влиянието на формата на електрическия ток върху неговото действие. Списание "Радио", брой 6, 1999 г

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е "Сила (физика)" в други речници:

Наука, която изучава най-простите и в същото време най-общите закономерности на природните явления, принципите и структурата на материята и законите на нейното движение. Концепциите на Ф. и неговите закони са в основата на цялата естествена наука. Ф. принадлежи към точните науки и изучава величини ... Физическа енциклопедия

Примери за различни физически явления Физика (от други гръцки φύσις ... Уикипедия

I. Предмет и структура на физиката Физиката е наука, която изучава най-простите и в същото време най-общите закономерности на природните явления, свойствата и структурата на материята и законите на нейното движение. Следователно концепциите на F. и неговите закони са в основата на всичко ... ... Велика съветска енциклопедия

Физиката на високата енергийна плътност (HED Physics) е клон на физиката в пресечната точка на физиката на кондензираната материя и физиката на плазмата, който изучава системи с висока енергийна плътност. Под високо ... Wikipedia

Електрическата мощност е физическа величина, която характеризира скоростта на предаване или преобразуване на електрическа енергия. Съдържание 1 Моментна електрическа мощност ... Wikipedia

Електрическата мощност е физическа величина, която характеризира скоростта на предаване или преобразуване на електрическа енергия. Съдържание 1 Моментна електрическа мощност 2 Мощност постоянен ток... Уикипедия

Този термин има други значения, вижте Интензивност. Единица за интензитет MT−3 SI единици W/m² ... Wikipedia

Ватметър (ват + гр. μετρεω измервам) измервателен уред, предназначени да определят мощността на електрически ток или електромагнитен сигнал. Съдържание 1 Класификация 2 Нискочестотни и постоянни ватметри ... Wikipedia

Мощността е физическа величина, която показва колко енергия се движи в електрическата верига на определено оборудване. Какво е това, в какви единици се изразява, в какво се измерва мощността, какви уреди има за това? Повече за това и повече по-долу.

Мощността е скаларна форма на физическа величина, която е равна на скоростта на промяна с трансформацията, предаването или потреблението на енергията на системата. Според по-тясна концепция това е показател, който е равен на съотношението на времето, прекарано на работа, към самия период, който е изразходван за работа. В механиката се обозначава със символа N. В електротехниката се използва буквата P. Често можете да видите и символа W, от думата watt.

Мощност

Полезен, пълен и номинален в двигателя двигател се различават. Полезна е мощността на двигателя, с изключение на разходите, които се изразходват за работата на всички останали системи. Брутната е посочената сила без удръжки, а номиналната е посочена и гарантирана от фабриката.

Допълнителна информация!Заслужава да се отбележи, че има и силата на звука и експлозивен звук. В първия случай това е скаларна стойност, свързана със звуковите вълни и звуковата енергия, която също се измерва във ватове, а втората е свързана с освобождаването на енергия при разпадането на TNT.

Основна концепция в урока

Какво се измерва

Остаряла мерна единица е конската сила. Отговаряйки ясно на въпроса в какво се измерва механичната мощност, заслужава да се отбележи, че според съвременните международни показатели единицата за мощност е ват. Струва си да се отбележи, че ватът е производна единица, която е свързана с други. Равно е на джаул за секунда или килограм по метър на квадрат, делено на секунда. Един ват също е волт, умножен по ампер.

Важно е да се отбележи, че ватовете се разделят на мега, кило и волт ампери.

Формули за измерване

Мощността е стойност, която е пряко свързана с други показатели. И така, тя е пряко свързана с времето, силата, скоростта, вектора на силата и скоростта, силата и модула на скоростта, момента на силата и честотата на въртене. Често, когато се изчислява разновидността на електрическата мощност, формулите използват също числото Pi, индекса на съпротивлението, моментния ток с напрежението в определена област електрическа мрежа, активна, обща и реактивна мощност. Пряк участник в изчислението е амплитудата с ъгловата скорост и началната сила на тока с напрежение.

Електрически

Електрическата мощност е количество, което показва скоростта или трансформацията, с която се движи електрическата енергия. За да се изследва характеристиката на моментната електрическа мощност в определен участък от веригата, е необходимо да се знае стойността на тока и напрежението на моментния ток и да се умножат тези стойности.

За да разберете колко е индикаторът за активна, пълна, реактивна или моментна реактивна мощност, трябва да знаете точните числа на амплитудата на тока, амплитудата на напрежението, ъгъла на тока с напрежението, както и ъгловата скорост и времето, тъй като всички съществуващи физически формули се свеждат до тези параметри. Формулите също използват синуса, косинуса на ъгъла и стойността 1/2.

концепция електрическа сила

хидравлични

Индикаторът за хидравлична мощност в хидравлична машина или хидравличен цилиндър е произведението на спада на налягането на машината и дебита на течността. По правило това е основното твърдение, взето от единствената съществуваща формула за изчисление.

Забележка!Повече алгебрични и инженерни правила могат да бъдат намерени в приложната наука за движението на течности и газове, а именно хидравликата.

DC и AC

Що се отнася до мощността на постоянен ток с променлив ток, те най-често се наричат ​​електрически сорт. Няма конкретна концепция за двете разновидности, но те могат да бъдат изчислени въз основа на наличните алгебрични настройки. И така, мощността на постоянен ток е произведение от силата на тока и постоянното напрежение или два пъти стойността на силата на тока и електрическото съпротивление, което от своя страна се изчислява чрез разделяне на двойното напрежение на обикновеното съпротивление.

По отношение на променливия ток, това е произведението на силата на тока с напрежението и косинуса на фазовото изместване. В този случай само активните и реактивните разновидности могат лесно да бъдат преброени. Можете да разберете общата стойност на мощността чрез векторната зависимост на тези индикатори и площта.

За измерване на тези индикатори можете да използвате както горните устройства, така и фазометъра. Това устройство служи за изчисляване на реактивните видове съгласно държавния стандарт.

Концепцията за ток с променлива мощност

Като цяло мощността е стойност, чиято основна цел е да покаже силата на определено устройство и в много случаи скоростта на действие, взаимодействащо с него. Биват механични, електрически, хидравлични и за постоянен с променлив ток. Измерва се според международната система във ватове и киловати. Уреди за изчисляването му са волтметър, ватметър. Основните формули за самостоятелно изчисление са изброени по-горе.

Силата е физически показател. Той определя извършената работа във времето и помага за измерване на промяната на енергията. Благодарение на единицата за измерване на текущата мощност лесно се определя високоскоростният енергиен поток на енергия във всеки пространствен интервал.

Изчисляване и видове

Поради пряката зависимост на мощността от напрежението в мрежата и текущото натоварване, следва, че тази стойност може да се появи както от взаимодействието на голям ток с ниско напрежение, така и в резултат на появата на значително напрежение с малък ток. Този принцип е приложим за трансформация в трансформатори и за пренос на електроенергия на големи разстояния.

Има формула за изчисляване на този показател. Има формата P = A / t = I * U, където:

• P е индикатор за текуща мощност, измерена във ватове;
• A - текуща работа на участъка на веригата, изчислена в джаули;
• t действа като интервалът от време, през който е извършена текущата работа, се определя в секунди;
• U е напрежението на секцията на веригата, изчислено във волтове;
• I - сила на тока, изчислена в ампери.

Електрическата енергия може да има активни и реактивни индикатори. В първия случай силовата сила се преобразува в друга енергия. Измерва се във ватове, тъй като допринася за преобразуването на волтове и ампери.

Индикаторът за реактивна мощност допринася за появата на самоиндуктивен феномен. Такава трансформация частично връща енергийните потоци обратно в мрежата, поради което има изместване на текущите стойностии напрежения с отрицателно въздействие върху електрическата мрежа.

Определение на активен и реактивен индикатор

Силата на активната мощност се изчислява чрез определяне на общата стойност на еднофазна верига в синусоидален ток за необходимия период от време. Формулата за изчисление е представена като израз P = U * I * cos φ, където:

• U и I действат като средноквадратична стойност на тока и напрежението;
• cos φ е ъгълът на фазово отместване между тези две величини.

Благодарение на енергийната дейност електричеството се преобразува в други видове енергия: топлинна и електромагнитна енергия. Всяка електрическа мрежа с ток със синусоидална или несинусоидална посока определя активността на секцията на веригата чрез сумиране на мощностите на всяка отделна празнина на веригата. Електрическата мощност на участък от трифазна верига се определя от сумата на мощността на всяка фаза.

Подобен показател за силата на активната мощност е стойността на предавателната мощност, която се изчислява от разликата между падането и отражението.

Реактивният индекс се измерва във волт-ампери. Това е стойност, използвана за определяне на електрическите товари, генерирани от електромагнитни полета вътре в AC верига. Единицата за мощност на електрически ток се изчислява чрез умножаване на ефективната стойност на напрежението в мрежата U по променливия ток I и фазовия синусичен ъгъл между тези стойности. Формулата за изчисление е следната: Q = U * I * sin.

Ако текущото натоварване е по-малко от напрежението, тогава фазовото изместване е положително, ако обратното, то е отрицателно.

Стойност на измерване

Основната електрическа единица е мощността. За да се определи в какво се измерва мощността на електрически ток, е необходимо да се проучат основните характеристики на това количество. Според законите на физиката се измерва във ватове. В производствени условия и в ежедневието стойността се превежда в киловати. Изчисленията с голям мащаб на мощност изискват преобразуване в мегавати. Този подход се практикува в електроцентрали за генериране на електрическа енергия. Работата се измерва в джаули. Стойността се определя от следните отношения:

Мощността на потребителя е посочена на самия уред или в паспорта за него. Като дефинирате този параметър, можете да получите стойностите на индикатори като напрежение и електрически ток. Използваните индикатори показват в какво се измерва електрическата мощност, те могат да действат като ватметри и варметри. Реактивната мощност на индикатора за мощност се определя от фазомер, волтметър и амперметър. Държавният стандарт за измерване на текущата мощност е честотният диапазон от 40 до 2500 Hz.

Примери за изчисление

За изчисляване на тока на чайника с електрическа мощност от 2 kW се използва формулата I \u003d P / U \u003d (2 * 1000) / 220 \u003d 9 A. За захранване на устройството в електрическата мрежа, дължината на конектора от 6 A. Горният пример е приложим само когато фазовото и текущото напрежение. Според тази формула се изчислява индикаторът на всички домакински уреди.

Ако веригата е индуктивна или има голям капацитет, тогава е необходимо да се изчисли мощността на тока, като се използват други подходи. Например, мощността в променливотоков двигател се определя по формулата P \u003d I * U * cos.

При свързване на устройството към трифазна мрежа, където напрежението ще бъде 380 V, мощностите на всяка фаза поотделно се сумират, за да се определи индикаторът.

Като пример, помислете за трифазен котел с мощност 3 kW, всяка от които консумира 1 kW. Фазовият ток се изчислява по формулата I \u003d P / U * cos φ \u003d (1 * 1000) / 220 \u003d 4,5 A.

На всяко устройство се показва индикатор за електрическа мощност. Преносът на голям обем мощност, използван в производството, се извършва по линии с високо напрежение. Енергията се преобразува от подстанции в електричествои се доставят за използване в електрическата мрежа.

Благодарение на прости изчисления се определя стойността на мощността. Познавайки стойността му, можете да направите правилния избор на напрежение за пълноценна работа на домакински и промишлени уреди. Този подход ще помогне да се избегне изгарянето на електрическите уреди и ще защити електрическата мрежа от пренапрежения.

Всички се сблъскваме с електрически уреди всеки ден, сякаш животът ни спира без тях. И всеки от тях има технически инструкциие посочена мощност. Днес ще разберем какво е това, ще научим видовете и методите на изчисление.

Електрическите уреди, включени в електрическата мрежа, работят във верига с променлив ток, така че ще разгледаме мощността при тези условия. Първо обаче нека дадем общо определение на понятието.

Мощността е физическа величина, която отразява скоростта на преобразуване или предаване на електрическа енергия.

В по-тесен смисъл те казват, че електрическата мощност е съотношението на извършената работа за определен период от време към този период от време.

Ако перифразираме това определение по-малко научно, оказва се, че мощността е определено количество енергия, което се консумира от потребителя за определен период от време. Най-простият пример е обикновена лампа с нажежаема жичка. Скоростта, с която електрическата крушка преобразува електричеството, което консумира, в топлина и светлина е нейната мощност. Съответно, колкото по-висок е първоначално този индикатор за електрическа крушка, толкова повече енергия ще консумира и толкова повече светлина ще даде.

Тъй като в този случай има не само процес на преобразуване на електроенергия в някаква друга ( светлина, топлина и др.), но също и процеса на колебание на електрическите и магнитните полета, се появява фазово изместване между тока и напрежението и това трябва да се вземе предвид при по-нататъшни изчисления.

При изчисляване на мощността във верига с променлив ток е обичайно да се разграничават активни, реактивни и общи компоненти.

Понятието активна мощност

Активната "полезна" мощност е тази част от мощността, която директно характеризира процеса на преобразуване на електрическата енергия в някаква друга енергия. Означава се с латинската буква P и се измерва в ( вт).

Изчислява се по формулата: P = U⋅I⋅cosφ,

където U и I са средноквадратичната стойност на напрежението и тока на веригата, съответно, cos φ е косинусът на фазовия ъгъл между напрежението и тока.

ВАЖНО!Формулата, описана по-рано, е подходяща за изчисляване на вериги, но мощните устройства обикновено използват мрежа от 380 V. В този случай изразът трябва да се умножи по корен от три или 1,73

Концепцията за реактивна мощност

Реактивната "вредна" мощност е мощността, която се генерира по време на работа на електрически уреди с индуктивен или капацитивен товар и отразява продължаващото електромагнитни трептения. Просто казано, това е енергията, която преминава от източника на енергия към потребителя и след това се връща обратно в мрежата.

Разбира се, използването на този компонент в бизнеса е невъзможно, освен това вреди на захранващата мрежа по много начини, поради което обикновено се опитват да го компенсират.

Тази стойност се обозначава с латинската буква Q.

ПОМНЯ!Реактивната мощност не се измерва в конвенционални ватове ( вт), и в реактивни волт-ампери ( вар).

Изчислява се по формулата:

Q = U⋅I⋅sinφ,

където U и I са средноквадратичната стойност на напрежението и тока на веригата, съответно, sinφ е синусът на фазовия ъгъл между напрежението и тока.

ВАЖНО!При изчисляване тази стойност може да бъде както положителна, така и отрицателна, в зависимост от фазовото движение.

Капацитивни и индуктивни товари

Основната разлика между реактивните ( капацитивни и индуктивни) натоварвания - наличието всъщност на капацитет и индуктивност, които са склонни да съхраняват енергия и по-късно да я предават на мрежата.

Индуктивният товар преобразува енергията на електрически ток първо в магнитно поле ( по време на половин половин цикъл), след което преобразува енергията на магнитното поле в електрически ток и го предава в мрежата. Примери за това са асинхронни двигатели, токоизправители, трансформатори, електромагнити.

ВАЖНО!При работа с индуктивен товар кривата на тока винаги изостава от кривата на напрежението с половин половин цикъл.

Капацитивният товар преобразува енергията на електрически ток в електрическо поле и след това преобразува енергията на полученото поле обратно в електрически ток. И двата процеса продължават отново за половин половин цикъл всеки. Примери за това са кондензатори, батерии, синхронни двигатели.

ВАЖНО!По време на работа с капацитивен товар, кривата на тока води кривата на напрежението с половин половин цикъл.

Фактор на мощността cosφ

Фактор на мощността cosφ ( чете косинус фи) е скаларна физическа величина, отразяваща ефективността на потреблението на електрическа енергия. Най-просто казано, коефициентът cosφ показва наличието на реактивна част и стойността на получената активна част спрямо общата мощност.

Коефициентът cosφ се намира чрез отношението на активната електрическа мощност към привидната електрическа мощност.

ЗАБЕЛЕЖКА!При по-точно изчисление трябва да се вземат предвид нелинейните изкривявания на синусоидата, но те се пренебрегват при конвенционалните изчисления.

Стойността на този коефициент може да варира от 0 до 1 ( ако изчислението се извършва като процент, след това от 0% до 100%). От формулата за изчисление не е трудно да се разбере, че колкото по-голяма е стойността му, толкова по-голям е активният компонент, което означава, че производителността на устройството е по-добра.

Концепцията за тотална власт. Триъгълник на властта

Привидната мощност е геометрично изчислена стойност, равна на корена от сумата на квадратите съответно на активната и реактивната мощност. Означава се с латинската буква S.

С = U⋅I

ВАЖНО!Привидната мощност се измерва във волт-ампери ( Вирджиния).

Триъгълникът на мощността е удобно представяне на всички описани по-горе изчисления и връзки между активна, реактивна и привидна мощност.

Краката отразяват реактивните и активните компоненти, хипотенузата - общата мощност. Според законите на геометрията косинусът на ъгъла φ е равен на съотношението на активните и общите компоненти, т.е. това е факторът на мощността.

Как да намерите активна, реактивна и привидна мощност. Пример за изчисление

Всички изчисления се основават на споменатите по-горе формули и триъгълника на мощността. Нека да разгледаме проблема, който най-често се среща на практика.

Обикновено електрическите уреди са маркирани с активна мощност и стойността на коефициента cosφ. С тези данни е лесно да се изчислят реактивните и общите компоненти.

За да направите това, разделяме активната мощност на коефициента cosφ и получаваме произведението на тока и напрежението. Това ще бъде пълна мощност.

Как се измерва cosφ на практика

Стойността на коефициента cosφ обикновено се посочва върху етикетите на електрическите уреди, но ако е необходимо да се измери на практика, те използват специализирано устройство - фазомер. Също така цифровият ватметър може лесно да се справи с тази задача.

Ако полученият коефициент cosφ е достатъчно нисък, то той практически може да бъде компенсиран. Това става главно чрез включване на допълнителни устройства във веригата.

1. Ако е необходимо да се коригира реактивният компонент, тогава във веригата трябва да се включи реактивен елемент, действащ противоположно на вече функциониращото устройство. За да се компенсира работата на асинхронен двигател, например индуктивен товар, кондензаторът е свързан паралелно. За компенсиране на синхронния двигател е свързан електромагнит.
2. Ако е необходимо да се коригират проблеми с нелинейността, във веригата се въвежда пасивен cosφ коректор, например, той може да бъде дросел с висока индуктивност, свързан последователно с товара.

Мощността е един от най-важните показатели на електрическите уреди, така че знанието какво представлява и как се изчислява е полезно не само за ученици и специалисти в областта на технологиите, но и за всеки от нас.