Што е електрична енергија - Хобитроникс

Реков во една од претходните статии дека електричниот генератор зема само одредена форма на енергија (механичка, хемиска, топлинска, итн.) И ја претвора во електрична енергија. Во исто време, велев дека електричен потрошувач зема електрична енергија и ја претвора во други форми на енергија (топлина, светлина, механичка работа, итн.). Од нив можеме да заклучиме дека, во времето на нивното работење, апсолутно сите електрични компоненти ја трансформираат енергијата што ја добиваат во една или повеќе други форми на енергија. За да можеме да разбереме и да имаме што поголема корист од овие појави, треба да знаеме колку брзо енергијата се трансформира од една во друга состојба. Во случај на електрична енергија, брзината со која електричната енергија се трансформира во или од друга форма на енергија се нарекува електрична моќност. Затоа, денес ќе разговараме за:

• Што е електрична енергија ?
• Активна електрична енергија
• Реактивна електрична енергија
• Очигледна електрична енергија
• Фактор на моќност

Што е електрична енергија ?

Како што реков во воведот, моќноста е количина што покажува колку брзо „тече“ енергијата од едно на друго место или колку брзо се трансформира во друга форма на енергија. Во случај на електрична енергија, брзината со која таа „тече“ е пропорционална и на напонот и на интензитетот на електричната струја што ја носи. Затоа, математичката врска на електричната енергија е:

• P - електрична енергија. Се изразува во W (ти);
• U - електричен напон. Се изразува во V (волти);
• Јас - интензитетот на електричната струја. Изразено во А (ампери).

Не знам за вас, но веќе сум навикнат на фактот дека сите едноставни формули може да се користат директно директно во пракса во неколку случаи. Истото важи и за формулата за електрична енергија: горенаведената релација важи само во случај на кола формирани од чисто отпорни кола (т.е. формирани само од електрични отпори). Зошто? Со други зборови, електричните отпорници пренесуваат енергија во една насока (од електрична енергија до топлина), додека калемите и кондензаторите се однесуваат како резервоари на електрична енергија: тие можат да примаат, но исто така можат да пренесат електрична енергија. Ние само сакаме да ја знаеме енергијата потрошена од колото, но горенаведената врска ги става во истиот сад и потрошената енергија и енергијата дадена од колото и на тој начин може да ни даде сосема погрешни резултати.

Ако го земеме предвид и фактот дека која било електронска компонента секогаш ќе има и капацитет и паразитски индуктивност, тоа резултира дека горенаведената формула е 100% точна само во случај на електрични кола снабдени со постојан директен напон (т.е. кога ефектите на капацитетите и индуктивностите не може да се случи). Сепак, последната изјава не треба да ве плаши - кога станува збор за мали електронски компоненти што се користат во ниски фреквентни електрични кола (да речеме под десетици илјади херци), ефектот на паразитските капацитети и индуктивности е често целосно занемарлив.

Активна електрична енергија

Тоа е вистинската енергија што ја троши колото. Во коло каде што имаме отпорници, калеми и кондензатори, активната електрична енергија ја трошат само електричните отпорници бидејќи тие не можат да складираат електрична енергија (целата електрична енергија што ја добиваат некако треба да се потроши, т.е. да се трансформира во друга форма на енергија - во овој случај во топлина).

Формулата за пресметување на активната моќност е како погоре. Го препишувам заедно со другите совршено еквивалентни варијанти:

• P - активна електрична енергија. Се изразува во W (ти);
• U - електричен напон. Се изразува во V (волти);
• Јас - интензитетот на електричната струја. Се изразува во А (ампери);
• R е електричен отпор на колото. Изразено во Ω (оми).

Реактивна електрична енергија

На кратко, тоа е електрична енергија што ја пренесуваат напред и назад од калемите и кондензаторите во колото. Пошироко, можеме да ги гледаме калемите и кондензаторите како огледала: тие добиваат електрична енергија, но порано или подоцна таа ја рефлектира назад во колото. Поради оваа причина, кондензаторите и калемите се нарекуваат и реактивни компоненти - затоа што тие реагираат на премин на електрична енергија користејќи претходно акумулирана електрична енергија.

Во коло каде што имаме отпорници, калеми и кондензатори, реактивната електрична енергија се појавува само поради присуството во колото на калемите и кондензаторите, бидејќи тоа се единствените компоненти што ја складираат примената електрична енергија, со што можат подоцна повторно да се воведат во колото. Да бидеме поконкретни, еве како се случува:

• електричната енергија добиена од серпентина се претвора во магнетна енергија. Кога напонот на терминалите на серпентина има тенденција да стане постојан или дури и да се намали, магнетната енергија складирана во серпентина се претвора во електрична енергија произведувајќи електрична струја од спротивна насока од онаа што првично постои преку серпентина;
• електричната енергија добиена од кондензаторот се користи за поместување на електричните полнежи од еден приклучок на кондензаторот до друг. Кога напонот на терминалите на кондензаторот има тенденција да се намалува, енергијата (наречена електростатска) во кондензаторот се претвора во електрична енергија во форма на струја што има иста насока како и првичната. Со други зборови, кога напонот на терминалот паѓа, кондензаторот се испушта и ја враќа во колото електричната енергија што ја добил порано.

Формулата за пресметување на реактивната електрична енергија е:

• П - реактивна електрична енергија. Се изразува во VAR (реактивни волт-засилувачи);
• Јас - интензитетот на електричната струја. Се изразува во А (ампери);
• U - електричен напон. Се изразува во V (волти);
• X - електрична реактанса. Изразено во Ω (оми).
  

Претходно разговарав со вас за електричен баласт, но наместо да ве испратам таму каде што први зборував, тоа е поефикасно.

Реактансата е за кондензатор или серпентина што е електричен отпор за, hmm, електричен отпор: Д. Со други зборови, реактансата покажува колку кондензатор или серпентина се спротивставува на премин на електрична струја. Реактансата може да биде индуктивна (од калеми) или капацитивна (од кондензатори) и се мери на ист начин како електричен отпор, во оми [Ω]. Реактансата е феномен што се јавува само кога електричниот напон во колото е променлив (на пример во наизменична струја).

Равенката за пресметување на индуктивната реактанса е:

Равенката за пресметување на капацитивната реактанса е:

• XL - индуктивна реактанса. Се изразува во Ω (оми);
• XC - капацитивна реакција. Се изразува во Ω (оми);
• f - фреквенцијата на наизменичната струја што тече низ соодветната компонента. Изразено во Hz (херци);
• L - индуктивност на серпентина или еквивалентна индуктивност (ако колото содржи неколку калеми). Изразено во H (хени);
• C - капацитет на кондензатор или еквивалентен капацитет (ако колото содржи неколку калеми). Изразено во Ф (фарази).

Ова, X од равенката на реактивната моќност:

• се заменува со XL ако во колото имаме само калеми;
• се заменува со XC ако имаме само кондензатори во колото.

Познавањето и разбирањето на реактивната моќност е важно затоа што за неговото присуство во колото дополнително се потребни и генераторот и енергетските кабли на колото. Присуството на реактивна компонента во електричното коло е извор на удари: наместо електричната енергија непречено да тече низ колото, или лакомо се проголта или луто плука кон реактивните компоненти. Затоа, елементите на колото треба да се градат посолидно, што подразбира повисоки цени на трошоците за компонентите на колото.

Очигледна електрична енергија

Тоа е моќноста што вклучува и активна и реактивна електрична енергија. Врската за пресметка е како што следува:

• S - очигледна електрична енергија. Се изразува во VA (волт-ампери);
• U - електричен напон. Се изразува во V (волти);
• Јас - интензитетот на електричната струја. Се изразува во А (ампери);
• Z - електрична импеданса на колото. На кратко, електричната импеданса е збир на еквивалентниот електричен отпор на колото, капацитивната реактанса и индуктивната реактанса. Како и неговите компоненти, електричната импеданса е изразена во Ω (оми).

Зошто се нарекува „привидна моќ“? Па, ако се сеќавате, на почетокот на статијата реков дека електричната енергија се пресметува со множење на напонот на терминалите на колото со интензитетот на струјата што минува низ него. Ако ја направиме оваа пресметка за коло на наизменична струја што содржи реактивни компоненти (калеми и кондензатори) ќе добиеме само привидна моќност затоа што нејзината вредност може да биде далеку од вредноста на активната (реална) моќност потрошена од тоа коло.

Фактор на моќност

Математички гледано, факторот на моќност е односот помеѓу активната и очигледна електрична енергија. Бидејќи е сооднос помеѓу две величини од иста природа, произлегува дека факторот на моќност е бездимензионална величина. Може да земе вредности помеѓу 0 и 1:

• вредноста 0 значи дека во колото имаме само реактивни компоненти, кои не трошат енергија, туку само прошетка од тука до таму на онаа што постои во колото, како што објаснивме погоре;
• вредност 1 значи дека само активната моќност тече во колото.

За што служи факторот на моќност? ?

Веќе знаете дека кога имаме кола со калеми и кондензатори може да има фазни разлики помеѓу напонот и интензитетот на електричната струја. Вие исто така знаете дека калемите предизвикуваат спротивно фазно поместување на фазното поместување воведено од кондензаторите, што значи дека ако реактансите произведени од двата вида компоненти се еднакви, тие ќе се откажат едни од други (ова е случај ако имаме фактор на квалитет еднаков на 1) Во пракса, очигледно е дека оваа еднаквост ретко се појавува сама по себе, за што, доколку не интервенираме на кој било начин, во соодветното коло интензитетот на струјата ќе биде повеќе или помалку надвор од фазата со напонот, што ќе предизвика нерамнотежа во колото. (струи со многу поголем интензитет отколку што е потребно, намалување на достапната активна моќност, итн.).

Како заклучок, факторот на моќност помал од 1 доведува до загуби. Како што веќе претпоставивте од горенаведеното, факторот на моќност може да се коригира така што неговата вредност ќе се приближи многу на 1. Но, за ова ќе зборуваме во следните написи.

---