كيفية حساب قوة معرفة التيار الكهربائي والجهد. تفسير قانون أوم وتطبيقه عمليا.

يمكن مقارنة تدفق التيار عبر موصل بتدفق نهر عبر أنبوب. يؤدي الحساب غير الصحيح للمقطع العرضي للكابل إلى ارتفاع درجة الحرارة وقصر الدائرة أو تكاليف غير مبررة. من المهم جدًا إجراء الحسابات في مرحلة التصميم ، منذ الفشل الأسلاك المخفيةوالاستبدال اللاحق مرتبط بتكاليف كبيرة.

الغرض الرئيسي من الموصلات هو التسليم طاقة كهربائيةللمستهلكين بالكمية المطلوبة. نظرًا لعدم توفر الموصلات الفائقة في ظل ظروف التشغيل العادية ، يجب مراعاة مقاومة مادة الموصل.

يعتمد حساب المقطع العرضي المطلوب للموصلات والكابلات اعتمادًا على الطاقة الإجمالية للمستهلكين على تجربة تشغيل طويلة الأجل. تقدم الحساب العام:

  • P = (P1 + P2 + .. PN) * K * J ؛
  • اختيار القسم المطلوب حسب الجدول 1.

P هي قوة جميع المستهلكين المتصلين بالفرع المحسوب بالواط.

P1 ، P2 ، PN - قوة المستهلك الأول ، والثاني ، والثالث ، على التوالي ، بالواط.

الجدول 1. يجب دائمًا تحديد المقطع العرضي لموصلات الأسلاك لأقرب جانب كبير (+)

الطاقة التفاعلية والنشطة لجهاز كهربائي

يشار إلى قدرات المستهلكين في المستندات الخاصة بالمعدات. عادة ما يشار في جوازات سفر الجهاز الطاقة النشطةمعا مع قوة رد الفعل.

تعمل الأجهزة ذات الأحمال النشطة على تحويل كل الطاقة الكهربائية المتلقاة ، مع مراعاة الكفاءة ، إلى عمل مفيد: ميكانيكي أو حراري أو أي شكل آخر منها. تشمل أجهزة التحميل النشطة المصابيح المتوهجة والسخانات والمواقد الكهربائية. بالنسبة لمثل هذه الأجهزة ، يكون لحساب الطاقة بالتيار والجهد الشكل:

P = U * أنا

ف - القوة في دبليو

U - الجهد في V

أنا - القوة الحالية في أ


في حالة الإزاحة الصفرية ، يكون للقدرة P = U * I دائمًا قيمة موجبة. يحتوي مثل هذا الرسم البياني لمراحل التيار I والجهد U على أجهزة ذات نوع نشط من الحمل

الأجهزة ذات النوع التفاعلي للحمل قادرة على تجميع الطاقة القادمة من المصدر ، ثم إعادتها. يحدث مثل هذا التبادل بسبب إزاحة الجيوب الأنفية لقوة التيار والجيوب الأنفية للجهد.


عندما يكون هناك تحول في الطور بين الموجة الجيبية الحالية وموجة الجهد الجيبية ، يمكن أن تكون الطاقة P = U * I سالبة. يقوم الجهاز ذو القدرة التفاعلية بإعادة الطاقة المخزنة إلى المصدر

تشمل أجهزة القدرة التفاعلية المحركات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية بجميع الأحجام والأغراض والمحولات.

تعتمد القدرة التفاعلية على زاوية الطور بين الجهد وأشباه الجيوب الحالية. يتم التعبير عن زاوية إزاحة الطور من حيث cosφ. لإيجاد القوة الكلية ، استخدم الصيغة:

P = P p / cosφ

P p - القوة التفاعلية في W.

عادة ، يشار إلى القوة التفاعلية و cosφ في بيانات جواز السفر للجهاز.

مثال: في جواز السفر الخاص بالثقب ، القوة التفاعلية هي 1200 واط و cosφ = 0.7. لذلك ، فإن إجمالي استهلاك الطاقة سيكون مساويًا لـ:

P = 1200 / 0.7 = 1714 واط

إذا تعذر العثور على cosφ ، فبالنسبة للغالبية العظمى من الأجهزة الكهربائية المنزلية ، يمكن اعتبار cosφ مساويًا لـ 0.7.

التبادلية وعوامل الأمان

ك- معامل التزامن بلا أبعاد ، يوضح عدد المستهلكين الذين يمكن توصيلهم بالشبكة في نفس الوقت. نادرًا ما يحدث أن تستهلك جميع الأجهزة الكهرباء في نفس الوقت. من غير المحتمل أن يكون التشغيل المتزامن للتلفزيون ومركز الموسيقى. من الممارسة المتبعة ، يمكن اعتبار K يساوي 0.8. إذا كنت تخطط لاستخدام جميع المستهلكين في نفس الوقت ، فيجب اعتبار K مساويًا لـ 1.

يهو عامل الأمان بلا أبعاد. يميز إنشاء احتياطي طاقة للمستهلكين في المستقبل. التقدم لا يزال قائما ، كل عام يتم اختراع أجهزة كهربائية جديدة مذهلة ومفيدة. من المتوقع أن ينمو استهلاك الكهرباء بنسبة 84٪ بحلول عام 2050. عادةً ما يُؤخذ J يساوي 1.5 إلى 2.0.

حساب المقطع العرضي للأسلاك بالطريقة الهندسية

في جميع الحسابات الكهربائية ، يتم أخذ المنطقة المقطع العرضيموصل - المقطع العرضي للنواة. تقاس بالملم 2.

غالبًا ما يكون من الضروري معرفة كيفية حساب المقطع العرضي للسلك بشكل صحيح وفقًا لقطر سلك الموصل. في هذه الحالة ، توجد صيغة هندسية بسيطة لسلك دائري صلب:

S \ u003d π * R 2 \ u003d π * D 2/4، أو العكس

D = √ (4 * S / π)

للموصلات المستطيلة:

S = ح * م

S - المساحة الأساسية بالملليمتر 2

R - نصف قطر النواة بالملم

د - قطر النواة بالملم

h ، m - العرض والارتفاع ، على التوالي ، مم

π هو عدد pi يساوي 3.14

إذا قمت بشراء سلك مجدول ، يتكون فيه موصل واحد من العديد من الأسلاك الملتوية ذات المقطع العرضي الدائري ، فسيتم إجراء الحساب وفقًا للصيغة:

S \ u003d N * D 2 / 1.27

N - عدد الأسلاك في القلب

عادةً ما تتمتع الأسلاك التي تحتوي على خيوط ملتوية من عدة أسلاك بموصلية أفضل من الأسلاك المتجانسة. هذا يرجع إلى خصائص تدفق التيار عبر موصل مقطع عرضي دائري.

التيار الكهربائي هو حركة الشحنات المتشابهة عبر موصل. الشحنات التي تحمل الاسم نفسه تتنافر ، لذلك يتم تحويل كثافة توزيع الشحنة إلى سطح الموصل.

ميزة أخرى أسلاك مجدولةهي مرونتها ومقاومتها الميكانيكية. الأسلاك المتجانسة أرخص وتستخدم بشكل أساسي للتثبيت الثابت.

مثال على حساب المقطع العرضي بالقوة

المهمة: الطاقة الإجمالية للمستهلكين في المطبخ هي 5000 واط (مما يعني أنه يتم إعادة حساب قوة جميع المستهلكين المتفاعلين). كل المستخدمين متصلون بـ شبكة أحادية الطور 220 فولت ويتم تشغيلها من فرع واحد.


الجدول 2. إذا كنت تخطط للاتصال في المستقبل مستهلكين إضافيين، يوضح الجدول الطاقة المطلوبة للأجهزة المنزلية الشائعة (+)

سيتم أخذ معامل التزامن K يساوي 0.8. المطبخ مكان للابتكار المستمر ، لا تعرف أبدًا ، عامل الأمان J = 2.0. سيكون إجمالي الطاقة المقدرة:

P \ u003d 5000 * 0.8 * 2 \ u003d 8000W \ u003d 8kW

باستخدام قيمة القوة المحسوبة ، نبحث عن أقرب قيمة في الجدول 1.

أقرب مقطع عرضي موصل مناسب لشبكة أحادية الطور هو موصل نحاسي بمقطع عرضي 4 مم 2. حجم السلك المماثل مع نواة الألومنيوم 6 مم 2. بالنسبة للأسلاك أحادية النواة ، سيكون الحد الأدنى للقطر 2.3 مم و 2.8 مم ، على التوالي. في حالة استخدام متغير متعدد النواة ، يتم تلخيص المقطع العرضي للنوى الفردية.

حساب القسم الحالي

ستوفر حسابات المقطع العرضي المطلوب للتيار والطاقة للكابلات والأسلاك نتائج أكثر دقة. مثل هذه الحسابات تجعل من الممكن التقدير التأثير العامعوامل مختلفة على الموصلات ، بما في ذلك الحمل الحراري، ماركة الأسلاك ، نوع الحشية ، ظروف التشغيل ، إلخ.

يتم تنفيذ الحساب بالكامل من خلال الخطوات التالية:

  • اختيار السلطة لجميع المستهلكين ؛
  • حساب التيارات التي تمر عبر الموصل ؛
  • اختيار المقطع العرضي المناسب حسب الجداول.

بالنسبة لخيار الحساب هذا ، يتم أخذ قوة المستهلكين من حيث التيار مع الجهد دون مراعاة عوامل التصحيح. سيتم أخذها في الاعتبار عند جمع القوة الحالية.

صيغ لحساب القوة الحالية

بالنسبة لأولئك الذين نسوا دورة الفيزياء المدرسية ، نقدم الصيغ الأساسية في الشكل مخطط الرسمكورقة غش مرئية:


توضح "العجلة الكلاسيكية" بوضوح علاقة الصيغ وترابط الخصائص التيار الكهربائي

دعونا نكتب اعتماد القوة الحالية I على الطاقة P والجهد الخطي U:

أنا = P / U لتر

أنا - القوة الحالية تؤخذ بالأمبير

ف - القوة بالواط

U l - الجهد الخطي بالفولت.

يعتمد جهد الخط بشكل عام على مصدر إمداد الطاقة ، ويمكن أن يكون أحادي الطور وثلاث مراحل. العلاقة بين جهد الخط والطور:

U l \ u003d U * cosφ في حالة جهد أحادي الطور

U l \ u003d U * √3 * cosφ في حالة جهد ثلاثي الطور

بالنسبة للمستهلكين الكهربائيين المنزليين ، يتم أخذ cosφ = 1 ، لذلك يمكن إعادة كتابة الجهد الخطي:

U l \ u003d 220V للجهد أحادي الطور

U l \ u003d 380V للجهد ثلاثي الأطوار

أنا = (I1 + I2 +… IN) * K * J

أنا - إجمالي التيار بالأمبير

I1..IN - القوة الحالية لكل مستهلك بالأمبير

K هو معامل التزامن.

ي - عامل الأمان.

المعاملان K و J لهما نفس القيم التي تم استخدامها في حساب القوة الظاهرة.

قد تكون هناك حالة عندما شبكة ثلاثية الطوريتدفق تيار القوة غير المتكافئة من خلال موصلات الطور المختلفة. يحدث هذا عندما يتم توصيل المستهلكين أحادي الطور والمستهلكين من ثلاث مراحل بكابل ثلاثي الأطوار في نفس الوقت. على سبيل المثال ، يتم تشغيل آلة ثلاثية الطور وإضاءة أحادية الطور.

يطرح سؤال طبيعي: كيف يتم حساب المقطع العرضي في مثل هذه الحالات سلك مجدول؟ الجواب بسيط - يتم إجراء الحسابات على النواة الأكثر تحميلًا.

اختيار القسم المناسب حسب الجداول

تحتوي قواعد تشغيل التركيبات الكهربائية (PEU) على عدد من الجداول لاختيار المقطع العرضي المطلوب لنواة الكابل.

موصلية الموصل تعتمد على درجة الحرارة. بالنسبة للموصلات المعدنية ، تزداد المقاومة مع زيادة درجة الحرارة. عندما يتم تجاوز عتبة معينة ، تصبح العملية مستمرة تلقائيًا: فكلما زادت المقاومة ، زادت درجة الحرارة ، زادت المقاومة ، إلخ. حتى يحترق الموصل أو يتسبب في حدوث دائرة كهربائية قصيرة.

يوضح الجدولان التاليان المقطع العرضي للموصلات حسب التيارات وطريقة التمديد.

يختلف الكبل عن السلك في أن جميع نوى الكبل ، المجهزة بالعزل الخاص بها ، ملتوية في حزمة ومحاطة بغمد عازل مشترك.


الجدول 3. أولاً ، تحتاج إلى اختيار طريقة مد الأسلاك ، فهذا يعتمد على مدى كفاءة التبريد (+)


الجدول 4 طريق مفتوحالمشار إليها لجميع المقاطع العرضية للموصل ، ومع ذلك ، من الناحية العملية ، لا يتم وضع المقاطع العرضية التي تقل عن 3 مم 2 بشكل مفتوح لأسباب تتعلق بالقوة الميكانيكية (+)

عند استخدام الجداول ، يتم تطبيق المعاملات التالية على التيار المستمر المسموح به:

  • 0.68 إذا عاش 5-6 ؛
  • 0.63 إذا عاش 7-9 ؛
  • 0.6 إذا عاش 10-12.

يتم تطبيق معاملات التخفيض على القيم الحالية من العمود "فتح".

لا يتم تضمين الموصلات الصفرية والأرضية في عدد الموصلات.

وفقًا لمعايير PES ، يتم اختيار المقطع العرضي للموصل الصفري وفقًا للتيار المستمر المسموح به بنسبة 50 ٪ على الأقل من موصل الطور.

يوضح الجدولان التاليان اعتماد التيار المستمر المسموح به عند وضعه في الأرض.


الجدول 5. التبعيات الحالية المستمرة المسموح بها ل الكابلات النحاسيةعند وضعه في الهواء أو الأرض

يختلف الحمل الحالي عند وضعه بشكل مفتوح وعند التعمق في الأرض. يتم أخذها على قدم المساواة إذا تم وضعها في الأرض باستخدام الصواني.


الجدول 6. التبعيات الحالية المستمرة المسموح بها ل كابلات الألمنيومعند وضعه في الهواء أو الأرض

لتركيب خطوط إمداد الطاقة المؤقتة (إذا كانت للاستخدام الخاص) ، ينطبق الجدول التالي.


الجدول 7. التيار المستمر المسموح به عند استخدام أسلاك الخراطيم المحمولة والخرطوم المحمول وكابلات المناجم وكابلات الكشاف والأسلاك المحمولة المرنة. ينطبق فقط على الموصلات النحاسية

عند وضع الكابلات في الأرض ، بالإضافة إلى خصائص تبديد الحرارة ، من الضروري مراعاة المقاومة التي تنعكس في الجدول التالي


الجدول 8. عامل التصحيح يعتمد على نوع ومقاومة التربة للتيار المستمر المسموح به ، عند حساب المقطع العرضي للكابلات (+)

يتم حساب واختيار الموصلات النحاسية حتى 6 مم 2 أو الألومنيوم حتى 10 مم 2 للتيار المستمر. في حالة المقاطع العرضية الكبيرة ، يمكن تطبيق عامل التخفيض:

0.875 * √T الكهروضوئية

T pv - نسبة مدة التضمين إلى مدة الدورة. مدة التضمين مأخوذة من حساب لا يزيد عن 4 دقائق. في هذه الحالة ، يجب ألا تتجاوز الدورة 10 دقائق.

مثال لحساب المقطع العرضي للموصل بالتيار

  • آلة النجارة ثلاثية الطور بقوة 4000 واط ؛
  • ثلاث مراحل آلة لحامقوة 6000 واط ؛
  • الأجهزة المنزلية في المنزل بسعة إجمالية تبلغ 25000 واط ؛

سيتم إجراء الاتصال بكابل خماسي النواة (موصلات ثلاثية الطور وواحد محايد وواحد أرضي) ، يتم وضعه في الأرض.


يتم حساب عزل منتجات الكابلات والأسلاك لقيمة محددة لجهد التشغيل. يرجى ملاحظة أن الشركة المصنعة جهد التشغيليجب أن تكون منتجاتها أعلى من جهد التيار الكهربائي

الخطوة 1.نحسب جهد الخط لوصلة ثلاثية الطور:

U ل = 220 * √3 = 380 فولت

الخطوة 2تتمتع الأجهزة المنزلية والأداة الآلية وآلة اللحام بقدرة تفاعلية ، وبالتالي فإن قوة الآلات والمعدات ستكون:

ف تك = 25000 / 0.7 = 35700 واط

P بدوره = 10000 / 0.7 = 14300 واط

الخطوه 3. التيار المطلوب لتوصيل الأجهزة المنزلية:

أنا هؤلاء = 35700/220 = 162 أ

الخطوة رقم 4. التيار المطلوب لتوصيل المعدات:

أنتقل = 14300/380 = 38 أ

الخطوة رقم 5. يتم حساب التيار المطلوب لتوصيل الأجهزة المنزلية على أساس مرحلة واحدة. حسب حالة المشكلة ، هناك ثلاث مراحل. لذلك ، يمكن توزيع التيار على المراحل. من أجل التبسيط ، دعنا نفترض توزيعًا موحدًا:

أنا هؤلاء = 162/3 = 54 أ

الخطوة رقم 6الحالي لكل مرحلة:

أنا و \ u003d 38 + 54 = 92 أ

الخطوة رقم 7لن تعمل المعدات والأجهزة المنزلية في نفس الوقت ، باستثناء هذا ، سنضع هامشًا قدره 1.5. بعد تطبيق عوامل التصحيح:

أنا و \ u003d 92 * 1.5 * 0.8 = 110 أ

الخطوة رقم 8على الرغم من أن الكبل يحتوي على 5 مراكز ، إلا أنه يتم أخذ ثلاث نوى فقط في الاعتبار. وفقًا للجدول 8 في عمود كبل ثلاثي النواة في الأرض ، نجد أن تيار 115A يتوافق مع مقطع عرضي أساسي يبلغ 16 مم 2.

الخطوة رقم 9. وفقًا للجدول 8 ، نطبق عامل تصحيح اعتمادًا على خصائص الأرض. بالنسبة لنوع عادي من الأرض ، يكون المعامل 1.

الخطوة رقم 10. اختياري ، احسب قطر النواة:

D = √ (4 * 16 / 3.14) = 4.5 ملم

إذا تم الحساب بواسطة الطاقة فقط ، دون مراعاة ميزات مد الكابلات ، فسيكون المقطع العرضي للنواة 25 مم 2. يعد الحساب بواسطة القوة الحالية أكثر تعقيدًا ، ولكنه في بعض الأحيان يوفر الكثير السيولة النقديةخاصة عندما يتعلق الأمر بكابلات الطاقة متعددة النواة.

حساب انخفاض الجهد

أي موصل ، باستثناء الموصلات الفائقة ، لديه مقاومة. لذلك ، مع وجود طول كافٍ من الكبل أو السلك ، يحدث انخفاض في الجهد. تتطلب معايير PES أن يكون المقطع العرضي لنواة الكابل بحيث لا يزيد انخفاض الجهد عن 5٪.

بادئ ذي بدء ، يتعلق هذا بكابلات الجهد المنخفض ذات المقطع العرضي الصغير. حساب انخفاض الجهد كما يلي:

R = 2 * (ρ * L) / S.

لوحة U = I * R.

U٪ \ u003d (U pad / U لين) * 100

2 - معامل يرجع إلى حقيقة أن التيار يتدفق بالضرورة عبر قلبين

R - مقاومة الموصل ، أوم

ρ - مقاومة محددة للموصل ، أوم * مم 2 / م

S - قسم الموصل ، مم 2

وسادة U - انخفاض الجهد ، V.

U٪ - انخفاض الجهد بالنسبة لـ U lin ،٪


الجدول 9 المقاومة النوعيةموصلات معدنية شائعة (+)

مثال على حساب الحمل


يجب على أولئك الذين يرغبون في توصيل آلة لحام منزلية بفرع التيار الكهربائي أن يأخذوا في الاعتبار المنخل الحالي الذي تم تصميم الكبل المستخدم من أجله. من الممكن أن تكون الطاقة الإجمالية لأجهزة العمل أعلى. الخيار الأفضل هو ربط المستهلكين بفروع منفصلة

الخطوة 1.نحسب المقاومة سلك نحاسباستخدام الجدول 9:

ص = 2 * (0.0175 * 20) / 1.5 = 0.47 أوم

الخطوة 2قوة التيار المتدفق عبر الموصل:

أنا = 7000/220 = 31.8 أمبير

الخطوه 3انخفاض الجهد عبر السلك:

لوحة U = 31.8 * 0.47 = 14.95 فولت

الخطوة رقم 4احسب النسبة المئوية لانخفاض الجهد:

U٪ \ u003d (14.95 / 220) * 100 = 6.8٪

الخلاصة: لتوصيل آلة اللحام ، يلزم وجود موصل بمقطع عرضي كبير.

مواد فيديو لاختيار الموصلات

حساب قسم الموصل حسب الصيغ:

توصيات الخبراء بشأن اختيار منتجات الكابلات والأسلاك:

الحسابات المذكورة أعلاه صالحة لموصلات النحاس والألمنيوم الاستخدام الصناعى. بالنسبة للأنواع الأخرى من الموصلات ، يتم حساب إجمالي انتقال الحرارة مبدئيًا. بناءً على هذه البيانات ، يتم الحساب الحد الأقصى الحاليقادرة على التدفق من خلال موصل دون التسبب في تسخين مفرط.

تعليمات

قبل إجراء أي حسابات ، تأكد من تحويل جميع البيانات المتاحة في حالة المشكلة إلى نظام SI. يجب التعبير عن الجهد بالفولت والتيار بالأمبير والمقاومة بالأوم والقوة بالواط. البادئات "micro" (مليون ، مختصر - mk) ، "ملي" (ألف ، مختصر - م) ، "كيلو" (ألف ، مختصر - k) ، "ميجا" (مليون ، مختصر - M) و "جيجا" "(مليار ، مختصر - G).

لايجاد قوة تيارمع الجهد والمقاومة المعروفين ، استخدم قانون أوم لدائرة غير كاملة عن طريق الحساب وفقًا للصيغة التالية: I \ u003d U / R ، حيث أنا هي القوة تيار، U - الجهد ، R - المقاومة.

إذا كانت القوة والمقاومة معروفتين ، فاستخدم العلاقة التالية: U = RI ، P = UI ، وبالتالي P = R (I ^ 2) وبالتالي ، I ^ 2 = P / R ، مما يعني I = sqrt (P / R) ، أين أنا القوة تيار، P - القوة ، R - المقاومة.

باستخدام الجهد والطاقة المعروفين ، قم بإجراء الحسابات على النحو التالي: P = UI ، لذلك ، I = P / U ، حيث أنا هي القوة تيار، P - الطاقة ، U - الجهد.

بعد الانتهاء من الحسابات ، قم بتحويل النتيجة من نظام SI إلى الوحدات التي يلزم التعبير عنها وفقًا لظروف المشكلة (غالبًا ما تكون هذه ملي أمبير أو ميكرو أمبير).

إذا تم إجراء الحسابات في تقرير عن العمل المخبري ، فتحقق من نتائجها ، إذا لزم الأمر ، على تركيب معمل حقيقي ، لأن الجهد والجهد قوة تيارمن السهل تغيير الفولتميتر ومقياس التيار الكهربائي على التوالي. في حالة استخدام الفولتية العالية ، يجب أخذ القياسات بحذر. قم بقياس المقاومة باستخدام مقياس الأومتر مع إيقاف التشغيل. أما بالنسبة للطاقة الحرارية المنبعثة من الحمل ، فليس من السهل قياسها ، لأن المسعر مطلوب.

إذا كنت في المدرسة الثانوية أو المدرسة الثانوية مؤسسة تعليمية، قد يطلب منك المعلم حساب خطأ القياس والحساب بالطريقة المقبولة عمومًا عند إكمال حل المشكلة.

قبل تركيب الأسلاك الكهربائية الجديدة لحساب المقطع العرضي للسلك ، يجب أن تعرف الحد الأقصى لقيمة القوة تيار. حدد قوةالتيار في الشبكة الكهربائية للشقة بعدة طرق. في أبسط الحالات ، يمكنك الاستغناء عن أدوات القياس الخاصة.

قم بعمل قائمة بجميع المستهلكين الحاليين الذين يتم تشغيلهم في وقت واحد (مع الإضاءة) ووضع أمام كل مستهلك قيمة قوته. جمع هذه القيم ، قسّم الرقم الناتج على 220. ستكون النتيجة هي قيمة التيار الممكن نظريًا عند تشغيل جميع الأجهزة التي يتم تشغيلها في نفس الوقت. عيب هذه الطريقة هو أنه من الممكن الحصول على قيمة تيار مبالغ فيها.

في الطريقة التالية ، أطفئ قاطع دائرةعداد كهرباء الشقة ، ثم قم بتوصيل مقياس التيار الكهربائي التيار المتناوبعلى التوالي في الدائرة بعد التبديل التلقائي لعداد الكهرباء للشقة. قم بتشغيل قاطع الدائرة. قم بتشغيل جميع المستهلكين الحاليين الذين تم تشغيلهم في نفس الوقت مع الإضاءة. في غضون ساعة ، حدد على الورق القيم القصوى الحالية في شبكة الشقة. بعد انتهاء هذه الفترة الزمنية ، حدد أكبر قيمة من قائمة القيم الحالية المسجلة على الورق. سيكون مؤشرا على التدفق الحالي الحقيقي في شبكة الشقة.

فيديوهات ذات علاقة

يحدث تأثير جميع الأجهزة الكهربائية المعروفة بسبب الطاقة الكهربائية. نتيجة لذلك ، نحصل على الضوء والحرارة والصوت والحركة الميكانيكية ، أي أنواع مختلفةطاقة. في هذه المقالة ، سوف ندرس وندرس مفاهيم فيزيائية مثل قوة التيار الكهربائي.

صيغ الطاقة الحالية

في ظل القوة الحالية ، وكذلك في الميكانيكا ، يفهمون العمل الذي يتم إجراؤه لكل وحدة زمنية. لحساب القدرة ، ومعرفة الشغل الذي يؤديه التيار الكهربائي خلال فترة زمنية معينة ، تساعد الصيغة الفيزيائية.

التيار والجهد والطاقة في الكهرباء الساكنة مرتبطة بمساواة يمكن اشتقاقها من الصيغة أ = واجهة المستخدم. يحدد الشغل الذي يقوم به التيار الكهربائي:

P = A / t = UI / t = UI
وبالتالي ، يتم التعبير عن صيغة القدرة الحالية المباشرة في أي قسم من الدائرة على أنها ناتج القوة الحالية والجهد بين طرفي المقطع.

وحدات الطاقة

1 واط (واط) - القدرة الحالية 1 أمبير (أمبير) في موصل ، بين طرفيها يتم الحفاظ على جهد 1 فولت (فولت).

يسمى جهاز قياس قوة التيار الكهربائي مقياس الواط. تسمح لك صيغة الطاقة الحالية أيضًا بتحديد الطاقة باستخدام مقياس الفولتميتر ومقياس التيار.


وحدة الطاقة خارج النظام هي kW (كيلو واط) ، GW (جيجاواط) ، ميغاواط (ملي واط) ، إلخ. بعض وحدات العمل خارج النظام والتي غالبًا ما تستخدم في الحياة اليومية مرتبطة بهذا أيضًا ، على سبيل المثال (كيلوواط / ساعة) ). بسبب ال 1 كيلوواط = 10 3 واط ، و 1 ساعة = 3600 ثانية، ومن بعد

1 كيلو واط · ح = 10 3 واط 3600 ثانية = 3.6 10 6 واط ثانية \ u003d 3.6 10 6 جي.

قانون أوم وقوته

باستخدام قانون أوم ، معادلة القوة الحالية P = واجهة المستخدممكتوب بهذا الشكل:


P \ u003d UI \ u003d U 2 / R \ u003d I 2 / R.
لذلك ، فإن الطاقة المنبعثة من الموصلات تتناسب طرديًا مع قوة التيار المتدفق عبر الموصل والجهد في نهاياته.

القوة الفعلية والمصنفة

عند قياس القوة في المستهلك ، تسمح لك صيغة الطاقة الحالية بتحديد قيمتها الفعلية ، أي القيمة التي يتم إصدارها بالفعل في وقت معين على المستهلك.

في جوازات سفر الأجهزة الكهربائية المختلفة ، يتم أيضًا ملاحظة قيمة الطاقة. يطلق عليه اسمي. في جواز السفر الأجهزة الكهربائيةعادة لا تشير فقط إلى الطاقة المقدرة ، ولكن أيضًا إلى الجهد الذي تم تصميمها من أجله. ومع ذلك ، قد يختلف الجهد في الشبكة قليلاً عن ذلك الموضح في جواز السفر ، على سبيل المثال ، زيادة. مع زيادة الجهد ، تزداد القوة الحالية في الشبكة أيضًا ، وبالتالي الطاقة الحالية في المستهلك. بمعنى ، قد تختلف قيمة الطاقة الفعلية والمصنفة للجهاز. القوة الفعلية القصوى جهاز كهربائيأكثر من الاسمي. يتم ذلك من أجل منع فشل الجهاز مع تغييرات طفيفة في الجهد في الشبكة.

إذا كانت الدائرة تتكون من عدة مستهلكين ، فعند حساب قوتهم الفعلية ، يجب أن نتذكر أنه بالنسبة لأي اتصال للمستهلكين ، فإن إجمالي الطاقة في الدائرة بأكملها يساوي مجموع قدرات المستهلكين الفرديين.

كفاءة جهاز كهربائي

كما تعلم ، لا توجد آلات وآليات مثالية (أي تلك التي من شأنها تحويل نوع واحد من الطاقة بالكامل إلى نوع آخر أو توليد الطاقة). أثناء تشغيل الجهاز ، يتم بالضرورة إنفاق جزء من الطاقة المستهلكة للتغلب على قوى المقاومة غير المرغوب فيها أو يتم ببساطة "تبديدها" في بيئة. وهكذا ، يذهب جزء فقط من الطاقة التي نبذلها لأداء عمل مفيد ، والذي تم إنشاء الجهاز من أجله.


تسمى الكمية المادية التي توضح مقدار العمل المفيد الذي يتم إنفاقه عامل الكفاءة (يشار إليه فيما يلي باسم الكفاءة).

بمعنى آخر ، تُظهر الكفاءة مدى كفاءة استخدام العمل المنفق عند تنفيذه ، على سبيل المثال ، بواسطة جهاز كهربائي.

الكفاءة (يُشار إليها بالحرف اليوناني η ("هذا")) - الكمية المادية، الذي يميز كفاءة الجهاز الكهربائي ويوضح أي جزء من العمل المفيد يتم إنفاقه.

يتم تحديد الكفاءة (كما هو الحال في الميكانيكا) من خلال الصيغة:

η = أ P / A Z 100٪

إذا كانت قوة التيار الكهربائي معروفة ، فستبدو الصيغ الخاصة بتحديد CCD كما يلي:

η \ u003d P P / P Z 100٪

قبل تحديد كفاءة الجهاز ، من الضروري تحديد ما هو العمل المفيد (ما تم إنشاء الجهاز من أجله) ، وما هو العمل المنفق (تم إنجاز العمل أو الطاقة التي يتم إنفاقها لأداء عمل مفيد).

مهمة

تبلغ طاقة المصباح الكهربائي العادي 60 واط وجهد التشغيل 220 فولت. ما هو الشغل الذي يقوم به التيار الكهربائي في المصباح ، وكم تدفع مقابل الكهرباء خلال الشهر ، بتعرفة T = 28 روبل ، باستخدام المصباح لمدة 3 ساعات كل يوم؟
ما هو التيار في المصباح ومقاومة اللولب في حالة العمل؟

المحلول:

1. لحل هذه المشكلة:
أ) احسب وقت تشغيل المصباح لمدة شهر ؛
ب) نحسب عمل القوة الحالية في المصباح ؛
ج) نحسب الرسم الشهري بمعدل 28 روبل ؛
د) احسب شدة التيار في المصباح.
هـ) نحسب مقاومة ملف المصباح في حالة العمل.

2. يتم حساب عمل القوة الحالية بالصيغة:

أ = ف ت

ستساعد القوة الحالية في المصباح في حساب صيغة الطاقة الحالية:

P = واجهة المستخدم ؛
أنا = P / U.

مقاومة ملف المصباح في حالة العمل من قانون أوم هي:

[A] = Wh ؛

[I] \ u003d 1V 1A / 1B \ u003d 1A ؛

[R] = 1V / 1A = 1Ω.

4. الحسابات:

ر = 30 يومًا 3 ساعات = 90 ساعة ؛
أ \ u003d 60 90 \ u003d 5400 واط · ساعة \ u003d 5.4 كيلو واط · ساعة ؛
أنا = 60/220 = 0.3 أ ؛
ص = 220 / 0.3 = 733 أوم ؛
V \ u003d 5.4 كيلو واط ساعة 28 كيلو / كيلو واط ساعة = 151 روبل.

الجواب: A \ u003d 5.4 كيلو واط ساعة ؛ أنا \ u003d 0.3 أ ؛ ص = 733 أوم ؛ ب = 151 روبل.

كهرباء- حركة موجهة (مرتبة) للجسيمات المشحونة.

يمكن أن تكون هذه الجسيمات: في المعادن - الإلكترونات ، في الإلكتروليتات - الأيونات (الكاتيونات والأنيونات) ، في الغازات - الأيونات والإلكترونات ، في الفراغ في ظل ظروف معينة - الإلكترونات ، في أشباه الموصلات - الإلكترونات والثقوب (توصيل ثقب الإلكترون). في بعض الأحيان ، يُطلق على التيار الكهربائي أيضًا اسم تيار الإزاحة الناتج عن تغيير في المجال الكهربائي بمرور الوقت.

حاسبة الدائرة الحالية

اختيار التيار الكهربائيشبكة أحادية الطور شبكة ثلاثية الطور
اختيار طبيعة الحمولةرد الفعل النشط
تحميل الطاقة ، وات
الجهد الكهربائي ، V
الحالي ، أ

صيغة الدائرة الحالية

أنا = P / U × cosφ

أنا = P / 1.73 × U × cosφ

تعتمد قيمة آخر قيمة على طبيعة الحمولة. نعم ، عامل الطاقة تحميل نشط(المصابيح المتوهجة، عناصر التسخينإلخ) قريب من 1.

ومع ذلك ، مع الأخذ في الاعتبار وجود عنصر تفاعلي غير مهم في أي حمل نشط ، فإن عامل القدرة cosφ للحمل النشط المستخدم في الحساب هو 0.95.

لحساب التيار في دوائر الإمداد للحمل ، الذي يتميز بقوة تفاعلية كبيرة (محركات كهربائية ، وخنق أجهزة الإضاءة ، ومحولات اللحام ، وأفران الحث ، وما إلى ذلك) ، تم أخذ متوسط ​​قيمة cosφ - 0.8.

لمزيد من الدقة في الحساب ، يوصى باستخدام قيمته الفعلية كجهد التيار الكهربائي (U) (يُفترض قياس الجهد). إذا لم يكن ذلك ممكنًا ، يمكنك استخدام قيم الجهد القياسية: المرحلة 220 فولت لشبكة أحادية الطور أو 380 فولت لشبكة ثلاثية الطور.

نوصي بالقراءة