Výpočet výkonu přes odpor a napětí. Aplikace Ohmova zákona v praxi. Vztah mezi elektrickým proudem a výkonem spotřebovaným spotřebiči.

Při navrhování elektrického vedení v místnosti je třeba začít výpočtem síly proudu v obvodech. Chyba v tomto výpočtu se pak může prodražit. Elektrická zásuvka se může roztavit působením příliš silného proudu na to. Pokud je proud v kabelu větší než vypočtený pro tento materiál a průřez jádra se kabeláž přehřeje, což může vést k roztavení drátu, přerušení nebo zkratu v síti s nepříjemnými následky, mezi nimiž není nejhorší potřeba kompletní výměny kabeláže .

Podle definice zátěž absorbuje jalový výkon, pokud je proud kompenzován napětím o 90°. Obrázek 11 ukazuje fázový diagram fázového napětí a napětí pro zdroj a jalovou zátěž. Stejně tak platí fázorální diagram jak pro zdroj, tak pro těhotenství.

K měření činného výkonu v obvodu se používá wattmetr. Napěťové a proudové svorky jsou označeny. Wattmetr si lze představit jako voltmetr kombinovaný s ampérmetrem ve stejném balení. Odpor napěťového vinutí musí být vysoký a odpor proudového vinutí nízký. Vždy je voláno maximální napětí a proud.

Znalost síly proudu v obvodu je nezbytná i pro výběr jističů, které by měly poskytovat dostatečnou ochranu před přetížením sítě. Pokud stroj stojí s velkou rezervou v nominální hodnotě, v době jeho spuštění může být zařízení již mimo provoz. Ale pokud jmenovitý proud jistič méně proudu, který se vyskytuje v síti při špičkovém zatížení, vás stroj přivede k šílenství a neustále vypíná místnost, když zapnete žehličku nebo konvici.

Rýže. 12 ukazuje, jak je wattmetr zapojen do jednofázového obvodu. Pokud činný výkon cirkuluje ze svorek 1, 2 na svorky 3, 4, signalizuje kontrolka na wattmetru požadovaný směr. Naopak, pokud činný výkon cirkuluje v opačném směru, posune se ručička indikátoru doleva a znemožňuje čtení. Tento výkon můžeme změřit převrácením napěťových vodičů.

Předpokládejme, že měřící přístroje ukazují. Proud můžeme rozložit na dvě složky. Podle zjevné vady cirkusu se určuje poměr. Účiník poskytuje další užitečné informace. Pokud je tedy znám účiník obvodu, je znám fázový rozdíl mezi napájecím napětím a proudem proudu. Protože proud může být před nebo za napětím, lze účiník klasifikovat jako.

Vzorec pro výpočet výkonu elektrického proudu

Podle Ohmova zákona je proud (I) úměrný napětí (U) a nepřímo úměrný odporu (R) a výkon (P) se vypočítá jako součin napětí a proudu. Na základě toho se vypočítá proud v části sítě: I = P / U.

V reálných podmínkách se do vzorce přidá ještě jedna složka a vzorec pro jednofázovou síť má tvar:

Výpočet jmenovitých napětí a proudů v různých bodech obvodu má z hlediska nákladů potvrdit již diskutované jevy spojené s vazebnými odpory v sérii a paralelně. Tam, kde máme odpor v sérii, máme napětí napříč všemi a stejnou intenzitu elektrického proudu všemi. - Tam, kde máme paralelně odpor, protéká každým a stejným úbytkem napětí. - Elektrický potenciál jakéhokoli bodu na vodiči mezi dvěma odpory je udržován konstantní. - Elektrický potenciál kteréhokoli bodu vodiče po změně odporu z úseku před ním.

a pro třífázová síť: I \u003d P / (1,73 * U * cos φ),

kde U pro třífázovou síť se předpokládá 380 V, cos φ je účiník, odrážející poměr aktivní a jalové složky zatěžovacího odporu.

U moderních zdrojů je jalová složka nevýznamná, hodnotu cos φ lze brát rovnou 0,95. Výjimkou jsou výkonné transformátory (například svářečky) a elektromotory, ty mají velký indukční odpor. V sítích, kde se plánuje připojení takových zařízení, by měla být maximální proudová síla vypočtena pomocí faktoru cos φ 0,8 nebo by měla být proudová síla vypočtena pomocí standardní metody a poté by měl být násobící faktor 0,95 / 0,8 = 1,19. být aplikován.

Pochopení obvodu v souladu se zákony elektrodynamiky pro vysvětlení a výpočetní vzorce nastavené pro odečítání bodů a segmentů zvýraznily tyto proudové a napěťové obvody. Závěr navíc: Za předpokladu, že odpor vodiče je 0, pokud je spojení spolu s odporem vodiče dokonce 1 ohm, elektřina neprotéká odporem, protože ve vedení, které neodporuje paralelnímu odporu, bude potenciál být v každém okamžiku stejný a nedojde tak k poklesu Napětí na rezistoru je paralelně zapojeno na vedení, takže proud rezistorem bude nulový.

Střídání efektivní hodnoty napětí 220 V / 380 V a účiník 0,95, dostaneme I \u003d P / 209 pro jednofázovou síť a I \u003d P / 624 pro třífázovou síť, to znamená v třífázové síti při stejném zatížení je proud třikrát menší. Není zde žádný paradox, protože třífázové zapojení poskytuje tři fázové vodiče a při rovnoměrném zatížení každé z fází je rozděleno na tři. Protože napětí mezi každou fází a pracovními nulovými vodiči je 220 V, vzorec lze také přepsat do jiné formy, takže je jasnější: I \u003d P / (3 * 220 * cos φ).

To lze demonstrovat vzorcem pro odpory paralelně zapojené kompozice, v tomto případě druhé, na vlákno 0 ohm a odpor zapojeného paralelně s vláknem 1 ohm. Finanční podpora projektu může zajistit plné nasazení ve snaze přinést nové poznatky do projevu, které mohou optimálně integrovat všechny oblasti našeho života s duchovními silami, které řídí naši existenci.

Kvalita článku, úcta k autorovi a jeho úsilí i jeho výslovná žádost o vyjádření čtenářského názoru mě v tuto chvíli vedly k vložení komentáře na tuto stránku. Netiskněte zesílení podél linie linearity. Žádná síla, ale pruh sleziny je plný.

Vybíráme jmenovitý výkon jističe

Při použití vzorce I \u003d P / 209 dostaneme, že při zátěži o výkonu 1 kW bude proud v jednofázové síti 4,78 A. Napětí v našich sítích není vždy přesně 220 V, takže nebude velkou chybou vypočítat proudovou sílu s malou rezervou jako 5 A na každý kilowatt zátěže. Okamžitě je jasné, že se nedoporučuje zapínat žehličku s výkonem 1,5 kW v prodlužovacím kabelu označeném „5 A“, protože proud bude jeden a půlkrát vyšší než hodnota pasu. A můžete okamžitě „kalibrovat“ standardní hodnocení strojů a určit, pro jaké zatížení jsou určeny:

Nejprve si zkuste odpovědět na otázku položenou na konci článku ohledně specifikace komunikačních pravidel pro amatérskou službu. „Maximální výstupní výkon“ v příloze 2 nařízení nedefinuje typ fyzické velikosti, ale pouze stanoví maximální výkon, který musí být použit, výkon nesmí překročit stanice v každé kategorii, jedná se tedy o omezující ustanovení.

Proč to není v nařízení přesně a přesně specifikováno? - Jednoduché: Toto je výchozí nastavení. Za druhé, můžeme to říci i studiem specifikací moderního vybavení. Odpovídá nějaké moderní zařízení průměrnému nebo skutečnému jmenovitému výkonu?

  • 6 A - 1,2 kW;
  • 8 A - 1,6 kW;
  • 10 A - 2 kW;
  • 16 A - 3,2 kW;
  • 20 A - 4 kW;
  • 25 A - 5 kW;
  • 32 A - 6,4 kW;
  • 40 A - 8 kW;
  • 50 A - 10 kW;
  • 63 A - 12,6 kW;
  • 80 A - 16 kW;
  • 100 A - 20 kW.


Pomocí techniky "5 ampér na kilowatt" můžete odhadnout proudovou sílu, která se vyskytuje v síti při připojení domácí spotřebiče. Zajímají nás špičkové zatížení sítě, takže pro výpočet byste měli použít maximální spotřebu energie, nikoli průměr. Tyto informace jsou obsaženy v dokumentaci k produktu. Sotva stojí za to si tento ukazatel spočítat sami a sečíst jmenovité výkony kompresorů, elektromotorů a topné prvky součástí zařízení, protože stále existuje takový ukazatel, jako je účinnost, který bude muset být odhadnut spekulativně s rizikem velké chyby.

Pokud operátor nemůže správně změřit, nemůže to být omluva, protože nedostatek přesné indikace frekvence vysílače nemůže ospravedlnit vysílání mimo přidělené rozsahy! Dnes většina typů přenosu vyžaduje použití lineárních zesilovačů a vše je jinak. V případě lineárních zesilovačů je výstupní výkon v současnosti v praxi limitován množstvím intermodulačních produktů a rušení generovaných vysílačem, i když jsou uvedeny i explicitně definované maximální limity.

To je odpověď na otázku na konci článku. V zásadě 0 dBm odpovídá úrovni výkonu 1 mW na zátěž, 30 dBm = 1 W, -6 dBm = 0,5 mW atd. pokud má impedance zátěže standardizovanou hodnotu, existuje shoda mezi úrovněmi výkonu a úrovněmi napětí napříč zátěží.

Při projektování elektrických rozvodů v bytě resp venkovský dům složení a pasové údaje elektrického zařízení, které bude připojeno, nejsou vždy jisté, ale můžete použít orientační údaje elektrických spotřebičů běžné v našem každodenním životě:

  • elektrická sauna (12 kW) - 60 A;
  • elektrický sporák (10 kW) - 50 A;
  • varná deska (8 kW) - 40 A;
  • průtokový elektrický ohřívač vody (6 kW) - 30 A;
  • myčka nádobí (2,5 kW) - 12,5 A;
  • pračka (2,5 kW) - 12,5 A;
  • jacuzzi (2,5 kW) - 12,5 A;
  • klimatizace (2,4 kW) - 12 A;
  • mikrovlnná trouba (2,2 kW) - 11 A;
  • zásobníkový elektrický ohřívač vody (2 kW) - 10 A;
  • rychlovarná konvice (1,8 kW) - 9 A;
  • železo (1,6 kW) - 8 A;
  • solárium (1,5 kW) - 7,5 A;
  • vysavač (1,4 kW) - 7 A;
  • mlýnek na maso (1,1 kW) - 5,5 A;
  • toustovač (1 kW) - 5 A;
  • kávovar (1 kW) - 5 A;
  • vysoušeč vlasů (1 kW) - 5 A;
  • stolní počítač (0,5 kW) - 2,5 A;
  • chladnička (0,4 kW) - 2 A.

Příkon svítidel a spotřební elektroniky je malý, obecně lze celkový výkon svítidel odhadnout na 1,5 kW a stačí 10 A stroj na skupinu osvětlení. Spotřební elektronika se připojuje do stejných zásuvek jako žehličky, není vhodné si pro ni vyhradit další příkon.

Co je v tomto případě špatně? Ze stejného důvodu a pro dosažení vysoké dynamiky širokopásmové podlahy v některých vysoce výkonných přijímačích nebo aktivních anténních zesilovačích někdy používají aktivní aktivní výkonové komponenty. To vysvětluje, že fráze „večer elektronky je lepší než ta tranzistorová“, která odkazuje na kvantitu, nikoli pouze na kvalitu, čemuž se někteří lidé mylně domnívají, a nyní si můžeme uvědomit i její skutečný význam. Záporná hodnota je vyjádřena dříve z důvodu nepřímého způsobu měření výstupního výkonu a ignorování skutečného výstupního výkonu; Pozitivní je možnost získání vysokých špičkových výkonů pomocí součástek s rel nízký výkon ztráta výkonu.


Pokud sečtete všechny tyto proudy, číslo je působivé. V praxi je možnost připojení zátěže omezena množstvím přiděleného elektrického výkonu, u bytů s elektrickým sporákem v moderní domy je to 10 -12 kW a na příkonu bytu je automat o jmenovité hodnotě 50 A. A těchto 12 kW je nutné rozdělit, vzhledem k tomu, že nejvýkonnější spotřebiče jsou soustředěny v kuchyni a koupelně. Kabeláž bude méně znepokojující, pokud bude rozdělena do dostatečných skupin, z nichž každá má svůj vlastní stroj. Pro elektrický sporák (varnou desku) je samostatný vstup proveden automatem 40 A a je instalována zásuvka se jmenovitým proudem 40 A, nic dalšího tam není třeba připojovat. Pro pračka a další koupelnové vybavení je vyrobeno jako samostatná skupina, s kulometem příslušné nominální hodnoty. Tato skupina je obvykle chráněna proudovým chráničem se jmenovitým proudem o 15 % vyšším, než je jmenovitý výkon jističe. V každé místnosti jsou přiděleny samostatné skupiny pro osvětlení a zásuvky.

Ze stejných důvodů, pokud nejsou pečlivě prozkoumány, mohou některé katalogové údaje na první pohled působit přinejmenším podivně, ne-li chybně. Abstrakce díky těmto jemným rozdílům jsou v některých případech obě trubky zaměnitelné, alespoň v určitém smyslu.

Technická kvalita takto přetíženého zesilovače je přinejmenším diskutabilní. Důsledkem skutečnosti, že správné měření výkonu lze provést pouze s lineárním zesilovačem, je tedy to, že v případě lineárního zesilovače je výkonová specifikace správná a má skutečnou hodnotu pouze tehdy, pokud jsou také specifikována nebo známa generovaná zkreslení. Srovnání dvou zesilovačů nebo vysílačů nelze považovat za správné, pokud se nebere v úvahu jak výkon, tak zkreslení.

Výpočet výkonů a proudů bude nějakou dobu trvat, ale můžete si být jisti, že práce nepřijde nazmar. Správně navržená a dobře instalovaná elektroinstalace je klíčem k pohodlí a bezpečí vašeho domova.

V článku budou pro zjednodušení zápisu lineární hodnoty napětí, proudu a výkonu třífázového systému uvedeny bez indexů, tedy U, I a P.

RF měření výkonu

Měření vysílacího výkonu. Principy a praktické úspěchy

V radioamatérské praxi je nejčastějším požadavkem měření výstupního výkonu vysílače, v tomto případě je nutné měřit poměrně vysoké výkonové hladiny a také znát jak dopředný, tak odražený výkon nebo poměr stacionárních vln.

Někdy, pokud nejsou nároky příliš vysoké, stačí jednoduchý detektor s diodou připojenou k elektronickému voltmetru. stejnosměrný proud. V případě měření na elektrických vedeních je nutné připojení vedení. Pro neiterativní měření nebo lineární testy bez odrazů stačí jednoduchá indukční nebo kapacitní vazba, zejména pro úzkopásmová měření, protože velikost vazební čáry není konstantní, ale mění se s frekvencí.

Výkon třífázového proudu se rovná trojnásobku výkonu jedné fáze.

Při připojení ke hvězdě PY=3∙Uf∙If∙cosφ=3∙Uph∙I∙cosφ.

Při spojení s trojúhelníkem P∆=3∙Uf∙If∙cosφ=3∙U∙Pokud∙cosφ.

V praxi se používá vzorec, ve kterém proud a napětí označují lineární veličiny pro zapojení do hvězdy i do trojúhelníku. Dosadíme-li do první rovnice Uf=U/√3 a do druhé If=I/√3, dostaneme obecný vzorec P=√3∙U∙I ∙cosφ.

V případech, kdy je vyžadováno měření pro jakýkoli úkol nebo vedení, a zejména při vysokých frekvencích, není již předchozí metoda možná. Měřiče výkonu používané v těchto případech obvykle používají směrové můstky nebo směrové vazební členy k měření dopředného výkonu, odraženého výkonu, poměru v ustáleném stavu nebo ztráty odrazem.

Nejjednodušší miskou používanou v amatérské kamerové praxi je směrová vazba s čarami, ale s nevýhodou velmi variabilního vazebního faktoru. Logaritmickému zesilovači předchází pasivní obvod pro kompenzaci změny frekvenčního vazebního faktoru a použití mikrokontroléru umožňuje "linearizaci" měřicího systému, přesnost získanou v praxi v závislosti na přesnosti kalibrace; kalibrace se provádí pro 5 frekvencí v pokrytém pásmu.

Příklady

1. Jaký výkon P1 odebírá ze sítě třífázový asynchronní motor znázorněný na Obr. 1 a 2, při připojení do hvězdy a trojúhelníku, pokud je síťové napětí U \u003d 380 V a proud ve vedení I \u003d 20 A přicosφ=0,7?

Voltmetr a ampérmetr ukazují lineární hodnoty, efektivní hodnoty.

Rýže. jeden.

Další podobné návrhy byly publikovány s použitím logaritmických zesilovačů a mikrokontrolérů. V obou případech se používají měniče proudu a napětí a výstupní signály jsou zlomky dopředného nebo zpětného výkonu, zlomky, které závisí na vazebním koeficientu. Tyto spojky mají výhodu v tom, že mají konstantní vazební koeficienty s frekvencí.

Měniče napětí i proudu používají toroidní transformátory s feritovým jádrem. Konstrukčně se kalíšek a detektory skládají ze samostatného modulu od zobrazovací jednotky. V tomto případě se jako proudový transformátor používá jeden transformátor, obvykle toroidní a feritové jádro.

Rýže. 2.

Výkon motoru podle obecného vzorce bude:

P1=√3∙U∙I∙ cosφ\u003d √ 3 ∙ 380 ∙ 20 ∙ 0,7 \u003d 9203 W \u003d 9,2 kW.

znamená moc

P1=3∙Uf∙Pokud ∙ cosφ=3∙U/√3∙I∙cosφ=3∙380/√3∙20∙0,7;

P1=3∙380/1,73∙20∙0,7=9225 W ≈9,2 kW.

Při připojení k trojúhelníku je fázové napětí Uf=U a fázový proud If=I/√3=20/√3; tím pádem,

P1=3∙Uf∙Pokud ∙ cosφ=3∙U∙I/√3∙cosφ;

Koeficient tření spojky je 40 dB. Navíc při měření výkonu, když se oba signály sečtou, bude celkový vazební koeficient příhodná hodnota 40 dB. Taková řešení se také používají v případě komerčních nebo profesionálních zařízení, a to jak pro nezávislé elektroměry, tak pro ta, která jsou součástí různých přístrojů.

Všechny používají brunetovy můstky, ale u každého můžeme vidět některé zvláštnosti. Detekční diody by měly být typu Schottky a měly by být seřazeny co nejblíže vlastnostem, zejména při měření sníženého výkonu nebo při špatné linearitě nebo při požadavku na přesnost.

P1=3∙380∙20/1,73∙0,7=9225 W ≈9,2 kW.

2. Lampy jsou připojeny ke čtyřvodičové síti třífázového proudu mezi lineárním a nulovým vodičem a motor D je připojen ke třem lineárním vodičům, jak je znázorněno na obr. 3.

Rýže. 3.

Každá fáze obsahuje 100 žárovek o výkonu 40 W a 10 motorů o výkonu 5 kW. Jaký činný a celkový výkon by měl generátor G dát při sin⁡φ=0,8? Jaké jsou fázové, síťové a nulové proudy generátoru při síťovém napětí U=380 V?

Funkční princip, detaily, vlastnosti, doplňky a postřehy

Pro ladění a testování vysílačů se někdy hodí zakončovací odpory s vestavěným měřičem výkonu. Využívá koaxiální vedení, které se vkládá do měřicího obvodu a lze k němu připojit různé měřicí prvky pro různé výkonové a frekvenční rozsahy. Měřicí prvky obsahují komunikační linku a diodový detektor.

Vlny pohybující se podél segmentu koaxiálního vedení indukují proudy v komunikačním vedení, a to jak indukčně vázané, tak kapacitně vázané. Proud díky indukční vazbě má stejnou hodnotu jako postupná vlna a díky kapacitní vazbě nezávisí na směru postupujících vln. Indukovaný proud indukovaný indukční vazební vlnou se bude akumulovat ve fázi s odpovídajícím kapacitním proudem a v opačném směru bude vlna klesat. Směr, pro který k součtu dochází, je vyznačen na prvku měřiče výkonu a je standardně nastaven na přímou vlnu.

Celkový výkon lampy Pl=3∙100∙40 W=12000 W=12 kW.

Výbojky jsou pod fázovým napětím Uf=U/√3=380/1,73=220 V.

Celkový výkon třífázových motorů Pd=10∙5 kW=50 kW.

Činný výkon daný generátorem PG a přijatý spotřebičem P1 jsou stejné, pokud zanedbáme ztrátu výkonu v přenosových vodičích:

P1= PG=Pl+Pd=12+50=62 kW.

Celkový výkon generátoru S=PG/cosφ\u003d 62 / 0,8 \u003d 77,5 kVA.

V tomto příkladu jsou všechny fáze stejně zatíženy, a proto je v nulovém vodiči v každém okamžiku proud nulový.

Fázový proud vinutí statoru generátoru se rovná síťovému proudu vedení (If = I) a jeho hodnotu lze získat pomocí vzorce pro výkon třífázového proudu:

I=P/(√3∙U ∙ cosφ)=62000/(√3∙380∙0,8)=117,8 A.

3. Na Obr. 4 ukazuje, že 500W varná deska je připojena k fázi B a nulovému vodiči a 60W lampa je připojena k fázi C a nulovému vodiči. Motor o výkonu 2 kW je připojen ke třem fázím ABC atcosφ\u003d 0,7 a elektrický sporák o výkonu 3 kW.

Jaký je celkový činný a zdánlivý výkon spotřebičů? Jaké proudy procházejí v jednotlivých fázích při síťovém napětí U=380 V?

Rýže. čtyři.

Činný výkon spotřebičů P=500+60+2000+3000=5560 W=5,56 kW.

Hrubý výkon motoru S=P/cosφ\u003d 2000 / 0,7 \u003d 2857 VA.

Celkový zdánlivý výkon spotřebičů bude: Stot=500+60+2857+3000=6417 VA =6,417 kVA.

Proud elektrického sporáku Ip \u003d Pp / Uf = Pp / (U⁄√3) \u003d 500/220 \u003d 2,27 A.

Proud lampy Il \u003d Pl / Ul \u003d 60/220 \u003d 0,27 A.

Proud elektrického sporáku je určen vzorcem výkonu pro třífázový proud přicosφ=1 (aktivní odpor):

P=√3∙U∙I∙ cosφ=√3∙U∙I;

I=P/(√3∙U)=3000/(√3∙380)=4,56 A.

Proud motoru ID=P/(√3∙U∙cosφ)=2000/(√3∙380∙0,7)=4,34 A.

Proud motoru a elektrického sporáku protéká vodičem fáze A:

IA \u003d ID + I \u003d 4,34 + 4,56 \u003d 8,9 A.

Ve fázi B teče proud motoru, varné desky a elektrické varné desky:

IB \u003d ID + Ip + I \u003d 4,34 + 2,27 + 4,56 \u003d 11,17 A.

Ve fázi C teče proud motoru, lampy a elektrického sporáku:

IC \u003d ID + Il + I \u003d 4,34 + 0,27 + 4,56 \u003d 9,17 A.

Všude jsou uvedeny efektivní hodnoty proudů.

Na Obr. 4 znázorňuje ochranné uzemnění 3 elektrická instalace. Nulový vodič je pevně uzemněn na napájecí rozvodně a spotřebiteli. Všechny části instalací, kterých se může dotknout osoba, jsou připojeny k nulovému vodiči a tím uzemněny.

Pokud dojde k náhodnému uzemnění jedné z fází, například C, dojde k jednofázovému zkratu a pojistka nebo jistič této fáze ji odpojí od zdroje energie. Pokud se člověk stojící na zemi dotkne neizolovaného vodiče fází A a B, pak bude pouze pod fázovým napětím. S neuzemněným neutrálem by se fáze C neodpojila a osoba by byla pod fázovým napětím ve vztahu k fázím A a B.

4. Jaký výkon ukáže třífázový wattmetr zapojený do třífázové sítě s lineárním napětím U = 380 V při lineárním proudu I = 10 A acosφ= 0,7? Účinnost motoru η=0,8? Jaký je výkon motoru na hřídeli (obr. 5)?

Rýže. 5.

Wattmetr bude ukazovat výkon P1 dodávaný do motoru, tj. užitečný výkon P2 plus ztráty výkonu v motoru:

P1=√(3∙) U∙I∙ cosφ\u003d 1,73 ∙ 380 ∙ 10 ∙ 0,7 \u003d 4,6 kW.

Čistý výkon mínus ztráty vinutím a oceli a mechanické ztráty v ložiskách

P2=P1∙η=4,6∙0,8=3,68 kW.

5. Třífázový generátor dodává proud I=50 A při napětí U=400 V acosφ= 0,7. Jaký mechanický výkon v koňských silách je potřeba k otáčení generátoru při účinnosti generátoru η=0,8 (obr. 6)?

Rýže. 6.

Činný elektrický výkon generátoru dodávaný elektromotoru, PG2=√(3∙) U∙I∙cosφ\u003d √ 3 ∙ 400 ∙ 50 ∙ 0,7 \u003d 24220 W \u003d 24,22 kW.

Mechanický výkon dodávaný do generátoru PG1 pokrývá činný výkon PG2 a ztráty v něm: PG1=PG2/ηG =24,22/0,8≈30,3 kW.

Tato mechanická síla, vyjádřená v koňských silách, je:

PG1=30,3∙1,36≈41,2 l. S.

Na Obr. 6 ukazuje, že mechanická energie PG1 je dodávána do generátoru. Generátor ji přemění na elektřinu, což se rovná

PG2=PG1∙ηG. Tento výkon je aktivní a rovná se PG2=√3∙U∙I∙cosφ, je přenášen drátem do elektromotoru, ve kterém je přeměněn na mechanická síla. Generátor navíc posílá jalový výkon Q do elektromotoru, který zmagnetizuje motor, ale nespotřebovává se v něm, ale vrací se do generátoru.

Je roven Q=√3∙U∙I∙sin⁡φ a nepřeměňuje se v teplo ani mechanickou energii. Zdánlivý výkon S=P⁄cosφ, jak jsme viděli dříve, určuje pouze míru použití materiálů vynaložených na výrobu stroje.

6. Třífázový generátor pracuje při napětí U=5000 V a proudu I=200 A přicosφ= 0,8. Jaká je jeho účinnost, když výkon vydávaný motorem otáčejícím se generátorem je 2000 litrů. S.?

Výkon motoru přiváděný na hřídel generátoru (pokud nejsou mezilehlé převody),

PG1=2000∙0,736=1473 kW.

Výkon vyvinutý třífázovým generátorem,

PG2=√(3∙) U∙I∙ cosφ\u003d 1,73 ∙ 5000 ∙ 200 ∙ 0,8 \u003d 1384000 W \u003d 1384 kW.

Účinnost generátoru η= PГ2/РГ1 =1384/1472=0,94=94%.

7. Jaký proud prochází ve vinutí třífázového transformátoru při výkonu 100 kVA a napětí U = 22000 V při.cosφ=1?

Celkový výkon transformátoru S=√3∙U∙I=1,73∙22000∙I.

Proto proud I=S/(√3∙U)=(100∙1000)/(1,73∙22000)=2,63 A.

8. Jaký proud spotřebuje třífázový asynchronní motor o výkonu hřídele 40 litrů. S. při napětí 380 V, pokud jecosφ\u003d 0,8 a účinnost η \u003d 0,9?

Výkon motoru na hřídeli, tedy užitečný, P2=40∙736=29440 W.

Výkon dodávaný do motoru, tj. výkon přijímaný ze sítě,

P1=P2/η=29440/0,9=32711 W.

Proud motoru I=P1/(√3∙U∙I∙cosφ)=32711/(1,73∙380∙0,8)=62 A.

9. Třífázový asynchronní motor má na stínění tyto údaje: P = 15 l. S.; U=380/220 V;cosφ=0,8; n = 85 %; spojení je hvězda. Hodnoty uvedené na štítku se nazývají nominální.

Rýže. 7.

Jaký je činný, zdánlivý a jalový výkon motoru? Jaké jsou velikosti proudů: plný, aktivní a jalový (obr. 7)?

Mechanický výkon motoru (užitečný) se rovná:

P2=15∙0,736=11,04 kW.

Výkon P1 dodávaný do motoru je větší než užitečný výkon o množství ztrát v motoru:

P1=P2/η=11,04/0,85≈13 kW.

Zdánlivý výkon S=P1/cosφ\u003d 13 / 0,8 \u003d 16,25 kVA;

Q=S∙sin⁡φ=16,25∙0,6=9,75 kvar (viz mocninný trojúhelník).

Proud ve spojovacích vodičích, tedy lineární, je: I=P1/(√3∙U∙cosφ)=S/(√3∙U)=16250/(1,73∙380)=24,7 A.

Činný proud Iа=I∙cosφ\u003d 24,7 ∙ 0,8 \u003d 19,76 A.

Jalový (magnetizační) proud Ip=I∙sin⁡φ=24,7∙0,6=14,82 A.

10. Určete proud ve vinutí třífázového elektromotoru, je-li zapojen do trojúhelníku a čistý výkon motoru je P2 = 5,8l. S. při účinnosti η=90 %, účiníkcosφ\u003d 0,8 a lineární napětí sítě 380 V.

Užitný výkon motoru P2 = 5,8 litru. s., nebo 4,26 kW. Napájení motoru

P1=P2/η=4,26/0,9=4,74 kW. I=P1/(√3∙U∙cosφ)=(4,74∙1000)/(1,73∙380∙0,8)=9,02 A.

Při zapojení do trojúhelníku bude proud ve vinutí fáze motoru menší než proud napájecích vodičů: Pokud = I / √3 = 9,02 / 1,73 = 5,2 A.

11. Stejnosměrný generátor pro elektrolýzu, dimenzovaný na napětí U=6 V a proud I=3000 A, ve spojení s třífázovým asynchronním motorem tvoří motorgenerátor. Účinnost generátoru ηG=70 %, účinnost motoru ηD=90 % a jeho účiníkcosφ= 0,8. Určete výkon motoru na hřídeli a výkon na něj dodávaný (obr. 8 a 6).

Rýže. osm.

Čistý výkon generátoruPG2=UG∙IG=6∙3000=18000 W.

Výkon dodávaný do generátoru se rovná výkonu na hřídeli P2 hnacího asynchronního motoru, který se rovná součtu PG2 a výkonových ztrát v generátoru, tj. PG1=PG2/η=18000/0,7=25714 W.

Činný výkon motoru dodávaného do něj ze sítě AC je

P1 \u003d P2 / ηD \u003d 25714 / 0,9 \u003d 28571 W \u003d 28,67 kW.

12. Parní turbína o účinnosti ηT=30 % roztáčí generátor o účinnosti ηG=92 % acosφ=0,9. Jaký příkon (hp a kcal / s) by měla mít turbína, aby generátor poskytoval proud 2000 A při napětí U \u003d 6000 V? (Před zahájením výpočtu viz obrázky 6 a 9.)

Rýže. 9.

výkon alternátoru předaný spotřebiteli,

PG2=√(3∙) U∙I∙ cosφ\u003d 1,73 ∙ 6000 ∙ 2000 ∙ 0,9 \u003d 18684 kW.

Výkon dodávaný do generátoru se rovná výkonu P2 na hřídeli turbíny:

PG1=P2=PG2/ηG=18684/0,92=20308 kW.

Energie přiváděná do turbíny pomocí páry

P1 \u003d P2 / ηТ \u003d 20308 / 0,3 \u003d 67693 kW,

nebo P1=67693∙1,36=92062 l. S.

Výkon dodávaný do turbíny v kcal/s je určen vzorcem Q=0,24∙P∙t;

Q⁄t=0,24∙P=0,24∙67693=16246 kcal/s.

13. Určete průřez drátu dlouhého 22 m, kterým protéká proud do třífázového motoru o výkonu 5 litrů. S. napětí 220 V při zapojení statorového vinutí do trojúhelníku.cosφ=0,8; η=0,85. Přípustný úbytek napětí ve vodičích ∆U=5%.

Výkon dodávaný do motoru při čistém výkonu P2

P1=(P2∙0,736)/η=(5∙0,736)/0,85=4,43 kW.

Proud protéká propojovacími vodiči I=P1/(U∙√3∙cosφ) = 4430/(220∙√3∙0,8) = 14,57 A.

V třífázovém vedení se proudy geometricky sčítají, takže úbytek napětí ve vodiči by měl být brán jako ∆U: √3, a ne ∆U: 2, jako u jednofázového proudu. Potom odpor drátu:

r=(∆U:√3)/I=(11:√3)/14,57=0,436 Ohm,

kde ∆U je ve voltech.

S=(ρ∙l)/r=1/57∙22/0,436=0,886 mm2 ≈1 mm2.

Průřez vodičů v třífázovém obvodu je menší než v jednofázovém obvodu.

14. Určete a porovnejte průřezy vodičů pro stejnosměrné střídavé jednofázové a třífázové proudy. K síti je připojeno 210 žárovek po 60 W pro napětí 220 V, které se nacházejí ve vzdálenosti 200 m od zdroje proudu. Přípustný pokles napětí 2 %.

a) S konstantním a jednofázovým AC, tj. když jsou dva dráty, sekce budou stejné, protože s osvětlenímcosφ=1 a přenášený výkon

P=210∙60=12600 W,

a proud I=P/U=12600/220=57,3 A.

Přípustný úbytek napětí ∆U=220∙2/100=4,4V.

Odpor dvou vodičů r=∆U/I∙4,4/57,3=0,0768 Ohm.

Sekce drátu

S1=(ρ∙l)/r=1/57∙(200∙2)/0,0768=91,4 mm2.

Pro přenos výkonu je celkový průřez vodičů 2∙S1=2∙91,4=182,8 mm2 při délce vodiče 200 m.

b) S třífázovým proudem lze lampy zapojit do trojúhelníku, 70 lamp na stranu.

V cosφ=1 výkon přenášený vodiči P=√3∙Ul∙I.

I=P/(U∙√3)=12600/(220∙√3)=33,1 A.

Přípustný úbytek napětí na jednom vodiči třífázové sítě není ∆U⁄2 (jako u jednofázové sítě), ale ∆U⁄√3. Odpor jednoho vodiče v třífázové síti bude:

r=(U:√3)/I=(4,4:√3)/33,1=0,0769 Ohm;

S3ph=(ρ∙l)/r=1/57∙200/0,0769=45,7 mm2.

Celkový průřez vodičů pro přenos výkonu 12,6 kW v třífázové síti při zapojení do trojúhelníku je menší než v jednofázové síti: 3∙S3ph = 137,1 mm2.

c) Při připojení k hvězdě je vyžadováno lineární napětí U \u003d 380 V, aby fázové napětí na lampách bylo 220 V, tj. aby se lampy rozsvítily mezi neutrálním vodičem a každým lineárním.

Proud ve vodičích bude: I=P/(U:√3)=12600/(380:√3)=19,15 A.

Odpor vodiče r=(∆U:√3)/I=(4,4:√3)/19,15=0,1325 Ohm;

S3star=(ρ∙l)/r=1/57∙200/0,1325=26,15 mm2.

Celkový průřez při zapojení do hvězdy je nejmenší, čehož se dosáhne zvýšením napětí pro přenos daného výkonu: 3∙S3zv=3∙25,15=75,45 mm2.