Як розраховують потужність. Електрична потужність: формула, одиниці виміру.

1. Застосування закону Ома на практиці
2. Таблиця варіантів формул Закону Ома і Джоуля - Ленца
3. Передача електричного струму в квартиру
4. Для чого потрібен розрахунок струму
5. Розрахунок струму для однофазної мережі
6. Розрахунок струму для трифазної мережі
7. Як розрахувати потужність струму
8. Визначення і формула потужності струму
9. Одиниці виміру потужності струму
10. Приклади розв'язання задач

Наша сеть партнеров Banwar

Є два основних види матеріалів, які проводять струм і не проводять. Відрізняються ці матеріали наявністю умов для переміщення в них електронів. З струмопровідних матеріалів (графіт, мідь, алюміній, багато інших), роблять електричні провідники, в них електрони не пов'язані і можуть вільно подорожувати. У діелектриках електрони прив'язані намертво, тому струм в них текти не може. З них, наприклад, роблять ізоляцію для проводів, корпусу електроприладів. Для того щоб електрони почали переміщатися (пішов струм), їм потрібно створити умови. В одному місці повинен бути їх надлишок, а в іншому недолік. Ці умови створюють електростанції і батарейки.

Річки теж течуть, тому що в одному місці води багато, а в іншому мало. Чим ширше русло річки, тим більше може потекти води. Обмежити або затримати воду можна, побудувавши греблю.
Аналогічно з струмом, чим товще провідник, тим більше у ній може потекти струм. Обмежити величину струму можна, зменшивши переріз проводу, наприклад, встановивши на його шляху лампочку. Припинити протікання струму можна, розірвавши провідник, наприклад вимикачем.

У 1827 році Георг Симон Ом розгадав закон сили електричного струму. Його ім'ям назвали Закон і одиницю виміру величини опору. Сенс закону в наступному.
Чим товщі труба (зі збільшенням діаметра труби зменшується опір воді) і чим більше тиск води - тим більше потече води. Якщо уявити, що вода це електрони ( електричний струм ), То:
Чим товщі провід (зі збільшенням товщини зменшується опір току) і більша напруга - тим більший буде струм.

Де I - сила струму, вимірюється в амперах і позначається буквою А; U В; R - опір, вимірюється в Омасі і позначається Oм.

Сила струму, що протікає по електричного кола , Прямо пропорційна прикладеній напрузі і обернено пропорційна величині опору кола.

Якщо відомі напруга живлення U і опір електроприладу R, то за допомогою вище наведеної формули, скориставшись онлайн калькулятором , Легко визначити силу протікає по ланцюгу струму I.

За допомогою закону Ома розраховуються електричні параметри електропроводки, нагрівальних елементів , Всіх радіоелементів сучасної електронної апаратури, будь то комп'ютер, телевізор або стільниковий телефон.

Застосування закону Ома на практиці

На практиці часто доводиться визначати не силу струму I, а величину опору R. Перетворивши формулу Закону Ома, можна розрахувати величину опору R, знаючи що протікає струм I і величину напруги U.

Величину опору може знадобиться розрахувати, наприклад, при виготовленні блоку навантажень для перевірки блоку живлення комп'ютера. На корпусі блоку живлення комп'ютера зазвичай є табличка, в якій наведено максимальний струм навантаження по кожному напрузі. Досить в поля калькулятора ввести дані величини напруги і максимальний струм навантаження і в результаті обчислення отримаємо величину опору навантаження для даного напруги. Наприклад, для напруги +5 В при максимальній величині струму 20 А, опір навантаження складе 0,25 Ом.

Величину резистора для виготовлення блоку навантаження для блоку живлення комп'ютера ми розрахували, але потрібно ще визначити який резистор повинен бути потужності? Тут допоможе інший простий закон фізики, який встановили одночасно два вчених фізика, незалежно один від одного. У 1841 році Джеймс Джоуль, а в 1842 році Еміль Ленц. Цей закон і назвали на їхню честь -.

де P - потужність, вимірюється в ватах і позначається Вт; U - напруга, вимірюється в вольтах і позначається буквою В; I - сила ток, вимірюється в амперах і позначається буквою А.

Споживана навантаженням потужність прямо пропорційна доданої величиною напруги і протікає силі струму. Іншими словами, при зменшенні напруги, величина струму теж буде зменшуватися, і відповідно буде зменшуватися споживана потужність.

Знаючи напруги харчування і силу струму, яка споживається електроприладом, можна за формулою визначити, яку він споживає потужність. Досить ввести дані в віконця нижче наведеного онлайн калькулятора.

Напруга живлення, В:

Наприклад, розрахуємо струм пральної машини. За паспортом споживана потужність становить 2200 Вт, напруга в побутової електромережі становить 220 В. Підставляємо дані в віконця калькулятора, отримуємо, що пральна машина споживає струм величиною 10 А.

Ще один приклад, Ви вирішили в автомобілі встановити додаткову фару або підсилювач звуку. Знаючи споживану потужність встановлюваного електроприладу легко розрахувати споживаний струм і правильно підібрати переріз проводу для підключення до електропроводки автомобіля. Припустимо, додаткова фара споживає потужність 100 Вт (потужність встановленої в фару лампочки), бортове напруга мережі автомобіля 12 В. Підставляємо значення потужності і напруги в віконця калькулятора, отримуємо, що величина споживаного струму складе 8,33 А.

Розібравшись всього в двох найпростіших формулах, Ви легко зможете розрахувати поточні по дротах струми, споживану потужність будь-яких електроприладів - практично почнете розбиратися в основах електротехніки.

Таблиця варіантів формул Закону Ома і Джоуля - Ленца

Зустрів в Інтернеті картинку у вигляді круглої таблички, в якій вдало розміщені формули Закону Ома і Джоуля - Ленца і варіанти математичного перетворення формул. Табличка є незв'язані між собою чотири сектори і дуже зручна для практичного застосування

По таблиці легко вибрати формулу для розрахунку необхідного параметра електричного кола за двома іншими відомим. Наприклад, потрібно визначити струм споживання виробом по відомій потужності і напрузі живильної мережі. По таблиці в секторі струму бачимо, що для розрахунку підійде формула I = P / U. А якщо знадобиться визначити напруга мережі живлення U за величиною споживаної потужності P і величиною струму I, то можна скористатися формулою лівого нижнього сектора, підійде формула U = P / I.

Підставляються у формули величини повинні бути виражені в амперах, вольтах, ваттах або Омах.

Передача електричного струму в квартиру

Від електростанції в кожну квартиру протягнуті два дроти, по яких здійснюється передача струму. Так як струм змінний, то в проводах поперемінно з частотою обертання генератора, встановленого на електростанції, створюється надлишок або недолік електронів. Якщо ці дроти з'єднати між собою, то вийде коротке замикання і піде максимально можливий струм. Величину його буде обмежувати тільки перетин дроту.
Наприклад, привід діаметром 1 мм може пропустити струм величиною 50 А! При такій силі струму провід розплавиться і вся проводка прийде в непридатність, може виникнути пожежа. Ось чому не припустимо, замість запобіжників ставити «жучки». Якщо запобіжник перегорів, а під рукою немає нового, то можна його відремонтувати.

Для виключення подібних ситуацій, в розрив одного з проводів, який називається фаза, на вході в квартиру встановлюється захист у вигляді автоматичного вимикача. Нульовий провід проходить безпосередньо.

Для обліку витрати електроенергії ще встановлюється електричний лічильник. Безпосередньої участі в передачі струму він не приймає.

Два дроти і запобіжник, ось все, що необхідно для подачі струму в електропроводку квартири.

зміст:

Включення споживачів в побутові або промислові електричні мережі за допомогою кабелю меншої потужності, ніж це необхідно, може викликати серйозні негативні наслідки. В першу чергу це призведе до постійного спрацьовування автоматичних вимикачів або перегорання плавких запобіжників . При відсутності захисту провід живлення або кабель може перегоріти. В результаті перегріву ізоляція оплавляється, а між проводами виникає коротке замикання. Щоб уникнути подібних ситуацій, необхідно заздалегідь виконати розрахунок струму по потужності і напрузі, в залежності від наявної однофазної або трифазної електричної мережі.

Для чого потрібен розрахунок струму

Розрахунок величини струму по потужності і напрузі виконується ще на стадії проектування електричних мереж об'єкта. Отримані дані дозволяють правильно вибрати кабель живлення, до якого будуть підключатися споживачі. Для розрахунків сили струму використовується значення напруги мережі і повного навантаження електричних приладів. Відповідно до величиною сили струму вибирається перетин жил кабелів і проводів.

Якщо всі споживачі в будинку або квартирі відомі заздалегідь, то виконання розрахунків не представляє особливої ​​складності. Надалі проведення електромонтажних робіт зазнає суттєвого спрощення. Таким же чином проводяться розрахунки для кабелів, що живлять промислове обладнання, переважно електричні двигуни та інші механізми.

Розрахунок струму для однофазної мережі

Вимірювання проводиться в амперах. Для розрахунку потужності і напруги використовується формула I = P / U, в якій P є потужністю або повної електричної навантаженням, вимірюваної у ВАТ. Даний параметр обов'язково заноситься в технічний паспорт обладнання. U - являє собою напругу розраховується мережі, яка вимірюється в вольтах.

Взаємозв'язок сили струму і напруги добре проглядається в таблиці:

Таким чином, взаємозв'язок потужності і сили струму дає можливість виконати попередні розрахунки навантажень в однофазної мережі . Таблиця розрахунку допоможе підібрати необхідне перетин дроту, в залежності від параметрів.

Діаметри жил провідників (мм)

мідні жили

алюмінієві жили

Сила струму (А)

Потужність, кВт)

Потужність, кВт)

Розрахунок струму для трифазної мережі

У разі використання трифазного електропостачання обчислення сили струму здійснюється за формулою: I = P / 1,73U, в якій P означає споживану потужність, а U - напруга в трифазній мережі. 1,73 є спеціальним коефіцієнтом, що застосовуються для трифазних мереж.

Так як напруга в цьому випадку становить 380 вольт, то вся формула буде мати вигляд: I = P / 657,4.

Точно так же, як і в однофазної мережі, можна визначити за допомогою таблиці, що відбиває залежності цих параметрів від різних навантажень.

Діаметри жил провідників (мм)

Перетин жив провідників (мм 2)

мідні жили

алюмінієві жили

Сила струму (А)

Потужність, кВт)

Потужність, кВт)

У деяких випадках розрахунок струму по напрузі і потужності слід проводити з урахуванням повної реактивної потужності, яка присутня в електродвигунах, зварювальному та іншому обладнанні. Для таких пристроїв коефіцієнт потужності буде дорівнює 0,8.

Як розрахувати потужність струму

Перш ніж приступати до проектування електрики в вашому домі, необхідно скласти схему розрахунків з зазначенням всіх передбачуваних навантажень в приміщеннях і довжини окремих ділянок кабелю. Для складання такої схеми і знадобиться провести розрахунок струму «по потужності». Правильно складена карта електросистеми будинку дозволить підібрати кабелі потрібних перетинів , Що убезпечить вашу проводку від перегріву і, відповідно, від можливості загоряння. Давайте розберемося, а що ж являє собою розрахунок струму «по потужності».

Правильність підбору а також багато в чому залежить від різних значень параметрів електричних мереж. Найбільш важливим серед них вважається І на етапі проектування ці величини можна визначити тільки розрахунковим математичним методом. Дуже важливим вважається розрахунок струму «по потужності» в трифазних мережах, де навантаження необхідно розміщувати рівномірно серед фаз, щоб не допустити перекосів. Однак і в міських побутових мережах ці розрахунки необхідно проводити при проектуванні не тільки щитових, але і житлових приміщень.

Розрахунок струму «по потужності» проводиться за умови відомих значень потужності електроприладів, характер навантажень і напруги мережі. Для однофазної мережі живлення використовують наступну формулу: I = P / (U × cosφ), де:

• U - значення фактичного напруги мережі, вимірюється в вольтах;
• cosφ - відповідний коефіцієнт потужності.

Залежно від характеру навантаження вибирається коефіцієнт потужності. Так, для активних навантажень (нагрівальних елементів, ламп розжарювання) він буде приблизно рівним одиниці . Однак якщо врахувати, що в активному навантаженні завжди присутній реактивна складова, то для розрахунків прийнято використовувати величину cosφ, рівну 0,95. При розрахунках навантаження, яка характеризується великою (дроселі освітлювальних приладів, електродвигуни, індукційні печі , І ін.) Прийнято середнє значення cosφ, рівне 0,8.

Для трифазної мережі формула потужності струму буде мати наступний вигляд: I = P / (1,73 × U × cosφ).

Для трифазних мереж значення коефіцієнта потужності для активних і реактивних навантажень повністю ідентичні однофазним мереж.

Таким чином, за допомогою зазначених формул необхідно провести розрахунки всіх значень електричного струму від потужності навантаження, яка буде використовуватися на тій чи іншій ділянці.

Наступним етапом наших розрахунків, буде вибір перетину кабелю. Хоча в технічній літературі часто можна зустріти таке поняття, як «розрахунок кабелю по потужності», насправді, це не розрахунок, а все-таки «вибір». Під розрахунком розуміють описані вище формули для визначення навантаження струму. При наявності певних значень струму і напруги вибирається з довідкових таблиць. Таблиці ці вельми наочні і докладного опису не вимагають. Ви спочатку обираєте матеріал проводу: мідь або алюміній, а потім по напрузі мережі живлення і значенням струму визначаєте перетин кабелю.

Ось, власне, ми і розглянули, яким чином розраховується електричне навантаження і вибирається перетин кабелів для електрифікації об'єктів.

Електрична потужність є однією з найбільш важливих і значимих характеристик, яка показує величину, силу тієї електротехніки, систем, ланцюгів, що працюють, виконуючи ту чи іншу функцію. Природно, як і будь-яка інша фізична величина електрична потужність повинна мати свою міру, завдяки якій з'являється можливість її розраховувати, роблячи свідомо точні, економічні, ефективні пристрої, системи і т.д. Для розрахунків існують певні формули, за якими і знаходяться потрібні значення потужності.

Формула потужності струму (електричного) досить проста і виражається як добуток напруги на силу струму. Тобто, щоб знайти електричну потужність досить просто напруга помножити на струм. Якщо скористатися законом ома, то її можна знайти і через опір. В цьому випадку електрична потужність буде дорівнює силі струму в квадраті помножений на опір або ж напруга в квадраті поділене на опір.

Нагадаю, що при використанні формул мається на увазі застосування основних одиниць вимірювання фізичних величин . У нашому випадку основними одиницями будуть:

Електрична потужність - Ватт;
Сила струму - Ампер;
Напруга - Вольт;
Опір - Ом.

Виходячи з цього формула потужності електричного струму буде звучати так - 1 Ватт дорівнює 1 Вольт помножений на 1 Ампер. Думаю ви сенс зрозуміли. Меншими одиницями вимірювання потужності є мілівати (1000 мВт = 1 Вт), великими одиницями є кіловати і мегавати (1 кВт = 1000 Вт, 1 МВт = 1000 000 Вт). Мілівати це досить маленька потужність, її використовують в електроніці, радіотехніці. Наприклад потужність слухового апарату вимірюється саме в міліватах. Потужність у ватах можна зустріти в звукових підсилювачах, у невеликих блоках харчування, міні електродвигунах. Кіловати це потужність, яка часто зустрічається в побутових і технічних пристроях (Електрочайники, електродвигуни, обігрівачі тощо). Мегавати це вже досить велика потужність, її можна зустріти на електропідстанції, електростанціях, у споживачах електроенергії розміром з місто і т.д.

Якщо говорити про формулу більш наукової, яка електричну потужність струму висловлює через роботу і час, то вона буде звучати так - електрична потужність дорівнює відношенню роботи струму на ділянці ланцюга до часу, протягом якого відбувається ця робота.

Тобто, робота поділена на час визначатиме потужність. Крім цього часто плутають такі величини як вати і ват-година. У ватах вимірюється електрична потужність - швидкість зміни енергії (передачі, перетворення, споживання). А ват-година є одиницею вимірювання самої енергії (роботи). У ват-годинах виражається енергія, вироблена (передана, перетворена, спожитої) за певний час.

Потужність також поділяється на активну і реактивну. Активна потужність - частина повної потужності, що вдалося передати в навантаження за період змінного струму . Вона дорівнює добутку діючих значень напруги і струму на cosφ (косинус кута зсуву фаз між ними). Електрична потужність, що була передана в навантаження, а привела до деяких втрат (на випромінювання, нагрівання) називається реактивною потужністю. Вона дорівнює добутку діючих значень напруги і струму на sinφ (синус кута зсуву фаз між ними).

PS Електрична Потужність є однією з головних величин и характеристик, что Використовують в електротехніці. Саме ее ми дізнаємося при купівлі того чи Іншого електричного пристрою . Аджея вона візначає силу, З якою електротехніка может працювати. Например електродріль. Если ми купимо дриль недостатню Потужність, то вона просто не зможу Забезпечити нам нормальну роботу во время свердління. Хоча гнатися за дуже великою потужністю також не слід, адже це веде до зайвої трати електроенергії, за яку ви будете платити. Так що у всього має бути своя міра і потужність.

Електричний струм, на якому завгодно ділянці ланцюга робить деяку роботу (А). Припустимо, що у нас є довільний ділянку ланцюга (рис.1) між кінцями якого є напруга U.

Робота, яка виконується при переміщенні заряду рівного 1 Кл між точками A і B (рис.1) буде дорівнює U. У тому випадку, якщо через провідник протікає струм силою I за час рівне за вказаною вище ділянці пройде заряд (q) дорівнює:

Отже, робота, яку здійснює електричний струм на даній ділянці, дорівнює:

Треба відзначити, що вираз (2) є справедливим при I = const для будь-якої ділянки ланцюга (в такій ділянці можуть міститися провідники 1-го і 2-го роду).

Визначення і формула потужності струму

визначення

Потужність струму - є робота струму в одиницю часу:

У тому випадку, якщо ділянка ланцюга містить джерело струму, то формулу потужності можна представити у вигляді:

де - різниця потенціалів, - ЕРС джерела, який включений в ланцюг.

Вираз (5) є інтегральною записом. Цей вислів можна уявити в диференціальної формі, якщо використовувати поняття питомої потужності (- потужність, що розвивається струмом в одиниці об'єму провідника):

де j - щільність струму, - питомий опір.

Одиниці виміру потужності струму

Основною одиницею вимірювання потужності струму (як і потужності взагалі) в системі СІ є: [P] = Вт = Дж / с.

В СГС: [P] = ерг / с.

1 Вт = 10 7 ерг / (с).

Вираз (4) застосовують в системі СІ для того, щоб дати визначення одиниці напруги. Так, одиницею напруги (U) є вольт (В), який дорівнює: 1 В = (1 Вт) / (1 А).

вольт називають електрична напруга , Яке породжує в електроланцюзі постійний струм сили 1 А при потужності 1 Вт.

Приклади розв'язання задач

приклад

Завдання. Якою має бути сила струму, яка тече через обмотку електричного мотора для того, щоб корисна потужність двигуна (PA) стала максимальною? Яка максимальна корисна потужність? якщо двигун постійного струм підключений до напруги U, опір обмотки якоря - R.