Nguồn cung cấp điện là gì?

Con người hiện đại liên tục gặp phải điện trong cuộc sống hàng ngày và tại nơi làm việc, sử dụng các thiết bị tiêu thụ dòng điện và các thiết bị tạo ra nó. Khi làm việc với họ, bạn phải luôn tính đến khả năng của họ vốn có trong các đặc tính kỹ thuật.

Một trong những chỉ số chính của bất kỳ thiết bị điện nào là đại lượng vật lý như năng lượng điện... Người ta thường gọi cường độ hoặc tốc độ tạo, truyền hoặc chuyển đổi điện năng thành các loại năng lượng khác, chẳng hạn như nhiệt, ánh sáng, cơ khí.

Việc vận chuyển hoặc chuyển giao năng lượng điện lớn cho các mục đích công nghiệp được thực hiện theo đường dây điện cao thế.

chuyển đổi năng lượng điện được thực hiện tại các trạm biến áp.

Tiêu thụ điện xảy ra trong các thiết bị gia dụng và công nghiệp cho các mục đích khác nhau. Một trong những loại phổ biến của họ là đèn sợi đốt của các xếp hạng khác nhau.

Công suất điện của máy phát điện, đường dây điện và người tiêu dùng trong mạch DC và AC có ý nghĩa vật lý giống nhau, được biểu thị đồng thời theo các tỷ lệ khác nhau tùy thuộc vào hình dạng của tín hiệu tổng hợp. Xác định các dạng chung, các khái niệm về giá trị tức thời... Các em lại nhấn mạnh sự phụ thuộc của tốc độ biến đổi điện năng vào thời gian.

Xác định công suất điện tức thời

Trong kỹ thuật điện lý thuyết, để rút ra các mối quan hệ cơ bản giữa dòng điện, điện áp và công suất, người ta sử dụng ảnh của chúng ở dạng các giá trị tức thời, được cố định tại một thời điểm nhất định.

Nếu trong một khoảng thời gian rất ngắn ∆t một điện tích cơ bản q dưới tác dụng của hiệu điện thế U di chuyển từ điểm «1» đến điểm «2», thì nó thực hiện công bằng hiệu điện thế giữa các điểm này. Chia nó cho khoảng thời gian ∆t, ta được biểu thức công suất tức thời trên mỗi đơn vị điện tích Pe (1-2).

Vì không chỉ một điện tích di chuyển dưới tác dụng của điện áp đặt vào, mà còn tất cả các điện tích lân cận chịu tác dụng của lực này, số điện tích được biểu thị thuận tiện bằng số Q, nên giá trị tức thời của công suất PQ (1-2) có thể được viết cho họ.

Sau khi thực hiện các phép biến đổi đơn giản, ta thu được biểu thức của công suất P và sự phụ thuộc của giá trị tức thời p(t) của nó vào các thành phần của tích cường độ dòng điện tức thời i(t) và hiệu điện thế u(t).

Xác định công suất điện không đổi

V mạch điện một chiều độ lớn của hiệu điện thế giảm trong đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua nó không thay đổi và luôn ổn định, bằng các giá trị tức thời.Do đó, công suất trong mạch này có thể được xác định bằng cách nhân các giá trị này hoặc chia công việc hoàn hảo A cho thời gian thực hiện nó, như thể hiện trong hình giải thích.

Xác định công suất điện xoay chiều

Các quy luật biến thiên hình sin của dòng điện và điện áp truyền qua các mạng điện áp đặt ảnh hưởng của chúng lên biểu thức công suất trong các mạch đó. Công suất biểu kiến ​​phát huy tác dụng ở đây, được mô tả bằng tam giác công suất và bao gồm các thành phần hoạt động và phản ứng.

Dòng điện hình sin khi đi qua đường dây tải điện có các loại phụ tải hỗn hợp ở mọi tiết diện không làm thay đổi hình dạng của nó điều hòa, còn điện áp rơi ở các phụ tải phản kháng lệch pha theo một chiều nhất định. Các biểu thức giá trị mômen giúp hiểu tác động của các tải tác dụng lên sự thay đổi công suất trong mạch và hướng của nó.

Đồng thời, ngay lập tức chú ý đến thực tế là hướng của dòng điện từ máy phát điện đến người tiêu dùng và công suất truyền qua mạch được tạo ra là những thứ hoàn toàn khác nhau, trong một số trường hợp có thể không những không trùng khớp mà còn có thể khác nhau. hướng ngược chiều nhau.

Xem xét các mối quan hệ này trong biểu hiện lý tưởng, thuần túy của chúng đối với các loại tải trọng khác nhau:

• tích cực;

• điện dung;

• quy nạp.

công suất tiêu tán tải hoạt động

Chúng ta sẽ giả sử rằng máy phát tạo ra một điện áp hình sin lý tưởng u được đặt vào điện trở thuần hoạt động của mạch. Ampe kế A và vôn kế V lần lượt đo cường độ dòng điện I và hiệu điện thế U vào thời điểm t.

Đồ thị cho thấy các hình sin của dòng điện và điện áp rơi trên điện trở hoạt động khớp với tần số và pha, tạo ra các dao động giống nhau. Lực biểu thị bằng tích của chúng dao động với tần số gấp đôi và luôn dương.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ Um / R ∙ sinωt = Um2/ R ∙ sin2ωt = Um2/ 2R ∙ (1-cos2ωt).

Nếu chúng ta đi đến biểu thức điện áp hoạt động, thì ta được: p = P ∙(1-cos2ωt).

Sau đó, chúng ta sẽ tích phân công suất trong khoảng thời gian của một dao động T và chúng ta có thể nhận thấy rằng năng lượng thu được ∆W trong khoảng thời gian này tăng lên. Theo thời gian, điện trở tiếp tục tiêu thụ những phần điện năng mới, như thể hiện trong biểu đồ.

Với tải phản ứng, các đặc điểm tiêu thụ năng lượng là khác nhau, chúng có hình dạng khác nhau.

tản điện dung

Trong mạch điện của máy phát điện, thay phần tử có điện trở bằng tụ điện có điện dung C.

Mối quan hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế giảm trong điện dung được biểu thị bằng tỷ số: I = C ∙ dU/dt = ω ∙ C ∙ Um ∙ cosωt.

Ta nhân giá trị biểu thức tức thời của dòng điện với hiệu điện thế ta được giá trị công suất tiêu thụ của tải điện dung.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Um ∙ cosωt = ω ∙ C ∙ Um2∙ sinωt ∙ cosωt = Um2/ (2X° C) ∙ sin2ωt = U2/ (2X° C) ∙ sin2ωt.

Ở đây bạn có thể thấy rằng công suất dao động quanh 0 ở tần số gấp đôi của điện áp đặt vào. Tổng giá trị của nó trong khoảng thời gian điều hòa, cũng như mức tăng năng lượng, bằng không.

Điều này có nghĩa là năng lượng di chuyển dọc theo mạch kín của mạch theo cả hai hướng, nhưng không hoạt động.Thực tế như vậy được giải thích là do khi điện áp nguồn tăng về giá trị tuyệt đối, công suất dương và dòng năng lượng chạy qua mạch hướng đến vật chứa, nơi năng lượng được tích lũy.

Sau khi điện áp đi qua phần sóng hài giảm xuống, năng lượng được trả lại từ tụ điện cho mạch về nguồn. Không có công việc hữu ích nào được thực hiện trong cả hai quá trình.

Công suất tiêu tán trong một tải quy nạp

Bây giờ, trong mạch cung cấp, thay thế tụ điện bằng cuộn cảm L.

Ở đây dòng điện qua cuộn cảm được biểu thị bằng tỷ lệ:

I = 1/L∫udt = -Um/ωL ∙ cos ωt.

Sau đó, chúng tôi nhận được

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ (-Um / ωL ∙ cosωt) = — Um2/ ωL ∙ sinωt ∙ cosωt = -Um2/ (2ХL) ∙ sin2ωt = -U2/ (2ХL) ∙ sin2ωt.

Các biểu thức kết quả cho phép chúng ta thấy bản chất của sự thay đổi theo hướng của công suất và sự gia tăng năng lượng trên điện cảm, thực hiện các dao động tương tự không có ích khi thực hiện công việc, như trên điện dung.

Công suất giải phóng trong tải phản kháng được gọi là thành phần phản kháng. Trong điều kiện lý tưởng, khi các dây kết nối không có điện trở hoạt động, nó có vẻ vô hại và không gây ra bất kỳ tác hại nào. Nhưng trong điều kiện công suất thực, quá độ định kỳ và dao động công suất phản kháng gây ra sự nóng lên của tất cả các phần tử hoạt động, bao gồm cả dây kết nối, do đó một số năng lượng được tiêu thụ và giá trị của toàn bộ công suất áp dụng của nguồn giảm.

Sự khác biệt chính giữa thành phần phản kháng của công suất là nó hoàn toàn không thực hiện công việc hữu ích mà dẫn đến tổn thất năng lượng điện và quá tải trên thiết bị, đặc biệt nguy hiểm trong các tình huống nguy cấp.

Vì những lý do này, để loại bỏ ảnh hưởng của công suất phản kháng, đặc biệt hệ thống kỹ thuật cho bồi thường của nó.

Phân phối điện ở phụ tải hỗn hợp

Ví dụ, chúng tôi sử dụng tải của máy phát có đặc tính điện dung hoạt động.

Để đơn giản hóa hình ảnh, các hình sin của dòng điện và điện áp không được hiển thị trong biểu đồ đã cho, nhưng cần lưu ý rằng với bản chất điện dung tích cực của tải, vectơ dòng điện dẫn điện áp.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Im ∙ sin(ωt + φ).

Sau khi biến đổi ta được: p = P ∙(1- cos 2ωt) + Q ∙ sin2ωt.

Hai thuật ngữ này trong biểu thức cuối cùng là các thành phần hoạt động và phản ứng của công suất biểu kiến ​​tức thời. Chỉ cái đầu tiên trong số này hoạt động hữu ích.

Dụng cụ đo công suất

Để phân tích mức tiêu thụ điện năng và tính toán cho nó, các thiết bị đo lường được sử dụng, từ lâu đã được gọi là «Bộ đếm»… Công việc của họ dựa trên việc đo các giá trị hiệu dụng của dòng điện và điện áp rồi tự động nhân chúng với một thông tin đầu ra.

Công tơ hiển thị mức tiêu thụ năng lượng bằng cách đếm thời gian hoạt động của các thiết bị điện trên cơ sở gia tăng kể từ thời điểm công tơ được bật khi đang tải.

Để đo thành phần hoạt động của công suất trong mạch điện xoay chiều, oát kế, và phản ứng - varmeters. Chúng có các ký hiệu đơn vị khác nhau:

• oát (W, W);

• biến (var, biến, biến).

Để xác định tổng mức tiêu thụ năng lượng, cần tính giá trị của nó bằng công thức tam giác công suất dựa trên số đọc của oát mét và varmeter. Nó được thể hiện bằng đơn vị riêng của nó - vôn-ampe.

Các chỉ định được chấp nhận của các đơn vị của mỗi giúp thợ điện đánh giá không chỉ giá trị của nó mà còn cả bản chất của thành phần năng lượng.