При роботі з електричним струмом важливо знати, яка використовується потужність. Формула її залежить від конкретних умов.
Правильно розрахувавши цю величину, можна забезпечити використовувані електроприлади потрібною кількістю енергії.
Що таке потужність
Ця величина являє собою кількість енергії, яка витрачається протягом одиниці часу. Вона виражає інтенсивність її витрати.
Це поняття аналогічне механічній потужності у фізиці.
Що впливає на потужність струму
На цю величину впливає сила струму, що проходить по ланцюгу, і прикладена до неї напруга. Правильний розрахунок цієї величини необхідний вже на етапі проєктування.
Кабель, що живить електроприлад, повинен мати такі параметри, щоб він міг подавати потрібну кількість електричної енергії для роботи.
Потужність в ланцюзі постійного струму
При наявності постійного струму в мережі потужність являє собою витрату енергії в одиницю часу. Її одиницею виміру є ВАТ.
Потужність в ланцюзі змінного струму
В цьому випадку вона складається з двох компонентів: активної і реактивної потужності. Активна – це та, яка виділяється на активних елементах. Реактивна забезпечується за допомогою наявних в ланцюзі ємності і індуктивності.
Реактивна енергія то концентрується в елементі, то повністю віддається в мережу. По фазі вона зрушена на 90 градусів.
Розрахунок потужності по струму і напрузі
В цьому випадку вона дорівнює добутку підведеної напруги U і сили струму I, що проходить через ланцюг. У таких схемах присутні тільки активні елементи. Вони мають назву активних.
Формула корисної потужності записується наступним чином:
P = I ∗ U
Однак іноді потрібно виконати розрахунок цієї величини на підставі опору і напруги. У цьому випадку після застосування закону Ома формула прийме такий вигляд:
P = U²/R
Якщо потрібно виразити розглянуту величину через I і R, то можна записати формулу наступним чином:
P = I² ∗ R
При розгляді потужності змінного струму розглядається кілька різновидів цієї величини:
1. Миттєва потужність характеризує значення цієї характеристики протягом дуже короткого періоду часу. Оскільки постійно відбувається зміна сили струму і напруги, то ця величина буде постійно змінюватися, її формула виглядає наступним чином:
- Тут використовуються миттєві значення I і U. Символ “омега” – це кругова частота змінного струму, а “фі” – зсув по фазі;
2. Активна потужність показує втрату енергії, пов’язану тільки з активними елементами. Для неї застосовується така формула:
3. Реактивна потужність виникає при наявності індуктивності або ємності. Такі елементи то накопичують енергію, то повністю віддають її в ланцюг. Формула для її розрахунку виглядає наступним чином:
Тут X позначає активний опір.
Якщо побудувати з їх допомогою прямокутник, то довжина його діагоналі буде показувати повну потужність. Її можна знайти з використанням теореми Піфагора:
Позначення повної потужності – S. Для більш точних обчислень можна скористатися онлайн калькулятором.
Однофазні навантаження
У цьому випадку P обчислюють за такою формулою:
Тут символом “фі” позначений зсув між струмом і напругою по фазі.
Розрахунок потужності в трифазної мережі
Для трифазної мережі розглянута величина є сумою трьох доданків:
Підсумовування відбувається з урахуванням всіх трьох фаз.
Баланс потужностей в електричному ланцюзі
У будь-якого електричного кола повинен бути забезпечений баланс потужностей електрики. При цьому споживана потужність повинна відповідати тій, яка виробляється джерелом струму. При цьому в ланцюзі може бути кілька джерел струму для споживаної потужності.
Сказане можна проілюструвати на наступному прикладі.
На схемі присутні два джерела струму і чотири активних елементів у вигляді резисторів. У лівій частині мінус використовується через те, що напрямок електрорушійної сили не збігається з тим, який є у струму.
