تعریف واحد اندازه گیری توان جریان. توان الکتریکی
خودروسازان از کشورهای مختلفقدرت خودروهای خود را در واحدهای مختلف اندازه گیری کنند. برای چی؟ پاسخ را در زیر خواهید فهمید.
هنگام خواندن مقاله ای در مورد اتومبیل، مطمئن باشید که همیشه با این داده ها روبرو خواهید شد. با کدومشون؟ با داده های قدرت خودرو قدرت موتور خودرو یکی از مهمترین شاخص ها، مرتبط در هر زمان، در هر شرایطی. هم از عملی و هم نکات نظریبینایی
همیشه مرتبط طبق آمار، یکی از جالب ترین اطلاعات در مورد محصولات جدید برای خوانندگان دقیقاً در قدرت موتور خودروها نهفته است. بنابراین، در سطح ناخودآگاه، افراد مدل ها، مزایای آنها و نقاط ضعفنسبت به یکدیگر فقط یکی در یک زمان پارامتر - قدرتموتور
قدرت به عنوان یک ذات، معیاری است که نشان می دهد موتور چقدر سریع و چقدر می تواند رانده شود کار فیزیکیمی تواند ماشین را با استفاده از گشتاور به جلو حرکت دهد. در مهندسی مکانیک، این پدیده با مفهوم مقدار "کاری" که واحد قدرت یک ماشین باید انجام دهد تا ماشین را به جلو حرکت دهد، تعمیم می یابد. به عنوان یک معیار، چنین کاری در طول زمان واحدهای مختلفی دریافت کرده است. امروز نگاهی دقیق تر به برخی از آنها خواهیم داشت.
کیلووات (کیلووات)
با سمت فنیسوال، این شکل اندازه گیری جهانی ترین روش برای محاسبه توان است. این توسط مهندسان در سراسر جهان استفاده می شود.
وات یک واحد اندازه گیری است که در سیستم SI (سیستم بین المللی واحدها) گنجانده شده است، به این معنی که برای انجام 1 ژول کار در واحد زمان چقدر توان لازم است.
عمدتاً توسط متخصصان به عنوان یک شاخص قدرت "درست" از نقطه نظر علوم بنیادی استفاده می شود. به عنوان یک واحد اندازه گیری در صنعت خودرو، عمدتاً در نیمکره جنوبی استفاده می شود، از نظر تاریخی اینگونه اتفاق افتاده است.
روش اندازه‌گیری کیلووات قدرت در خودروها اساساً با یافتن مقدار گشتاور منتقل شده از چرخ‌ها بر روی یک داینو و سپس استفاده از این معادله برای انجام محاسبات است:
کیلووات به یک معیار مدرن برای توان خروجی خودرو تبدیل شده است و شاید در آینده به یک معیار پذیرفته شده در سراسر جهان تبدیل شود. حداقل، اگر به داده های رسمی ارائه شده توسط خودروسازان نگاه کنید، قطعا واحدهای قدرت موتور کیلووات را خواهید دید. احتراق داخلیهمتراز با اسب بخار
علاوه بر این، با افزایش هیجان در اطراف خودروهای الکتریکی، اتخاذ این شکل از اندازه‌گیری حتی توجیه‌تر می‌شود، زیرا میزان کار تولید شده توسط یک موتور الکتریکی با استفاده از کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) اندازه‌گیری می‌شود که مدت زمان یک موتور الکتریکی را تعیین می‌کند. می تواند مقدار مشخصی انرژی تولید کند، به عنوان مثال، برای حرکت دادن یک ماشین.
اسب بخار (اسب بخار)
این یک واحد قدرت است که توسط "استاد" و خالق پاره وقت موتورهای بخار تولیدی - آقای جیمز وات - معرفی شده است. اسب بخاربه نوعی تا به امروز زنده است و محاسبات مهندس زبردست را در طول قرن ها حمل می کند. این واحد اصلی اندازه گیری قدرت خودرو در بسیاری از کشورها از جمله روسیه است و نه تنها به عنوان اندازه گیری قدرت موتور احتراق داخلی در اسناد رسمی مدل های خودرو، بلکه برای محاسبه مالیات در بخش خودرو نیز استفاده می شود. به عنوان مثال، محاسبه مالیات حمل و نقل.
بنابراین اسب بخار (hp) چیست؟ چگونه ظاهر شد و چگونه محاسبه می شود؟ چگونه ظاهر او با اسب ها مرتبط بود؟
اسکاتلند، مخترع جیمز وات اولین دستگاه بخار خود را تکمیل کرد که می توانست به صدها صنعتگر و صنعتگر در کارهای روزمره کمک کند. و موتور به نظر برای همه خوب بود، اما چگونه می توان این را برای مردم عادی توضیح داد؟ پاسخ به خودی خود نشان داد که لازم بود کار رایج ترین "دستگاه قدرت" در آن زمان (اسب) با کار یک ماشین جدید مقایسه شود. زودتر از این که وات انجام شد، نشست تا محاسبات را انجام دهد.
محاسبات و مقایسه واحدهای اندازه گیری
در اکثر کشورهای اروپایی، اسب بخار به عنوان 75 کیلوگرم بر متر بر ثانیه تعریف می شود، یعنی قدرتی که در هنگام بلند کردن یکنواخت باری به وزن 75 کیلوگرم با سرعت 1 متر در ثانیه در طول شتاب به صورت عمودی صرف می شود. سقوط آزاد 9.8 متر بر ثانیه
در سیستم متریک بین المللی، SI رسما بر حسب وات اندازه گیری می شود. 1 اسب بخار (اسب بخار متریک) برابر با 735 وات یا 0.73 کیلو وات است.
به نوبه خود، 1 کیلو وات برابر با 1.35 اسب بخار است.
علاوه بر این، در سیستم اندازه گیری در انگلستان و همچنین در ایالات متحده، اسب بخار (اسب بخار) برابر با 745 وات است، به همین دلیل است که اختلاف کمی با "اسب" اروپایی وجود دارد. بنابراین 1 اسب بخار در ایالات متحده آمریکا برابر با 1.0138 اسب بخار است. از اروپا
به عنوان مثال، قدرت یک موتور 3.8 لیترینیسانGT-R است 570 اسب بخار، بر حسب کیلووات برابر خواهد بود 419
، در hp 577
واحدها
همچنین ببینید:
چگونه جیمز وات موتورهای بخار خود و مفهوم "اسب بخار" را به کار برد
اکنون هیچ کس دقیقاً نمی داند که اسب هایی که در آزمایشات وات شرکت کردند چقدر قوی بودند، آیا آنها در اوج خود بودند یا اینکه آیا آنها نق زدن های قدیمی بودند. با این حال، چندین افسانه باقی مانده است.
طبق یکی از آنها، یک آبجوساز خاص، اولین خریدار واحد بخار Watt، احتمالا تصمیم به برگزاری مسابقه ای برای پایین آوردن قیمت دستگاه مخترع گرفته است. اسب در صنعت آبجوسازی پمپ آب را نیرو می داد و آبجوساز می خواست به جای آن یک موتور بخار بخرد.
صنعتگر بی شرف برای اینکه مطمئن باشد برنده خواهد شد، قوی ترین اسب را برای مسابقه انتخاب کرد و با دستکاری شلاق و سایر ابزارها برای افزایش بهره وری نیروی کار، حداکثر کارایی را از حیوان بیچاره بیرون کشید. در پاسخ به این چالش، جیمز وات با استفاده از دستگاه خود، طبق برخی داده ها، 1.5 برابر از کار انجام شده توسط اسب پیشی گرفت که به عنوان مدل در نظر گرفته شد. دستگاه فلزی، با بخار تغذیه می شود.
برعکس، افسانه دوم به ما می گوید که خود وات کمی محاسبات را به نفع خود "پیچانده" کرده است. او به این نیاز داشت تا صاحبان سرسخت معادن زغال‌سنگ را متقاعد کند که از اسب‌های بارکش به موتورهای بخار روی آورند. در قرن هجدهم، زغال سنگ از معادن آنها با استفاده از اسب ها و با استفاده از طناب از طریق یک سیستم قرقره بلند می شد. وات با محاسبه بهره وری یک اسب متوسط، ضریبی را با ضرب عدد حاصل در 1.5 اعمال کرد، به همین دلیل دستگاه او به راحتی از هر اسبی که همان کار را انجام می داد برتری داشت.
از آنجا که اسب بخار به طور قابل توجهی در سراسر گسترش یافته است به کره زمینبه دلیل سادگی محاسبات و وضوح برای کاربران، انواع مختلف(تعاریف) اسب بخار: اسب بخار متریک، اسب بخار مکانیکی، اسب بخار دیگ بخار، اسب بخار الکتریکی.و اسب بخار آب.
شاید در برخی از مقالات و اخبار خارجی و داخلی بارها و بارها با اختصارات نامفهومی مواجه شده باشید، مثلاً: nhp،rhp، bhp، shp، ihp، whp. منظورشان چیست؟
Nhp یاrhp،اسمیاسب بخاررتبه بندی شده استاسب بخار- قدرت مفید، برای تخمین قدرت موتورهای بخار استفاده می شود.
اسب بخار،ترمزاسب بخار- قدرت موثر در اسب بخار، قدرت "حذف شده" از میل لنگ موتور احتراق داخلی، تلفات قدرت از گیربکس و انتقال خودرو را در نظر نمی گیرد.
Shpشفتاسب بخار- قدرت شفت موتور، نیرویی است که به شفت پروانه، شفت توربین یا شفت خروجی گیربکس خودرو تامین می شود. ناخالص
آی اچ پی،نشان داده شده استاسب بخار- قدرت نشان داده شده بر حسب اسب بخار، این قدرت نظری یک موتور پیستونی است که با مجموع قدرت میل لنگ، توان موثر و انرژی صرف شده برای اصطکاک تعیین می شود.
سلام! برای محاسبه کمیت فیزیکی به نام توان، از فرمولی استفاده می کنند که در آن کمیت فیزیکی - کار - بر زمان انجام این کار تقسیم می شود.
به نظر می رسد این است:
P، W، N=A/t، (W=J/s).
بسته به کتاب های درسی و بخش های فیزیک، توان در فرمول را می توان با حروف P، W یا N نشان داد.
اغلب، قدرت در شاخه هایی از فیزیک و علوم مانند مکانیک، الکترودینامیک و مهندسی برق استفاده می شود. در هر مورد، توان فرمول خاص خود را برای محاسبه دارد. همچنین برای جریان متناوب و مستقیم متفاوت است. برای اندازه گیری توان از وات متر استفاده می شود.
اکنون می دانید که توان با وات اندازه گیری می شود. در انگلیسی، وات وات است، نام بین المللی W، مخفف روسی W است. این مهم است که به خاطر داشته باشید زیرا در همه لوازم خانگیچنین پارامتری وجود دارد
قدرت یک کمیت اسکالر است، بر خلاف نیرویی که می تواند جهت داشته باشد، بردار نیست. در مکانیک، شکل کلی فرمول توان را می توان به صورت زیر نوشت:
P=F*s/t، که در آن F=A*s،
از فرمول ها می توانید ببینید که چگونه به جای A نیروی F ضرب در مسیر s را جایگزین می کنیم. در نتیجه توان در مکانیک را می توان به صورت نیرو ضرب در سرعت نوشت. به عنوان مثال، خودرویی که قدرت خاصی دارد هنگام رانندگی در سربالایی مجبور به کاهش سرعت می شود، زیرا این کار به نیروی بیشتری نیاز دارد.
میانگین توان انسانی 70-80 وات در نظر گرفته شده است. قدرت ماشین ها، هواپیماها، کشتی ها، موشک ها و تاسیسات صنعتی، اغلب با اسب بخار اندازه گیری می شود. اسب بخار خیلی قبل از معرفی وات استفاده می شد. یک اسب بخار برابر با 745.7 وات است. علاوه بر این، در روسیه پذیرفته شده است که l. با. برابر با 735.5 وات.
اگر به طور ناگهانی 20 سال بعد در مصاحبه ای در میان رهگذران در مورد قدرت از شما سؤال شود و به یاد داشته باشید که توان نسبت کار انجام شده A در واحد زمان t است. اگر می توانید چنین بگویید، جمعیت را به طرز خوشایندی غافلگیر کنید. در واقع، در این تعریف، نکته اصلی که باید به خاطر داشت این است که مقسوم‌کننده در اینجا کار A است و مقسم زمان t است. در نتیجه با داشتن کار و زمان و تقسیم اولی بر دوم قدرت مورد انتظار را بدست می آوریم.
هنگام انتخاب در فروشگاه ها، توجه به قدرت دستگاه مهم است. هرچه قوری قوی تر باشد، آب را سریعتر گرم می کند. قدرت تهویه مطبوع تعیین می کند که چقدر فضایی را می تواند بدون وارد کردن بار شدید به موتور خنک کند. هرچه قدرت یک وسیله برقی بیشتر باشد، جریان بیشتری مصرف می کند، برق بیشتری مصرف می کند و قبض برق بیشتر می شود.
به طور کلی توان الکتریکی با فرمول زیر تعیین می شود:
جایی که I جریان دارد، U ولتاژ است
گاهی اوقات حتی با ولت آمپر اندازه گیری می شود که به صورت V*A نوشته می شود. توان کل بر حسب ولت آمپر اندازه گیری می شود و برای محاسبه توان اکتیو باید توان کل را در ضریب عملکرد (بازده) دستگاه ضرب کنید، سپس توان اکتیو را بر حسب وات می گیریم.
اغلب، وسایلی مانند تهویه مطبوع، یخچال یا اتو به صورت چرخه ای کار می کنند، از ترموستات روشن و خاموش می شوند و میانگین توان آنها در هر کل زمانکار ممکن است کوچک باشد.
در مدارهای جریان متناوب، علاوه بر مفهوم توان لحظه ای که با توان فیزیکی عمومی منطبق است، توان های فعال، راکتیو و ظاهری نیز وجود دارد. توان ظاهری برابر است با مجموع توان فعال و راکتیو.
برای اندازه گیری قدرت، از دستگاه های الکترونیکی استفاده می شود - وات متر. واحد اندازه گیری، وات، به نام مخترع موتور بخار بهبود یافته، که جهان را متحول کرد، نامگذاری شد. نیروگاه هاآن زمان به لطف این اختراع، توسعه جامعه صنعتی شتاب گرفت، قطارها، کشتی های بخار و کارخانه هایی ظاهر شدند که از نیروی موتور بخار برای حرکت و تولید محصولات استفاده می کردند.
همه ما بارها با مفهوم قدرت مواجه شده ایم. به عنوان مثال، ماشین های مختلفبا قدرت موتور متفاوت مشخص می شود. همچنین، لوازم برقی می توانند سطوح مختلف قدرت داشته باشند، حتی اگر هدف یکسانی داشته باشند.
قدرت یک کمیت فیزیکی است که سرعت کار را مشخص می کند.
به ترتیب، قدرت مکانیکی یک کمیت فیزیکی است که سرعت کار مکانیکی را مشخص می کند:
یعنی توان کار در واحد زمان است.
قدرت در سیستم SI با وات اندازه گیری می شود: [ ن] = [W].
1 W معادل 1 ژول کار انجام شده در 1 ثانیه است.
واحدهای اندازه گیری قدرت دیگری مانند اسب بخار وجود دارد:
این در اسب بخار است که قدرت موتور ماشین را اغلب اندازه گیری می کنند.
بیایید به فرمول توان برگردیم: ما فرمولی را می دانیم که کار با آن محاسبه می شود: 
بنابراین می‌توانیم عبارت قدرت را دوباره مرتب کنیم:
سپس در فرمول نسبت مدول جابجایی به دوره زمانی را تشکیل می دهیم. همانطور که می دانید این سرعت است:
فقط توجه داشته باشید که در فرمول حاصل از ماژول سرعت استفاده می کنیم، زیرا ما نه خود حرکت، بلکه ماژول آن را بر اساس زمان تقسیم کردیم. بنابراین، توان برابر است با حاصل ضرب مدول نیرو، مدول سرعت و کسینوس زاویه بین جهات آنها.
این کاملاً منطقی است: مثلاً می توان قدرت پیستون را با افزایش نیروی عمل آن افزایش داد. با اعمال نیروی بیشتر، همزمان کار بیشتری انجام می دهد، یعنی قدرت را افزایش می دهد. اما حتی اگر نیرو را ثابت بگذاریم و پیستون را سریعتر حرکت دهیم، بدون شک کار انجام شده در واحد زمان افزایش می یابد. در نتیجه، قدرت افزایش خواهد یافت.
نمونه هایی از حل مسئله
وظیفه 1.قدرت موتور سیکلت 80 اسب بخار است. موتورسوار با حرکت در یک بخش افقی به سرعت 150 کیلومتر در ساعت می رسد. در عین حال موتور با 75 درصد ظرفیت خود کار می کند. حداکثر قدرت. نیروی اصطکاک وارد بر موتور سیکلت را تعیین کنید.
وظیفه 2.این جنگنده تحت تأثیر نیروی رانش ثابت که در زاویه 45 درجه نسبت به افق هدایت می شود، از 150 متر بر ثانیه به 570 متر بر ثانیه شتاب می گیرد. در عین حال سرعت عمودی و افقی جنگنده در هر لحظه از زمان به همان میزان افزایش می یابد. جرم جنگنده 20 تن است اگر جنگنده یک دقیقه شتاب بگیرد، پس قدرت موتور آن چقدر است؟
اگر می خواهید واحدهای برق را در یک سیستم بیاورید، به تبدیل برق ما - مبدل آنلاین نیاز دارید. و در زیر می توانید نحوه اندازه گیری قدرت را بخوانید.
توان الکتریکی- یک کمیت فیزیکی که سرعت انتقال یا تبدیل انرژی الکتریکی را مشخص می کند.
یوتیوب دایره المعارفی
1 / 5
✪ درس 363. برق در یک مدار AC
✪ توان فعال، راکتیو و ظاهری. با استفاده از یک قیاس بصری به عنوان مثال، آن چیست.
✪ کار و قدرت جریان الکتریکی. کار فعلی | فیزیک هشتم پایه نوزدهم | درس اطلاعات
✪ تفاوت ولتاژ و جریان چیست
✪ وات ژول و اسب بخار
زیرنویس
برق لحظه ای
توان لحظه ای حاصل ضرب مقادیر لحظه ای ولتاژ و جریان در هر قسمت از مدار الکتریکی است.
برق DC
از آنجایی که مقادیر جریان و ولتاژ ثابت و برابر با مقادیر لحظه ای در هر زمان هستند، توان را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:
P = I ⋅ U (\displaystyle P=I\cdot U) .برای منفعل مدار خطی، که در آن قانون اهم رعایت می شود، می توانیم بنویسیم:
P = I 2 ⋅ R = U 2 R (\displaystyle P=I^(2)\cdot R=(\frac (U^(2))(R)))، کجا R (\displaystyle R)- مقاومت الکتریکیاگر مدار حاوی یک منبع EMF باشد، توان الکتریکی صادر شده یا جذب شده توسط آن برابر است با:
P = I ⋅ E (\displaystyle P=I\cdot (\mathcal (E)))، کجا E (\displaystyle (\mathcal (E)))- EMFاگر جریان داخل EMF مخالف گرادیان پتانسیل باشد (در داخل EMF از مثبت به منفی جریان می‌یابد)، آنگاه برق توسط منبع EMF از شبکه جذب می‌شود (به عنوان مثال، زمانی که یک موتور الکتریکی در حال کار است یا در حال شارژ باتری)، اگر هم جهت باشد (در داخل EMF از منفی به مثبت جریان می یابد)، سپس توسط منبع به شبکه منتقل می شود (مثلاً هنگام کار با باتری گالوانیکی یا ژنراتور). با در نظر گرفتن مقاومت داخلی منبع EMF، قدرت آزاد شده روی آن p = I 2 ⋅ r (\displaystyle p=I^(2)\cdot r)به چیزی که جذب می شود یا از آنچه داده می شود کم می شود.
برق AC
در مدارهای متناوب، فرمول برق به این صورت است دی سیفقط می تواند برای محاسبه توان لحظه ای استفاده شود، که در طول زمان بسیار متفاوت است و به طور مستقیم برای بسیاری از محاسبات ساده عملی بسیار مفید نیست. محاسبه مستقیم توان متوسط نیاز به ادغام در طول زمان دارد. برای محاسبه توان در مدارهایی که ولتاژ و جریان به طور متناوب متفاوت است، می توان توان متوسط را با ادغام توان لحظه ای در طول دوره محاسبه کرد. در عمل بالاترین ارزشدارای محاسبه توان در مدارهای ولتاژ و جریان سینوسی متناوب.
به منظور اتصال مفاهیم توان راکتیو کل، اکتیو، راکتیو و ضریب توان، راحت است که به نظریه اعداد مختلط روی آوریم. می توان فرض کرد که توان در مدار جریان متناوب با عدد مختلطی بیان می شود به طوری که قدرت فعالبخش واقعی آن، توان راکتیو قسمت خیالی، توان ظاهری ماژول و زاویه (تغییر فاز) آرگومان است. برای چنین مدلی، تمام روابطی که در زیر نوشته شده است معتبر هستند.
قدرت فعال
.
توان راکتیو مقداری است که بارهای ایجاد شده در دستگاه های الکتریکی توسط نوسانات انرژی را مشخص می کند میدان الکترومغناطیسیدر یک مدار جریان متناوب سینوسی، برابر با حاصل ضرب مقادیر ولتاژ rms U (\displaystyle U)و جاری من (\displaystyle I)ضرب در سینوس زاویه فاز φ (\displaystyle \varphi)بین آنها: Q = U ⋅ I ⋅ sin φ (\displaystyle Q=U\cdot I\cdot \sin \varphi)(اگر جریان از ولتاژ عقب بماند، تغییر فاز مثبت و اگر منجر شود منفی در نظر گرفته می شود). توان راکتیو به توان ظاهری مربوط می شود S (\displaystyle S)و قدرت فعال P (\displaystyle P)نسبت: |.
س |
= S 2 − P 2 (\displaystyle |Q|=(\sqrt (S^(2)-P^(2)))) φ (\displaystyle \varphi)مفهوم فیزیکی توان راکتیو انرژی است که از منبع به عناصر راکتیو گیرنده (سلف‌ها، خازن‌ها، سیم‌پیچ‌های موتور) پمپ می‌شود و سپس توسط این عناصر در طول یک دوره نوسانی که به این دوره اشاره می‌شود، به منبع برمی‌گردد. لازم به ذکر است که مقدار برای مقادیر 0 تا مثبت 90 درجه یک مقدار مثبت است. بزرگی φ (\displaystyle \varphi) sin φ (\displaystyle \sin \varphi) برای ارزش ها 0 تا 90- درجه یک مقدار منفی است. طبق فرمول Q = U من گناه φ (\displaystyle Q=UI\sin \varphi)توان راکتیو می تواند یک مقدار مثبت (اگر بار ذاتاً فعال-القایی باشد) یا منفی (اگر بار ذاتاً فعال-خازنی باشد) باشد. این شرایط بر این واقعیت تأکید دارد که توان راکتیو در عملکرد جریان الکتریکی شرکت نمی کند. زمانی که دستگاهی دارای توان راکتیو مثبت است، مرسوم است که می گویند آن را مصرف می کند و زمانی که توان منفی تولید می کند، اما این کاملاً یک قرارداد است زیرا اکثر دستگاه های مصرف کننده انرژی (مثلاً موتورهای ناهمزمان) و همچنین صرفا
بار فعال که از طریق یک ترانسفورماتور متصل می شوند، فعال القایی هستند.ژنراتورهای سنکرون نصب شده روی نیروگاه هابسته به مقدار جریان تحریکی که در سیم پیچ روتور ژنراتور جریان دارد، هم می تواند توان راکتیو تولید و هم مصرف کند. با توجه به این ویژگی سنکرون ماشین های الکتریکیسطح ولتاژ شبکه مشخص شده تنظیم می شود. برای حذف اضافه بار و بهبود ضریب توان
استفاده از مبدل های اندازه گیری الکتریکی مدرن مبتنی بر فناوری ریزپردازنده امکان ارزیابی دقیق تری از مقدار انرژی برگشتی از یک بار القایی و خازنی به منبع ولتاژ متناوب را فراهم می کند.
قدرت کامل
واحد کامل شد قدرت الکتریکی- ولت آمپر (نام روسی: VA; بین المللی: V·A) .
قدرت ظاهری - مقداری برابر با حاصل ضرب مقادیر مؤثر جریان الکتریکی دوره ای من (\displaystyle I)در مدار و ولتاژ U (\displaystyle U)روی گیره های آن: S = U ⋅ I (\displaystyle S=U\cdot I); با نسبت توان فعال و راکتیو مرتبط است: S = P 2 + Q 2 , (\displaystyle S=(\sqrt (P^(2)+Q^(2)))کجا P (\displaystyle P)- قدرت فعال، Q (\displaystyle Q)- توان راکتیو (با بار القایی Q > 0 (\displaystyle Q>0)، و با خازنی س< 0 {\displaystyle Q<0} ).
رابطه برداری بین توان کل، اکتیو و راکتیو با فرمول بیان می شود: S⟶ = P⟶ + Q⟶.(\displaystyle (\stackrel (\longrightarrow )(S))=(\stackrel (\longrightarrow )(P))+(\stackrel (\longrightarrow )(Q)).)
قدرت پیچیده
توان، مشابه امپدانس، را می توان به شکل پیچیده نوشت:کجا S ˙ = U ˙ I ˙ ∗ = I 2 Z = U 2 Z ∗ , (\displaystyle (\dot (S))=(\dot (U))(\dot (I))^(*)=I^ (2)\mathbb (Z) =(\frac (U^(2))(\mathbb (Z) ^(*))) U ˙ (\displaystyle (\dot (U))) - استرس پیچیده، I ˙ (\displaystyle (\dot (I))) - جریان پیچیده Z (\displaystyle \mathbb (Z))- امپدانس، * - عملگر صرف پیچیده. ماژول قدرت پیچیده| S (\displaystyle S) S˙ | (\displaystyle \چپ|(\نقطه (S))\راست|)برابر با قدرت کامل P (\displaystyle P). بخش واقعی R e (S ˙) (\displaystyle \mathrm (Re) ((\dot (S))))برابر با توان فعال Q (\displaystyle Q)، و خیالی I m (S ˙) (\displaystyle \mathrm (Im) ((\dot (S))))
- توان راکتیو
| با علامت صحیح بسته به ماهیت بار. | برق برخی از وسایل برقی |
|---|---|
| جدول مقادیر توان برخی از مصرف کنندگان برق را نشان می دهد: | 1 |
| لوازم برقی | 10…20 |
| پاور، دبلیو | 100…1700 |
| لامپ چراغ قوه | 200…1500 |
| روتر شبکه، هاب | 15…200 |
| واحد سیستم کامپیوتر | 2…40 |
| واحد سیستم سرور | 5…30 |
| CRT مانیتور کامپیوتر | 25…150 |
| مانیتور PC LCD | 15…700 |
| لامپ فلورسنت خانگی | 100… 3000 |
| لامپ رشته ای خانگی | 300…2 000 |
| یخچال خانگی | 350…2 000 |
| جارو برقی | 1 000…2 000 |
| اتو برقی | 1 000…5 500 |
| ماشین لباسشویی | 45 000…50 000 |
| اجاق برقی | 650 000 |
| دستگاه جوش خانگی | 1 000 000...5 000 000 |
| موتور تراموا | 6 000 000…9 000 000 |
در سال 1882، انجمن علمی بریتانیا تصمیم به استفاده از واحد اندازه گیری جدیدی به نام "وات" گرفت. امروزه چه کاربردی دارد، برابر چه چیزی است و با چه فرمولی قابل محاسبه است؟ بیایید پاسخ همه این سوالات را پیدا کنیم.
وات یک واحد اندازه گیری برای چه چیزی است؟
از آن سال سرنوشت‌ساز که بریتانیایی‌ها سنت استفاده از وات را معرفی کردند، به تدریج تمام جهان شروع به روی آوردن به آن کردند و جایگزین اسب بخار منسوخ و غیرعملی شدند. با ظهور سیستم SI، در آن گنجانده شد و شروع به استفاده در همه جا کرد.
بنابراین، واحد اندازه گیری "وات" چه کمیت فیزیکی دارد؟ بیایید درس های فیزیک خود را به یاد بیاوریم: پاسخ صحیح به این سوال قدرت است.
وات نام خود را به افتخار "پدر" خود - جیمز وات اسکاتلندی - دریافت کرد. به اختصار، این واحد همیشه با یک حرف بزرگ نوشته می شود - W (W - طبق استانداردهای بین المللی سیستم SI) و به طور کامل - با یک "وات" کوچک (وات).
واحد مورد نظر که یک واحد پایه نیست، بلکه یک واحد مشتق شده است (طبق استاندارد SI)، واحد مورد نظر به متر، کیلوگرم و ثانیه وابسته است. در عمل، این بدان معناست که یک وات توانی است که یک ژول کار در یک ثانیه زمان انجام می شود. یعنی رابطه زیر بدست می آید: 1W = 1J/1s = 1N x m/s = kg x m 2 /s 3 = kg x m 2 x s -3.
علاوه بر موارد ذکر شده در بالا، وات با واحدهای غیر سیستمی مرتبط است. مثلا با کالری. بنابراین 1 W = 859.845227858985 کالری در ساعت. این نسبت هنگام محاسبه مقدار گرمای تولید شده توسط بخاری برقی مهم است.
فرمول
بنابراین، وات یک واحد قدرت است. بیایید ببینیم از چه فرمولی می توان برای محاسبه آن استفاده کرد.
همانطور که در بالا ذکر شد، قدرت به کار و زمان بستگی دارد. فرمول زیر به دست می آید: P = A/t (قدرت برابر است با ضریب کار تقسیم بر زمان).
با دانستن اینکه فرمول کار برابر است با: A = F x S (که در آن F نیرو، S فاصله است)، می توانید از این داده ها استفاده کنید.
در نتیجه، فرمول را بدست می آوریم: P = F x S /t. و از آنجایی که S /t سرعت (V) است، پس توان را می توان به این صورت محاسبه کرد: P = F x V
رابطه آمپر، وات و ولت
واحد اندازه گیری مورد نظر ما ارتباط مستقیمی با مقادیری مانند ولتاژ (اندازه گیری شده بر حسب ولت) و جریان (اندازه گیری شده بر حسب آمپر) دارد.
1 وات توان جریان الکتریکی مستقیم در ولتاژ 1 ولت و نیروی 1 آمپر است.
در قالب یک فرمول به این صورت است: P = I x U.
وات، کیلووات، مگاوات و میکرووات
با آموختن اینکه وات واحد اندازه گیری توان است، به چه مقادیری بستگی دارد و محاسبه آن با چه فرمول هایی آسان تر است، باید به مفاهیمی مانند کیلووات، مگاوات و میکرووات توجه کنید.
از آنجایی که W یک مقدار بسیار متوسط است (این قدرت فرستنده هر تلفن همراه است)، در بخش برق استفاده از کیلووات (کیلووات) رایج تر است.
با قضاوت بر اساس پیشوند استاندارد "کیلو" برای سیستم SI، می توان نتیجه گرفت که 1 کیلو وات = 1000 وات = 10 3 وات. بنابراین، برای تبدیل وات به کیلووات، کافی است تعداد آنها را بر هزار تقسیم کنید یا برعکس، اگر کیلووات به وات تبدیل شود.
به عنوان مثال، یک ماشین سواری معمولی دارای قدرت 60000 وات است. برای تبدیل آن به کیلووات، 60000 را بر 1000 تقسیم می کنیم و نتیجه 60 کیلو وات می شود.
کیلووات یک واحد معمولی برای اندازه گیری توان الکتریکی است. در این مورد، گاهی اوقات از مضربی بزرگتر از واحد وات استفاده می شود. ما در مورد یک مگاوات - مگاوات صحبت می کنیم. برابر با 1000000 وات (106) یا 1000 کیلووات (103) است.
به عنوان مثال، قطار برقی یورو استار بریتانیا 12 مگاوات ظرفیت دارد. یعنی این 12000000 وات است. جای تعجب نیست که این سریعترین در بریتانیا است.
علیرغم اندازه متوسط آن، گاهی اوقات این واحد برای اندازه گیری قدرت اشیاء خاص بیش از حد بزرگ است، بنابراین، در کنار چند برابر، واحدهای فرعی وات نیز در سیستم C متمایز می شوند. رایج ترین مورد استفاده از آنها میکرووات (μW - نوشته شده با حروف کوچک برای جلوگیری از اشتباه گرفتن با مگاوات) است. برابر با یک میلیونیم وات (10 -6) است. به طور معمول، این واحد هنگام محاسبه توان الکتروکاردیوگراف استفاده می شود.
علاوه بر سه مورد ذکر شده در بالا، حدود دوجین مضرب و فرعی دیگر از وات وجود دارد. با این حال، آنها اغلب در محاسبات نظری به جای در عمل استفاده می شوند.
وات ساعت
با توجه به ویژگی های یک وات (واحد اندازه گیری توان) به وات-ساعت (Wh) توجه می کنیم. این اصطلاح برای اندازه گیری کمیتی مانند انرژی استفاده می شود (گاهی اوقات کار با وات-ساعت اندازه گیری می شود).
1 وات ساعت برابر است با مقدار کار انجام شده برای یک ساعت در توان 1 وات.
از آنجایی که واحد مورد نظر بسیار کوچک است، کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) اغلب برای اندازه گیری برق استفاده می شود. برابر با 1000 وات ساعت یا 3600 W·s است.
لطفاً توجه داشته باشید که توان تولید شده در نیروگاه ها بر حسب کیلووات (گاهی مگاوات) اندازه گیری می شود، اما برای مصرف کنندگان مقدار آن بر حسب کیلووات ساعت محاسبه می شود (اگر در مورد کلان شهرها یا شرکت های بزرگ صحبت می کنیم کمتر در مگاوات ساعت).
توجه داشته باشید که علاوه بر کیلووات ساعت و مگاوات ساعت، وات ساعت دقیقاً مضرب و واحدهای فرعی مشابه وات معمولی دارد.
به چه وسیله ای وات متر می گویند؟
با مقایسه تعریف وات (واحد توان) و وات ساعت (واحد انرژی یا کار)، به دستگاهی مانند وات متر (وات متر، وات متر) توجه کنید. برای اندازه گیری توان فعال جریان الکتریکی استفاده می شود.
یک دستگاه کلاسیک از این نوع شامل چهار کنتاکت است که دو کنتاکت برای اتصال وات متر به مدار الکتریکی به صورت سری با قسمتی از آن که مصرف برق آن در حال حاضر اندازه گیری می شود، استفاده می شود. دو مخاطب باقی مانده به موازات آن متصل می شوند.
وات مترها معمولاً بر اساس مکانیسم های الکترودینامیکی ایجاد می شوند.
مفهوم قدرت یک کمیت فیزیکی است. این نسبت کار انجام شده در یک دوره زمانی معین و خود دوره زمانی را نشان می دهد. تغییرات انرژی را می توان با استفاده از کار اندازه گیری کرد. بنابراین، توان نشان می دهد که انرژی با چه سرعتی در یک سیستم تبدیل می شود.
تمام این مفاهیم به طور کامل در مورد توان الکتریکی اعمال می شود. این کار (U) صرف شده برای جابجایی آویز اول را در نظر می گیرد. جریان الکتریکی (I) تعداد کولن های جابجا شده در طول یک ثانیه را در نظر می گیرد.
انواع برق
بر اساس وابستگی توان به جریان و ولتاژ، نتیجه می شود که می توان آن را از جریان بالا و ولتاژ پایین و برعکس از جریان کم و ولتاژ بالا به دست آورد. این اثر در تبدیل ترانسفورماتور، زمانی که الکتریسیته در فواصل طولانی منتقل می شود، استفاده می شود.
توان الکتریکی می تواند باشد. در حالت اول، این نیرو به طور غیرقابل برگشت به نوع دیگری از انرژی تبدیل می شود. برای اندازه گیری از آن استفاده می شود که حاصل ضرب ولت و آمپر است. با قدرت، به دلیل ظهور اندوکتانس، پدیده خود القایی رخ می دهد. در نتیجه انرژی الکتریکی تا حدی به شبکه باز می گردد. در همان زمان، مقادیر جریان و ولتاژ تغییر می کند و باعث یک اثر منفی کلی بر شبکه الکتریکی می شود. این نوع توان بر حسب ولت آمپرهای راکتیو، متشکل از حاصل ضرب جریان عملیاتی و افت ولتاژ اندازه گیری می شود.
واحد قدرت
برق یکی از واحدهای اساسی مورد استفاده در مهندسی برق است. واحد اصلی اندازه گیری وات است که نشان دهنده کار در یک دوره زمانی معین است. در تولید و در شرایط داخلی، اغلب، توان در واحدهایی اندازه گیری می شود که هر یک شامل 1000 وات است. مگاوات برای اندازه گیری مقادیر زیاد توان استفاده می شود. به عنوان یک قاعده، آنها در انواع مختلف نیروگاه هایی که برق تولید می کنند استفاده می شوند.
قدرت مصرف کنندگان بر روی صفحات مخصوص یا در برگه اطلاعات فنی دستگاه نشان داده شده است. با دانستن مقدار این پارامتر از قبل، می توان سایر شاخص های شبکه الکتریکی - ولتاژ و مقدار جریان مصرفی را محاسبه کرد.
نحوه تعیین توان فعلی