Электрическая мощность. Мощность электрического тока. « ЭлектроХобби
В этой теме хотелось бы раскрыть понятие электрической мощности в простой и понятной форме. И, пожалуй, прежде чем говорить об электрической мощности, сперва следует определиться с понятием мощности в общем смысле. Обычно, когда люди говорят о мощности, они подразумевают некую «силу», которой обладает тот или иной предмет (мощный электродвигатель) либо действие (мощный взрыв). Но как мы знаем из школьной физики, сила и мощность — это разные понятия, но зависимость у них есть.
Первоначально мощность (N), это характеристика, относящаяся к определённому событию (действию), а если оно привязано к некоторому предмету, то с ним также условно соотносят понятие мощности. Любое физическое действие подразумевает воздействие силы. Сила (F), с помощью которой был пройден определённый путь (S) будет равняться совершенной работе (А). Ну, а работа, проделанная за определённое время (t) и будет приравниваться к мощности.
Мощность — это физическая величина, которая равна отношению совершенной работы, что выполняется за некоторый промежуток времени, к этому же промежутку времени. Поскольку работа является мерой изменения энергии, то ещё можно сказать так: мощность — это скорость преобразования энергии системы.
Разобравшись с понятием механической мощности, перейдём к рассмотрению электрической мощности (мощность электрического тока). Как Вы должны знать U — это работа, выполняемая при перемещении одного кулона, а ток I — количество кулонов, проходящих за 1 сек. Поэтому произведение тока на напряжение показывает полную работу, выполненную за 1 сек, то есть электрическую мощность или мощность электрического тока.
Анализируя приведённую формулу, можно сделать очень простой вывод: поскольку электрическая мощность «P» в одинаковой степени зависит от тока «I» и от напряжения «U», то, следовательно, одну и ту же электрическую мощность можно получить либо при большом токе и малом напряжении, или же, наоборот, при большом напряжении и малом токе (Это используется при передачи электроэнергии на удалённые расстояния от электростанций к местам потребления, путём трансформаторного преобразования на повышающих и понижающих электроподстанциях).
Активная электрическая мощность (это мощность, которая безвозвратно преобразуется в другие виды энергии — тепловую, световую, механическую и т.д.) имеет свою единицу измерения — Вт (Ватт). Она равна произведению 1 вольта на 1 ампер. В быту и на производстве мощность удобней измерять в кВт (киловаттах, 1 кВт = 1000 Вт). На электростанциях уже используются более крупные единицы — мВт (мегаватты, 1 мВт = 1000 кВт = 1 000 000 Вт).
Реактивная электрическая мощность — это величина, которая характеризует такой вид электрической нагрузки, что создаются в устройствах (электрооборудовании) колебаниями энергии (индуктивного и емкостного характера) электромагнитного поля. Для обычного переменного тока она равна произведению рабочего тока I и падению напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q = U*I*sin(угла). Реактивная мощность имеет свою единицу измерения под названием ВАр (вольт-ампер реактивный). Обозначается буквой «Q».
Простым языком активную и реактивную электрическую мощность на примере можно выразить так: у нас имеется электротехническое устройство, которое имеет нагревательные тэны и электродвигатель.
Тэны, как правило, сделаны из материала с высоким сопротивлением. При прохождении электрического тока по спирали тэна, электрическая энергия полностью преобразуется в тепло. Такой пример характерен активной электрической мощности.
Электродвигатель этого устройства внутри имеет медную обмотку. Она представляет собой индуктивность. А как мы знаем, индуктивность обладает эффектом самоиндукции, а это способствует частичному возврату электроэнергии обратно в сеть. Эта энергия имеет некоторое смещение в значениях тока и напряжения, что вызывает негативное влияние на электросеть (дополнительно перегружая её).
Похожими способностями обладает и ёмкость (конденсаторы). Она способна накапливать заряд и отдавать его обратно. Разница ёмкости от индуктивности заключается в противоположном смещении значений тока и напряжения относительно друг друга. Такая энергия ёмкости и индуктивности (смещённая по фазе относительно значения питающей электросети) и будет, по сути, являться реактивной электрической мощностью.
Более подробно о свойствах реактивной мощности мы поговорим в соответствующей статье, а в завершении этой темы хотелось сказать о взаимном влиянии индуктивности и ёмкости. Поскольку и индуктивность, и ёмкость обладают способностью к сдвигу фазы, но при этом каждая из них делает это с противоположным эффектом, то такое свойство используют для компенсации реактивной мощности (повышение эффективности электроснабжения). На этом и завершу тему, электрическая мощность, мощность электрического тока.
P.S. Говоря об электрической мощности электротехнических устройств мы должны помнить, что она в них ограничивается номинальными и максимальными значениями тока и напряжения, а эти ограничения уже зависят от материала, рабочих частот, технологии изготовления и прочих факторов.
| Код и классификация направлений подготовки | Код группы образовательной программы | Наименование групп образовательных программ | Количество мест |
| 8D01 Педагогические науки | |||
| 8D011 Педагогика и психология | D001 | Педагогика и психология | 45 |
| 8D012 Педагогика дошкольного воспитания и обучения | D002 | Дошкольное обучение и воспитание | 5 |
| 8D013 Подготовка педагогов без предметной специализации | D003 | Подготовка педагогов без предметной специализации | 22 |
| 8D014 Подготовка педагогов с предметной специализацией общего развития | D005 | Подготовка педагогов физической культуры | 7 |
| 8D015 Подготовка педагогов по естественнонаучным предметам | D010 | Подготовка педагогов математики | 30 |
| D011 | Подготовка педагогов физики (казахский, русский, английский языки) | 23 | |
| D012 | Подготовка педагогов информатики (казахский, русский, английский языки) | 35 | |
| D013 | Подготовка педагогов химии (казахский, русский, английский языки) | 22 | |
| D014 | Подготовка педагогов биологии (казахский, русский, английский языки) | 18 | |
| D015 | Подготовка педагогов географии | 18 | |
| 8D016 Подготовка педагогов по гуманитарным предметам | D016 | Подготовка педагогов истории | 17 |
| 8D017 Подготовка педагогов по языкам и литературе | D017 | Подготовка педагогов казахского языка и литературы | 37 |
| D018 | Подготовка педагогов русского языка и литературы | 24 | |
| D019 | Подготовка педагогов иностранного языка | ||
| 8D018 Подготовка специалистов по социальной педагогике и самопознанию | D020 | Подготовка кадров по социальной педагогике и самопознанию | 10 |
| 8D019 Cпециальная педагогика | D021 | Cпециальная педагогика | 20 |
| Всего | 370 | ||
| 8D02 Искусство и гуманитарные науки | |||
| 8D022 Гуманитарные науки | D050 | Философия и этика | 20 |
| D051 | Религия и теология | 11 | |
| D052 | Исламоведение | 6 | |
| D053 | История и археология | 33 | |
| D054 | Тюркология | 7 | |
| D055 | Востоковедение | 10 | |
| 8D023 Языки и литература | D056 | Переводческое дело, синхронный перевод | 16 |
| D057 | Лингвистика | 15 | |
| D058 | 26 | ||
| D059 | Иностранная филология | 19 | |
| D060 | Филология | 42 | |
| Всего | 205 | ||
| 8D03 Социальные науки, журналистика и информация | |||
| 8D031 Социальные науки | D061 | Социология | 20 |
| D062 | Культурология | 12 | |
| D063 | Политология и конфликтология | 25 | |
| D064 | Международные отношения | 13 | |
| D065 | Регионоведение | 16 | |
| D066 | Психология | 17 | |
| 8D032 Журналистика и информация | D067 | Журналистика и репортерское дело | 12 |
| D069 | Библиотечное дело, обработка информации и архивное дело | 3 | |
| Всего | 118 | ||
| 8D04 Бизнес, управление и право | |||
| 8D041 Бизнес и управление | D070 | Экономика | 39 |
| D071 | Государственное и местное управление | 28 | |
| D072 | Менеджмент и управление | 12 | |
| D073 | Аудит и налогообложение | 8 | |
| D074 | Финансы, банковское и страховое дело | 21 | |
| D075 | Маркетинг и реклама | 7 | |
| 8D042 Право | D078 | Право | 30 |
| Всего | 145 | ||
| 8D05 Естественные науки, математика и статистика | |||
| 8D051 Биологические и смежные науки | D080 | Биология | 40 |
| D081 | Генетика | 4 | |
| D082 | Биотехнология | 19 | |
| D083 | Геоботаника | 10 | |
| 8D052 Окружающая среда | D084 | География | 10 |
| D085 | Гидрология | 8 | |
| D086 | Метеорология | 5 | |
| D087 | Технология охраны окружающей среды | 15 | |
| D088 | Гидрогеология и инженерная геология | 7 | |
| 8D053 Физические и химические науки | D089 | Химия | 50 |
| D090 | Физика | 70 | |
| 8D054 Математика и статистика | D092 | Математика и статистика | 50 |
| D093 | Механика | 4 | |
| Всего | 292 | ||
| 8D06 Информационно-коммуникационные технологии | |||
| 8D061 Информационно-коммуникационные технологии | D094 | Информационные технологии | 80 |
| 8D062 Телекоммуникации | D096 | Коммуникации и коммуникационные технологии | 14 |
| 8D063 Информационная безопасность | D095 | Информационная безопасность | 26 |
| Всего | 120 | ||
| 8D07 Инженерные, обрабатывающие и строительные отрасли | |||
| 8D071 Инженерия и инженерное дело | D097 | Химическая инженерия и процессы | 46 |
| D098 | Теплоэнергетика | 22 | |
| D099 | Энергетика и электротехника | 28 | |
| D100 | Автоматизация и управление | 32 | |
| D101 | Материаловедение и технология новых материалов | 10 | |
| D102 | Робототехника и мехатроника | 13 | |
| D103 | Механика и металлообработка | 35 | |
| D104 | Транспорт, транспортная техника и технологии | 18 | |
| D105 | Авиационная техника и технологии | 3 | |
| D107 | Космическая инженерия | 6 | |
| D108 | Наноматериалы и нанотехнологии | 21 | |
| D109 | Нефтяная и рудная геофизика | 6 | |
| 8D072 Производственные и обрабатывающие отрасли | D111 | Производство продуктов питания | 20 |
| D114 | Текстиль: одежда, обувь и кожаные изделия | 9 | |
| D115 | Нефтяная инженерия | 15 | |
| D116 | Горная инженерия | 19 | |
| D117 | Металлургическая инженерия | 20 | |
| D119 | Технология фармацевтического производства | 13 | |
| D121 | Геология | 24 | |
| 8D073 Архитектура и строительство | D122 | Архитектура | 15 |
| D123 | Геодезия | 16 | |
| D124 | Строительство | 12 | |
| D125 | Производство строительных материалов, изделий и конструкций | 13 | |
| D128 | Землеустройство | 14 | |
| 8D074 Водное хозяйство | D129 | Гидротехническое строительство | 5 |
| 8D075 Стандартизация, сертификация и метрология (по отраслям) | D130 | Стандартизация, сертификация и метрология (по отраслям) | 11 |
| Всего | 446 | ||
| 8D08 Сельское хозяйство и биоресурсы | |||
| 8D081 Агрономия | D131 | Растениеводство | 22 |
| 8D082 Животноводство | D132 | Животноводство | 12 |
| 8D083 Лесное хозяйство | D133 | Лесное хозяйство | 6 |
| 8D084 Рыбное хозяйство | D134 | Рыбное хозяйство | 4 |
| 8D087 Агроинженерия | D135 | Энергообеспечение сельского хозяйства | 5 |
| D136 | Автотранспортные средства | 3 | |
| 8D086 Водные ресурсы и водопользование | D137 | Водные ресурсы и водопользования | 11 |
| Всего | 63 | ||
| 8D09 Ветеринария | |||
| 8D091 Ветеринария | D138 | Ветеринария | 21 |
| Всего | 21 | ||
| 8D11 Услуги | |||
| 8D111 Сфера обслуживания | D143 | Туризм | 11 |
| 8D112 Гигиена и охрана труда на производстве | D146 | Санитарно-профилактические мероприятия | 5 |
| 8D113 Транспортные услуги | D147 | Транспортные услуги | 5 |
| D148 | Логистика (по отраслям) | 4 | |
| 8D114 Социальное обеспечение | D142 | Социальная работа | 10 |
| Всего | 35 | ||
| Итого | 1815 | ||
| АОО «Назарбаев Университет» | 65 | ||
| Стипендиальная программа на обучение иностранных граждан, в том числе лиц казахской национальности, не являющихся гражданами Республики Казахстан | 10 | ||
| Всего | 1890 | ||
Количество теплоты, выделившееся при прохождении электрического тока по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого шел ток: | Последовательное соединение. 1. Сила тока во всех последовательно соединенных участках цепи одинакова: I1=I2=I3=…=In=… 2. Напряжение в цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме напряжений на каждом участке: U=U1+U2+…+Un+. 3. Сопротивление цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме сопротивлений каждого участка: R=R1+R2+…+Rn+… Если все сопротивления в цепи одинаковы, то: R=R1. N При последовательном соединении общее сопротивление увеличивается (больше большего). | Параллельное соединение. 1. Сила тока в неразветвленном участке цепи равна сумме сил токов во всех параллельно соединенных участках. I=I1+I2+…+In+… | 2. Напряжение на всех параллельно соединенных участках цепи одинаково: U1=U2=U3=…=Un=. 3. При параллельном соединении проводников проводимости складываются (складываются величины, обратные сопротивлению): Если все сопротивления в цепи одинаковы, то: При параллельном соединении общее сопротивление уменьшается (меньше меньшего). | 4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках: A=A1+A2+…+An+… т.к. A=I2Rt=I2(R1+R2+…+Rn+…)t. 5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках: P=P1+P2+…+Pn+… 6. Т.к. силы тока во всех участках одинаковы, то: U1:U2:. Для двух резисторов: — чем больше сопротивление, тем больше напряжение. | 4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках: A=A1+A2+…+An+… т.к. .
5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках: P=P1+P2+…+Pn+… 6. Т.к. напряжения на всех участках одинаковы, то: I1R1= I2R2=…= I3R3=… Для двух резисторов: — чем больше сопротивление, тем меньше сила тока. |
Закон Джоуля — Ленца. Работа и мощность электрического тока. Виды соединения проводников.
..
..
..:Un:… = R1:R2:…:Rn:…
Работа и мощность электрического тока. Тепловое действие
Сила тока, напряжение, сопротивление. Сила тока — физическая величина I, которая равна отношению заряда Q к времени, за которое он прошел t. Напряжение физическая величина, значение которой равно отношению работы электрического поля, совершаемой при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B, к величине пробного заряда. Сопротивление — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.Работа и мощность электрического тока. Работа электрического тока показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику. A=U*I*t. [A] = 1 Дж = 1 А*В*С (Ампер — Вольт — секунда). Мощность электрического тока показывает работу тока, совершенную в единицу времени и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена.
P=U*I=A*В
Расчет работы и мощности. Работа рассчитывается по формуле A=U*I*t, где А — работа, U — напряжение, I — сила тока и t — время. А*В=Вт; Вт*с=Дж. Мощность P=A/t.
Тепловое действие электрического тока. При передаче электрического тока по проводнику часть энергии теряется на преодоление сопротивления, при чем выделяется тепло. Его количество зависит от напряжения, силы тока, времени его воздействия, а также сопротивления проводника, которое также зависит от нескольких факторов: удельного сопротивления, длины проводника, площади поперечного сечения.
Закон Джоуля — Ленца. Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления участка.
Использование теплового действия тока в технике. В наше время с тепловым действием тока сталкиваются практически все. Можно привести огромное количество примеров: кипячение воды электрическим чайником, приготовление пищи на плите, нагрев воды в электротитане (бойлере), нагрев воздуха обогревателем, нагрев воды в стиральной машине, использование ламп накаливания.
Есть устройства и посложнее: тепловые пушки мощностью 30 кВт и больше, использование электрокотлов на котельной и др.
Короткое замыкание — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может привести к выходу из строя прибора, и является основной причиной поломок. Короткое замыкание заставляет идти ток только в месте замыкания, то есть по пути меньшего сопротивления, из-за чего остальные части цепи оказываются обесточенными.
Предохранители устанавливаются для того, чтобы при коротком замыкании разорвать цепь, чтобы избежать неприятных последствий. Предохранители бывают разными и есть в каждом доме. Во многих приборах, например, телевизорах, есть небольшие предохранители. В случае, если сила тока резко увеличится, как всегда происходит при замыкании, в них нагревается спираль и сразу перегорает, и цепь оказывается разомкнутой. Горе тому, кто ставит вместо предохранителей перемычку! Это может привести к пожару и другим последствиям.
Также бывают предохранители — автоматы, такие, которые стоят в электрических щитах рядом со счетчиком. В отличии от обычных, которые одноразовые, их можно включить снова и все будет работать.
Современные лампы накаливания представляют собой колбу с благородным газом, внутри которой находятся два электрода, между которыми натянута нить из вольфрама. Внизу установлен легкий и прочный цоколь, к которому прикрепляются провода для лучшей активации лампочки при включении в сеть. Когда лампа включена в сеть, ее спираль раскаляется до такой степени, что начинает ярко светиться. Все лампы накаливания горят мерцая 50 раз в секунду (50 Гц), но это не замечает человеческий глаз. Газ в колбе должен быть благородным, чтобы спираль не сгорела. Если Включить лампу с нарушенной колбой, она будет гореть лишь несколько секунд и перегорит.
Список использованных сайтов:
Мощность электрического тока: особенности и измерения
Мощность электрического тока – скорость выполняемой цепью работы.
Простое определение, морока с пониманием. Мощность подразделяется на активную, реактивную. И начинается…
Работа электрического тока, мощность
При движении заряда по проводнику поле выполняет над ним работу. Величина характеризуется напряжением, в отличие от напряженности в свободном пространстве. Заряды двигаются в сторону убывания потенциалов, для поддержания процесса требуется источник энергии. Напряжение численно равно работе поля при перемещении на участке единичного заряда (1 Кл). В ходе взаимодействий электрическая энергия переходит в другие виды. Поэтому необходим ввод универсальной единицы, физической свободно конвертируемой валюты. В организме мерой выступает АТФ, электричестве — работа поля.
Электрическая дуга
На схеме момент превращения энергии отображается в виде источников ЭДС. Если у генераторов направлены в одну сторону, у потребителя – обязательно в другую. Наглядным фактом отражается процесс расхода мощности, отбора у источников энергии. ЭДС несет обратный знак, часто называется противо-ЭДС.
Избегайте путать понятие с явлением, возникающим в индуктивностях при выключении питания. Противо-ЭДС означает переход электрической энергии в химическую, механическую, световую.
Потребитель хочет выполнить работу за некоторую единицу времени. Очевидно, газонокосильщик не намерен ждать зимы, надеется управиться к обеду. Мощность источника должна обеспечить заданную скорость выполнения. Работу осуществляет электрический ток, следовательно, понятие также относится. Мощность бывает активной, реактивной, полезной и мощностью потерь. Участки, обозначаемые физическими схемами сопротивлениями, на практике вредны, являются издержками. На резисторах проводников выделяется тепло, эффект Джоуля-Ленца ведет к лишнему расходу мощности. Исключением назовем нагревательные приборы, где явление желательно.
Полезная работа на физических схемах обозначается противо-ЭДС (обычный источник с обратным генератору направлением). Для мощности имеется несколько аналитических выражений. Иногда удобно использовать одно, в других случаях – иное (см.
рис.):
Выражения мощности тока
- Мощность – скорость выполнения работы.
- Мощность равна произведению напряжения на ток.
- Мощность, затрачиваемая на тепловое действие, равна произведению сопротивления на квадрат тока.
- Мощность, затрачиваемая на тепловое действие, равна отношению квадрата напряжения к сопротивлению.
Запасшемуся токовыми клещами проще использовать вторую формулу. Вне зависимости от характера нагрузки посчитаем мощность. Только активную. Мощность определена многими факторами, включая температуру. Под номинальным для прибора значением понимаем, развиваемое в установившемся режиме. Для нагревателей следует применять третью, четвертую формулу. Мощность зависит целиком и полностью от параметров питающей сети. Предназначенные для работы со 110 вольт переменного тока в европейских условиях быстро сгорят.
Трехфазные цепи
Новичкам трехфазные цепи представляются сложными, на деле это более элегантное техническое решение.
Даже электричество домом поставляют тремя линиями. Внутри подъезда делят по квартирам. Больше смущает то, что некоторые приборы на три фазы лишены заземления, нулевого провода. Схемы с изолированной нейтралью. Нулевой провод не нужен, ток возвращается источнику по фазным линиям. Разумеется, нагрузка здесь на каждую жилу повышенная. Требования ПУЭ отдельно оговаривают род сети. Для трехфазных схем вводятся следующие понятия, о которых нужно иметь представление, чтобы правильно посчитать мощность:
Трехфазная цепь с изолированной нейтралью
- Фазным напряжением, током называют, соответственно, разницу потенциалов и скорость передвижения заряда меж фазой и нейтралью. Понятно, в оговоренном выше случае с полной изоляцией формулы будут недействительны. Поскольку нейтрали нет.
- Линейным напряжением, током называют, соответственно, разницу потенциалов или скорость перемещения заряда меж любыми двумя фазами. Номера понятны из контекста. Когда говорят о сетях 400 вольт, подразумевают три провода, разница потенциалов с нейтралью равна 230 вольт.
Линейное напряжение выше фазного.
Линейное напряжение выше фазного.Меж напряжением и током существует сдвиг фаз. О чем умалчивает школьная физика. Фазы совпадают, если нагрузка 100% активная (простые резисторы). Иначе появляется сдвиг. В индуктивности ток отстает от напряжения на 90 градусов, в емкости – опережает. Простая истина легко запоминается следующим образом (плавно подходим к реактивной мощности). Мнимая часть сопротивления индуктивности составляет jωL, где ω – круговая частота, равная обычной (в Гц), помноженной на 2 числа Пи; j – оператор, обозначающий направление вектора. Теперь пишем закон Ома: U = I R = I jωL.
Из равенства видно: напряжение нужно отложить вверх на 90 градусов при построении диаграммы, ток останется на оси абсцисс (горизонтальная ось Х). Вращение по правилам радиотехники происходит против часовой стрелки. Теперь очевиден факт: ток отстает на 90 градусов. По аналогии проведем сравнение для конденсатора. Сопротивление переменному току в мнимой форме выглядит так: -j/ωL, знак указывает: откладывать напряжение нужно будет вниз, перпендикулярно оси абсцисс.
Следовательно, ток опережает по фазе на 90 градусов.
В реальности параллельно с мнимой частью присутствует действительная – называют активным сопротивлением. Проволока катушки представлена резистором, будучи свитой, приобретает индуктивные свойства. Поэтому реальный угол фаз будет не 90 градусов, немного меньше.
А теперь можно переходить к формулам мощности тока трехфазных цепей. Здесь линия формирует сдвиг фаз. Меж напряжением и током, и относительно другой линии. Согласитесь, без заботливо изложенных авторами знания факт нельзя осознать. Меж линиями промышленной трехфазной сети сдвиг 120 градусов (полный оборот – 360 градусов). Обеспечит равномерность вращения поля в двигателях, для рядовых потребителей безразличен. Так удобнее генераторам ГЭС – нагрузка сбалансированная. Сдвиг идет меж линиями, в каждой ток опережает напряжение или отстает:
- Если линия симметричная, сдвиги меж любыми фазами по току составляют 120 градусов, формула получается предельно простой. Но! Если нагрузка симметрична. Посмотрим изображение: фаза ф не 120 градусов, характеризует сдвиг меж напряжением и током каждой линии. Предполагается, включили двигатель с тремя равноценными обмотками, получается такой результат. Если нагрузка несимметрична, потрудитесь провести вычисления для каждой линии отдельно, затем сложить результаты воедино для получения общей мощности тока.
- Вторая группа формул приведена для трехфазных цепей с изолированной нейтралью. Предполагается, ток одной линии утекает по другой. Нейтраль отсутствует за ненадобностью. Поэтому напряжения берутся не фазные (не от чего отсчитывать), как предыдущей формулой, а линейные. Соответственно, цифры показывают, какой параметр следует взять. Повремените пугаться греческих букв – фазы меж двумя перемножаемыми параметрами. Цифры меняются местами (1,2 или 2,1), чтобы правильно учесть знак.
- В асимметричной цепи вновь появляются фазные напряжение, ток. Здесь расчет ведется отдельно для каждой линии. Никаких вариантов нет.
Но! Если нагрузка симметрична. Посмотрим изображение: фаза ф не 120 градусов, характеризует сдвиг меж напряжением и током каждой линии. Предполагается, включили двигатель с тремя равноценными обмотками, получается такой результат. Если нагрузка несимметрична, потрудитесь провести вычисления для каждой линии отдельно, затем сложить результаты воедино для получения общей мощности тока.
Формулы мощности тока
На практике измерить мощность тока
Намекнули, можно воспользоваться токовыми клещами. Прибор позволит определить крейсерские параметры дрели. Разгон можно засечь только при многократных опытах, процесс чрезвычайно быстрый, частота смены индикации не выше 3-х раз в секунду. Токовые клещи демонстрируют погрешность. Практика показывает: достичь погрешности, указанной в паспорте, сложно.
Чаще для оценки мощности используют счетчики (для выплат компаниям-поставщикам), ваттметры (для личных и рабочих целей). Стрелочный прибор содержит пару неподвижных катушек, по которым течет ток цепи, подвижную рамку, для заведения напряжения путем параллельного включения нагрузки. Конструкция рассчитана сразу реализовать формулу полной мощности (см. рис.). Ток умножается на напряжение и некий коэффициент, учитывающий градуировку шкалы, также на косинус сдвига фаз между параметрами. Как говорили выше, сдвиг умещается в пределах 90 – минус 90 градусов, следовательно, косинус положителен, крутящий момент стрелки направлен в одну сторону.
Отсутствует возможность сказать индуктивная ли нагрузка или емкостная. Зато при неправильном включении в цепь показания будут отрицательными (завал набок). Произойдет аналогичное событие, если потребитель вдруг станет отдавать мощность обратно нагрузке (бывает такое). В современных приборах происходит нечто подобное же, вычисления ведет электронный модуль, интегрирующий расход энергии, либо считывающий показания мощности. Вместо стрелки присутствует электронный индикатор и множество других полезных опций.
Особые проблемы вызывают измерения в асимметричных цепях с изолированной нейтралью, где нельзя прямо складывать мощности каждой линии. Ваттметры делятся принципом действия:
- Электродинамические. Описаны разделом. Состоят из одной подвижной, двух неподвижных катушек.
- Ферродинамические. Напоминает двигатель с расщепленным полюсом (shaded-pole motor).
- С квадратором. Используется амплитудно-частотная характеристика нелинейного элемента (например, диода), напоминающая параболу, для возведения электрической величины в квадрат (используется в вычислениях).
- С датчиком Холла. Если индукцию сделать при помощи катушки пропорциональной напряжению магнитного поля в сенсоре, подать ток, ЭДС будет результатом умножения двух величин. Искомая величина.
- Компараторы. Постепенно повышает опорный сигнал, пока не будет достигнуто равенство. Цифровые приборы достигают высокой точности.
В цепях с сильным сдвигом фаз для оценки потерь применяется синусный ваттметр. Конструкция схожа с рассмотренной, пространственное положение таково, что вычисляется реактивная мощность (см. рис.). В этом случае произведение тока и напряжения домножим на синус угла сдвига фаз. Реактивную мощность измерим обычным (активным) ваттметром. Имеется несколько методик. Например, в трехфазной симметричной цепи нужно последовательную обмотку включить в одну линию, параллельную – в две другие.
Затем производятся вычисления: показания прибора умножаются на корень из трех (с учетом, что на индикаторе произведение тока, напряжения и синуса угла между ними).
Методика двух ваттметров
Для трехфазной цепи с простой асимметрией задача усложняется. На рисунке показана методика двух ваттметров (ферродинамических или электродинамических). Начала обмоток указаны звездочками. Ток проходит через последовательные, напряжение с двух фаз подается на параллельную (одно через резистор). Алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров складывается, умножается на корень из трех для получения значения реактивной мощности.
Мощность электрического тока: формула
Прежде чем рассматривать электрическую мощность, следует определиться, что же представляет собой мощность вообще, как физическое понятие. Обычно, говоря об этой величине, подразумевается определенная внутренняя энергия или сила, которой обладает какой-либо объект. Это может быть мощность устройства, например, двигателя или действия (взрыв).
Ее не следует путать с силой, поскольку это разные понятия.
Что такое мощность электрического тока
Любые физические действия совершаются под влиянием силы. С ее помощью проделывается определенный путь, то есть выполняется работа. В свою очередь, работа А, проделанная в течение определенного времени t, составит значение мощности, выраженное формулой: N = A/t (Вт = Дж/с). Другое понятие мощности связано со скоростью преобразования энергии той или иной системы. Одним из таких преобразований является мощность электрического тока, с помощью которой также выполняется множество различных работ. В первую очередь она связана с электродвигателями и другими устройствами, выполняющими полезные действия.
Мощность тока связана сразу с несколькими физическими величинами. Напряжение (U) представляет собой работу, затрачиваемую на перемещение 1 кулона. Сила тока (I) соответствует количеству кулонов, проходящих за 1 секунду. Таким образом, ток, умноженный на напряжение (I x U), соответствует полной работе, выполненной за 1 секунду.
Полученное значение и будет мощностью электрического тока.
Приведенная формула мощности тока показывает, что мощность находится в одинаковой зависимости от силы тока и напряжения. Отсюда следует, что одно и то же значение этого параметра можно получить за счет большого тока и малого напряжения и, наоборот, при высоком напряжении и малом токе. Это свойство позволяет передавать электроэнергию на дальние расстояния от источника к потребителям. В процессе передачи ток преобразуется с помощью трансформаторов, установленных на повышающих и понижающих подстанциях.
Существует два основных вида электрической мощности – активная и реактивная. В первом случае происходит безвозвратное превращение мощности электрического тока в механическую, световую, тепловую и другие виды энергии. Для нее применяется единица измерения – ватт. 1Вт = 1В х 1А. На производстве и в быту используются более крупные значения – киловатты и мегаватты.
К реактивной мощности относится такая электрическая нагрузка, которая создается в устройствах за счет индуктивных и емкостных колебаний энергии электромагнитного поля.
В переменном токе эта величина представляет собой произведение, выраженное следующей формулой: Q = U х I х sin(угла). Синус угла означает сдвиг фаз между рабочим током и падением напряжения. Q является реактивной мощностью, измеряемой в Вар – вольт-ампер реактивный. Данные расчеты помогают эффективно решить вопрос, как найти мощность электрического тока, а формула, существующая для этого, позволяет быстро выполнить вычисления.
Обе мощности можно наглядно рассмотреть на простом примере. Какое-либо электротехническое устройство оборудовано нагревательными элементами – ТЭНами и электродвигателем. Для изготовления ТЭНов используется материал, обладающий высоким сопротивлением, поэтому при прохождении по нему тока, вся электрическая энергия преобразуется в тепловую. Данный пример очень точно характеризует активную электрическую мощность.
Что касается электродвигателя, то внутри него расположена медная обмотка, обладающая индуктивностью, которая, в свою очередь, обладает эффектом самоиндукции.
Благодаря этому эффекту, происходит частичный возврат электричества обратно в сеть. Возвращаемая энергия характеризуется небольшим смещением в параметрах напряжения и тока, оказывая негативное влияние на электрическую сеть в виде дополнительных перегрузок.
Такие же свойства имеют и конденсаторы из-за своей электрической емкости, когда накопленный заряд отдается обратно. Здесь также смещаются значения тока и напряжения, только в противоположном направлении. Данная энергия индуктивности и емкости, со смещением по фазе относительно значений действующей электросети, как раз и есть реактивная электрическая мощность. Благодаря противоположному эффекту индуктивности и емкости в отношении сдвига фазы, становится возможным выполнить компенсацию реактивной мощности, повышая, тем самым, эффективность и качество электроснабжения.
По какой формуле вычисляется мощность электрического тока
Правильное и точное решение вопроса чему равна мощность электрического тока, играет решающую роль в деле обеспечения безопасной эксплуатации электропроводки, предупреждения возгораний из-за неправильно выбранного сечения проводов и кабелей.
Мощность тока в активной цепи зависит от силы тока и напряжения. Для измерения силы тока существует прибор – амперметр. Однако не всегда возможно воспользоваться этим прибором, особенно когда проект здания еще только составляется, а электрической цепи просто не существует. Для таких случаев предусмотрена специальная методика проведения расчетов. Силу тока можно определить по формуле при наличии значений мощности, напряжения сети и характера нагрузки.
Существует формула мощности тока, применительно к постоянным значениям силы тока и напряжения: P = U x I. При наличии сдвига фаз между силой тока и напряжением, для расчетов используется уже другая формула: P = U x I х cos φ. Кроме того, мощность можно определить заранее путем суммирования мощности всех приборов, которые запланированы к вводу в эксплуатацию и подключению к сети. Эти данные имеются в технических паспортах и руководствах по эксплуатации устройств и оборудования.
Таким образом, формула определения мощности электрического тока позволяет вычислить силу тока для однофазной сети: I = P/(U x cos φ), где cos φ представляет собой коэффициент мощности.
При наличии трехфазной электрической сети сила тока вычисляется по такой же формуле, только к ней добавляется фазный коэффициент 1,73: I = P/(1,73 х U x cos φ). Коэффициент мощности полностью зависит от характера планируемой нагрузки. Если предполагается использовать лишь лампы освещения или нагревательные приборы, то он будет составлять единицу.
При наличии реактивных составляющих в активных нагрузках, коэффициент мощности уже считается как 0,95. Данный фактор обязательно учитывается в зависимости от того, какой тип электропроводки используется. Если приборы и оборудование обладают достаточно высокой мощностью, то коэффициент составит 0,8. Это касается сварочных аппаратов, электродвигателей и других аналогичных устройств.
Для расчетов при наличии однофазного тока значение напряжения принимается 220 вольт. Если присутствует трехфазный ток, расчетное напряжение составит 380 вольт. Однако с целью получения максимально точных результатов, необходимо использовать в расчетах фактическое значение напряжения, измеренное специальными приборами.
От чего зависит мощность тока
Мощность тока, различных приборов и оборудования зависит сразу от двух основных величин – силы тока и напряжения. Чем выше ток, тем больше значение мощности, соответственно, при повышении напряжения, мощность также возрастает. Если напряжение и сила тока увеличиваются одновременно, то мощность электрического тока будет возрастать как произведение той и другой величины: N = I x U.
Очень часто возникает вопрос, в чем измеряется мощность тока? Основной единицей измерения этой величины является 1 ватт (Вт). Таким образом, 1 ватт является мощностью устройства, потребляющего ток силой в 1 ампер, при напряжении 1 вольт. Подобной мощностью обладает, например, лампочка от обычного карманного фонарика.
Расчетное значение мощности позволяет точно определить расход электрической энергии. Для этого необходимо взять произведение мощности и времени. Сама формула выглядит так: W = IUt где W является расходом электроэнергии, произведение IU – мощностью, а t – количеством отработанного времени.
Например, чем больше продолжается работа электрического двигателя, тем большая работа им совершается. Соответственно возрастает и потребление электроэнергии.
Как рассчитать необходимую мощность электрического щита
Зачем это нужно?
Расчёт мощности щитка необходимо выполнить для:
- оптимального распределения нагрузки в существующих однофазных сетях с учётом сечения кабеля;
- равномерного распределения нагрузки по фазам в трехфазной сети;
- обнаружения «узких мест» сети для последующей модернизации;
- подбора кабеля нужного диаметра для прокладки новой проводки;
- подбора защитного оборудования;
- определения уровня затрат на электроэнергию.
Как видно из перечня, расчёт мощности является основополагающим при построении электросети и сборке электрощита.
Теоретическая основа расчётов
Номинальная мощность электроприборов обычно указывается на шильдике на приборе или же в паспорте к нему. Если же мощность не указана, но есть показатель тока, то для расчёта применяется следующая формула:
P=I∙U, Вт
где I – сила тока, А
U – напряжение в сети, В
Для определения суммарной мощности группы потребителей на одной линии применяется следующая формула:
Ррасч=Кс(Р1+Р2+Р3+…+Рn), Вт
Где с — коэффициент спроса,
Р1, Р2, Р3, Рn— номинальные мощности отдельных приборов, Вт
Коэффициент спроса указывает на возможность одновременного включения всех приборов линии. При одновременном включении всех устройств Кс=1. На практике это происходит редко, поэтому для жилых помещений коэффициент спроса принят на уровне 0,8 для 2х потребителей, 0,75 для 3х и 0,7 – 5 и более.
Также при расчётах мощности нужно учитывать соотношение реактивной и активной составляющих сопротивления нагрузки (cos φ, Вт / ВА).
Поэтому формула полной расчетной мощности будет выглядеть так:
Sp=Ррасч / cos φ , ВА
Где cos φ — коэффициент мощности.
При расчёте мощности для жилого помещения этот коэффициент принимают равным 0,95 – 0,98. Если же планируется подключение приборов с большим индуктивным сопротивлением (например, компрессор, насос, электродрель, перфоратор), то в расчет нужно закладывать cos φ равный 0,8.
Именно этот показатель нужно использовать при построении сети, распределении нагрузки на фазы. Также на основании полученных данных производится вычисление расчётной величины силы тока:
Iрасч=SР / U, А
На основании этого показателя происходит подбор сечения кабеля для проводки, а также защитной автоматики для установки в щиток.
Пример расчёта мощности электрощита
Разберём подробнее расчёт на следующем примере.
Допустим, нужно подключить к щиту кухню, на которой предполагается использовать следующие приборы:
- электропечь с духовкой, 8800 Вт;
- микроволновка, 2200 Вт;
- чайник, 2000 Вт;
- мультиварка, 1000 Вт;
- тостер, 750 Вт;
- вытяжка, 400 Вт;
- холодильник, 250 Вт.
Произведём расчёт общей мощности помещения. Для этого складываем показатели мощности всех приборов:
Робщ=8800+2200+2000+1000+750+400+250=15400 (Вт)
К линии планируется подключать все приборы, поэтому коэффициент спроса примем Кс=0,7. Расчётная мощность составит:
Ррасч=15400∙0,7=10780 (Вт)
Из перечня электроприборов видно, что в их числе нет устройств с большим индуктивным сопротивлением. Поэтому cos φ можно взять одинаковый для всех – 0,98. Уточнить этот показатель для каждого прибора можно по справочным таблицам. Полная расчётная мощность с учётом cos φ составит:
SР=10780 / 0,98=11000 (ВА)
Также необходимо сделать вычисление силы тока:
Iрасч=11000 / 220=50 (А)
Вычисленные показатели используются для определения входящей мощности электрического щита, а также для определения параметров для вводного автомата и защитных устройств на вводе.
Также нужно сделать вычисления по каждому отдельному потребителю. Это потребуется для равномерного распределения всех потребителей по фазам, определения нагрузки на каждую отдельную линию и подбор защитной автоматики для каждой из линий. Это удобно сделать в табличном документе Excel.
Мощных потребителей нужно выводить отдельной линией соответствующего сечения кабеля и установкой на неё специальной силовой розетки и автомата подходящего по номиналу. Обычно для подключения розеток используется кабель сечением 2,5 мм2 и устанавливаются автоматические выключатели на 16 А. Поэтому нагрузку на розеточные линии следует распределить так, чтобы не превышать эти значения. В противном случае будет происходить постоянное срабатывание защитного автомата. При установке автомата большим номиналом будет происходить перегрузка проводки, что приведет к её перегреву и опасно возгоранием.
В таблице цветами выделены отдельные линии, которые нужно предусмотреть при проектировании щита для подключения всех потребителей.
Расчёт мощности щитка должен в обязательном порядке выполняться при проектировании проводки и самого щита. Без этих вычислений высока вероятность неэффективного использования или перегрузки линий электросети.
Оцените новость:Китайские энергосистемы сокращаются из-за нехватки электроэнергии и климатического давления
(Bloomberg) — Нормирование электроэнергии и принудительные сокращения заводского производства в Китае расширяются на фоне проблем с электроснабжением и стремления обеспечить соблюдение экологических норм.
Самые читаемые от Bloomberg
Ограничения доступа расширились до более чем 10 провинций, в том числе экономических центров Цзянсу, Чжэцзян и Гуандун, сообщает 21st Century Business Herald в пятницу. Несколько компаний сообщили о последствиях ограничения мощности в подаче заявок на материковые фондовые биржи.
Местные органы власти заказывают отключение электроэнергии, пытаясь избежать невыполнения целевых показателей по снижению энергоемкости и интенсивности выбросов.
Главный специалист по экономическому планированию страны в прошлом месяце отметил девять провинций, в которых наблюдается рост интенсивности в первой половине года на фоне сильного экономического восстановления после пандемии.
Между тем рекордно высокие цены на уголь делают работу многих электростанций невыгодной, что приводит к перебоям в поставках в некоторых провинциях, сообщает Business Herald. Если эти разрывы увеличатся, последствия могут быть хуже, чем отключение электроэнергии в некоторых частях страны летом.
В провинции Чжэцзян около 160 энергоемких компаний текстильной, красящей и химической промышленности было приказано остановить производство для достижения целевых показателей энергопотребления, сообщает Caixin. Около 80% компаний находятся в Маане, где с 21 по 30 сентября был издан приказ о приостановке производства, говорится в сообщении со ссылкой на неназванного чиновника.
Экстренное отключение электроэнергии было также приказано в 14 городах северной провинции Ляонин после того, как в сети возникли перебои в поставках, согласно сообщению в социальных сетях местного оператора сети, опубликованном поздно вечером в четверг.
«Поставщики электроэнергии не пожалеют усилий, чтобы и дальше обеспечивать электричеством жителей, больницы, школы, радио, телевидение, телекоммуникации, транспортные узлы и других важных пользователей», — говорится в уведомлении.
История продолжается
Провинция Юньнань отменяет скидки на электроэнергию для алюминиевых заводов, из-за которых затраты на электроэнергию были примерно на 16–22% ниже, чем в среднем по отрасли, согласно отдельному отчету Caixin. Yunnan Aluminium Co. на прошлой неделе заявила, что ее производство в оставшуюся часть года будет значительно сокращено из-за контроля над энергопотреблением в провинции.
Подгруппа CSI 300 Utilities выросла на 19% в этом месяце, достигнув максимума с конца 2015 года на этой неделе на фоне ограниченного предложения. Акции Huaneng Power International Inc. и GD Power Development Co. в этом месяце выросли как минимум на 40%, лидируя по этому показателю, в то время как акции небольших компаний, таких как Zhongmin Energy Co.
и Shanghai Electric Power Co., прибавили не менее 70%.
Расширяющиеся ограничения мощности также влияют на сельское хозяйство, вынуждая закрыть несколько заводов в Цзянсу и северном портовом городе Тяньцзинь, которые перерабатывают соевые бобы в масла, используемые в заправках для салатов, маргарине и шроте, используемом для корма для животных, сообщает AgriCensus.
(Обновления с изменениями цен на акции коммунальных предприятий в восьмом абзаце.)
Самое читаемое от Bloomberg Businessweek
© Bloomberg L.P, 2021
Этот пакет за 25 долларов позволяет вам тренироваться в своем собственном темпе, чтобы стать инженером-электриком
Больше нет необходимости делать длительные перерывы в работе на полную ставку и залезать в долги, чтобы пройти обучение, необходимое для перехода к более прибыльной карьере.Например, вы можете тренироваться в своем собственном темпе с очень доступным комплектом Ultimate Power Engineer Preparation Program Bundle и пройти пять курсов, охватывающих 43 часа контента, которые обеспечат вам довольно прочную основу для начала новой карьеры в качестве инженера-электрика.
.
Если вы интересуетесь солнечной энергией, вы узнаете как о сети, так и вне ее в «Полном курсе солнечной энергии для электротехники». «Полный курс проектирования электрических распределительных устройств» научит вас всему, что вам нужно знать, чтобы подать заявку на вакансии проектировщиков электрических распределительных сетей, а «Полные электрические подстанции для электротехники» охватывает электроэнергетические системы.
Вы изучите основы электрических цепей полностью с нуля в «Полном курсе электрических цепей для электротехники». И хотя все четыре курса предназначены для начинающих, студенты должны пройти этот курс, прежде чем переходить к последнему — «Полные электрические машины для электротехники». Этот более подробный и разбит на четыре части. Первый посвящен машинам постоянного тока, второй посвящен трансформаторам и магнитным цепям, третий научит вас синхронным машинам, а в четвертом модуле вы узнаете все об асинхронных машинах.
Инструктор Ахмед Махди — инженер-электрик. Он провел 11 курсов на различных онлайн-платформах электронного обучения, одна из которых наградила его за то, что он входит в 10% самых привлекательных инструкторов. Студенты остались очень довольны курсами из этого пакета и высоко оценили его. Подтвержденный покупатель Хилари С. оценила его на 5 звезд, сказав:
«Я ценю, что это не просто теория, а полезное образование в повседневных ситуациях, которое может быть реализовано».
Все эти классы предлагают пожизненный доступ, включая все будущие обновления и сертификаты об окончании, которые добавят блеска вашему резюме.Довольно скоро вы будете наслаждаться совершенно другой шкалой дохода и искать все самые свежие развлекательные гаджеты и игровые аксессуары по выгодным ценам.
Не упускайте возможность тренироваться в удобном для вас темпе, чтобы сделать новую прибыльную карьеру инженера-электрика. Получите пакет Ultimate Power Engineer Preparation Program Bundle сегодня, пока он продается всего за 25 долларов.
Длительные отключения электроэнергии после стихийных бедствий не являются неизбежными, но, чтобы их избежать, коммунальные предприятия должны думать иначе
Оживленный сезон ураганов в Атлантике 2021 года в самом разгаре.Названный ураган Сэм, названный в этом году 18-м годом, превратился в ураган. Между тем, некоторые жители тех частей Луизианы, которые больше всего пострадали от урагана Ида в конце августа, все еще ждут восстановления энергоснабжения. А тысячи жителей Техаса пережили многодневные отключения из-за урагана Николас в середине сентября.
американцев болезненно осознают, что энергосистемы США уязвимы перед экстремальными погодными явлениями. Ураганы на востоке, лесные пожары на западе, ледяные бури, наводнения и даже оползни могут вызвать повсеместный дефицит электроэнергии.И изменение климата, вероятно, делает многие из этих экстремальных явлений более частыми, более серьезными или и тем, и другим.
Как давний исследователь электроэнергетической отрасли, я заметил, что США склонны рассматривать длительные отключения электроэнергии из-за стихийных бедствий как досадный факт жизни.
Даже в таких штатах, как Пенсильвания, где я живу, которые обычно не находятся на пути сильных тропических штормов, удивительное количество энергетической инфраструктуры потенциально уязвимо для экстремальных погодных условий.
Но, на мой взгляд, серьезные перебои в энергоснабжении не являются неизбежными последствиями, не зависящими от нас.Скорее, рост числа крупных отключений электроэнергии, связанных с погодными условиями, в последние годы показывает, что коммунальные предприятия, регулирующие органы и государственные учреждения не планируют эти события должным образом. Что необходимо, так это понимание того, что экстремальные погодные явления фундаментально отличаются от других видов отключений электроэнергии и что устойчивость связана не только с самой энергосистемой, но и с людьми, которым она служит.
Как энергокомпании планируют стихийные бедствия
В большинстве районов СШАэлектрические сети не выходят из строя, если их не толкать по-настоящему.
Коммунальные предприятия ввели огромное количество резервов в системы энергоснабжения — дополнительные генерирующие мощности и линии передачи, которые могут доставлять электроэнергию потребителям в случае выхода из строя части системы. Это правильный подход, если серьезными угрозами являются такие вещи, как перегрузка оборудования в очень жаркие дни или случайные отказы оборудования, которые могут привести к гораздо более серьезным проблемам.
Коммунальные предприятия и регулирующие органы на протяжении десятилетий планировали проектирование энергосистемы для предотвращения подобных сбоев.И по большей части этот подход хорошо себя зарекомендовал. По-настоящему серьезные отключения электроэнергии по причинам, отличным от экстремальных погодных условий, в США случаются нечасто.Последнее действительно серьезное отключение электроэнергии 14-15 августа 2003 г. затронуло около 50 миллионов человек на северо-востоке и Среднем Западе США, а также на юге Канады.
Избыточность — хорошая стратегия для поддержания стабильности сети после неожиданной неисправности одного или двух единиц оборудования.
Это также позволяет коммунальным предприятиям делать больше из того, что они умеют — строить, обслуживать и эксплуатировать инфраструктуру электросетей.
Но перед лицом экстремальных погодных явлений системе требуется резервирование другого типа. При установке большего количества оборудования в уязвимых местах свет не будет гореть, если разрушительное событие затронет всю территорию сразу. В Луизиане ураган «Ида» был настолько жестоким, что оборвал несколько линий электропередачи, по которым электричество поступает в Новый Орлеан и окружающие его приходы. Часть этой поврежденной инфраструктуры была модернизирована или введена в строй после предыдущих сильных штормов.
Ураган Ида обрушил почти вдвое больше опор распределения электроэнергии, чем ураган Катрина в 2005 году. EntergyПереосмысление планирования устойчивости
Правильное планирование устойчивости к экстремальным погодным явлениям требует некоторых действий по-другому.
Во-первых, это означает осознание того, что большое количество оборудования в одном и том же месте будет затронуто сразу. Одна из причин, по которой Ида привела к таким большим отключениям электроэнергии в Новом Орлеане, заключалась в том, что некоторые старые линии электропередачи, идущие в город, не были модернизированы, чтобы выдерживать более суровые погодные условия, даже несмотря на то, что они работали рядом с новым оборудованием.
Во-вторых, цель должна заключаться в том, чтобы предоставить людям те услуги, которые им нужны, не обязательно поддерживать работоспособность сети, что очень дорого и невозможно при любых обстоятельствах.
Это означает размышление о решениях, выходящих за рамки традиционной бизнес-модели коммунальных предприятий — например, развертывание систем жизнеобеспечения, таких как солнечные панели, батареи или генераторы. Коммунальные предприятия обычно не так ведут бизнес, но это заставит людей успокоиться, в то время как энергетические компании будут проводить крупномасштабный ремонт электросетей после ураганов.
В-третьих, пора признать, что риски экстремальных явлений растут быстрее, чем многие коммунальные предприятия приспосабливают свои планы. Например, компания Pacific Gas and Electric в Калифорнии только недавно включила риск лесных пожаров в свои планы передачи электроэнергии и теперь более серьезно рассматривает возможность закопания линий электропередачи.
Entergy, обслуживающая большую часть территорий, наиболее пострадавших от Ida, обновила стандарты проектирования трансмиссий, чтобы новые линии могли выдерживать более сильные ветры.Это полезный шаг, но он не предотвратил катастрофических отключений электроэнергии в период опасно жаркой погоды. Коммунальные предприятия и регулирующие органы по-прежнему полагают, что масштабы и вероятность многих погодных рисков не изменились за последние несколько десятилетий. По мере ускорения изменения климата коммунальные предприятия и регулирующие органы должны работать, чтобы понять, какие риски меняются и как.
[ Более 110 000 читателей полагаются на информационный бюллетень The Conversation, чтобы понять мир.
Зарегистрируйтесь сегодня.]
Некоторые коммунальные предприятия, например, в Нью-Йорке, учатся на недавнем опыте экстремальных погодных явлений и пытаются решить эти проблемы. Компания Con Edison, например, сосредоточилась не только на планах восстановления после экстремальных событий, но также попыталась смоделировать и количественно оценить меняющиеся риски, с которыми она сталкивается. Другие, например, в Вермонте и Калифорнии, взвешивают, как им добиться устойчивости к экстремальным погодным условиям, поскольку их сети становятся все более зависимыми от возобновляемых источников энергии.
Сколько денег потратить на отказоустойчивые сети — важный вопрос.Что уже ясно, так это то, что создание более крупной инфраструктуры не обязательно лучше.
Электроэнергетиков — Инжиниринг. Власть. Где угодно.
Инженеры-электроэнергетики — инжиниринг. Власть. Где угодно.Планирование передачи и распределения
Планирование электросетей и интеграция ресурсов
Интеллектуальные сети
Энергия будущего
Тестирование и ввод в эксплуатацию межсоединений
Комплексная проверка и соответствие требованиям сети
Соответствие NERC
Аудит и тестирование по стандартам NERC
Анализ рынка энергии
Управление затратами и перегрузками
Проектирование системы
Экспертиза для любого проекта
Международное консультирование по интеграции сетей
Обеспечение глобального масштабирования возобновляемых источников энергии
Инженеры-электроэнергетики, Инк.
.(EPE) — ведущая консалтинговая компания в области энергетики. EPE предлагает беспрецедентный опыт в планировании, проектировании и интеграции энергосистем в США и на международных рынках. Наш опыт и услуги охватывают весь спектр ГЕНЕРАЦИИ, ПЕРЕДАЧИ и РАСПРЕДЕЛЕНИЯ и предоставляются разработчикам, владельцам генерации, поставщикам услуг передачи, муниципалитетам, электроэнергетическим кооперативам и различным государственным учреждениям. Наши инженеры гордятся своей работой и относятся к каждому проекту как к собственному.Наша команда — это ваша команда.
Коммунальные предприятия в муниципальной собственности
Собственники генерации — девелоперы
Промышленно-коммерческое правительство
[523,251,659,255,783,991]
[523,251,659,255,783,991]
[523,251,659,255,783,991]
[523,251,659,255,783,991]
Электроэнергетика | Государственный колледж Бисмарка
Line Construction
Эта специализация учит студентов, как технические специалисты устанавливают, модифицируют, обслуживают, устраняют неисправности и ремонтируют воздушные и подземные системы распределения электроэнергии.
Эти системы находятся между подстанцией и потребителем. В состав систем входят воздушные линии, полюсные трансформаторы, люки, контактные трансформаторы и устройства отключения нагрузки. Технические специалисты должны быть сертифицированы для обеспечения безопасного рабочего пространства и включения и выключения электричества.Применимые должности в коммунальном хозяйстве
- Линейные рабочие — ВЛ
- Супервайзер передачи данных
- Линейные рабочие — линии метро
- Операторы тяжелого оборудования
- Механики-операторы
- Спасатели
Измерение
Эта специализация учит студентов, как технические специалисты устанавливают, модифицируют, обслуживают, устраняют неисправности, ремонтируют, калибруют и проводят функциональные испытания измерительных систем.Сюда входят различные типы счетчиков в зависимости от типа потребителя и используемой системы. Примерами являются однофазные, многофазные счетчики ватт-часов, киловольт-амперметры и трансформаторы напряжения.
Применимые должности в коммунальном хозяйстве
- Считыватели счетчиков
- Счетчики
- Специалисты по защите систем
- Координатор данных измерений
Подстанция
Электрики подстанции устанавливают, модифицируют, устраняют неисправности, ремонтируют и выполняют процедуры технического обслуживания инфраструктуры подстанции и электрического оборудования.Сюда входят защитные ограждения, системы заземления, гравийное покрытие, шинопровод, трансформаторы, аккумуляторные батареи, автоматические выключатели, разъединители и батареи конденсаторов. Электрики подстанции также должны быть аттестованы для выполнения переключений и установления безопасных рабочих пространств.Применимые должности в коммунальном хозяйстве
- Техник подстанции
- Электрики подстанции
- Операторы подстанций
- Операторы переключения
- Спасатели
- Диспетчеры-распределители
- Дизайн распределения
- Техническое обслуживание подстанции
Проектирование системы
Проектирование систем Специалисты по проектированию систем — специалисты по проектированию систем работают в тесном сотрудничестве с инженерами-проектировщиками и под их руководством при разработке систем передачи и распределения энергии.
Назначенные обязанности включают в себя проведение исследования потоков нагрузки и неисправностей системы, исследования маршрутизации линий; подготовка спецификаций оборудования и схем подстанций с включением наземных сетей и схем размещения оборудования. Другие обязанности могут включать выполнение исследований для облегчения выбора площадки и подготовки спецификаций дренажа и покрытия.Применимые должности в коммунальном хозяйстве
- Технические помощники
- Призывники
- Дизайнеры
- Координатор инженерного проектирования
- Помощники инженеров
- Строительные инспекторы
- Планировщик электрического поля
- Специалист по системам управления
Курсы начинаются каждые 3-5 недель в течение года.Эта программа имеет минимальные требования для поступления. Подробности можно найти здесь.
При рассмотрении этой программы абитуриенты должны быть готовы к физическим требованиям работы на должностях технического специалиста начального уровня.
Типичные отраслевые требования к должности начального уровня включают сдачу медицинского экзамена, который может включать в себя: подъем более 50 фунтов, подъем по лестницам, работа в ограниченном пространстве, на высоте и т. Д. При приеме на работу от соискателей также может потребоваться пройти проверку на наркотики и проверка зрения, включая способность точно различать цвета.
Передача электроэнергии | Центр прогнозирования космической погоды NOAA / NWS
Космическая погода может нарушить работу электросети и, следовательно, вашего дома и бизнеса. Одним из величайших открытий XIX века было осознание того, что изменяющееся во времени магнитное поле способно производить электрический ток в проводящем проводе. Основная идея состоит в том, что скорость изменения магнитного потока (т. Е. Силовых линий), проходящего через токовую петлю, пропорциональна току, который генерируется вокруг петли.Немного более раннее, но не менее важное открытие заключалось в том, что провод с током создает магнитное поле.
Применение этих принципов широко распространено в современном обществе, например, в генераторах электроэнергии, силовых трансформаторах и электродвигателях.
Изменяющиеся во времени магнитные поля и электрические токовые системы — это не просто искусственные явления, но на самом деле они довольно распространены в природе. Системы естественного электрического тока, которые меняются во времени, могут быть найдены внутри Земли, в океанах и в верхних слоях атмосферы Земли (выше ~ 100 км), где составляющие атмосферы включают положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны, которые перемещаются. множеством сложных способов.Многие из этих систем течения в верхних слоях атмосферы постоянно присутствуют и модулируются регулярным образом в ответ на вращение Земли, гравитационное притяжение Луны и медленное изменение солнечной радиации в течение солнечного цикла. Иногда, однако, эти текущие системы могут быть значительно усилены и обнаруживать быстрые изменения во времени и пространстве, явление, обычно называемое геомагнитной бурей. Геомагнитные бури, в свою очередь, вызываются возмущениями, которые распространяются от Солнца, проходят через межпланетное пространство и взаимодействуют с космической средой Земли.
Можно ожидать, что первые изобретатели телеграфных систем не осознавали, что электрическая цепь, которую они строили, была пронизана линиями естественного магнитного потока, и, что еще более удивительно, этот поток мог изменяться со временем и вызывать естественный ток. в их системе. Однако вскоре после их развертывания были обнаружены сообщения об аномальных токах, которые иногда могли препятствовать обмену данными или позволять системе работать без источника электроэнергии, или, в более драматических случаях, приводить к возгоранию записывающей бумаги. (см. обзор Boteler 2003 и ссылки в нем).Подобные эффекты продолжали наблюдаться время от времени с линиями связи следующего поколения (коаксиальные кабели).
Другая система искусственных электрических цепей начала развиваться с появлением систем электроснабжения. Подобно телеграфам, этот сложный набор цепей связан с естественным магнитным потоком, и, как и в телеграфах, быстрые изменения этого магнитного потока во время геомагнитных бурь заставляют естественным образом возникать ток, протекающий через систему.Впервые об этом эффекте было сообщено после геомагнитной бури 24 марта 1940 г. (Davidson, 1940; см. Также Germaine, 1940 для сообщений о воздействии на кабели связи большой протяженности). За прошедшие годы было зарегистрировано множество значительных и умеренных воздействий на сеть, включая отключение электроэнергии в 1958 году (Lanzerotti & Gregori, 1986), отключение оборудования и проблемы со стабильностью напряжения (4 августа 1972 года), девятичасовое отключение электроэнергии в Канаде и потеря трансформатора (13 марта 1989 г. — см. фото) и отключение электроэнергии в Швеции во время шторма в октябре 2003 г.(См. Boteler, 2001, для полной подборки эффектов).
Оценка воздействия геомагнитных бурь на электросеть включает ряд соображений. Путь прохождения тока, который реагирует на изменяющиеся внешние токи в верхних слоях атмосферы, следует по искусственным путям тока на земле (линии электропередач), а также по различным путям естественного тока ( например, проводящие конструкции под землей и близлежащие водоемы) . После того, как естественные пути тока учтены, чистое геоэлектрическое поле, которое накладывается на искусственные пути тока, приводит к квази D.C. (периоды от 10 секунд до 10 (десятков) минут) ток в линиях электропередач. Эти геомагнитно индуцированные токи заставляют «ток возбуждения» в силовых трансформаторах работать за пределами их расчетного диапазона, что приводит к насыщению материала магнитного сердечника внутри трансформатора. Когда сердечник насыщается, трансформатор больше не обеспечивает никакой обратной «электродвижущей силы» (разновидность электрической инерции), и токи и напряжения в обмотках становятся чрезмерно большими. В зависимости от конструкции трансформатора это может привести к нагреву окружающих конструкций из-за наведенных «вихревых токов», которые могут повредить части трансформатора.Дополнительное влияние насыщения трансформатора заключается в том, что напряжения и токи больше не имеют простой синусоидальной формы (60 циклов), и это может привести к срабатыванию защитного оборудования в другом месте сети, когда этого не должно быть. Эти «отключения» оборудования могут отключить необходимое оборудование и вызвать проблемы со стабильностью напряжения. Дополнительной проблемой для системы является то, что все трансформаторы, находящиеся в режиме насыщения, проявляют значительную индуктивную нагрузку в сети в целом. Это означает, что система, уровень потребления которой близок к пиковому уровню до геомагнитной бури, может оказаться не в состоянии удовлетворить общую потребность в электроэнергии во время геомагнитной бури, что приведет к частичному или общесистемному отключению электроэнергии.
Список литературы
Ботелер, Д.Х., Геомагнитные опасности для проводящих сетей, природные опасности, 28: 537-561, 2003
Ботелер, Д. Х., Геомагнитные опасности, Геологическая служба Канады, Бюллетень 548, 2001
Дэвидсон У.Ф., Магнитная буря 24 марта 1940 г. — эффекты в энергосистеме, Бюллетень Эдисонского электрического института, 1940 г.
Жермен Л.В., Магнитная буря 24 марта 1940 г. — эффекты в системе связи, Бюллетень Эдисонского электрического института, 1940 г.
Ланцеротти, Л.Дж. И Г.П. Грегори, Теллурические токи: естественная среда и взаимодействие с искусственными системами; в «Электрической среде Земли», (ред.) Р. Робл и Э.П. Кридер; National Academy Press, Вашингтон, округ Колумбия, стр 232-257, 1986
Что такое электроэнергия? — Видео и стенограмма урока
Мощность и Вт
В поисках ответов я откопал свой старый учебник физики и начал читать.Оказывается, power — это мера того, сколько энергии используется за определенный период времени. Существует множество различных единиц, которые можно использовать для выражения мощности, например, лошадиных сил для автомобилей. Однако электрическая мощность почти всегда составляет Вт . Один ватт равен одному джоулю в секунду. Это имело смысл, если учесть, что мощность — это мера того, сколько энергии, измеряемой в джоулях, используется в единицу времени, например, в секунду. Думаю, проще сказать ватты вместо джоулей в секунду.
Мощность, ток и напряжение
Вся эта новая информация была отличной, но я все еще не знал, как решить мою проблему, поэтому я продолжал читать. Далее в книге говорилось, что электрическая мощность, потребляемая устройством, может быть рассчитана путем умножения силы тока на разницу между входящим и выходящим из устройства напряжением. Теперь я знал, что к чему-то иду.
Оборудование домашнего кинотеатра было рассчитано в ваттах мощности, а выключатель — в амперах, так что все, что мне не хватало, это напряжение. Я знал, что для устройств, подключенных к электрической розетке, разница напряжений через устройство равна разнице напряжений между двумя гнездами розетки. Используя свой электросчетчик, я тщательно проверил электрическую розетку и измерил 120 вольт.
Со всеми частями головоломки я умножил 120 вольт на максимальный ток автоматического выключателя, 15 ампер, и получил мощность 1800 ватт.Это означало, что мне пришлось выбрать телевизор и систему объемного звучания, которые вместе потребляли не более 1800 Вт мощности.
Мощность, ток и сопротивление
Позже в тот же день мой друг-электрик подошел посмотреть, как я продвигаюсь с выбором оборудования. Я взволнованно показал ему гигантский 80-дюймовый телевизор с плоским экраном и систему объемного звучания с мега-басами, которую я выбрал из каталога. Я заверил его, что провел свое исследование и выяснил, что мощность этого оборудования чуть ниже установленного мною предела в 1800 ватт.«Не так быстро, — сказал он. «Вы что-то забываете! Вы не учитываете потерю мощности в домашней проводке еще до того, как она попадет в ваше оборудование ». Он был прав. Я даже не подумал об этом.
Из-за сопротивления проводов, идущих от автоматического выключателя к комнате домашнего кинотеатра, некоторая часть электрической энергии будет преобразована в тепло, уменьшая количество энергии, доступной в розетке. Мне нужно было выяснить, сколько энергии будет потеряно, но возникла проблема.Я не мог измерить разницу напряжений от одного конца провода к другому, если бы через него не протекал ток 15 ампер. К сожалению, у меня не было возможности сделать это. Отчаявшись найти ответы, я вернулся к своей книге по физике.
Возможно, мне не стоило прекращать чтение, когда я думал, что получил всю информацию с первого раза. Далее я узнал, что электрическую мощность также можно рассчитать, используя ток и сопротивление вместо напряжения.Теперь, вместо того, чтобы использовать напряжение на розетке, мне нужно было измерить сопротивление провода между выключателем и комнатой домашнего кинотеатра. Заручившись помощью моего друга, мы использовали мой электросчетчик и измерили сопротивление провода 1 Ом. Используя уравнение из книги, я умножил максимальный ток в 15 ампер на себя, а затем умножил это число на сопротивление.
Результат сказал мне, что я потеряю 225 Вт электроэнергии в домашней проводке еще до того, как она дойдет до комнаты! Вау — я был удивлен, насколько это изменилось.Если вычесть потерю мощности из моих предыдущих расчетов в 1800 Вт, у меня осталось менее 1600 Вт для питания моего домашнего кинотеатра. Мой друг, будучи осторожным типом, сказал, что мне, вероятно, следует округлить это число до 1500 Вт, чтобы быть в безопасности. Возвращаясь к каталогу, мой 80-дюймовый телевизор с плоским экраном пришлось уменьшить до 60 дюймов, чтобы оставаться в пределах допустимой мощности. В конце концов, я думаю, было бы лучше, если бы я узнал об электричестве и купил правильный телевизор, чем отключал выключатель каждый раз, когда пытался посмотреть фильм!
Краткое содержание урока
Мощность — это показатель того, сколько энергии используется за определенный период времени.