Jak se měří činná a jalová energie?
Výkon je určen prací vykonanou za jednu sekundu (charakterizuje, jak rychle je práce hotová).
Elektrický výkon je spotřeba elektrické energie za sekundu.
Elektrický výkon je fyzikální veličina, která charakterizuje rychlost přenosu nebo přeměny elektrické energie.
Tok proudu v elektrickém obvodu je doprovázen spotřebou elektřiny ze zdrojů, míra spotřeby energie je charakterizována výkonem.
Práce elektrického proudu je přeměna jeho energie na nějakou jinou energii.
Výkon proudu se v mezinárodním systému W posuzuje podle jeho výkonu, označovaného písmenem P.
Okamžitý výkon je součin okamžitých hodnot napětí U a proudu I v části elektrického obvodu.
Ve většině případů mluvíme o nějakém průměrném výkonu, který se získá integrací (podobně jako při výpočtu plochy) okamžitého výkonu za období.
Nejčastěji mluvíme o energii spotřebované zařízením a u zdrojů energie je uveden jejich výstupní výkon – výkon, který mohou dodat spotřebiteli (zátěž).
Činný výkon je průměrná hodnota okamžitého výkonu za určité období.
Výkon obvodu, který má pouze činný odpor (zátěž), se nazývá činný výkon.
Činný výkon charakterizuje rychlost nevratné přeměny elektrické energie na jiné druhy energie (tepelnou a elektromagnetickou – pouze tu, která se nevrátí do zdroje).
Činný výkon charakterizuje nevratnou (nenávratnou) spotřebu aktuální energie.
Nevratnou spotřebu energie (činný výkon) lze vynaložit jak na ztráty (ohřev vodičů a izolátorů), tak na přínosy: přeměna na jiný druh energie (provádění práce), záření z radiového vysílače, přenos do jiného okruhu atd.
S jednofázovým sinusovým proudem a napětím (proud, který můžeme získat doma z elektrické zásuvky):
P=U*I*cos φ, kde φ je fázový úhel mezi proudem a napětím, cos φ je účiník – ukazuje, jaký podíl z celkového výkonu tvoří činný výkon.
Jednotkou činného výkonu je W (watt); mezinárodní W.
Ve stejnosměrných obvodech se hodnoty okamžitého a průměrného výkonu za určité časové období shodují s konceptem jalového výkonu. V AC obvodech je to podobné, pokud je zátěž čistě aktivní (elektrický ohřívač, žehlička, žárovka). Při takové zátěži se napětí a fáze proudu shodují a téměř veškerý výkon se přenese na zátěž.
Fyzikální význam jalového výkonu je energie čerpaná ze zdroje do jalových prvků přijímače (tlumivky, kondenzátory, vinutí motoru) a poté vrácena těmito prvky zpět do zdroje během jedné periody oscilace, vztažené k této periodě. Charakterizuje reaktivní energii – energii, která není nenávratně spotřebována, ale je pouze dočasně uložena v magnetickém poli. Jalový výkon charakterizuje energii, která kmitá mezi zdrojem a jalovou (indukční a/nebo kapacitní) částí obvodu bez její přeměny.
Měří se v reaktivních voltampérech (var nebo mezinárodní: var).
Q=U*I*sin φ, kde φ je fázový úhel mezi proudem a napětím,
Pokud je zátěž indukční (transformátory, elektromotory, tlumivky, elektromagnety), proud se zpožďuje ve fázi s napětím, pokud je zátěž kapacitní (různá elektronická zařízení – kondenzátor jako zásobník energie ve spínaném zdroji), pak proud je ve fázi před napětím. Protože proud a napětí jsou mimo fázi (jalová zátěž), je na zátěž (spotřebič) přenesena pouze část výkonu (celkový výkon), která by mohla být přenesena na zátěž, pokud by fázový posun byl nulový (odporová zátěž).
Část celkového výkonu, kterou bylo možné přenést na zátěž během periody střídavého proudu, se nazývá činný výkon. Rovná se součinu efektivních hodnot proudu a napětí a kosinu fázového úhlu mezi nimi (cos φ).
Výkon, který nebyl přenesen na zátěž, ale vedl ke ztrátám v důsledku ohřevu a záření, se nazývá jalový výkon. Rovná se součinu efektivních hodnot proudu a napětí a sinu fázového úhlu mezi nimi (sin φ).
Navzdory skutečnosti, že jalová energie je přenášena ze zdroje na jalovou zátěž a zpět (dvakrát za periodu, změna směru každou čtvrtinu periody), jalový proud způsobuje další energetické ztráty v aktivním odporu vodičů se ze zdroje odebírá, než se vrací (ztráty se nevrátí zpět do zdroje), proto by měl být generátor (transformátor, záložní zdroj atd.) odebírán o vyšším výkonu a vodiče většího průřezu.
V radiotechnice může být užitečný jalový výkon (například oscilační obvody).
Velké podniky generují velké jalové proudy, které negativně ovlivňují fungování energetického systému. Z tohoto důvodu se u nich bere v úvahu jak činná, tak jalová složka výkonu. Aby se snížila tvorba jalových proudů, podniky používají jednotky pro kompenzaci jalového výkonu.
Nečinný výkon (pasivní výkon, N) je výkon nelineárního zkreslení proudu, který se rovná druhé odmocnině rozdílu mezi druhou mocninou celkových a činných výkonů v obvodu střídavého proudu.
V obvodu se sinusovým napětím je neaktivní výkon roven druhé odmocnině součtu druhých mocnin jalového výkonu a mocnin vyšších harmonických proudu.
Při nepřítomnosti vyšších harmonických se neaktivní výkon rovná modulu jalového výkonu.
Výkon harmonické proudu je chápán jako součin efektivní hodnoty proudu dané harmonické s efektivní hodnotou napětí.
Přítomnost nelineárních proudových zkreslení v obvodu znamená narušení úměrnosti mezi okamžitými hodnotami napětí a proudu způsobené nelinearitou zátěže, například když je zátěž pulzní povahy.
Při nelineární zátěži roste zdánlivý (celkový) výkon v obvodu vlivem síly nelineárních proudových zkreslení, která se nepodílí na výkonu práce.
Síla nelineárních zkreslení není aktivní a zahrnuje jak jalový výkon, tak sílu jiných zkreslení proudu.
Nečinný výkon se skládá ze součástí (například zkreslení)
Tato fyzikální veličina má rozměr výkonu, takže jako měrnou jednotku neaktivního výkonu lze použít VA (voltampér) nebo VAR (voltampér jalový).
Zdánlivý výkon (S) se rovná napětí krát proud, měřený ve voltampérech (VA nebo mezinárodní VA).
Při lineární zátěži se celkový výkon rovná druhé odmocnině součtu druhých mocnin činného a jalového výkonu.
Při nelineární zátěži (například spínané zdroje bez korektoru účiníku) se celkový výkon rovná druhé odmocnině součtu druhých mocnin činného a neaktivního výkonu.
Praktickou měrnou jednotkou pro elektrickou energii je kilowatthodina (kWh), tzn. práce vykonávaná při konstantním výkonu (1 kW) po dobu 1 hodiny. Mimosystémová jednotka měření množství vyrobené nebo spotřebované energie a také vykonané práce. Používá se především pro měření spotřeby elektřiny v běžném životě a výrobě a pro měření výroby elektřiny v elektroenergetice.
Elektroměr v bytě počítá činný výkon.
Teoretické základy elektrotechniky. Bessonov L.A.
Elektrické a magnetické obvody. Zherebtsov I.P.
Základy moderní energetiky: učebnice pro vysoké školy: ve 2 svazcích / pod generální redakcí příslušného člena. RAS E. V. Ametistova
elektrická energie, práce vykonaná elektrickým proudem za jednotku času. Ve stejnosměrných obvodech se elektrický výkon rovná součinu elektrického napětí U (ve voltech) a proudu I (v ampérech).
V obvodech střídavého proudu se rozlišuje okamžitý, činný, jalový a zdánlivý výkon. Okamžitý elektrický výkon se rovná součinu okamžitých hodnot U a I. Činný elektrický výkon je průměrná hodnota okamžitého výkonu střídavého proudu za určité období; charakterizuje rychlost přeměny elektrické energie na jiné druhy energie (například tepelnou, světelnou, mechanickou). V jednofázových (sinusových) proudových obvodech je činný elektrický výkon P = UI ∙ cos φ, pro třífázový proud P = √3 ∙ UI ∙ cos φ; U a I jsou efektivní (rms za periodu) hodnoty napětí a proudu, φ je úhel fázového posunu mezi I a U. Činný elektrický výkon lze vyjádřit pomocí I nebo U a činným odporem elektrického obvodu r nebo jeho vodivost G podle vzorce: P = I²r = U²G. V libovolném elektrickém obvodu je činný elektrický výkon roven součtu činných výkonů jednotlivých sekcí obvodu. Jednotkou činného elektrického výkonu je watt. Jalový elektrický výkon charakterizuje rychlost akumulace energie v kondenzátorech a induktorech a také výměnu energie mezi jednotlivými sekcemi elektrického obvodu (zejména mezi generátorem a přijímačem). V obvodech se sinusovým proudem je jalový elektrický výkon sekce Q = UI ∙ sin φ. Jednotkou jalového výkonu je var. Celkový (zdánlivý) elektrický výkon charakterizuje výkon dodávaný do obvodu zdrojem střídavého proudu. Pro obvody se sinusovým proudem je celkový výkon vztažen k činnému a jalovému elektrickému výkonu vztahem: S = √(P² + Q²) = UI. Jednotkou celkového elektrického výkonu je voltampér (VA). U nesinusových proudových obvodů je elektrický výkon roven součtu průměrných výkonů jednotlivých harmonických.
Redakce technologií a zařízení. První publikace: Velká ruská encyklopedie, 2012.
Publikováno 12. července 2023 v 11:43 (GMT+3). Poslední aktualizace 12. července 2023 v 11:43 (GMT+3). Kontaktujte redakci
Oblasti odbornosti: Elektrické obvody a signály
- Vědecký a vzdělávací portál “Velká ruská encyklopedie”
Vytvořeno s finanční podporou Ministerstva digitálního rozvoje, komunikací a masových komunikací Ruské federace.
Osvědčení o registraci hromadných sdělovacích prostředků EL č. FS77-84198, vydané Federální službou pro dohled nad komunikacemi, informačními technologiemi a hromadnými komunikacemi (Roskomnadzor) dne 15. listopadu 2022.
ISSN: 2949-2076 - Zakladatel: Autonomní nezisková organizace „Národní vědecké a vzdělávací centrum „Velká ruská encyklopedie“
Šéfredaktor: Kravets S.L.
Telefon redakce: +7 (495) 917 90 00
E-mailem Redakční e-mail: [email protected]
- © ANO BRE, 2022 – 2024. Všechna práva vyhrazena.
- Podmínky použití informací. Veškeré informace zveřejněné na tomto portálu jsou určeny pouze pro osobní potřebu a nejsou předmětem další reprodukce.
Mediální obsah (ilustrace, fotografie, videa, zvukové materiály, mapy, naskenované obrázky) lze použít pouze se svolením držitelů autorských práv. - Podmínky použití informací. Veškeré informace zveřejněné na tomto portálu jsou určeny pouze pro osobní potřebu a nejsou předmětem další reprodukce.
Mediální obsah (ilustrace, fotografie, videa, zvukové materiály, mapy, naskenované obrázky) lze použít pouze se svolením držitelů autorských práv.