Kasalukuyan, boltahe, kapangyarihan: mga pangunahing katangian ng kuryente

Ang kuryente ay matagal nang ginagamit ng tao upang matugunan ang kanyang mga pangangailangan, ngunit ito ay hindi nakikita, hindi napapansin ng mga pandama, kaya't ito ay mahirap maunawaan. Upang gawing simple ang paliwanag ng mga prosesong elektrikal, madalas silang inihambing sa mga haydroliko na katangian ng isang gumagalaw na likido.

Halimbawa, pumupunta siya sa aming apartment sa pamamagitan ng wire Elektrisidad na enerhiya mula sa mga malalayong generator at tubig sa gripo mula sa isang pressure pump. Gayunpaman, pinapatay ng switch ang mga ilaw at pinipigilan ng saradong gripo ng tubig na maubos ang tubig sa gripo. Upang gawin ang trabaho, kailangan mong i-on ang switch at buksan ang gripo.

Ang isang direktang daloy ng mga libreng electron sa pamamagitan ng mga wire ay dadaloy sa filament ng bombilya (isang electric current ang dadaloy) na maglalabas ng liwanag. Ang tubig na lumalabas sa gripo ay aalis sa lababo.

Ginagawang posible din ng pagkakatulad na ito na maunawaan ang mga quantitative na katangian, upang maiugnay ang lakas ng kasalukuyang sa bilis ng paggalaw ng likido at upang tantyahin ang iba pang mga parameter.

Ang boltahe ng mains ay inihambing sa potensyal ng enerhiya ng pinagmumulan ng likido. Halimbawa, ang pagtaas ng haydroliko na presyon mula sa isang bomba sa isang tubo ay lilikha ng isang mataas na bilis ng paggalaw ng likido, at isang pagtaas sa boltahe (o ang pagkakaiba sa pagitan ng mga potensyal ng phase - ang input wire at ang gumaganang zero - ang output) tataas ang incandescence ng bombilya, ang lakas ng radiation nito .

Ang paglaban ng electrical circuit ay inihambing sa lakas ng pagpepreno ng haydroliko na daloy. Ang rate ng daloy ay apektado ng:

• lagkit ng likido;

• pagbara at pagbabago sa cross-section ng mga channel. (Sa kaso ng water faucet, ang posisyon ng control valve.)

Ang halaga ng electrical resistance ay apektado ng ilang mga kadahilanan:

• ang istraktura ng sangkap na tumutukoy sa pagkakaroon ng mga libreng electron sa isang konduktor at nakakaapekto paglaban; 

• cross-sectional area at haba ng kasalukuyang konduktor;

• temperatura.

Inihahambing din ang kuryente sa potensyal ng enerhiya ng daloy sa haydrolika at tinatantya mula sa gawaing ginawa sa bawat yunit ng oras. Ang kapangyarihan ng isang electrical appliance ay ipinahayag ng kasalukuyang iginuhit at ang inilapat na boltahe (para sa AC at DC circuits).

Ang lahat ng mga katangiang ito ng kuryente ay pinag-aralan ng mga sikat na siyentipiko na nagbigay ng mga kahulugan ng kasalukuyang, boltahe, kapangyarihan, paglaban at inilarawan sa pamamagitan ng mga pamamaraang matematikal ang magkaparehong relasyon sa pagitan nila.

Ang sumusunod na talahanayan ay nagpapakita ng mga pangkalahatang ugnayan para sa AC at DC circuit na maaaring magamit upang pag-aralan ang pagganap ng mga partikular na circuit.

Tingnan natin ang ilang halimbawa ng kanilang paggamit.

Halimbawa #1. Paano makalkula ang paglaban at kapangyarihan

Ipagpalagay na gusto mong pumili ng kasalukuyang limiter na magpapagana sa circuit ng pag-iilaw. Alam namin ang supply boltahe ng on-board network «U», katumbas ng 24 volts at ang kasalukuyang pagkonsumo «I» ng 0.5 amps, na hindi dapat lumampas. Ayon sa expression (9) ng batas ng Ohm, kinakalkula namin ang paglaban «R». R = 24 / 0.5 = 48 ohms.

Sa unang sulyap, ang halaga ng risistor ay natutukoy. Gayunpaman, hindi ito sapat. Para sa maaasahang operasyon ng sema, kinakailangan upang kalkulahin ang kapangyarihan ayon sa kasalukuyang pagkonsumo.

Ayon sa pagpapatakbo ng batas ng Joule-Lenz, ang aktibong kapangyarihan «P» ay direktang proporsyonal sa kasalukuyang «I» na dumadaan sa wire at ang inilapat na boltahe «U». Ang relasyon na ito ay inilalarawan ng formula (11) sa talahanayan sa ibaba.

Kinakalkula namin: P = 24×0.5 = 12 W.

Nakukuha natin ang parehong halaga kung gumagamit tayo ng mga formula (10) o (12).

Ang pagkalkula ng kapangyarihan ng risistor sa pamamagitan ng kasalukuyang pagkonsumo nito ay nagpapakita na sa napiling circuit kinakailangan na gumamit ng paglaban ng 48 Ohm at 12 W. Ang isang risistor na may mas mababang kapangyarihan ay hindi makatiis sa inilapat na mga karga, ito ay magpapainit at masunog. sa agos ng panahon.

Ipinapakita ng halimbawang ito ang pag-asa kung paano nakakaapekto ang kasalukuyang load at boltahe ng network sa kapangyarihan ng user.

Halimbawa #2. Paano makalkula ang kasalukuyang

Para sa isang pangkat ng mga socket na nilayon para sa pagpapagana ng mga de-koryenteng kasangkapan sa sambahayan sa kusina, kinakailangan na pumili ng isang proteksiyon na circuit breaker. Ang kapangyarihan ng mga device ayon sa data ng pasaporte ay 2.0, 1.5 at 0.6 kW.

Sagot. Gumagamit ang apartment ng 220-volt single-phase AC network. Ang kabuuang kapangyarihan ng lahat ng mga device na konektado sa trabaho sa parehong oras ay magiging 2.0 + 1.5 + 0.6 = 4.1 kW = 4100 W.

Gamit ang formula (2), tinutukoy namin ang kabuuang kasalukuyang ng pangkat ng mga mamimili: 4100/220 = 18.64 A.

Ang pinakamalapit na na-rate na circuit breaker ay may tripping rate na 20 amps. Pinipili namin ito. Ang isang makina na may mas mababang halaga kaysa sa 16 A ay permanenteng magsasara mula sa labis na karga.

Mga pagkakaiba sa mga parameter ng mga de-koryenteng circuit sa alternating current

Mga single-phase na network

Kapag sinusuri ang mga parameter ng mga de-koryenteng kasangkapan, kinakailangang isaalang-alang ang mga kakaibang katangian ng kanilang operasyon sa mga alternating kasalukuyang circuit, kapag, dahil sa impluwensya ng dalas ng industriya, lumilitaw ang mga capacitive load sa mga capacitor (inilipat nila ang kasalukuyang vector ng 90 degrees nangunguna sa boltahe vector), at sa windings ng coil - inductive (ang kasalukuyang ay 90 degrees sa likod ng boltahe). Sa electrical engineering ang mga ito ay tinatawag na reactive load... Magkasama silang lumikha ng reactive power loss «Q» na walang kapaki-pakinabang na gawain.

Sa aktibong load, walang phase shift sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe.

Sa ganitong paraan, ang isang reaktibong sangkap ay idinagdag sa aktibong halaga ng kapangyarihan ng isang de-koryenteng kasangkapan sa mga alternating kasalukuyang circuits, dahil sa kung saan ang kabuuang lakas ay tumataas, na karaniwang tinatawag na buo at ipinahiwatig ng index «S».

Alternating sinusoidal current sa isang single-phase network

Ang electric current at frequency boltahe ay nag-iiba sa oras sa sinusoidal na paraan. Alinsunod dito, mayroong pagbabago sa kapangyarihan. Ang pagtukoy sa kanilang mga parameter sa iba't ibang mga punto sa oras ay hindi gaanong makatuwiran. Samakatuwid, ang kabuuang (pagsasama) na mga halaga ay pinili para sa isang tiyak na tagal ng panahon, bilang panuntunan, ang panahon ng oscillation T.

Ang pag-alam sa mga pagkakaiba sa pagitan ng mga parameter ng alternating at direktang kasalukuyang mga circuit ay nagbibigay-daan sa iyo upang wastong kalkulahin ang kapangyarihan sa pamamagitan ng kasalukuyang at boltahe sa bawat partikular na kaso.

Mga network na may tatlong yugto

Karaniwan, binubuo ang mga ito ng tatlong magkaparehong single-phase circuit, na na-offset sa isa't isa sa kumplikadong eroplano ng 120 degrees. Ang mga ito ay bahagyang naiiba sa mga naglo-load sa bawat yugto, inililipat ang kasalukuyang mula sa boltahe sa pamamagitan ng isang anggulo phi. Dahil sa hindi pagkakapantay-pantay na ito, isang kasalukuyang I0 ang nalikha sa neutral na konduktor.

Alternating sinusoidal current sa isang three-phase network

Ang boltahe sa sistemang ito ay binubuo ng mga boltahe ng phase (220 V) at mga boltahe ng linya (380 V).

Ang kapangyarihan ng isang three-phase current device na konektado sa circuit ay ang kabuuan ng mga bahagi sa bawat phase. Ito ay sinusukat gamit ang mga espesyal na aparato: wattmeters (aktibong bahagi) at varmeters (reaktibo). Posibleng kalkulahin ang kabuuang paggamit ng kuryente ng isang three-phase current device batay sa mga sukat ng wattmeter at varmeter gamit ang triangle formula.

Mayroon ding hindi direktang paraan ng pagsukat batay sa paggamit ng isang voltmeter at ammeter na may kasunod na mga kalkulasyon ng mga nakuhang halaga.

Maaari mo ring kalkulahin ang kabuuang kasalukuyang pagkonsumo, alam ang magnitude ng maliwanag na kapangyarihan S. Upang gawin ito, sapat na upang hatiin ito sa halaga ng boltahe ng linya.