Мощность - формула, определение и виды величины
При наличии постоянного тока в сети мощность представляет собой трату энергии в единицу времени. Её единицей измерения является Ватт.
В электрической сети речь идёт об энергии, которая тратится на перемещение электронов под действием электрического поля.
Мощность в цепи переменного тока
В этом случае она состоит из двух компонентов — активной и реактивной. Первая — это та, которая выделяется на активных элементах. Реактивная обеспечивается с помощью имеющихся в цепи ёмкости и индуктивности.
Реактивная энергия то концентрируется в элементе, то полностью отдаётся в сеть. По фазе она сдвинута на 90 градусов.
Общая мощность вычисляется на основе активной и реактивной по теореме Пифагора.
Расчет мощности по току и напряжению
В этом случае она равна произведению подведённого напряжения U и силы тока I, проходящей через цепь. В таких схемах присутствуют только активные элементы. Они носят название активных.
Формула полезной мощности выражается следующим образом:
P = I ∗ U
Однако иногда требуется выполнить определение этой величины на основании сопротивления и напряжения. В этом случае после применения закона Ома формула примет такой вид:
P = U2 / R
Если нужно выразить рассматриваемую величину через I и R, то можно записать формулу так:
P = I2 ∗ R
При рассмотрении мощности переменного тока рассматривается несколько разновидностей этой величины:
1. Мгновенная мощность характеризует значение этой характеристики на протяжении очень короткого периода времени. Поскольку постоянно происходит изменение силы тока и напряжения, то эта величина будет постоянно изменяться, её формула выглядит следующим образом:
Здесь используются мгновенные значения I и U. Символ «омега» - это круговая частота переменного тока, а «фи» - сдвиг по фазе;
2. Активная мощность показывает потерю энергии, связанную только с активными элементами. Для неё применяется такая формула:
3. Реактивная мощность возникает при наличии индуктивности или ёмкости. Такие элементы то накапливают энергию, то полностью отдают её в цепь. Формула для её расчета выглядит следующим образом:
Здесь X обозначает активное сопротивление.
Полная мощность электрической цепи переменного тока находится на основе значений активной и реактивной величины. Их изображают графически под прямым углом.
Если построить с их помощью прямоугольник, то длина его диагонали будет представлять полную мощность. Её можно найти с использованием теоремы Пифагора:
Обозначение полной мощности — S. Для более точных вычислений можно воспользоваться онлайн калькулятором.
Однофазные нагрузки
В этом случае P вычисляют по такой формуле:
Здесь символом «фи» обозначен сдвиг между током и напряжением по фазе.
Расчет мощности в трехфазной сети
Для трехфазной сети рассматриваемая величина является суммой трёх слагаемых:
Суммирование происходит с учётом всех трёх фаз.
Баланс мощностей в электрической цепи
В любой электрической цепи должен быть обеспечен баланс мощностей электричества. При этом потребляемая должна соответствовать той, которая вырабатывается источником тока. При этом в цепи может быть несколько источников тока для потребляемой мощности.
Сказанное можно проиллюстрировать на следующем примере.
На схеме присутствуют два источника тока и четыре активных элемента в виде резисторов. В левой части употреблён минус из-за того, что направление электродвижущей силы не совпадает с тем, которое у тока.
