Расчет схем электрических: works.doklad.ru – Учебные материалы

Содержание

‎App Store: Электрические расчеты

Электрические расчеты являются лучшим приложением в секторе электроэнергии, он имеет много вычислений, которые могут помочь вам в вашей работе. Он не может пропустить в вашем смартфоне!

Основные расчеты:
Расчет сечения провода, падения напряжения, силы тока, напряжения, активной / полной / реактивной мощности, коэффициента мощности, сопротивления, Максимальная длина провода, Токовая пропускная способность изолированных проводников / неизолированных проводников, Пропускная способность шины, Заполнение кабельных каналов, Подбор автоматического выключателя, Допустимая пропускаемая энергия кабеля (K²S²), Рабочий ток, Реактивное сопротивление, Импеданс, Компенсация реактивной мощности, Реактивная мощность конденсаторов при различных напряжениях, Система заземления, Ток короткого замыкания, Сопротивление проводника, Расчет температуры кабеля, Потери мощности в кабелях, Температурные сенсоры (PT/NI/CU, NTC, термопары…), Значения аналогового сигнала, Эффект Джоуля, Ток повреждения цепей, Оценка риска перенапряжений атмосферного происхождения.

Электронные расчеты:
Цветовой код резистора / индуктивности, Цветовое значение резисторов, Коды SMD резисторов, Кодировка конденсаторов, Коды индуктивности, Предохранители, Соединение резисторов, Соединение конденсаторов, Резонансная частота, Делитель напряжения, Разветвление тока, Стабилитрон (диод Зенера) как стабилизатор напряжения, Гасящий резистор, Резистор для светодиода, Время работы аккумулятора, Первичная/Вторичная обмотка трансформатора, Длина антенны, Калькулятор дискового пространства и полосы пропускания для систем CCTV.

Расчеты двигателя:
КПД, Двигатель из трехфазного в однофазный, Конденсаторный запуск однофазного двигателя, Частота вращения электродвигателя, Скольжение электродвигателя, Максимальный крутящий момент, Ток полной нагрузки электродвигателя, Схема трехфазного электродвигателя (6/9/12 отведений от обмотки), Класс изоляции двигателя, Подключение двигателя, Маркировка клемм двигателя.

Преобразователи:
Преобразование Δ-Y, мощности, Таблица преобразования AWG/мм²/SWG, Сравнение сечений британских и метрических проводов, сечения, длины, напряжения (Амплитуда), sin/cos/tan/φ, энергии, температуры, давления, А•ч/кВт•ч, вар/мкФ, Гаусс/Тесла, RPM (об/мин) – рад/с – м/с, частоты / угловой скорости, крутящего момента, битов и байтов, угловых мер.

Ресурсы:
Категории применения предохранителей, UL/CSA класс предохранителей, Стандартные значения резисторов, Токо-временные характеристики, Таблица реактивного сопротивления кабелей, Таблица удельного сопротивления и проводимости, Таблица стандартных падений напряжения, Размеры и вес кабелей, Классы защиты IP, Маркировка Atex, Классы приборов, Разрешение систем видеонаблюдения (CCTV), Цветовые коды и данные термопар, Коды стандарта ANSI, Электрические символы, Электричество во всем мире, Типы вилок и розеток, IEC 60320 разъемы, Гнезда C-формы (IEC 60309), Разъемы Nema, Разъемы EV для зарядки электромобилей, Цветовая кодировка проводов, Приставки СИ, Единицы измерения, Размеры трубы.

Распиновка:
Кабели Ethernet (RJ-45), Ethernet с поддержкой PoE, RJ-9,11,14,25,48, Распиновка, Цветовая кодировка волоконно-оптического кабеля, Scart, USB, HDMI, VGA, DVI, RS-232, FireWire (IEEE1394), Molex, Sata, Apple Lightning, Apple Dock, DisplayPort, PS/2, Raspberry PI, ISO 10487 (Som auto), OBD II, XLR (Audio/DMX), MIDI, Jack, Цветовая маркировка разъемов RCA, Thunderbolt, SD карты, СИМ карты, дисплея LCD 16×2, IO-Link.

Приложение также содержит очень полезную форму.

список переводчиков: https://www.gallinaettore.com/ios-apps/electrical_calculations/#languages

Пожалуйста, не используйте рейтинговой системы сообщать об ошибках!
вместо контакта.

Преобразования электрических схем. Методы расчета и анализа линейных электрических цепей в режиме постоянного тока

Преобразования электрических схем

Типичные преобразования: а) последовательное соединение элементов

– резистивных элементов

– индуктивных элементов

– емкостных элементов

– источников напряжений

Источники тока последовательно не соединяются.

б) Параллельное соединение – резистивных элементов

– индуктивных элементов

– емкостных элементов

.

– источников тока

Замечание: соединение источников напряжения допустимо только для идентичных источников.

Преобразование «треугольника» в «звезду» и наоборот

Преобразование из «треугольника» в «звезду»

Преобразование из «звезды» в «треугольник»

Преобразование реального источника напряжения в реальный источник тока (эквивалентные источники тока и напряжения)

, то

Пусть имеется реальный источник ( рис.), если

Эти соотношения можно получить, если воспользоваться принципом эквивалентности, т.е. токи и напряжения в непреобразованной части схемы остаются постоянными

.

Методы расчета и анализа линейных электрических цепей в режиме постоянного тока

Расчет и анализ по законам Кирхгофа

Метод базируется на первом и втором законах Кирхгофа (ЗТК и ЗНК). Количество уравнений:

и

При составлении уравнений ЗНК нельзя выбирать контуры с источником тока. Контуры выбираются независимо друг от друга. Независимые контуры – это контуры, которые отличаются друг от друга хотя бы одной новой ветвью.

Пусть имеем электрическую схему, изображенную на рисунке. Алгоритм: 1. Обозначим узлы.

2. Обозначим токи в ветвях. 3. Выбираем независимые контуры. 4. Выберем направление обхода контура. 5. Составим

уравнений по ЗТК:

.

уравнений по ЗНК

6. Составим

для контура I

для контура II

.

7. Система:

Решаем относительно независимых переменных

После определения токов

.

, определяем напряжение на элементах схемы

и т.д. Чтобы определить напряжение на зажимах источника тока, необходимо напряжение на источнике тока обозначить как U источника, направив в любом направлении.

Метод наложения

Пусть имеется цепь, приведенная на рисунке.

Необходимо определить токи и напряжения на элементах. Алгоритм: 1. Обозначаем узлы. 2. Обозначаем токи в ветвях. 3. Определяем частичные токи от одного воздействия.

Для этого: а) Удаляем из схемы источники напряжения (

убираем совсем), а зажимы к которым были подключены источники напряжения соединяем вместе, т.е. замыкаем. б) Полученная схема приведена на рисунке

в) Определяем токи

определяем по формуле разброса.

Формулы разброса (рис.б):

Далее: Убираем из схемы источники тока

и

, оставляем разомкнутыми.

клеммы, к которым был подключен источник

Клеммы, к которым был подключен

– замыкаем.

Полученная частичная схема приведена на рисунке

Определяем частичные токи

.

Далее: Убираем из схемы источники тока

и

, оставляем разомкнутыми.

клеммы, к которым был подключен источник

Клеммы, к которым был подключен

– замыкаем.

Полученная частичная схема приведена на рисунке

Определяем токи

,

=0,

, как арифметическую сумму частичных токов

Определяем токи

.

Определяем напряжения на элементах по закону Ома

.

Определяем баланс мощности

(Чтобы найти напряжение источника тока нужно взять контур с источником тока и по ЗНК записать уравнение.)

В.

1,5 = 1,5  баланс выполняется, следовательно, расчет схемы выполнен верно.

Метод эквивалентного генератора Метод базируется на теореме Тевенина и Нортона, позволяет упростить решение (анализ) задачи, связанной с передачей энергии от источника к определенному потребителю – приемнику. Пусть имеется цепь, приведенная на рисунке.

.

Требуется определить ток и напряжение, например, ток I2 в ветви

и напряжение на

Алгоритм анализа для метода эквивалентного генератора напряжения (А) 1. Обозначим токи в ветвях

2. Обозначим зажимы а и б, к которым подключено сопротивление

, напряжение между зажимами а и б обозначаем, как

3. Удаляем из схемы

(напряжение холостого хода) и направляем его по направлению тока .

4. Определяем

из уравнения ЗНК, составленного для контура, в котором нет источника тока

5. Определяем неизвестные токи:

не существует, так как для источника

Тока в цепи от источника цепь имеет бесконечно большое сопротивление. 6. Определяем эквивалентное сопротивление цепи относительно разомкнутой ветви – зажимов а, б при удаленных источниках

.

7. Представим схему относительно зажимов а и б в виде источника напряжения с задающим напряжением

и внутренним сопротивлением

, а к клеммам источника подключим удаленное сопротивление

8.  Определяем ток, протекающий через сопротивление R2

.

Метод узловых потенциалов (напряжений) Базируется на ЗТК и законе Ома, является наиболее распространенным методом, так как позволяет провести расчеты любых цепей на ЭВМ. Количество уравнений

если нет ветви с идеальным источником напряжения (ветвь, которая содержит только источник) и

в противном случае.

Пусть имеется схема, приведенная на рисунке

Необходимо определить токи в ветвях и напряжения на элементах.

Алгоритм метода: 1. Обозначаем узлы. 2. Обозначаем токи. 3. Обозначаем потенциалы узлов. 4. Выбираем базисный узел – такой узел, значение потенциала которого принимается равное нулю. При этом заметим:

а) если в схеме нет ветви с идеальным источником ЭДС, тогда в качестве базисного узла может быть выбран любой узел; б) если в схеме есть ветвь с идеальным источником напряжения (у нас это ветвь с источником

, тогда в качестве базисного узла принимается узел схемы, к которому подключен «минус» идеального источника ЭДС. При этом потенциал, к которому подключен «плюс» принимается, равным значению ЭДС) ( )

, а идеальный источник напряжения удаляется из схемы, при этом зажимы, к которым он был подключен, остаются разомкнутыми (рисунок ).

5. Составим уравнения по ЗТК для узлов 1-3

6. Определяем токи в ветвях через потенциалы узлов, используя закон

Расчет электрических цепей ❤️ | Физика

1. Смешанное соединение проводников

Рассмотрим электрическую схему на рисунке 61.1. Некоторые проводники в ней соединены последовательно друг с другом, а некоторые — параллельно.

? 1. Какие проводники в этой схеме соединены последовательно друг с другом? Какие — параллельно?

Соединение проводников, при котором часть проводников соединена последовательно друг с другом, а часть — параллельно, называют смешанным. При расчете сопротивления смешанного соединения проводников часто используют

метод эквивалентного преобразования схем. При этом данную схему последовательно преобразуют в более простую, но имеющую такое же сопротивление.

Например, схему, изображенную на рисунке 61.1, можно преобразовать по следующему плану: 1. Заменить участок цепи с резисторами 1 и 2 одним резистором с сопротивлением, которое мы обозначим R12. 2. Заменить участок цепи, содержащий резисторы с сопротивлениями R12 и R3, одним резистором с сопротивлением, которое мы обозначим R123. 3. Заменить участок цепи с резисторами 4 и 5 одним резистором с сопротивлением, которое мы обозначим R45. 4. Заменить участок цепи с резисторами сопротивлением

R123 и R45 одним резистором.

Его сопротивление и будет равно сопротивлению всего участка цепи.

? 2. В цепи, схема которой изображена на рисунке 61.1, сопротивление каждого резистора, выраженное в омах, примите равным номеру этого резистора. Начертите схемы, соответствующие каждому пункту намеченного выше плана; найдите R12, R123, R45 и сопротивление всего участка.

Не всегда с первого взгляда на электрическую схему можно распознать вид соединения проводников.

В таком случае полезно найти точки с одинаковым потенциалом (например, соединенные проводами, сопротивление которых в таких задачах считают обычно пренебрежимо малым). Затем надо перечертить схему, объединив точки с одинаковым потенциалом.

Рассмотрим, например, схему участка цепи, изображенную на рисунке 61.2.

Точки А и С соединены проводом с пренебрежимо малым сопротивлением, поэтому потенциалы этих точек равны. То же можно сказать и о точках В и D.

Следовательно, схему можно перечертить, объединив точки А и С в одну точку (обозначим ее АС), а точки В и D объединив в точку ВD. При этом, согласно исходной схеме, один конец каждого из трех резистов соединен с точкой АС, а другой — с точкой BD (рис. 61.3).

Теперь мы видим, что резисторы соединены параллельно.

? 3. Перенесите в тетрадь рисунок 61.2 и отметьте на нем направление тока в каждом резисторе, считая, что потенциал точки А выше потенциала точки D.

? 4. На рисунке 61.4 изображена схема участка электрической цепи. Сопротивление каждого резистора, выраженное в омах, равно номеру резистора. Обратите внимание: потенциалы точек А и С различны. а) Перечертите схему, изображенную на рисунке 61.4, так, чтобы легко было распознать вид соединения резисторов.

б) Найдите сопротивление всего участка цепи.

К сожалению, не всякую электрическую схему можно поэтапно упрощать, используя только формулы для последовательного и параллельного соединений. На рисунке 61.5 приведен пример схемы участка цепи, которую нельзя упростить таим образом.

Но для некоторых частных случав можно найти сопротивление и такого участка цепи уже известными нам способами. Чтобы догадаться, каковы эти случаи, заменим резистор 5 идеальным вольтметром (рис. 61.6). (Напомним, что идеальным считают вольтметр, сопротивление которого можно принять бесконечно большим.)

? 5. Разность потенциалов между точками А и В равна 21 В. Сопротивления резисторов, выраженные в омах, равны их номерам. а) Чему равна разность потенциалов между точками А и С? б) Чему равна разность потенциалов между точками А и D? в) Каковы показания вольтметра? г) Резистором с каким сопротивлением надо заменить резистор 4, чтобы показания вольтметра были равны нулю?

? 6. Объясните, почему показания вольтметра будут равны нулю независимо от напряжения между точками А и В, если сопротивления резисторов на схеме, изображенной на рисунке 61.6, удовлетворяют соотношению

R1/R2 = R3/R4. (1)

Схему, изображенную на рисунке 61.6, называют мостиком Уитстона. С ее помощью можно измерить сопротивление одного из четырех резисторов, подбирая сопротивления остальных трех так, чтобы выполнялось соотношение (1).

? 7. Для сопротивлений резисторов 1 — 4 в цепи, изображенной на рисунке 61.5, выполняется соотношение (1). а) Объясните, почему сопротивление данного участка цепи не зависит от сопротивления резистора 5. б) Сопротивления резисторов 1 и 3 равны соответственно 10 Ом и 15 Ом. Подберите такие значения сопротивлений резисторов 2 и 4, чтобы сопротивление всего участка было равно 24 Ом независимо от сопротивления резистора 5.

2. Максимальная мощность во внешней цепи

? 8. К источнику с ЭДС ξ и внутренним сопротивлением r подключено внешнее сопротивление R (рис. 61.7). а) Выразите мощность тока во внешней цепи через ξ, r и R. б) Используя производную, найдите, при каком R мощность тока во внешней цепи будет максимальной.

Эту задачу можно решить и без помощи производной. Для этого надо воспользоваться формулой для мощности тока во внешней цепи

P = UI,

Где U — напряжение на внешнем сопротивлении (напомним, что оно равно напряжению на полюсах источника тока), I — сила тока в цепи.

? 9. Объясните, почему мощность тока во внешней цепи выражается формулой

P = (ξ — Ir)I. (2)

Подсказка. Выразите напряжение на полюсах источника через ξ, I, r, используя закон Ома для всей цепи.

Правая часть равенства (2) представляет собой квадратичную функцию от силы тока I. Графиком ее является парабола.

? 10. Начертите график зависимости P(I) при изменении силы тока I от нуля до максимального значения (равного силе тока при коротком замыкании). а) При каком значении I достигается максимум функции P(I)?

б) Какому сопротивлению внешней цепи соответствует это значение I? Подсказка. Воспользуйтесь законом Ома для всей цепи.

Итак, максимальная мощность тока во внешней цепи достигается, когда сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению источника тока.

? 11. Чему при этом равен КПД источника тока?

3. Конденсаторы в цепи постоянного тока

Постоянный ток не может идти через конденсатор, потому что между его обкладками находится диэлектрик. Однако между обкладками конденсатора, включенного в цепь постоянного тока, может существовать разность потенциалов, и тога конденсатор будет заряженным. Начнем с самых простых случаев, когда в цепи, помимо конденсатора, есть только один резистор.

? 12. На рисунке 61.8 изображена схема электрической цепи. ЭДС источника тока ξ = 12 В, его внутреннее сопротивление r = 2 Ом, сопротивление резистора R = 10 Ом, электроемкость конденсатора С = 2 мкФ.

61.8 а) Чему равна разность потенциалов между точками А и В? б) Чему равна разность потенциалов между точками А и D? в) Чему равен заряд конденсатора? г) Каков знак заряда обкладки конденсатора, соединенной с резистором?

? 13. На рисунке 61.9 изображена схема электрической цепи. ЭДС источника тока ξ, его внутреннее сопротивление r, сопротивление резистора R, электроемкость конденсатора C.

а) Чему равна разность потенциалов между точками А и В? б) Чему равен заряд конденсатора?

Рассмотрим теперь более сложный случай, когда в цепи есть несколько резисторов, причем они по-разному подключены к конденсатору.

? 14. В цепи (рис. 61.10) ЭДС источника ξ = 6 В, его внутреннее сопротивление r = 1 Ом, сопротивления резисторов R1 = 3 Ом, R2 = 5 Ом, R3 = 12 Ом, электроемкость конденсатора C = 8 мкФ. а) Перенесите схему в тетрадь и обозначьте, через какие элементы цепи идет ток. б) Какова сила тока в резисторе 3? в) Чему равна разность потенциалов между точками А и D? г) Чему равна разность потенциалов между точками А и В? д) Чему равно напряжение на конденсаторе?

е) Чему равен заряд конденсатора? ж) Каков знак заряда обкладки конденсатора, соединенной с резистором 2?

Дополнительные вопросы и задания

15. На рисунке 61.11 изображена схема участка электрической цепи. Сопротивление каждого резистора 1 Ом. Используя метод эквивалентного преобразования схем: а) начертите схемы последовательного упрощения данной схемы, содержащие меньше резисторов; б) для каждой схемы рассчитайте ее сопротивление и найдите общее сопротивление всего участка.

16. На схеме участка цепи, изображенной на рисунке 61.5, сопротивления резисторов R1 = 20 Ом, R2 = 100 Ом, R3 = 10 Ом, R4 = 50 Ом, R5 = 80 Ом. Каково общее сопротивление участка цепи?

17. Сопротивление внешней цепи в 4 раза больше того значения, при котором мощность тока во внешней цепи максимальна. а) Чему равен КПД источника тока? б) Во сколько раз при этом мощность тока во внешней цепи меньше максимально возможной?

Для расчета электрических цепей

Электротехника Для расчета электрических цепей

просмотров – 3129

Компьютерные программы

Рассмотрим несколько специализированных программ, применяемых для расчета электрических цепей.

Micro-Cap (далее МС), обладая большими сервисными возможностями, позволяют осуществить графический ввод и редактирование проектируемой схемы, расчет характеристик аналоговых, цифровых и смешанных аналого-цифровых устройств. С помощью МС можно рассчитать параметры электрических схем по постоянному току, переходных процессов и частотные характеристики проектируемых схем, оптимизировать параметры схемы. Программы МС имеют средства синтеза пассивных и активных аналоговых фильтров, средства моделирования функциональных схем аналоговых и цифровых устройств.

Circuit Magic – комплекс программ расчета электрических цепей постоянного и переменного тока в общем виде. Основное назначение комплекса программ – создание схем электрических цепей, расчет токов, напряжений, составление балансов мощности, построение и корректировка векторных диаграмм токов и напряжений. В состав Circuit Magic включен встроенный текстовый редактор для вывода и оформления результатов расчета. Расчет электрических цепей несколькими методами (метод узловых потенциалов, метод контурных токов и расчет по законам Кирхгофа).

Circuit Magic предназначен в основном для студентов, изучающих теоретические основы электротехники(ТОЭ), основы теории цепей (ОТЦ), физику и др.. Circuit Magic может также применятся для различных инженерных расчетов и в качестве редактора электрических схем и векторных диаграмм.

Electronic Lab (Three phase chains) – программа для расчета трёхфазных электрических цепей символическим методом, имеет удобный интуитивно понятный интерфейс. Производит расчет трёхфазной электрической цепи как с нормальным, так и с аварийными режимами работы: при соединœении нагрузки по схеме «звезда» – короткое замыкание фазы (КЗ), обрыв линœейного провода; при соединœении нагрузки по схеме «треугольник» – обрыв фазы нагрузки, обрыв линœейного провода.

Electronic Lab способна строить векторные диаграммы всœех рассчитываемых режимов работы, делать предрассчёты реактивных сопротивлений фаз (при крайне важности), задавать необходимую точность расчета любого из рассчитываемых параметров. Имеет функцию сохранения результатов расчета в файл с расширением «.rtf», а векторных диаграмм в фалы с расширениями «.bmp», «.jpg» (по выбору). Доступна функция отображения результатов расчета в текстовом редакторе Microsoft Office Word для их наилучшего оформления.

Значительно больше возможностей анализа и исследования электрических цепей предоставляют программы общего назначения Mathcad и MATLAB.

Mathcad имеет простой и интуитивный для использования интерфейс пользователя. Для ввода формул и данных можно использовать как клавиатуру, так и специальные панели инструментов. Работа осуществляется в пределах рабочего листа͵ на котором уравнения и выражения отображаются графически, в противовес текстовой записи в языках программирования. При создании документов-приложений используется принцип WYSIWYG (What You See Is What You Get — «что видишь, то и получаешь»).

Несмотря на то, что программа ориентирована на пользователœей, мало знакомых с программированием, ее применяют в достаточно сложных проектах для визуализации результатов математического моделирования с использованием распределённых вычислений и традиционных языков программирования. Также Mathcad часто используется в крупных инженерных проектах, где большое значение имеет трассируемость и соответствие стандартам.

Mathcad относится к системам компьютерной алгебры, т е. средств автоматизации математических расчетов. В этом классе программного обеспечения существует много аналогов различной направленности и принципа построения. Наиболее часто Mathcad сравнивают с такими программными комплексами, как Maple, Mathematica, MATLAB, а также с их аналогами MuPAD, Scilab, Maxima и др. При этом, объективное сравнение осложняется в связи с разным назначением программ и идеологией их использования.

Основными возможностями Mathcad являются:

решение дифференциальных уравнений различными численными методами;

построение двух- и трёхмерных графиков функций;

использование греческого алфавита как в уравнениях, так и в тексте;

выполнение вычислений в символьном режиме;

выполнение операций с векторами и матрицами;

символьное решение систем уравнений;

аппроксимация кривых;

поиск корней многочленов и функций;

поиск собственных чисел и векторов;

вычисления с единицами измерения;

интеграция с САПР-системами, использование результатов вычислений в качестве управляющих параметров.

MATLAB предоставляет пользователю большое количество (несколько сотен) функций для анализа данных, охватывающие практически всœе области математики, в частности:

матрицы и линœейная алгебра,

многочлены и интерполяция,

математическая статистика и анализ данных,

обработка данных,

дифференциальные уравнения и др..

9.2. История создания и перспективы развития программ


Читайте также


  • – Использование комплексных чисел для расчета электрических цепей переменного синусоидального тока

    Напряжение согласно рассматриваемому методу представляется следующим образом: , где – комплексное изображение синусоидального напряжения (комплекс напряжения). Ток представляется следующим образом: , где – комплексное изображение синусоидального тока (комплекс… [читать подробенее]


  • – Применение комплексных чисел для расчета электрических цепей

    Слайд 8 Расчет электрических цепей с использованием тригонометрических функций весьма сложен и громоздок, поэтому при расчете электрических цепей синусоидального тока используют математический аппарат комплексных чисел. Модуль комплексной амплитуды равен… [читать подробенее]


  • – Использование законов Кирхгофа для расчета электрических цепей

    Пусть электрическая цепь представлена в виде схемы (рис.1.10) Рис.1.10. Электрическая цепь постоянного тока При заданных значениях ЭДС и сопротивлений, необходимо составить количество уравнений, равное количеству ветвей в цепи. Из всего количества уравнений n-1 уравнений… [читать подробенее]


  • – Для расчета электрических цепей

    Компьютерные программы Рассмотрим несколько специализированных программ, применяемых для расчета электрических цепей. Micro-Cap (далее МС), обладая большими сервисными возможностями, позволяют осуществить графический ввод и редактирование проектируемой схемы,… [читать подробенее]


  • Расчет электроэнергии | Закон Ома

    Изучите формулу силы

    Мы видели формулу для определения мощности в электрической цепи: умножая напряжение в «вольтах» на силу тока в «амперах», мы получаем ответ в «ваттах». Давайте применим это к примеру схемы:

     

     

    Как использовать закон Ома для определения силы тока

    В приведенной выше схеме мы знаем, что у нас есть напряжение батареи 18 вольт и сопротивление лампы 3 Ом.Используя закон Ома для определения тока, получаем:

     

     

    Теперь, когда мы знаем ток, мы можем взять это значение и умножить его на напряжение, чтобы определить мощность:

     

    Это говорит нам о том, что лампа рассеивает (высвобождает) 108 ватт мощности, скорее всего, в виде света и тепла.

     

    Увеличение напряжения батареи

    Давайте попробуем взять ту же схему и увеличить напряжение батареи, чтобы посмотреть, что произойдет.Интуиция должна подсказывать нам, что ток цепи будет увеличиваться по мере увеличения напряжения, а сопротивление лампы останется прежним. Точно так же увеличится и мощность:

     

     

    Теперь напряжение аккумулятора составляет 36 вольт вместо 18 вольт. Лампа по-прежнему обеспечивает электрическое сопротивление 3 Ом потоку тока. Текущий сейчас:

     

     

    Это понятно: если I = E/R, и мы удваиваем E, а R остается прежним, ток должен удвоиться.Действительно, имеет: у нас теперь 12 ампер тока вместо 6. А что с мощностью?

     

    Что влияет на питание повышение напряжения батареи?

    Обратите внимание, что мощность увеличилась, как мы и подозревали, но она увеличилась немного больше, чем ток. Почему это? Поскольку мощность является функцией напряжения, умноженного на ток, а и , и напряжение, и ток удваиваются по сравнению с их предыдущими значениями, мощность увеличится в 2 x 2 раза, или в 4 раза.

    Вы можете проверить это, разделив 432 ватта на 108 ватт и увидев, что соотношение между ними действительно равно 4. Снова используя алгебру для манипулирования формулой, мы можем взять нашу исходную формулу мощности и изменить ее для приложений, где мы не знаем оба напряжение и ток: если мы знаем только напряжение (E) и сопротивление (R):

     

     

    Если мы знаем только ток (I) и сопротивление (R):

     

     

    Закон Джоуля против.

    Закон Ома

    Историческая справка: именно Джеймс Прескотт Джоуль, а не Георг Саймон Ом, первым обнаружил математическую связь между рассеиваемой мощностью и током через сопротивление. Это открытие, опубликованное в 1841 году, соответствовало форме последнего уравнения (P = I 2 R) и известно как закон Джоуля.

    Однако эти уравнения мощности так часто ассоциируются с уравнениями закона Ома, связывающими напряжение, ток и сопротивление (E=IR ; I=E/R ; и R=E/I), что их часто приписывают Ому.

     

     

    ОБЗОР:

    • Мощность измеряется в Вт , обозначается буквой «Вт».
    • Закон Джоуля: P = I 2 R ; Р = ИЭ; Р = Е 2

    СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

    Попробуйте наш калькулятор закона Ома в разделе «Инструменты».

    Как рассчитать нагрузку вашей цепи: Избегайте перегрузки ваших цепей

    Ранее мы поделились простым способом составления схемы электрической системы вашего дома. Однако, если это было слишком сложно или вы не чувствуете себя комфортно, свяжитесь с нашими опытными электриками для выполнения этой работы. На этой неделе мы поделимся тем, как можно рассчитать нагрузку цепи.

    Вы составили схему электрических цепей вашего дома и теперь можете сказать, какая цепь питает каждое устройство или прибор. Далее расчеты. Очень необходимо и полезно знать, сколько энергии потребляют ваши устройства.

    Резюме образования по электричеству:

    Прежде чем мы начнем, кратко расскажем о том, как работает электричество.Электричество измеряется в ваттах. Например, стоваттная лампа использовала сто (100 Вт) ватт электричества. Ватт – это произведение напряжения и силы тока.

    Напряжение измеряется в «вольтах», а сила тока часто рассматривается как «амперы». Чтобы рассчитать общую нагрузку на цепь, вы должны сложить мощности всех устройств в этой цепи. Лампочки и большинство мелких бытовых приборов имеют маркировку с буквой «w».

    Может ли эта цепь выдержать эту нагрузку?:

    Будьте осторожны, не прикасайтесь к включенным лампочкам. Обычно вам не нужно откручивать их, чтобы узнать мощность. Если маркировка устройства указана только в амперах, умножьте количество ампер на сто двадцать (120) вольт. Сто двадцать вольт – это напряжение стандартных цепей.

    Включите все устройства, которые постоянно подключены к цепи, а также подключаемые устройства, которые вы не очень часто отключаете от сети. Многие люди не отключают свою кофемашину, тостер, вентилятор или блендер каждый день.

    После расчета нагрузки сравните общую мощность с номинальной нагрузкой этой цепи.Ель говорит: «Схемы с выключателями «15» рассчитаны на 15 ампер». Это означает, что максимальная номинальная нагрузка одной из этих цепей составляет восемнадцать сотен ватт.

    Пример: 120 вольт x 15 ампер = 1800 Вт

    Если вы попытаетесь использовать более тысячи восьмисот ватт, вы перегрузите цепь. Сейчас все щелкает? Если вы перегрузите цепь, автоматический выключатель сработает для вашей безопасности.

    Цепи с выключателями «20» рассчитаны на двадцать ампер и имеют максимальную нагрузку в две тысячи четыреста ватт.

    Пример: 120 вольт x 20 ампер = 2400 Вт

    По сути, сравните, сколько электроэнергии вы используете в настоящее время, общую мощность и номинальную нагрузку для каждой цепи. Например, если у вас есть цепь на пятнадцать ампер, обслуживающая свет и розетки в гостиной, которая обеспечивает пятьсот ватт для освещения, пятьсот для телевизора и кабельной приставки и двести ватт для оборудования звуковой системы, вы получите всего 1200 Вт.

    Но если вы включите вакуум, когда все эти приборы подключены, вы превысите общую номинальную мощность автоматического выключателя в полторы тысячи ватт.Из-за этой перегрузки цепи выключатель сработает, отключив питание.

    Согласно эмпирическому правилу, не превышайте восьмидесяти процентов от максимальной номинальной нагрузки. Обратитесь к примеру с вакуумом. Для пятнадцатиамперной цепи безопасная нагрузка составляет 1440 Вт. Для двадцатиамперной цепи безопасная нагрузка составляет тысячу девятьсот двадцать ватт.

    Свяжитесь с Sanford Electric Company II, Inc. для решения этой проблемы. Возможно, вам понадобится новая проводка или полная замена проводки.Мы найдем решение для вашего дома. Приходите в следующий раз, чтобы узнать больше обо всем, что касается электрики.

    Штатный писатель

    Расчет тока короткого замыкания в различных точках электрических цепей (Isc)

    Доступный расчет тока повреждения

    Метод бесконечной шины

    Расчет тока короткого замыкания в различных точках электрических цепей (Isc)
    1. Ток повреждения трансформатора
    Входы:
    • Трансформатор кВА
    • Вторичное напряжение трансформатора (фаза-фаза)
    • Вторичное напряжение трансформатора (линия-нейтраль)
    • Полное сопротивление трансформатора (Zt)
    • Вторичный ток полной нагрузки трансформатора I (линия-линия)
    • Трансформатор Вторичный ток полной нагрузки I (линия-нейтраль)
    • кВА Короткое замыкание на первичной стороне
    • Полное сопротивление источника (Zu)
    • Общее сопротивление (Z =Zu+Zt)
    • Среднеквадратичное значение тока короткого замыкания, симметричное
    • Ток повреждения At Вторичная обмотка трансформатора ( Isc(LL)=I (LL)/общее сопротивление)
    • Ток неисправности на вторичной обмотке трансформатора ( Isc(LN)=I (LN) /общее сопротивление)
    2.
    Ток неисправности на главной панели
    Входы:
    • Длина кабеля от трансформатора до главной панели
    • Тип кабеля
    • Число проводников/фаз
    • Размер фазового проводника
    • Размер нейтрального проводника 0 90 Путь
    • 9
    • Постоянная фазного проводника (C1)
    • Постоянная нейтрального проводника (C2)
    • F1(LL) [F(LL)=(1,732 X Длина X Isc)/(C1 X Число проводников X Вольт)]
    • F2 (LN) [F(LL)=(1.732 X длина X Isc)/(C2 X количество проводников X напряжение)]
    • M1(LL) [M=(1/(1+F1)]
    • M2(LN) [M=(1/(1+) F2)]
    • Ток ошибки при отключении главной панели (LL) [Isc X M1]
    • Ток ошибки при отключении главной панели (LN) [Isc X M2]
    3. Ток ошибки на вспомогательной панели
    Входы:
    • Длина кабеля от главной панели до вспомогательной панели
    • Тип кабеля
    • Число проводников/фаз
    • Сечение фазового проводника
    • Размер нейтрального проводника
    • Тип кабельного канала
    • Постоянная фазового проводника 90 (C10)
      • Константа нейтрального проводника (C2)
      • F1(LL) [F(LL)=(1. 732 X Длина X Isc)/(C1 X Число проводников X Вольт)]
      • F2(LN) [F(LL)=(1,732 X Длина X Isc)/(C2 X Число проводников X Вольт)]
      • M1 (LL) [M=(1/(1+F1)]
      • M2(LN) [M=(1/(1+F2)]
      • Ток повреждения при отключении подпанели (LL) [Isc X M1]
      • Ток короткого замыкания при отключении подпанели (LN) [Isc X M2]
      4. Ток короткого замыкания на распределительном щите
      Входы:
      • Длина кабеля от подпанели до распределительного щита
      • Тип кабеля
      • № проводника /Phase
      • Сечение фазного проводника
      • Сечение нейтрального проводника
      • Тип кабелепровода
      • Постоянная фазного проводника (C1)
      • Постоянная нейтрального проводника (C2)
      • F1(FL)= (1.732 X Длина X Isc)/(C1 X Число проводников X Вольт)]
      • F2(LN) [F(LL)=(1,732 X Длина X Isc)/(C2 X Число проводников X Вольт)]
      • M1 (LL) [M=(1/(1+F1)]
      • M2(LN) [M=(1/(1+F2)]
      • Ток неисправности при отключении распределительного щита (LL) [Isc X M1]
      • Ток короткого замыкания при отключении распределительного щита (LN) [Isc X M2]
      Расчет тока короткого замыкания в различных точках электрических цепей (Isc)

      Сопутствующее содержимое EEP с рекламными ссылками

      Основные электрические расчеты — журнал IAEI

      Электрические расчеты обычно подпадают под две категории: анализ цепи постоянного тока и анализ цепи переменного тока. В типичной учебной программе по инженерии анализ цепи постоянного тока сначала вводится для резистивных сетей. После обсуждения и оценки всех сетевых теорем вводится анализ цепи переменного тока. Анализ цепей переменного тока является более сложным и требует использования исчисления, если цепи оцениваются во временной области. Обычно концепции индуктивного реактивного сопротивления, емкостного реактивного сопротивления и импеданса упрощают анализ схемы в частотной области. Чтобы обеспечить это упрощение в частотной области, должны быть соблюдены следующие критерии: источники напряжения и тока должны быть синусоидальными по своей природе, а комплексный импеданс должен быть выражен либо в полярной, либо в прямоугольной системе счисления.Векторный анализ также очень полезен, поскольку позволяет графически представить характеристики цепи. Анализ цепи переменного тока далее разбивается на однофазные и трехфазные приложения. Те же сетевые теоремы, которые используются для оценки резистивных цепей при анализе цепей постоянного тока, также могут быть использованы для оценки цепей переменного тока, которые включают резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы.

      Здесь показаны пять примеров расчетов. Примеры 1 и 2 представляют собой расчеты цепи постоянного тока с использованием резисторов.Примеры 3 и 4 представляют собой расчеты цепей переменного тока с катушками индуктивности. Пример 5 представляет собой расчет падения напряжения. Обратите внимание, что расчеты цепи переменного тока будут содержать только амплитуду, а не фазовый угол ответа, чтобы упростить задачу.

      Пример 1 представляет собой цепь постоянного тока с источником 12 В и двумя последовательно соединенными резисторами R 1 и R 2 . Поскольку это последовательная цепь, вы должны отметить, что ток I 1 будет одинаковым через каждый резистор. Также обратите внимание, что алгебраическая сумма падений напряжения должна равняться повышению напряжения.Первым шагом является расчет полного сопротивления R T . Следующим шагом является использование закона Ома для расчета тока I 1 . Последним шагом является повторное использование закона Ома для определения падения напряжения V R1 на резисторе R 1 и падения напряжения V R2 на резисторе R 2 . Вы заметите в итоговых ответах, что падение напряжения V R1 равно 6В, а падение напряжения V R2 равно 6В. KVL сохраняется, так как алгебраическая сумма падений напряжения 6В + 6В равна подъему напряжения В 1 на 12В.

      Пример 2 — это та же резистивная цепь постоянного тока, только на этот раз мы будем вычислять падение напряжения, используя закон Кирхгофа о напряжении (KVL). В этом примере мы пишем одно уравнение сетки вокруг контура по часовой стрелке, следуя предполагаемому направлению тока для I 1 . Это сеточное уравнение имеет вид -V 1 + (I 1 )(R 1 ) + (I 1 )(R 2 ) = 0. Алгебраически решая для I 1 , находим ток .Последним шагом является использование закона Ома для определения падения напряжения V R1 на резисторе R 1 и падения напряжения V R2 на резисторе R 2 .

       

      Пример 2

       

      Пример 3 представляет собой цепь переменного тока с источником 12 В среднеквадратичного значения и двумя последовательно соединенными катушками индуктивности с воздушным сердечником L 1 и L 2 . Первым шагом является расчет общей индуктивности L T . Следующим шагом является расчет полного индуктивного сопротивления XL T на заданной частоте 60 Гц.Следующим шагом является использование закона Ома для расчета тока I 1 . Последним шагом является использование закона Ома для определения падения напряжения V L1 на катушке индуктивности L 1 и падения напряжения V L2 на катушке индуктивности L 2 .

       

      Пример 3

       

      Пример 4 — это та же цепь переменного тока, только на этот раз мы будем вычислять падение напряжения, используя закон Кирхгофа для напряжения (KVL). В этом примере мы пишем одно уравнение сетки вокруг контура по часовой стрелке, следуя предполагаемому направлению тока для I 1 .Уравнение сетки имеет вид -V 1 + (I 1 )(X L1 ) + (I 1 )(X L2 ) = 0. Алгебраически решая для I 1 , находим ток . Последним шагом является использование закона Ома для определения падения напряжения V L1 на катушке индуктивности L 1 и падения напряжения V L2 на катушке индуктивности L 2 .

       

      Пример 4

       

      Пример 5 представляет собой расчет падения напряжения с источником 120 В RMS и резистивной нагрузкой 1200 Вт.Первым шагом является вычисление тока I 1 . Поскольку это резистивная нагрузка, коэффициент мощности будет равен единице или 100%. Следующим шагом является расчет того, какое напряжение будет падать на проводнике, когда он подает ток на нагрузку. Последним шагом является расчет площади поперечного сечения проводника на указанной длине 150 футов. Закон Ома и закон напряжения Кирхгофа очень полезны при анализе цепи. Приведенные здесь простые примеры должны иллюстрировать основные методы расчета, которые используются для решения различных параметров схемы.

       

      Пример5

      Расчеты электрической нагрузки для жилой панели

      Подробные инструкции для калькулятора электрической нагрузки.

      Знакомство с калькулятором электрической нагрузки

      Целью расчета электрической нагрузки жилого дома является точное определение размера базы электроснабжения в зависимости от устанавливаемого электрооборудования.Национальные электротехнические нормы и правила являются основой для обеспечения правильного расчета и правильной установки электросети.

      Этап 1

      Общие требования к электрической нагрузке основаны на внутренней площади дома в квадратных футах, которая затем используется для расчета базовой нагрузки освещения и необходимых цепей электроприборов. Калькулятор жилой электрической нагрузки предварительно загружен электрической информацией, которую вы можете выбрать.Нажмите на кнопку со знаком вопроса, чтобы получить более подробную информацию о каждом разделе и записи.

      Шаг 2

      Бытовые приборы и нагрузки моторного типа обычно представляют собой более крупное оборудование, используемое на кухне, в прачечной, в гараже. Обязательно проверьте информацию на паспортной табличке для точных расчетов.

      Этап 3

      Отопление и кондиционирование воздуха. Правильная идентификация оборудования для отопления и кондиционирования воздуха очень важна, потому что это оборудование обычно требует большей электрической нагрузки.

      Шаг 4

      Выполнение расчетов: кнопка «Рассчитать» выполняет расчеты на основе информации, которую вы предоставили в этой форме. Кнопка «Рассчитать» должна быть нажата при внесении любых изменений в форму.

      Основы измерения и расчета электроэнергии

      Что такое ВА?

      ВА — это аббревиатура вольт-ампер, которая представляет собой единицу мощности, определяемую путем умножения напряжения и силы тока в цепи.ВА — это стандартное измерение электрической мощности, которое используется для определения требований к компонентам электрической цепи.
      Пример : цепь на 120 вольт, обеспечивающая 1 ампер = 120 вольт-ампер.

      Разница между ВА и ваттами?

      Ватт — это мера истинной мощности, необходимой для выполнения работы со скоростью 1 джоуль в секунду. Мощность рассчитывается путем умножения напряжения на коэффициент мощности цепи.
      Пример : Вт = напряжение, умноженное на силу тока, умноженное на коэффициент мощности.

      Что такое коэффициент мощности?

      PF или коэффициент мощности представляет собой отношение фактической мощности в ваттах к полной мощности в вольт-амперах, выраженное в процентах.
      Пример : 100% коэффициент мощности является наилучшим, однако типичный коэффициент мощности может находиться в диапазоне от 75 до 90%.

      ОСОБОЕ ПРИМЕЧАНИЕ:
      В некоторых областях формы ниже вы можете комбинировать нагрузки ВА для нескольких устройств с указанным разделом.

      Методы расчета цепей постоянного и переменного тока. Часть 1 (постоянный ток)

      Этот курс является ключом к успеху для студентов университетов или институтов и специалистов в области электричества. На теории электрических цепей базируются многие отрасли электротехники, например энергетика, электрические машины, управление, электроника, связь, приборостроение. Таким образом, базовый курс теории электрических цепей является наиболее важным курсом для студентов, изучающих электротехнику, электронику и информационные технологии , и всегда является отличной отправной точкой для начинающих студентов в области электротехники.Теория цепей также полезна для студентов, специализирующихся в других областях физических наук, потому что цепи являются хорошей моделью для изучения энергетических систем в целом.

      Весь курс ценен тем, что содержит все концепции цепей постоянного и переменного тока (1 и 3 фазы). С простыми и понятными объяснениями и симуляциями курс становится более практичным , динамичным, всеобъемлющим и представлен в следующих методиках:

      • Лекции с видеопрезентациями и приложениями.

      • Высококачественный цифровой рукописный контент.

      • Примеры, моделирование и учебные пособия по использованию Multisim.

      • Викторины, практические тесты и задания.

      Часть 1 курса разделена на 7 разделов:

      1. Обзор курса

        1. Введение и структура курса.

      2. Основные понятия

        1. Электрическая цепь и ее состав.

        2. Основные элементы схемы.

        3. Электрические величины и принципы.

        4. Внутренний состав резистора, элемента и батареи.

        5. Очки основных операций: перемещение и замыкание.

        6. Основа схемы: ответвления, узлы и петли.

      3. Концепции линейных цепей постоянного тока

        1. Основные соединения цепей: последовательное и параллельное.

        2. Дополнительные схемы подключения: трансформация треугольник-звезда и звезда-треугольник.

        3. Примеры 1 и 2: расчет эквивалентного сопротивления для сложных цепей.

        4. Пример 3: доказательство перехода от звезды к треугольнику и наоборот.

        5. Пример 4: расчет полного тока в схеме замещения примера 2.

        6. Пример 5: упрощение сложной схемы.

        7. Объединение источников напряжения и тока: последовательное и параллельное.

        8. Пример 6: расчет эквивалентного напряжения и тока ассоциации источников.

      4. Виртуальная лаборатория с использованием Multisim

        1. Введение в программное обеспечение для моделирования.

        2. Моделирование общего сопротивления между точками.

        3. Моделирование эквивалентного напряжения и тока для объединения источников.

      5. Методы расчета сложных цепей постоянного тока

        1. Законы Кирхгофа.

        2. Пример 7 и 8: применение законов Кирхгофа в анализе цепей.

        3. Делитель тока и напряжения.

        4. Суперпозиция.

        5. Узловой анализ.

        6. Независимый анализ тока сетки.

        7. Теорема Тевенина.

        8. Теорема Нортона.

        9. Расчет баланса мощности.

      6. Экзамен по методам расчета сложных цепей постоянного тока

        1. Экзамен по анализу цепей постоянного тока.

      7. Заключительные соображения

        1. Обратитесь за поддержкой.

      Что студент может ожидать от преподавателя?

      • Понятное объяснение теорий и практических упражнений

      • Доступно для прояснения сомнений и объяснений по содержанию конкретного курса ученик сможет решать сложные схемы и понимать все будущие уроки в области электричества.

        Электроэнергия — Learn.sparkfun.com

        Избранное Любимый 51

        С великой силой…

        Зачем нам власть? Мощность — это измерение передачи энергии во времени, а энергия стоит денег. Батареи не бесплатны, и они не выходят из вашей электрической розетки. Таким образом, мощность измеряет, насколько быстро копейки уходят из вашего кошелька!

        Также есть энергия…энергия. Она проявляется во многих потенциально опасных формах — тепло, излучение, звук, ядерная энергия и т. д. — и чем больше мощность, тем больше энергии. Поэтому важно иметь представление о том, с какой мощностью вы работаете, играя с электроникой. К счастью, играя с Arduino, зажигая светодиоды и вращая небольшие моторы, потерять счет потребляемой энергии означает только выкурить резистор или расплавить микросхему. Тем не менее, совет дяди Бена относится не только к супергероям.

        Описано в этом руководстве

        • Определение мощности
        • Примеры передачи электроэнергии
        • Ватт, единица мощности в СИ
        • Расчет мощности по напряжению, току и сопротивлению
        • Максимальная номинальная мощность

        Рекомендуемая литература

        Мощность — одно из наиболее фундаментальных понятий в электронике. Но прежде чем узнать о силе, возможно, вам следует прочитать некоторые другие руководства. Если вы не знакомы с некоторыми из этих тем, рассмотрите возможность сначала ознакомиться с этими руководствами:

        Что такое электроэнергия?

        Существует много видов силы — физическая, социальная, супер, защита от запахов, любовь — но в этом уроке мы сосредоточимся на электроэнергии. Так что же такое электроэнергия?

        В общефизических терминах мощность определяется как скорость, с которой энергия передается (или преобразуется) .

        Итак, во-первых, что такое энергия и как она передается? Трудно сказать просто, но энергия — это в основном способность что-то к перемещать что-то еще. Существует множество форм энергии: механическая, электрическая, химическая, электромагнитная, тепловая и многие другие.

        Энергия никогда не может быть создана или уничтожена, только передана в другую форму. Многое из того, что мы делаем в электронике, — это преобразование различных форм энергии в электрическую энергию и обратно.Светодиоды освещения превращают электрическую энергию в электромагнитную энергию. Вращающиеся двигатели превращают электрическую энергию в механическую. Жужжащие зуммеры излучают звуковую энергию. Питание схемы от щелочной батареи 9 В превращает химическую энергию в электрическую. Все это формы передачи энергии .

        Тип
        Энергия преобразуется , преобразованные
        механический Электродвигатель
        Электромагнитный LED
        Heat Резистор
        Химическая батарея
        Ветер Ветряная мельница

        Пример электрических компонентов, передающих электрическую энергию в другую форму.

        Электрическая энергия, в частности, начинается как электрическая потенциальная энергия — то, что мы с любовью называем напряжением. Когда электроны проходят через эту потенциальную энергию, она превращается в электрическую энергию. В большинстве полезных цепей эта электрическая энергия преобразуется в какую-либо другую форму энергии. Электрическая мощность измеряется путем объединения количества передаваемой электроэнергии и скорости передачи .

        Производители и потребители

        Каждый компонент в цепи либо потребляет , либо производит электроэнергии.Потребитель преобразует электрическую энергию в другую форму. Например, когда загорается светодиод, электрическая энергия преобразуется в электромагнитную. В этом случае лампочка потребляет мощности. Электроэнергия произведена при передаче энергии в электрических из какой-либо другой формы. Батарея, питающая цепь, является примером источника питания .

        Мощность

        Энергия измеряется в джоулях (Дж).Поскольку мощность — это мера энергии в течение определенного периода времени, мы можем измерить ее в джоулей в секунду . Единицей СИ для джоулей в секунду является ватт , сокращенно Вт .

        Очень часто «ваттам» предшествует один из стандартных префиксов СИ: микроватты (мкВт), милливатт (мВт), киловатты (кВт), мегаватты (МВт) и гигаватт (ГВт) — все они распространены в зависимости от ситуация.

        + Имя Префикс Вес -9 -6 -3 3 6
        Префикс Аббревиатура
        Nanowatt нВт 10
        мкВт мкВт 10
        Milliwatt мВт 10
        Ватт Вт 10 0
        Киловат кВт 10
        Мегаватт МВт 10
        Гигаватт ГВт 10 9
        Микроконтроллеры

        , такие как Arduino, обычно работают в диапазоне мкВт или мВт. Ноутбуки и настольные компьютеры работают в стандартном диапазоне мощности ватт. Энергопотребление дома обычно находится в диапазоне киловатт. Большие стадионы могут работать в мегаваттном масштабе. И гигаватт вступает в игру для крупных электростанций и машин времени.

        Расчетная мощность

        Электроэнергия — это скорость передачи энергии. Измеряется в джоулях в секунду (Дж/с) — ватт (Вт). Учитывая несколько основных терминов электричества, которые мы знаем, как мы можем рассчитать мощность в цепи? Что ж, у нас есть очень стандартное измерение, включающее потенциальную энергию — вольты (В), которые определяются в джоулях на единицу заряда (кулон) (Дж/Кл).Ток, еще один из наших любимых терминов в области электричества, измеряет ток заряда во времени в амперах (А) — кулонах в секунду (Кл/с). Соединяем вместе и что мы получаем?! Власть!

        Чтобы рассчитать мощность любого конкретного компонента в цепи, умножьте падение напряжения на нем на ток, протекающий через него.

        Например,

        Ниже приведена простая (хотя и не очень функциональная) схема: батарея 9 В, подключенная к 10-омному проводу. резистор.

        Как рассчитать мощность на резисторе? Сначала мы должны найти ток, протекающий через него. Достаточно просто… Закон Ома!

        Хорошо, 900 мА (0,9 А) проходит через резистор и 9 В через него. Какая мощность подается на резистор?

        Резистор преобразует электрическую энергию в тепло. Таким образом, эта схема каждую секунду преобразует 8,1 Дж электрической энергии в тепло.

        Расчет мощности в резистивных цепях

        Когда дело доходит до расчета мощности в чисто резистивной цепи, достаточно знать два из трех значений (напряжение, ток и/или сопротивление).

        Подключив закон Ома (V=IR или I=V/R) к нашему традиционному уравнению мощности, мы можем создать два новых уравнения. Первый, чисто по напряжению и сопротивлению:

        Итак, в нашем предыдущем примере 9В 2 /10Ом; (V 2 /R) составляет 8,1 Вт, и нам не нужно рассчитывать ток, протекающий через резистор.

        Второе уравнение мощности можно составить только через ток и сопротивление:


        Какое нам дело до мощности, падающей на резистор? Или любой другой компонент в этом отношении.Помните, что мощность – это передача энергии из одного вида в другой. Когда эта электрическая энергия, вытекающая из источника питания, попадает на резистор, энергия превращается в тепло. Возможно, больше тепла, чем может выдержать резистор. Что приводит нас к… номинальной мощности.

        Номинальная мощность

        Все электронные компоненты передают энергию от одного типа к другому. Желательна передача некоторой энергии: светодиоды излучают свет, вращаются двигатели, заряжаются батареи.Другие передачи энергии нежелательны, но также неизбежны. Эти нежелательные передачи энергии представляют собой потери мощности , которые обычно проявляются в виде тепла. Слишком большие потери мощности — слишком большой нагрев компонента — могут стать очень нежелательными.

        Даже если передача энергии является основной целью компонента, все равно будут потери для других форм энергии. Светодиоды и двигатели, например, по-прежнему будут выделять тепло как побочный продукт других видов передачи энергии.

        Большинство компонентов имеют рейтинг максимальной мощности, которую они могут рассеивать, и важно поддерживать их работу ниже этого значения.Это поможет вам избежать того, что мы с любовью называем «выпустить волшебство наружу».

        Номинальная мощность резистора

        Резисторы являются одними из наиболее известных виновников потери мощности. Когда вы сбрасываете некоторое напряжение на резисторе, вы также индуцируете ток через него. Больше напряжение, значит больше ток, значит больше мощность.

        Вспомните наш первый пример расчета мощности, в котором мы обнаружили, что если 9 В падает на 10 Ом; резистор, этот резистор будет рассеивать 8.1 Вт. 8.1 это лот ватт для большинства резисторов. Большинство резисторов рассчитаны на мощность от ⅛W (0,125 Вт) до ½ Вт (0,5 Вт). Если вы сбросите 8 Вт на стандартный резистор ½ Вт, приготовьте огнетушитель.

        Если вы уже видели резисторы, то наверняка видели и эти. Сверху — резистор ½ Вт, а под ним — ¼ Вт. Они не созданы для того, чтобы рассеивать очень много энергии.

        Существуют резисторы, рассчитанные на большие перепады мощности. Они специально называются силовыми резисторами .

        Эти большие резисторы рассчитаны на рассеивание большой мощности. Слева направо: две 3 Вт 22 кОм; резисторы, два 5Вт 0.1Ом; резисторы и 25 Вт 3 Ом; и 2 Ом; резисторы.

        Если вы когда-нибудь будете выбирать номинал резистора. Не забывайте и о его мощности. И, если ваша цель не состоит в том, чтобы что-то нагреть (нагревательные элементы в основном представляют собой действительно мощные резисторы), постарайтесь минимизировать потери мощности в резисторе.

        Например,

        Номинальная мощность резистора может иметь значение, когда вы пытаетесь выбрать значение для токоограничивающего резистора светодиода. Скажем, например, вы хотите зажечь 10-миллиметровый сверхяркий красный светодиод с максимальной яркостью, используя батарею 9 В.

        Этот светодиод имеет максимальный прямой ток 80 мА и прямое напряжение около 2,2 В. Таким образом, чтобы подать 80 мА на светодиод, вам понадобится 85 Ом; резистор для этого.

        На резистор упало 6,8 В, а протекающие через него 80 мА означают потерю 0,544 Вт (6,8 В * 0,08 А) мощности на нем. Полваттному резистору это не очень понравится! Он, наверное, не расплавится, но станет горячим .Не рискуйте и перейдите на резистор 1 Вт (или сэкономьте энергию и используйте специальный драйвер светодиодов).


        Резисторы, безусловно, не единственные компоненты, для которых необходимо учитывать максимальную номинальную мощность. Любой компонент с резистивным свойством будет производить потери тепловой мощности. Работа с компонентами, которые обычно подвергаются высоким нагрузкам, например регуляторами напряжения, диодами, усилителями и драйверами двигателей, требует особого внимания к потерям мощности и тепловым нагрузкам.

        Ресурсы и дальнейшее продвижение

        Теперь, когда вы знакомы с концепцией электроэнергии, ознакомьтесь с некоторыми из этих учебных пособий!

        • Как повысить эффективность вашего проекта. Ну, вы знаете, что такое «мощность». Но как вы получаете это к вашему проекту?
        • Свет. Свет — полезный инструмент для инженера-электрика. Понимание того, как свет связан с электроникой, является фундаментальным навыком для многих проектов.
        • Что такое Arduino. В этом руководстве мы много говорили об этом. Если вы все еще не понимаете, что это такое, ознакомьтесь с этим руководством!
        • Диоды
        • . Независимо от того, преобразовывают ли они переменный ток в постоянный или просто зажигают светодиодный индикатор питания, диоды являются особенно удобным компонентом для питания проектов.
        • Резисторы — самые основные электронные компоненты, резисторы необходимы практически в каждой схеме.

    Оставить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.