什麼是電源？

現代人在日常生活和工作中不斷遇到電，使用消耗電流的設備和產生電流的設備。與他們合作時，您應該始終考慮到他們在技術特性中固有的能力。

任何電氣設備的主要指標之一是電能這樣的物理量......習慣上將電能產生，傳輸或轉換為其他類型能量的強度或速度稱為熱，光，機械的。

工業用大電能的輸送或轉移按 高壓電源線.

轉型 電能 在變電站進行。

出於各種目的，家用和工業設備會消耗電力。他們的一種常見類型是 各種等級的白熾燈.

直流電路和交流電路中發電機、電力線和用電設備的電功率具有相同的物理意義，同時根據合成信號的形狀以不同的比例表示。定義一般模式，瞬時值的概念......他們再次強調電力轉換率對時間的依賴性。

瞬時電功率的測定

在理論電氣工程中，為了推導電流、電壓和功率之間的基本關係，使用它們以瞬時值形式表示的圖像，這些圖像固定在某個時間點。

如果在很短的時間段 Δt 內，單個基本電荷 q 在電壓 U 的影響下從點 «1» 移動到點 «2»，那麼它所做的功等於這些點之間的電位差。用它除以時間間隔 ∆t，我們得到每單位電荷的瞬時功率 Pe (1-2) 的表達式。

由於不僅單個電荷在外加電壓的作用下移動，而且所有相鄰的電荷都在該力的作用下移動，其數量方便地用數字 Q 表示，則功率 PQ 的瞬時值(1-2)可以寫給他們。

進行簡單的變換後，我們得到功率 P 的表達式及其瞬時值 p (t) 對瞬時電流 i (t) 和電壓 u (t) 乘積分量的依賴性。

恆定電功率的測定

V 直流電路 電路部分的電壓降和流過它的電流的大小不變並保持穩定，等於瞬時值。因此，可以通過將這些值相乘或將完美作品 A 除以其執行週期來確定該電路中的功率，如說明圖所示。

交流電功率的測定

通過電網傳輸的電流和電壓的正弦變化規律對此類電路中的功率表達施加了影響。視在功率在這裡發揮作用，它由功率三角形描述，由有源和無功分量組成。

正弦電流通過各段混合負載的電力線路時，其諧波的形狀不變，無功負載處的電壓降在一定方向上發生相位偏移。力矩值表達式有助於理解施加負載對電路功率變化及其方向的影響。

同時，立即註意，電流從發電機流向消費者的方向和通過創建的電路傳輸的功率是完全不同的東西，在某些情況下不僅不重合，而且指向相反的方向。

考慮這些關係對於不同類型負載的理想、純粹的表現形式：

• 積極的;

• 容性的；

• 歸納的。

有源負載功耗

我們假設發生器產生一個理想的正弦電壓 u，它被施加到電路的純有源電阻上。電流表A和電壓表V每t時間測量電流I和電壓U。

該圖顯示電流的正弦波和有源電阻上的電壓降在頻率和相位上匹配，產生相同的振盪。他們的產品所表達的力量以兩倍的頻率振盪，並始終保持正值。

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ Um / R ∙ sinωt = Um2/ R ∙ sin2ωt = Um2/ 2R ∙ (1-cos2ωt)。

如果我們去表達 工作電壓，然後我們得到：p = P ∙ (1-cos2ωt)。

然後我們將在一個振盪週期 T 內對功率進行積分，我們將能夠注意到在此間隔期間能量增益 ΔW 增加。隨著時間的推移，電阻繼續消耗新的部分電力，如圖所示。

對於無功負載，能量消耗的特性不同，它們具有不同的形狀。

容性功耗

在發電機的電路中，用電容 C 的電容器代替電阻元件。

電容中的電流和電壓降之間的關係由比率表示：I = C ∙ dU / dt = ω ∙ C ∙ Um ∙ cosωt。

我們將電流瞬時表達式的值與電壓相乘，得到電容負載消耗的功率值。

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Um ∙ cosωt = ω ∙ C ∙ Um2∙ sinωt ∙ cosωt = Um2/ (2X° C) ∙ sin2ωt = U2/ (2X° C) ∙ sin2ωt。

在這裡，您可以看到功率以兩倍於所施加電壓的頻率在零附近波動。它的諧波週期總值以及能量增益為零。

這意味著能量沿著電路的閉合迴路雙向移動，但不做功。這樣的事實可以用以下事實來解釋：當電源電壓的絕對值增加時，功率為正，能量通過電路流向容器，能量在容器中積累。

電壓通過下降諧波部分後，能量從電容器返回到電路到電源。在這兩個過程中都沒有做任何有用的工作。

電感負載中的功耗

現在，在電源電路中，用電感 L 代替電容器。

這里通過電感的電流用以下比率表示：

I = 1 / L∫udt = -Um / ωL ∙ cos ωt。

然後我們得到

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ (-Um / ωL ∙ cosωt) = — Um2/ ωL ∙ sinωt ∙ cosωt = -Um2/ (2ХL) ∙ sin2ωt = -U2/ (2ХL) ∙ sin2ωt。

由此產生的表達式使我們能夠看到功率方向變化的性質和電感上能量的增加，它們執行與電容相同的振盪，但對做功無用。

在無功負載中釋放的功率稱為無功分量。在理想情況下，當連接線沒有有源電阻時，就顯得無害，不會造成任何傷害。但在有功功率條件下，週期性瞬態和無功功率波動會導致包括連接線在內的所有有源元件發熱，為此會消耗一些能量，並降低電源施加的全功率值。

功率的無功分量之間的主要區別在於它根本不執行有用的工作，而是導致電能損失和設備過載，這在關鍵情況下尤其危險。

由於這些原因，要消除無功功率的影響，特別是 補償的技術系統.

混合負載配電

例如，我們使用具有有源電容特性的發電機負載。

為簡化圖片，電流和電壓的正弦曲線未在給定圖中顯示，但應牢記，負載具有有源電容特性，電流矢量超前於電壓。

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Im ∙ sin (ωt + φ)。

變換後我們得到：p = P ∙ (1- cos 2ωt) + Q ∙ sin2ωt。

最後一個表達式中的這兩項是瞬時視在功率的有功和無功分量。只有其中的第一個做有用的工作。

功率測量工具

為了分析電力消耗並為其計算，使用了長期以來被稱為 «計數器»......他們的工作基於測量電流和電壓的有效值，並自動將它們與信息輸出相乘。

電錶通過在負載下打開電錶的那一刻起，以增量方式計算電器的運行時間來顯示能耗。

要測量交流電路中功率的有源分量， 瓦特表和無功 - varmeters。它們有不同的單位名稱：

• 瓦特（W，W）；

• 變量（變量、變量、變量）。

要確定總能耗，有必要根據瓦特表和電壓表的讀數使用功率三角公式計算其值。它以自己的單位——伏安表示。

每個單位的公認名稱不僅可以幫助電工判斷其價值，還可以判斷功率元件的性質。