Kita semua menemukan peralatan listrik setiap hari, tampaknya hidup kita berhenti tanpa mereka. Dan masing-masing dari mereka dalam instruksi teknis menunjukkan kekuatannya. Hari ini kita akan mencari tahu apa itu, mempelajari jenis dan metode perhitungannya.
Isi
Daya dalam rangkaian arus bolak-balik
Peralatan listrik yang terhubung ke listrik beroperasi di sirkuit arus bolak-balik, jadi kami akan mempertimbangkan daya dalam kondisi ini. Namun, pertama-tama, mari kita berikan definisi umum dari konsep tersebut.
Kekuasaan - kuantitas fisik yang mencerminkan tingkat konversi atau transmisi energi listrik.
Dalam arti yang lebih sempit, mereka mengatakan bahwa daya listrik adalah rasio pekerjaan yang dilakukan selama periode waktu tertentu dengan periode waktu ini.
Menguraikan definisi ini secara kurang ilmiah, ternyata daya adalah sejumlah energi yang dikonsumsi oleh konsumen selama periode waktu tertentu. Contoh paling sederhana adalah lampu pijar biasa. Tingkat di mana bola lampu mengubah listrik yang dikonsumsi menjadi panas dan cahaya adalah kekuatannya. Dengan demikian, semakin tinggi indikator ini pada awalnya untuk bola lampu, semakin banyak ia akan mengkonsumsi energi, dan semakin banyak cahaya yang akan diberikannya.
Karena dalam hal ini tidak hanya ada proses mengubah listrik menjadi beberapa lainnya (cahaya, termal, dll.), tetapi juga proses osilasi medan listrik dan magnet, pergeseran fasa muncul antara arus dan tegangan, dan ini harus diperhitungkan dalam perhitungan lebih lanjut.
Saat menghitung daya dalam rangkaian arus bolak-balik, biasanya membedakan komponen aktif, reaktif, dan penuh.
Konsep daya aktif
Daya "berguna" aktif adalah bagian daya yang secara langsung mencirikan proses pengubahan energi listrik menjadi energi lain. Dilambangkan dengan huruf Latin P dan diukur dalam watt (sel).
Dihitung dengan rumus: P = U⋅I⋅cosφ,
di mana U dan I adalah nilai rms dari tegangan dan arus rangkaian, cos adalah cosinus sudut fasa antara tegangan dan arus.
PENTING! Rumus yang dijelaskan sebelumnya cocok untuk menghitung sirkuit dengan tegangan 220V, namun, unit yang kuat biasanya menggunakan jaringan dengan tegangan 380V. Dalam hal ini, ekspresi harus dikalikan dengan akar tiga atau 1,73
Konsep daya reaktif
Daya "berbahaya" reaktif adalah daya yang dihasilkan selama pengoperasian peralatan listrik dengan beban induktif atau kapasitif, dan mencerminkan osilasi elektromagnetik yang sedang berlangsung. Sederhananya, ini adalah energi yang mengalir dari sumber listrik ke konsumen, dan kemudian kembali ke jaringan.
Tentu saja, tidak mungkin untuk menggunakan komponen ini dalam bisnis, apalagi merusak jaringan catu daya dalam banyak hal, oleh karena itu mereka biasanya mencoba untuk mengimbanginya.
Nilai ini dilambangkan dengan huruf latin Q.
INGAT! Daya reaktif tidak diukur dalam watt konvensional (sel), dan dalam volt-ampere reaktif (Var).
Dihitung dengan rumus:
Q = U⋅I⋅sinφ,
di mana U dan I adalah nilai rms dari tegangan dan arus rangkaian, masing-masing, sinφ adalah sinus sudut fasa antara tegangan dan arus.
PENTING! Saat menghitung, nilai ini bisa positif dan negatif, tergantung pada pergerakan fase.
Beban kapasitif dan induktif
Perbedaan utama antara reaktif (kapasitif dan induktif) beban - keberadaan, pada kenyataannya, kapasitansi dan induktansi, yang cenderung menyimpan energi dan kemudian memberikannya ke jaringan.
Beban induktif mengubah energi arus listrik terlebih dahulu menjadi medan magnet (selama setengah setengah siklus), dan kemudian mengubah energi medan magnet menjadi arus listrik dan mentransmisikannya ke jaringan. Contohnya adalah motor induksi, penyearah, trafo, elektromagnet.
PENTING! Saat mengoperasikan beban induktif, kurva arus selalu tertinggal dari kurva tegangan setengah siklus.
Beban kapasitif mengubah energi arus listrik menjadi medan listrik dan kemudian mengubah energi medan yang dihasilkan kembali menjadi arus listrik.Kedua proses kembali dilanjutkan selama setengah siklus masing-masing. Contohnya adalah kapasitor, baterai, motor sinkron.
PENTING! Selama operasi beban kapasitif, kurva arus memimpin kurva tegangan setengah siklus.
Faktor daya cosφ
Faktor daya cosφ (baca cosinus phi) adalah besaran fisis skalar yang mencerminkan efisiensi pemakaian energi listrik. Sederhananya, koefisien cosφ menunjukkan keberadaan bagian reaktif dan nilai bagian aktif yang diterima relatif terhadap daya total.
Koefisien cosφ ditemukan melalui rasio daya listrik aktif terhadap daya listrik semu.
CATATAN! Dalam perhitungan yang lebih akurat, distorsi sinusoidal nonlinier harus diperhitungkan, namun, distorsi tersebut diabaikan dalam perhitungan konvensional.
Nilai koefisien ini dapat bervariasi dari 0 hingga 1 (jika perhitungan dilakukan sebagai persentase, maka dari 0% hingga 100%). Dari rumus perhitungan, tidak sulit untuk memahami bahwa semakin besar nilainya, semakin besar komponen aktifnya, yang berarti kinerja perangkat semakin baik.
Konsep kekuatan total. Segitiga Kekuatan
Daya semu adalah nilai yang dihitung secara geometris yang sama dengan akar dari jumlah kuadrat daya aktif dan reaktif. Dilambangkan dengan huruf latin S.
Anda juga dapat menghitung daya total dengan mengalikan tegangan dan arus masing-masing.
S = U⋅I
PENTING! Daya semu diukur dalam volt-ampere (VA).
Segitiga daya adalah representasi yang mudah dari semua perhitungan yang dijelaskan sebelumnya dan hubungan antara daya aktif, reaktif, dan nyata.
Kaki mencerminkan komponen reaktif dan aktif, sisi miring - kekuatan total. Menurut hukum geometri, kosinus sudut sama dengan rasio komponen aktif dan total, yaitu faktor daya.
Bagaimana menemukan daya aktif, reaktif, dan semu. Contoh perhitungan
Semua perhitungan didasarkan pada rumus yang disebutkan sebelumnya dan segitiga daya. Mari kita lihat masalah yang paling sering ditemui dalam praktik.
Biasanya, peralatan listrik ditandai dengan daya aktif dan nilai koefisien cosφ. Dengan data ini, mudah untuk menghitung komponen reaktif dan total.
Untuk melakukan ini, kami membagi daya aktif dengan koefisien cosφ dan mendapatkan produk dari arus dan tegangan. Ini akan menjadi kekuatan penuh.
Selanjutnya, berdasarkan segitiga daya, kita menemukan daya reaktif sama dengan kuadrat selisih antara kuadrat daya semu dan daya aktif.
Bagaimana cosφ diukur dalam praktik
Nilai koefisien cosφ biasanya ditunjukkan pada label peralatan listrik, namun, jika perlu untuk mengukurnya dalam praktik, mereka menggunakan perangkat khusus - pengukur fase. Juga, wattmeter digital dapat dengan mudah mengatasi tugas ini.
Jika koefisien cosφ yang diperoleh cukup rendah, maka dapat dikompensasikan secara praktis. Hal ini dilakukan terutama dengan memasukkan perangkat tambahan di sirkuit.
- Jika perlu untuk memperbaiki komponen reaktif, maka elemen reaktif harus dimasukkan ke dalam rangkaian, bertindak berlawanan dengan perangkat yang sudah berfungsi. Untuk mengimbangi operasi motor induksi, misalnya beban induktif, kapasitor dihubungkan secara paralel. Sebuah elektromagnet dihubungkan untuk mengkompensasi motor sinkron.
- Jika perlu untuk memperbaiki masalah non-linier, korektor cosφ pasif dimasukkan ke dalam rangkaian, misalnya, dapat berupa choke induktansi tinggi yang dihubungkan secara seri dengan beban.
Daya adalah salah satu indikator terpenting dari peralatan listrik, jadi mengetahui apa itu dan bagaimana menghitungnya berguna tidak hanya untuk anak sekolah dan orang-orang yang berspesialisasi dalam teknologi, tetapi juga untuk kita masing-masing.
Artikel serupa:
