Бұл тақырып бойынша қарапайым және түсінікті түрдегі электр қуаты ұғымын ашып көрсеткіміз келеді. Электр қуаты туралы айтпас бұрын, алдымен қуат түсінігін жалпы мағынада анықтау керек. Әдетте, адамдар қуат туралы айтқан кезде, олар қандай да бір заттың (қуатты электрқозғалтқыштың) немесе әрекеттің (қуатты жарылыс) бар “күшті” дегенді білдіреді. Бірақ біз мектеп физикасынан білеміз, күш пен қуат-әр түрлі ұғымдар, бірақ олардың тәуелділігі бар.

Бастапқыда қуат (N), бұл белгілі бір оқиғаға (әрекетке) қатысты сипаттама, ал егер ол кейбір затқа байланысты болса, онда онымен қуат ұғымын шартты түрде салыстырады. Кез келген физикалық әрекет күш әсерін білдіреді. Белгілі бір жолдан (S) өткен күш (F) мінсіз жұмысқа (А) тең болады. Ал, белгілі бір уақытта жасалған жұмыс (t) қуатқа теңестіріледі.

уақыт бойынша бөлінген қуат формуласы-бұл белгілі бір уақыт аралығында, сол уақыт аралығында орындалатын жұмыстың қатынасына тең физикалық шама. Жұмыс энергияны өзгерту шарасы болғандықтан, онда тағы да осылай айтуға болады: қуат — бұл жүйенің энергиясын түрлендіру жылдамдығы.

Механикалық қуат түсінігімен бөлшектеліп, электр қуатын (электр тогының қуаты) қарауға көшеміз. U білу керек – бұл бір кулонды жылжыту кезінде орындалатын жұмыс, ал I ток-1 секунд ішінде өтетін Кулондар саны. Сондықтан ток кернеуі 1 секунд ішінде орындалған толық жұмысты көрсетеді, яғни электр қуаты немесе электр тогының қуаты.

 

электр қуаты “P” бірдей дәрежеде “I” тогына және “U” кернеуіне байланысты болғандықтан, сол бір электр қуатын үлкен ток пен кіші кернеу кезінде немесе керісінше үлкен кернеу мен кіші ток кезінде алуға болады (бұл электр станцияларынан алыстатылған қашықтықтарға электр энергиясын тұтыну орындарына жеткізу кезінде, жоғарылататын және төмендететін Электр станцияларындағы трансформаторлық түрлендіру жолымен қолданылады).

Белсенді электр қуаты (бұл қуат, ол энергияның басқа түрлеріне қайтымсыз түрлендіріледі — жылу, жарық, механикалық және т.б.) өзінің өлшем бірлігі — Вт (Ватт). Ол 1 амперге 1 вольт жұмысына тең. Тұрмыста және өндірісте қуатты кВт (киловатт, 1 кВт = 1000 Вт) өлшеуге ыңғайлы. Электр станцияларында ірі бірліктер — мВт (мегаватталар, 1 мВт = 1000 кВт = 1 000 000 Вт) пайдаланылады.

Электр энергиясын өндіру және тарату, электр энергиясын өндіру және тарату, электр энергиясын өндіру және тарату, электр энергиясын өндіру және тарату, электр энергиясын өндіру және тарату, электр энергиясын өндіру және тарату, электр энергиясын өндіру және тарату, электр энергиясын өндіру және тарату, электр энергиясын өндіру және тарату, электр энергиясын өндіру және тарату, электр энергиясын өндіру және тарату, электр энергиясын өндіру және тарату, электр энергиясын өндіру және тарату, Қалыпты айнымалы ток үшін ол I жұмыс тогының туындысына және олардың арасындағы фазалардың жылжу бұрышының синусына u кернеуінің төмендеуіне тең: Q = U*I*sin(бұрыш). Реактивті қуат ВАр (вольт-ампер реактивті) деп аталатын өлшем бірлігі бар. “Q” әрпімен белгіленеді.

Қарапайым тілмен белсенді және реактивті электр қуатын мысалда көрсетуге болады: бізде электртехникалық құрылғы бар, ол жылыту тэндері мен электрқозғалтқышы бар. Тэндер, әдетте, жоғары кедергісі бар материалдан жасалған. Электр тогы ТЭН спиралы бойынша өткен кезде электр энергиясы толық жылуға түрлендіріледі. Мұндай мысал белсенді электр қуатына тән.

бұл құрылғының реактивті электр қуаты ішінде мыс орамасы бар. Бұл индуктивтілік. Ал біз білеміз, индуктивтілік өзін-өзі индукциялау әсеріне ие, ал бұл электр энергиясын желіге кері қайтаруға мүмкіндік береді. Бұл энергия ток пен кернеудің мәндерінде біршама ығысады, бұл электр желісіне теріс әсер етеді (қосымша оны жүктеу).

Мұндай қабілеттерге сыйымдылық (конденсаторлар) ие. Ол зарядты жинақтап, оны қайтадан бере алады. Индуктивтілік сыйымдылығының айырмашылығы бір-біріне қатысты ток пен кернеу мәндерінің қарама-қарсы ығысуынан тұрады. Мұндай сыйымдылық пен индуктивтілік энергиясы (қоректендіргіш электр желісінің мәніне қатысты фаза бойынша ығысқан) және шын мәнінде реактивті электр қуаты болып табылады.

Реактивті қуаттың қасиеттері туралы біз тиісті мақалада егжей-тегжейлі әңгімелесеміз, ал осы тақырыптың соңында индуктивтілік пен сыйымдылықтың өзара әсері туралы айтқымыз келеді. Өйткені индуктивтілік және сыйымдылық қабілетіне ие, – сдвигу фаза, бірақ бұл ретте олардың әрқайсысы жасайды, бұл қарама-қарсы әсері бар, онда осындай қасиеті үшін пайдаланады реактивті қуатты қарымталау (электрмен жабдықтаудың тиімділігін арттыру). Бұл тақырып, электр қуаты, электр тогының қуаты.Қазіргі адам тұрмыста және өндірісте үнемі электр қуатымен бетпе-бет келеді, электр тогын тұтынатын аспаптарды және оны шығаратын құрылғыларды пайдаланады. Олармен жұмыс істеу кезінде олардың техникалық сипаттамаларға салынған мүмкіндіктерін әрдайым ескеру қажет.

Кез келген электр құралының негізгі көрсеткіштерінің бірі электр қуаты сияқты физикалық шамасы болып табылады. Ол электр энергиясын өндірудің, берудің немесе энергияның басқа түрлеріне түрлендірудің қарқындылығын немесе жылдамдығын, мысалы, жылу, жарық, механикалық деп атайды.

Өнеркәсіптік мақсатта үлкен электр қуаттарын тасымалдау немесе беру жоғары вольтты электр беру желілері бойынша орындалады.
Электр энергиясын беру
Электр энергиясын түрлендіру трансформаторлық қосалқы станцияларда жүзеге асырылады.
Электр энергиясын үшфазалы түрлендіру
Электр энергиясын тұтыну әртүрлі мақсаттағы тұрмыстық және өнеркәсіптік құрылғыларда болады. Олардың кең таралған түрлерінің бірі-түрлі номиналдарды қыздыру шамдары.
Қыздыру шамдарының қуаты
Тұрақты және айнымалы ток тізбектеріндегі генераторлардың, электр беру желілерінің және тұтынушылардың электр қуаты бір физикалық мағынаға ие, ол сонымен бірге құрамдас сигналдардың түріне байланысты әртүрлі қатынастармен көрінеді. Жалпы заңдылықтарды анықтау мақсатында жедел мәндер ұғымдары енгізілді. Олар электр энергиясын түрлендіру жылдамдығының уақытпен тәуелділігін тағы да атап көрсетеді.

Жылдам электр қуатын анықтау

Теориялық электротехникада ток, кернеу және қуат арасындағы негізгі қатынасты шығару үшін оларды белгілі бір уақыт сәтінде тіркелетін лездік шамалар түрінде ұсыну қолданылады.
Жылдам электр қуаты
Егер өте қысқа уақыт аралығында ∆t кернеудің әсерінен Q бірлі-жарым Элементарлық заряды U “1” нүктесінен “2” нүктесіне ауысса, онда ол осы нүктелер арасындағы потенциалдардың әртүрлілігіне тең жұмыс жасайды. Оны ∆t уақыт аралығында бөле отырып, pe(1-2) бірлі-жарым заряд үшін жылдам қуат өрнегін аламыз.

Берілген кернеудің әсерінен тек қана жеке заряд қозғалады, ал осы күштің әсерінен болған барлық көршілес, Саны Q санымен ұсынуға ыңғайлы, онда олар үшін PQ(1-2) жылдам қуат шамасын жазуға болады.

Қарапайым түрлендірулерді орындау арқылы р қуат өрнегін және оның P(t) жылдам токтың I(t) және U(t) кернеуінің құрамдастарынан тәуелділігін аламыз.

Тұрақты токтың электр қуатын анықтау

Тұрақты ток тізбектерінде тізбек учаскесіндегі кернеудің және ол бойынша ағатын токтың құлау шамасы өзгермейді және тұрақты, лездік мәндерге тең болып қалады. Сондықтан осы схемадағы қуатты анықтау үшін осы шамаларды көбейту немесе түсіндіретін суретте көрсетілгендей, оны орындау уақыты кезінде жасалған жұмысты бөлу қажет.
Тұрақты токтың электр қуаты
Айнымалы токтың электр қуатын анықтау

Электр желілері арқылы берілетін ток пен кернеудің синусоидалы өзгеру заңдары осындай тізбектердегі қуат өрнегіне өз әсерін тигізеді. Мұнда қуаттың үшбұрышымен сипатталатын толық қуат әрекет етеді және белсенді және реактивті құрамдастардан тұрады.

Айнымалы ток электр қуаты
Электр тогының синусоидальды формасы аралас жүктеме түрлері бар электр беру желілері бойынша өту кезінде барлық учаскелерде өзінің гармоникасының формасын өзгертпейді. Ал реактивті жүктемелерде кернеудің төмендеуі фаза бойынша белгілі бір жаққа жылжиды. Берілген жүктемелердің тізбектегі қуаттың өзгеруіне әсерін және оның бағытын түсіну лездік шамалардың өрнектері көмектеседі.

Бұл ретте генератордан тұтынушыға дейінгі токтың өту бағыты және құрылған тізбек бойынша берілетін қуат — бұл бөлек жағдайларда тек сәйкес келмеуі мүмкін емес, сонымен қатар қарама-қарсы жаққа бағытталған мүлдем басқа заттар.

Бұл өзара байланысты әртүрлі жүктемелер үшін мінсіз, таза көріністе қарастырайық:

белсенді;

сыйымдылық;

индуктивті.

Белсенді жүктемеде қуатты бөлу

Генератор тізбектің таза белсенді кедергісіне қолданылатын идеалды синусоидты u кернеуін шығарады деп есептейміз. А амперметрі және вольтметр V токты I және U в кернеуін уақыттың әр сәтінде t өлшейді.
Белсенді жүктемедегі жедел электр қуаты
Графикте ток синусоидтары және белсенді кедергідегі кернеудің төмендеуі бірдей тербелістерді жасай отырып, жиілік пен фаза бойынша сәйкес келеді. Олардың өнімімен көрінетін қуат екі есе жиілікпен ауытқиды және әрдайым оң болып қалады.

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

Егер жұмыс істеп тұрған кернеу өрнегіне ауысса, онда p=p∙(1-cos2ωt) аламыз.