करंट, व्होल्टेज, पॉवर: विजेची मूलभूत वैशिष्ट्ये

विजेचा वापर मनुष्याने त्याच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी फार पूर्वीपासून केला आहे, परंतु ती अदृश्य आहे, इंद्रियांना जाणवत नाही, म्हणून समजणे कठीण आहे. विद्युत प्रक्रियांचे स्पष्टीकरण सुलभ करण्यासाठी, त्यांची तुलना हलत्या द्रवपदार्थाच्या हायड्रॉलिक वैशिष्ट्यांशी केली जाते.

उदाहरणार्थ, ती वायरने आमच्या अपार्टमेंटमध्ये येते विद्युत ऊर्जा रिमोट जनरेटर आणि प्रेशर पंपमधून नळाचे पाणी. तथापि, स्वीच दिवे बंद करते आणि बंद पाण्याचा तोटा नळातून पाणी संपण्यापासून प्रतिबंधित करते. काम करण्यासाठी, आपल्याला स्विच चालू करणे आणि नल उघडणे आवश्यक आहे.

तारांद्वारे मुक्त इलेक्ट्रॉनचा निर्देशित प्रवाह बल्बच्या फिलामेंटकडे धावेल (विद्युत प्रवाह वाहेल) ज्यामुळे प्रकाश उत्सर्जित होईल. नळातून बाहेर येणारे पाणी सिंकमध्ये जाईल.

या सादृश्यामुळे परिमाणवाचक वैशिष्ट्ये समजून घेणे, प्रवाहाची ताकद द्रवाच्या हालचालीच्या गतीशी संबंधित करणे आणि इतर पॅरामीटर्सचा अंदाज घेणे देखील शक्य होते.

मुख्य व्होल्टेजची तुलना द्रव स्त्रोताच्या ऊर्जा क्षमतेशी केली जाते. उदाहरणार्थ, पाईपमधील पंपमधून हायड्रॉलिक दाब वाढल्याने द्रव हालचालीचा उच्च वेग निर्माण होईल आणि व्होल्टेजमध्ये वाढ होईल (किंवा टप्प्याच्या संभाव्यतेमधील फरक - इनपुट वायर आणि कार्यरत शून्य - आउटपुट) बल्बची प्रदीप्तता, त्याच्या रेडिएशनची ताकद वाढवेल.

इलेक्ट्रिकल सर्किटच्या प्रतिकाराची तुलना हायड्रॉलिक प्रवाहाच्या ब्रेकिंग फोर्सशी केली जाते. प्रवाह दर प्रभावित होतो:

• द्रव चिकटपणा;

• चॅनेलच्या क्रॉस-सेक्शनमध्ये क्लोजिंग आणि बदल. (पाणी नळाच्या बाबतीत, नियंत्रण वाल्वची स्थिती.)

विद्युत प्रतिकाराचे मूल्य अनेक घटकांनी प्रभावित होते:

• पदार्थाची रचना जी कंडक्टरमध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉनची उपस्थिती निर्धारित करते आणि प्रभावित करते प्रतिकार; 

• क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र आणि वर्तमान कंडक्टरची लांबी;

• तापमान

विद्युत उर्जेची तुलना हायड्रॉलिकमधील प्रवाहाच्या उर्जा क्षमतेशी देखील केली जाते आणि प्रति युनिट वेळेत केलेल्या कामावरून अंदाज लावला जातो. विद्युत उपकरणाची शक्ती वर्तमान काढलेल्या आणि लागू केलेल्या व्होल्टेजद्वारे (AC आणि DC सर्किट्ससाठी) व्यक्त केली जाते.

विजेच्या या सर्व वैशिष्ट्यांचा अभ्यास प्रसिद्ध शास्त्रज्ञांनी केला आहे ज्यांनी विद्युत प्रवाह, व्होल्टेज, शक्ती, प्रतिकार या व्याख्या दिल्या आणि त्यांच्यातील परस्पर संबंधांचे गणितीय पद्धतींनी वर्णन केले.

खालील सारणी AC आणि DC सर्किट्ससाठी सामान्य संबंध दर्शविते ज्याचा वापर विशिष्ट सर्किट्सच्या कार्यक्षमतेचे विश्लेषण करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

चला त्यांच्या उपयोगाची काही उदाहरणे पाहू.

उदाहरण #1. प्रतिकार आणि शक्तीची गणना कशी करावी

समजा तुम्हाला लाइटिंग सर्किट पॉवर करण्यासाठी करंट लिमिटर निवडायचा आहे. आम्हाला ऑन-बोर्ड नेटवर्क «U» चे पुरवठा व्होल्टेज माहित आहे, जे 24 व्होल्ट्सच्या बरोबरीचे आहे आणि 0.5 amps चा सध्याचा वापर «I» आहे, जो ओलांडू नये. ओमच्या कायद्याच्या अभिव्यक्ती (9) नुसार, आम्ही प्रतिकार «R» ची गणना करतो. R = 24 / 0.5 = 48 ohms.

पहिल्या दृष्टीक्षेपात, रेझिस्टरचे मूल्य निर्धारित केले जाते. मात्र, हे पुरेसे नाही. सेमाच्या विश्वसनीय ऑपरेशनसाठी, सध्याच्या वापरानुसार शक्तीची गणना करणे आवश्यक आहे.

जौल-लेन्झ कायद्याच्या ऑपरेशननुसार, सक्रिय शक्ती «P» ही तार आणि लागू व्होल्टेज «U» मधून जात असलेल्या वर्तमान «I» च्या थेट प्रमाणात आहे. या संबंधाचे वर्णन सूत्र (11) द्वारे टेबलमध्ये केले आहे. खाली

आम्ही गणना करतो: P = 24×0.5 = 12 W.

जर आपण सूत्रे (10) किंवा (12) वापरली तर आपल्याला समान मूल्य मिळेल.

रेझिस्टरची शक्ती त्याच्या सध्याच्या वापरानुसार मोजली तर असे दिसून येते की निवडलेल्या सर्किटमध्ये 48 ओहम आणि 12 डब्ल्यूचा प्रतिरोध वापरणे आवश्यक आहे. कमी पॉवर असलेला रेझिस्टर लागू केलेल्या भारांना तोंड देऊ शकत नाही, तो गरम होईल आणि जळून जाईल. काळाच्या वर्तमान सह.

हे उदाहरण लोड करंट आणि नेटवर्क व्होल्टेज वापरकर्त्याच्या पॉवरवर कसा परिणाम करतात याचे अवलंबित्व दर्शविते.

उदाहरण # 2. वर्तमान कसे मोजायचे

स्वयंपाकघरातील घरगुती विद्युत उपकरणे चालविण्याच्या उद्देशाने सॉकेट्सच्या गटासाठी, संरक्षक सर्किट ब्रेकर निवडणे आवश्यक आहे. पासपोर्ट डेटानुसार डिव्हाइसेसची शक्ती 2.0, 1.5 आणि 0.6 किलोवॅट आहे.

उत्तर द्या. अपार्टमेंट 220-व्होल्ट सिंगल-फेज एसी नेटवर्क वापरते. एकाच वेळी कार्याशी जोडलेल्या सर्व उपकरणांची एकूण शक्ती 2.0 + 1.5 + 0.6 = 4.1 kW = 4100 W असेल.

सूत्र (2) वापरून, आम्ही ग्राहकांच्या गटाचा एकूण वर्तमान निर्धारित करतो: 4100/220 = 18.64 A.

सर्वात जवळच्या रेट केलेल्या सर्किट ब्रेकरचा ट्रिपिंग दर 20 amps आहे. आम्ही ते निवडतो. 16 A पेक्षा कमी मूल्य असलेले मशीन ओव्हरलोडमुळे कायमचे बंद होईल.

वैकल्पिक करंटमधील इलेक्ट्रिकल सर्किट्सच्या पॅरामीटर्समधील फरक

सिंगल-फेज नेटवर्क

इलेक्ट्रिकल उपकरणांच्या पॅरामीटर्सचे विश्लेषण करताना, पर्यायी वर्तमान सर्किटमध्ये त्यांच्या ऑपरेशनची वैशिष्ट्ये विचारात घेणे आवश्यक आहे, जेव्हा, औद्योगिक वारंवारतेच्या प्रभावामुळे, कॅपेसिटरमध्ये कॅपेसिटिव्ह भार दिसून येतो (ते वर्तमान वेक्टर 90 ने हलवतात. व्होल्टेज वेक्टरच्या पुढे अंश), आणि कॉइलच्या विंडिंग्समध्ये - प्रेरक (करंट व्होल्टेजच्या मागे 90 अंश आहे). विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये त्यांना प्रतिक्रियात्मक भार म्हणतात... ते एकत्रितपणे प्रतिक्रियाशील पॉवर लॉस «Q» तयार करतात जे कोणतेही उपयुक्त कार्य करत नाहीत.

सक्रिय भारांसह, वर्तमान आणि व्होल्टेजमध्ये फेज शिफ्ट नाही.

अशाप्रकारे, पर्यायी वर्तमान सर्किट्समध्ये विद्युत उपकरणाच्या शक्तीच्या सक्रिय मूल्यामध्ये एक प्रतिक्रियाशील घटक जोडला जातो, ज्यामुळे एकूण शक्ती वाढते, ज्याला सामान्यतः पूर्ण म्हणतात आणि निर्देशांक «S» द्वारे दर्शविला जातो.

सिंगल-फेज नेटवर्कमध्ये सायनसॉइडल प्रवाह पर्यायी

सायनसॉइडल पद्धतीने विद्युत प्रवाह आणि वारंवारता व्होल्टेज वेळेनुसार बदलतात. त्यानुसार सत्तापरिवर्तन होत आहे. वेळेत वेगवेगळ्या बिंदूंवर त्यांचे मापदंड ठरवण्यात फारसा अर्थ नाही. म्हणून, एकूण (एकत्रित) मूल्ये ठराविक कालावधीसाठी निवडली जातात, एक नियम म्हणून, दोलन कालावधी टी.

अल्टरनेटिंग आणि डायरेक्ट करंट सर्किट्सच्या पॅरामीटर्समधील फरक जाणून घेणे आपल्याला प्रत्येक विशिष्ट प्रकरणात वर्तमान आणि व्होल्टेजद्वारे शक्तीची अचूक गणना करण्यास अनुमती देते.

तीन-चरण नेटवर्क

मूलभूतपणे, त्यामध्ये तीन समान सिंगल-फेज सर्किट असतात, जटिल विमानात एकमेकांच्या सापेक्ष 120 अंशांनी ऑफसेट. ते प्रत्येक टप्प्यातील भारांमध्ये किंचित भिन्न असतात, व्होल्टेजमधून विद्युत् प्रवाह एका कोनात phi ने हलवतात. या असमानतेमुळे, तटस्थ कंडक्टरमध्ये वर्तमान I0 तयार होतो.

थ्री-फेज नेटवर्कमध्ये सायनसॉइडल प्रवाह पर्यायी

या प्रणालीतील व्होल्टेजमध्ये फेज व्होल्टेज (220 V) आणि लाइन व्होल्टेज (380 V) असतात.

सर्किटशी जोडलेल्या तीन-फेज करंट डिव्हाइसची शक्ती ही प्रत्येक टप्प्यातील घटकांची बेरीज असते. हे विशेष उपकरणे वापरून मोजले जाते: वॅटमीटर (सक्रिय घटक) आणि वार्मेटर (प्रतिक्रियाशील). त्रिकोणी सूत्र वापरून वॅटमीटर आणि वार्मेटर मोजमापांवर आधारित तीन-फेज चालू उपकरणाच्या एकूण वीज वापराची गणना करणे शक्य आहे.

प्राप्त मूल्यांच्या त्यानंतरच्या गणनेसह व्होल्टमीटर आणि अॅमीटरच्या वापरावर आधारित अप्रत्यक्ष मापन पद्धत देखील आहे.

तुम्ही एकूण वर्तमान वापराची गणना करू शकता, उघड शक्ती S चे परिमाण जाणून घेऊ शकता. हे करण्यासाठी, ते लाइन व्होल्टेजच्या मूल्याने विभाजित करणे पुरेसे आहे.