Основные сведения о мощности электрического тока

Работа источника электроэнергии при перемещении заряда q вдоль некоторого участка равна про­изведению этого заряда на напряжение U между концами уча­стка:

А = qU.

Схема возникновения электрического тока в металлических проводниках

Схема возникновения электрического тока в металлических проводниках.

Если этот перенос зарядов производится равномерно в течение времени t током I, то

q = It,

на основании чего

А = Ult,

т. е. при неизменных напряжении и токе работа равна произве­дению напряжения на силу тока и на время. Таким образом, еди­ница работы Дж = В х А х сек.

Но для оценки энергетических условий важно, насколько бы­стро совершается работа. Отношение работы А к соответствую­щему промежутку времени tназывается мощностью Р. Та­ким образом, в электрической цепи

P = A/t = UI,

единица мощности ватт (Вт), Вт = (Дж : сек)= В х А.

Схема движения потоков электронов

Схема движения потоков электронов.

Ватт — это мощность, при которой за 1 сек совершается рабо­та в 1 Дж. В СИ он используется как единица для самых различ­ных видов мощности. Для электрических цепей ватт есть мощность электрического тока в 1 А при напряжении на концах проводника в 1 В.

Кратные единицы мощности: киловатт (кВт) = 1000 Вт и мегаватт (МВт) = 1 000 000 Вт

Основная единица энергии и работы, джоуль, слишком мала для измерений в электроэнергетических устройствах. Практической единицей электрической энергии служит киловатт-час (квт • ч). Это работа, совершаемая при неизменной мощности в 1 кВт в течение 1 ч.  1 Вт х сек = 1 Дж,   1 Вт хч =  3600 Вт х сек = 3600 Дж. Следовательно, 1 кВт хч = 3 600 000 Дж.

Выражение мощности электрического тока можно преоб­разовать, заменив в нем, на основании закона Ома напряжение U  =  Ir или ток I = Ug. Следовательно, можно составить три выражения мощности электрического тока:

P = UI = I²r = U²g

Следует применять то или другое выражение мощности в зависимости от условий исследуемой цепи.

Одну и ту же мощность можно получить как при низком напряжении и большой силе тока, так и при высоком напряжении и малой силе тока.

Рассмотрим, как влияет напряжение на распределение мощ­ности в простейшей системе передачи электроэнергии, состоящей из источника энергии, линии передачи и некото­рой нагрузки. Напряжение источника Uн складывается из напря­жения нагрузки Un  и потери напряжения в проводах линии Irл.

Следовательно,

U = I ² Rл + Uн

Схема имерения силы и напряжения тока

Схема имерения силы и напряжения тока.

Умножив это уравнение на силу тока I, получим уравнение распределения мощности в цепи:

UI = Irл + UнI,

где UI— мощность, отдаваемая источником электроэнергии;

I2rЛ — потеря мощности в проводах линии (на нагревание);

UнI — мощность, потребляемая нагрузкой. Если, не изменяя мощности нагрузки, увеличить в два раза напряжение на ее зажимах путем повышения напряжения источника  то сила тока нагрузки должна быть уменьшена в два раза, т. е. до величины I'=1/2.

Это вызовет уменьшение потерь мощно­сти в проводах линии в четыре раза:

I 2 rл = I 2 /4 x rл

http://www.youtube.com/watch?v=Mbt4OTgBRuw

Следовательно, для уменьшения потерь в линии передачи желательно передавать электроэнергию при возможно более высоком напряжении.

КОММЕНТАРИИ
  • Добавить комментарий

Top