Buitinė technika Klausimai Atsakė Patyrę Sodininkai

Watts, Amps and Volts, kilovatų valandos (kWh) ir elektros prietaisai - pagrindinė elektros energija paaiškinta

Eugene yra kvalifikuotas valdymo / instrumentų inžinierius Bsc (Eng) ir dirbo kaip elektronikos ir programinės įrangos, skirtos SCADA sistemoms, kūrėjas.

Vatų, stiprintuvų ir voltų supratimo vadovas

  • Įtampa yra slėgio matavimas elektros grandinėje
  • Amps yra dabartinio srauto matas
  • Vatas - tai energijos arba energijos, kuria naudojama energija, matavimas
  • Omai yra ribos ar atsparumo srovės srautui matas.

Šiame straipsnyje jūs sužinosite apie voltų, vatų, stiprintuvų, omų, srovės, galios, atsparumo ir kilovatvalandžių (kWh). Lygtis yra gana paprasta, ir rasite keletą pavyzdžių, kaip juos pritaikyti prie buitinių prietaisų.
Norite išbandyti save? Kiekvieno skyriaus pabaigoje sužinokite, kaip atliekate "Viktorina" A, B ir C.

Jei rasite šio vadovo naudingumo, prašau laiko pasidalyti ja "Facebook" ar "Pinterest".

Voltai, Wattai, Amps, Ohms

Šaltinis

Buitinių prietaisų energijos suvartojimo skaičiavimas

Jei tiesiog norite sužinoti galios ir kiek kainuoja valdyti elektros prietaisus namuose, galite nuvažiuoti į šį susietą koncentratorių, kuriame pateikiamas išsamus sąrašas. Koks yra elektros prietaisų eksploatavimo kaina?

Elektros srovė yra davikliuose esančių elektronų srautas

Visa medžiaga pagaminta iš pagrindinių statybinių blokų, vadinamų atomais. Supaprastintas atomo modelis, vadinamas Rutherfordo-Bohro modeliu arba Bohro modeliu arba Bohro diagrama, turi centrinį branduolį, sudarytą iš dalelių, vadinamų protonais ir neutronais. Branduolį supa orbitatai, kuriuose yra elektronų. Kai kuriose medžiagose, tokiose kaip metalai, elektronai laisvai sujungiami su branduoliu, todėl jie gali atsiskirti ir judėti, kai įjungiama įtampa. Šios medžiagos žinomos kaip laidininkai ir gali atlikti elektros energiją. Elektronų srautas vadinamas sroviu.

Atomų branduolio apylinkės elektronai

Conceptual image of atom with protons and neutrons in the central nucleus and electrons in outer orbitals
Konceptualus atomo vaizdas su protonais ir neutronais centriniame branduolyje ir elektronais išoriniuose orbitanuose

Elektronų srautas diriģente

Electrons with a negative charge flowing through a conductor
Elektronai su neigiamu krūviu, tekančiu per laidininką

Kas yra voltai, stiprintuvai ir vatai?

Kaip ir bet kuri kita disciplina, elektrotechnika turi žargoną arba specializuotą terminiją. Įtampa ir srovė yra atitinkamai tokios kaip vandens slėgis ir vandens srovė, o dažniausiai į siurblių ir vandens vamzdynus daroma nuoroda, kaip analogiją paaiškinti elektros grandinėms.

Įtampa

Tai yra slėgis grandinėje ir yra matuojamas voltais. Pagalvokite apie siurblį vandens vamzdyje. Kuo didesnis slėgis ir jėga, kurią siurblys veikia, tuo didesnis bus vandens tekėjimas per vamzdį. Panašiai įtampos šaltinis grandinėje yra kaip siurblys ir stumia elektronus aplink grandinę. Kuo didesnė įtampa, įjungta grandinei, tuo didesnė srovė, kuri bus priversta per ją.

Apkrova

Tai prietaisas prijungtas prie įtampos šaltinio. Tai gali būti variklis, lemputė, šildytuvas, šviesos diodas arba elektroninis rezistorius.

Dabartinis

Elektros srovė yra dėl elektronų judėjimo per laidą ir apkrovą ir yra matuojama amperais. Didelė srovė reiškia daug elektronų, tekančių per grandinę. Vandens analogija yra vandens srovė galonais per minutę.

Atsparumas

Krovinio atsparumas matuojamas omis. Kiekvienas elektros prietaisas ar apkrova yra atsparūs. Atsparumas yra kaip elektronų srauto apribojimas, o elektros energija atsipalaiduoja kaip atspari šilumos energija. Dėl tam tikros įtampos, kuo didesnis varža, tuo mažesnė srovė. Grįžtant prie vandens analogijos, kai atsistosite ant žarnos, padidinsite atsparumą ir apribosite srautą. Vienintelis būdas atstatyti srautą yra tai, kad siurblys siurbiamas sunkiau ir priversti vandenį per apribojimą, ty siurblys turi turėti didesnį slėgį. Kitu atveju, jei nuimkite koją nuo žarnos, padidinsite skersmenį ir sumažinsite atsparumą, o daugiau vandens gali priversti. Elektros grandinėje, jei įtampa padidėja, pasipriešinimo metu priverčiama daugiau srovės. Jei pasipriešinimas sumažėja, srovė tekės net tada, kai įtampa nepasikeis.
Netgi jungiamieji laidai grandinėje turi pasipriešinimą, taigi, kai kabeliai turi būti keliami didesniam srovės srautui, turi būti naudojamas storesnis kabelis, skirtas išvengti perkaitimo.

Galia

Tai greitis, kuriuo sunaudojama energija, ir išmatuotas vatais. Kilovatas yra 1000 vatų, taip pat sutrumpintas kW.

kWh arba kilovatvalandės

Tai yra energijos suvartojimo matas. KWh kartais vadinami vienetai ir tai, ką jūs mokate už savo sąskaitą už elektros energiją. 1 kilovato (1000 vatų) prietaisas vieną valandą naudoja kilovatvalandę elektros energijos. Panašiai 500 vatų prietaisas 2 valandas naudoja kilovatvalandę elektros energijos.

Dažnumas

Kintamosios srovės maitinimo šaltinis yra tai, kiek kartų per sekundę keičiasi dabartinė kryptis, matuojama ciklais per sekundę arba hercais. Elektra yra paskirstyta namams 50 ar 60 hečių.

Kaip veikia srovės srautas grandinėje?

Žemiau esančioje nuotraukoje AA ląstelė įjungia žibinto lemputę. Dabartinis iš pradžių išeina iš akumuliatoriaus viršaus per laidą ir lemputę, o po to grįžta per apatinį laidą.

Mes galime šią grandinę pateikti paprastu būdu, naudodamiesi schema ar grandine schema . Žvelgiant į schemą žemiau, įtampos šaltinis V privers srovę I aplink grandinę per apkrovą (šiuo atveju lemputė), kurių atsparumas yra R.
Esant realiam gyvenimo grandinei, įtampos šaltinis gali būti 120 arba 240 voltų, išeinančių iš lizdo, 12 voltų automobilio akumuliatoriaus arba AA elemento, o atsparumas būtų elektroninės grandinės prietaisas ar komponentas. Linijos, jungiančios šaltinį su atsparumu, būtų jungiamieji laidai prietaiso viduje arba "flex flex" arba spausdintuvų plokštės takeliai.

Pastaba: įprastai mes galvojame apie dabartinę teigiamą šaltinio, pvz., Baterijos, terminalą. Tačiau srovė yra subatominių dalelių srautas, vadinamas elektronais, kurie yra neigiamai įkrauti, todėl dabartinis iš tikrųjų tekėja kitu būdu, nuo neigiamos baterijos gnybto

Paprastas kontūras

An AA cell forces current through the wires and lights up a bulb
AA ląstelė jėga srovę per laidus ir užsidega lemputę

Paprastos grandinės schema

Current in a circuit
Srovė grandinėje

Kokie yra dažniausiai naudojami įtampai?

Įtampos šaltinisĮtampa
AA arba AAA ląstelių1, 5 voltai
Maitinimo tiekimas namuoseNominaliai 120 arba 240 voltų
Automobilinis akumuliatorius12 voltų
Sunkvežimio baterija24 voltai
Įtampa į transformatorių, tiekiančių namus16kV (kilo voltai)
Aukštos įtampos perdavimo linijosIki 1, 2 MV (Mega voltai)

Koks yra į mūsų namus tiekiamas įtampos?

Apskritai įtampa jūsų namuose yra 230 arba 120 voltų. JAV įtampa yra 120 voltų, tačiau du namukai tiekiami taip, kad būtų galima tiekti 240 voltų. Aukštesnė įtampa naudojama didelės įtampos prietaisams, tokiems kaip poveržlės, džiovintuvai, virtuviniai plovikliai (viryklės) ir oro kondicionieriai. 120 voltai naudojami mažesniam maitinimui ir nešiojamiesiems įrenginiams. Jis taip pat saugesnis, nes elektros šoko atveju, mažesnė srovė patenka per kūną, taigi mažesnė elektros smūgio rizika.
Šalyse, kuriose standartinė 230 V, generatoriai ar atsitraukiantieji transformatoriai yra naudojami 110 voltų elektros įrankių tiekimui. Tai paprastai yra privaloma statybvietėse. Vėlgi mažesnės įtampos idėja yra sumažinti elektros smūgio pavojų, jei, pavyzdžiui, netinkamai nupjautos galios lankstumas arba įrankis drėkinamas.

Pasaulinio tiekimo įtampos

Utility voltage by country
Naudingumo įtampa pagal šalis

Watts, Amps ir Voltų lygtis

Relationship between watts, amps and volts
Ryšys tarp vatų, amperų ir voltų

Kaip konvertuoti tarp voltų, stiprintuvų ir vatų

Toliau apsvarstysime Omo įstatymą, bet pirmiausia išnagrinėsime kiekius, kurie yra įdomūs, kai sprendžiame su prietaisais, pvz., Voltais, stiprintuvais ir vatais, ir kaip juos konvertuoti. Jei pažvelgsite į prietaiso korpusą (žr. Nuotrauką žemiau), paprastai galite rasti specifikacijos etiketę ar skydelį, kuris nurodo įtampą, dažnį, galingumą ir, galbūt, dabartinę vertę. Kai kuriais prietaisais, pvz., Televizoriais ir skalbyklėmis, šis skydelis gali būti montuojamas prietaiso gale.

Taigi čia yra trys paprastos lygtys, skirtos konvertuoti tarp voltų, vatų ir stiprintuvų:

Watts = Voltai x Amperai

pvz., 120 voltų prietaisas užima 2 amperus, kas yra galia?

Galia vatais = 120 x 2 = 240 vatai

Amperai = vatai / voltai

pvz., 240 voltų prietaisas sunaudoja 480 vatų galios, kiek šiuo metu tai daro?

Srovė ampere = 480/240 = 2 amperai

Voltai = vatai / amperai

pvz., 720 vatų prietaisas atkreipia 3 amperus, kokia įtampa veikia?

Įtampa voltais = 720/3 = 240 voltų

Taigi tai tikrai paprasta. Pastaba: aš pasirinkau vertybes pavyzdžiuose, kad viskas gerai veiktų. Jums tik reikia prisiminti pirmąją lygtį ir, jei žinote pagrindinę algebą, galite pertvarkyti, kad suteiktumėte kitas dvi lygtis. Tačiau, kaip matote, visada turite žinoti du kiekius, kol galėsite išmatuoti trečią kiekį. Žvelgiant į "Google Analytics" statistiką ir į klausimus, nukreipiančius žmones šiame tinklalapyje, aš dažnai žiūriu tokių klausimų kaip "kiek vatų yra 480 voltų?", O akivaizdu, nėra prasmės!

Dėl didelio galingumo prietaisų dažniausiai nurodoma kilovatais (sutrumpintai kw)

1 kilovatas = 1000 vatai

Kas yra kWh? - Kaip apskaičiuoti prietaisų energijos suvartojimą

Galia yra greitis, kuriuo prietaisas naudoja energiją. Pavyzdžiui, oro kondicionavimo įrenginys, dušas arba galingas prožektorius naudoja elektros energiją daug greičiau nei lemputė

Naudojama energija = galia x laikas


Taigi, norėdami sužinoti prietaiso energijos suvartojimą, jūs padidinsite savo galios lygį iki laikotarpio, per kurį jis veikia. Standartinis energijos vienetas yra joule arba kalorijų, bet paprastai namuose naudojama energija yra matuojama kWh, dar vadinama "vienetais". Norėdami išmatuoti kwh skaičių, jūs padalijote įtampą, išreikštą vatais, 1000, konvertuodami į kilovatą (kW), tada dauginkite valandomis, kad gautumėte kWh.

Taigi:

kWh = Vatas / 1000 x laikas valandomis

Kilowatt valandos, kWh ar vienetai yra tai, ką jūs mokate už savo sąskaitą. Jūsų elektros skaitiklis skaičiuojamas ir parodo vienetų, kuriuos naudoja visi prietaisai ir jūsų namų apšvietimas, skaičių.

pvz., 2500 vatų džiovintuvas veikia 3 valandas per dieną, kiek kWh jis sunaudoja, o jei elektros energijos kaina yra 12 c už vienetą, tai kokia yra jo eksploatavimo kaina?

kWh = vatai / 1000 x laikas = 2500/1000 x 3 = 7, 5 kWh arba vienetai

Kaina = 7, 5 x 12c = 90 centų

Kai kurie prietaisai nenaudojami nuolat. Pavyzdžiai yra prietaisai, kuriuos valdo termostatas, pavyzdžiui, šaldytuvai, šaldikliai, orkaitės viryklėse ir oro kondicionavimo sistemos. Laikas, už kurį prietaisas įjungtas, ir sunaudojama galia yra vadinamas darbo ciklą, kuris dažnai pateikiamas kaip procentinė dalis. Pavyzdžiui, šaldytuvas, kuris lieka pusę laiko, turi 50% darbo ciklą.

Šiame straipsnyje pateikiamas išsamus buitinių prietaisų ir jų energijos naudojimo sąrašas: kokios yra elektros prietaisų eksploatavimo išlaidos?

"Fluke" įtampos detektorius, 1000 V AC įtampa

Fluke bekontaktinis detektorius "VoltStick" yra standartinis įrankis bet kokiame elektrikų įrankių komplekse, tačiau jis taip pat naudingas namų savininkams. Aš naudoju vieną iš jų, norėdamas nustatyti, kuris dirigentas yra gyvas, kai atlieku bet kokią namų priežiūrą. Skirtingai nuo neoninės atsuktuvo (fazės testerio), jūs galite naudoti vieną iš jų situacijose, kai gyvos dalys / laidai yra apipūsta arba padengiami izoliacija, ir jūs negalite susisiekti su laidais. Tai taip pat naudinga, norint patikrinti, ar yra "power flex" pertrauka ir kur vyksta pertrauka.

Pastaba: visada yra gera idėja naudoti neonų testerį, kad būtų dar kartą patikrinta, ar elektros energija tikrai neveikia atliekant bet kokią elektros priežiūrą.

Pirkti dabar
A kilowatt hour meter counts the number of units of energy you've used
Kilimų valandų skaitiklis skaičiuoja naudojamų energijos vienetų skaičių

Informacinės etiketės / elektros prietaisų specifikacijos

Typical electrical appliance labels/panels indicating voltage and current rating, power rating and frequency in hertz.
Tipiniai elektrinių prietaisų etiketės / plokštės, rodančios įtampą ir srovę, galios ir hercso dažnį.

Išbandyk save! - Viktorina A

peržiūrėti viktorinos statistiką

Kas yra saugikliai?

Kaip matysime vėliau, elektriniai kabeliai, prietaisai, prietaisų, komponentų ir kt. Laidai yra atsparūs. Šis atsparumas gamina šilumą, kai srovė praeina per ją. Bet koks elektros laidas gali būti pernelyg karštas, jei per daug srovės, o laidų atveju tai gali sukelti plastikinę izoliaciją, padengiančią kabelį, kad ištirptų arba net užsidegtų. Taigi saugikliai serijiniu būdu naudojami su kabeliu ar prietaisu, siekiant apriboti srovės srautą ir padaryti viską saugų. Saugikliai yra kaip "silpna grandis" grandinėje ir smūgis, kol gali atsirasti žalos. Jie turi tam tikrą reitingą ir tai nėra dabartinis, į kurį jie puola, bet dabartinė jie bus be pūtimo. Kai srovė viršija saugiklio reitingą, saugiklis pradės smūgį. Ilgis, kurio reikia, norint apsaugoti saugiklį, yra proporcingas dabartinei. Dėl to mažos perkrovos gali sukelti per minutę sulūžusį saugiklį, tačiau jei yra didelis srovės ar trumpojo jungimo scenarijus, saugiklis bus smūgis per kelias sekundes ar milijonus sekundžių.

Saugiklių griovimo galia

Saugikliai turi maksimalią srovę, kurią jie gali pernešti be saugiklio įsiskverbimo. Taigi, televizorių, akumuliatorių įkroviklių ir kitų elektroninių prietaisų antrinėse vietose esančių maitinimo šaltinių saugikliai dažnai yra stiklo tipai, nes tiekimo metu gedimas atsiranda tik gana nedaug energijos. Keramikiniai tipai naudojami tam, kad būtų atsparūs karščiui ir šokui, kuris atsiranda tada, kai įveikimo spinduliuotėje gali būti šimtai ar tūkstančiai amperų, ​​galinčių tiekti didžiulę momentinę galią. Jei įrenginyje trunka trumpas jungimas, vis tiek įmanoma, kad naudingasis transformatorius jūsų gatvėje gali tiekti tokio dydžio srovę į trumpą. Pavyzdžiui, "BS1362" saugiklis JK stiliaus kištuke turi keramikos korpusą. Išpūsti saugikliai visada turėtų būti pakeisti tais pačiais tipais, jei reikia, keramika, kad būtų išvengta gaisro.

Saugiklių tipai

Apskritai, saugikliai yra greitas smūgis (F) ir laiko atsilikimas (T). Elektroninių prietaisų maitinimo šaltiniams dažnai naudojami laiko taškų tipai, nes kondensatoriai užkrauna srovę, o tai gali sukelti greitai veikiantį saugiklį.

A High Breaking Capacity (HBC) BS1362 fuse, used as standard in a UK style plug
Aukštos trinties talpa (HBC) BS1362 saugiklis, naudojamas kaip standartinis JK stiliaus kištukas

Kas yra skaitmeninis multimetras?

Multimetras yra priemonė, kuri gali išmatuoti įtampą, srovę, atsparumą ir galbūt papildomus parametrus. Taip pat galite jį naudoti, kad patikrintumėte kabelių tęstinumą ir patikrintumėte saugiklius. Jei nežinote, kaip jį naudoti, perskaitykite mano vadovą Kaip naudoti skaitmeninį multimetrą (DMM), skirtą išmatuoti įtampą, srovę ir atsparumą. Paprastai multimetrai taip pat turi tęstinumo diapazoną, ir tai yra naudinga, norint patikrinti kabelių, saugiklių ir laisvųjų jungčių pertraukas.

Skaitmeniniai multimetrai iš "Amazon"

"Fluke", kurie yra pagrindinis skaitmeninių prietaisų gamintojas, rekomenduojame "Fluke 113" modelis, skirtas bendram naudojimui namuose arba automobilio priežiūrai. Tai puikus matuoklis ir gali matuoti AC ir DC įtampos varžą, atsparumą, tikrinti tęstinumą ir diodus. Matuoklis yra automatinis, todėl nereikia nustatyti diapazono. Tai taip pat yra tikras RMS matuoklis. Jei taip pat reikia išmatuoti kintamosios srovės ir nuolatinės srovės srovę, "Fluke 106" yra tinkamas pasirinkimas.

Fluke recommend the 113 meter for general purpose home use
"Fluke" rekomenduoja 113 metrų bendrojo naudojimo namų reikmėms

Kaip konvertuoti arklio jėgos į vatus

Arklio galia yra priemonė .... jūs atspėjote tai! ..... galia!

Kaip variklio mechaninė išvestis gali būti matuojama arklio galia, taigi gali būti ir mechaninis variklio išėjimas.

1 arklio galia = 746 vatai

Pvz., Skalbyklės trupmeninis arklio jėgos variklis yra 1/2 arklio galių

Taigi variklio galia yra 746 vatai x 0, 5 = 373 vatai

Variklis nėra 100% veiksmingas, kitaip tariant, ne visi elektros energijos įvadai yra paverčiami mechanine galia išvesties velenui, kai kurie yra švaistomi vyniojimo metu.

Išbandyk save! - Viktorina B

peržiūrėti viktorinos statistiką

Kas yra elektros energijos naudojimo monitorius?

Elektros energijos naudojimo monitorius ar stebėjimo įrenginys nurodo viską, ką norite žinoti apie jūsų prietaiso elgesį. Parametrai rodomi LCD ekrane ir apima įtampą, srovę, suvartojamą energijos kiekį, naudojamą kwh, prietaiso eksploatavimo laiką ir laiką. Pastarasis yra naudingas šaldytuvų, šaldiklių, oro kondicionierių ir kt. Šalinimui, kuriuos kontroliuoja termostatas ir įjungia ir išjungia. Neteisingas termostatas arba užteršta izoliacija gali sukelti prietaiso nuolatinį veikimą, todėl šią problemą galima nustatyti.

Čia galite skaityti apie šiuos įrenginius čia: Jūsų prietaisų energijos suvartojimo stebėjimas

Power consumption monitoring adapter
Energijos sąnaudos stebėjimo adapteris

Ką reiškia elektros energija?

Kas atsitinka, kai prietaisas maitinamas iš elektros? Mokslininkai mums sako, kad energijos negalima sunaikinti, ji tiesiog keičiasi iš vienos formos į kitą. Šis procesas vyksta visą laiką - Žemėje ir visoje Visatoje. Pavyzdžiui, uolos uolos pakraštyje turi potencialią energiją dėl aukščio virš žemės. Jei jis nukris virš uolos krašto, jis pradeda greitį, ty gaus kinetinę energiją (judesio energiją), prarandant potencialią energiją. Kai ji patenka į žemę, ši energija išsisklaido kaip šiluma (galvoja apie šilumą, susidariusį dėl asteroido poveikio). Panašiai, kai prietaisas yra prijungtas, elektros energija nesuklysta ar "suvartojama", nes ji yra sunaikinta, ji tiesiog pakeičia formą. Taigi, žibinto atveju jis sunaudojamas kaip šviesos energija arba šilumos energija, kai naudojamas šildytuvas. Elektros energija taip pat gali būti paversta garsu garsiakalbyje arba elektromagnetine spinduliuote (mikrobangų krosnelė ar radijo siųstuvas), visų formų energija. Elektra energija taip pat gali būti konvertuojama į kinetinę energiją elektros variklyje arba potencialiai energijai, kai liftas yra pastatytas.
Energija - tai energijos vartojimo greitis. Pavyzdžiui, 1000 vatų šildytuvas arba didelio galingumo oro kondicionavimo sistema HVAC naudoja energiją didesniu greičiu nei 60 vatų lemputė.

Elektra gali būti paversta kitomis energijos formomis

Energijos rūšisPavyzdys
ŠviesaKaitrinė lemputė, LED, fluorescencinė lempa
ŠilumaElektrinis šildytuvas, kaitrinė lemputė
Elektromagnetinė radiacijaRadijo siųstuvas, Mikrobangų krosnelė, Radaras
GarsasGarsiakalbis, perkūnas
KinetikaVariklis sukasi velenu arba vairuoja transporto priemonę
PotencialusGervė arba pakėlimo apkrova, elektromagnetas įtempia spyruoklę
SlėgisOro kompresorius
CheminisAkumuliatorius
A simple circuit with a voltage source and load. The load has a resistance measured in ohms.
Paprasta grandinė su įtampos šaltiniu ir apkrova. Krovinio atsparumas matuojamas omis.

Omo įstatymas ir elektrinis pasipriešinimas

Viršuje esančioje grandinėje įtampa V stūmuoja srovę I aplink grandinę ir per apkrovą. Kaip jums gali prisiminti, tai gali būti prietaisas, pvz., Lemputė, elektrinis šildytuvas, variklis, šviesos diodas ar kitas elektrinis prietaisas. Krovinys atsilaiko nuo srovės srauto ir jos atsparumo dydis yra R ohms.

Taip

I = V / R

arba

R = V / I

Tai žinoma kaip Omo įstatymas ir iš esmės sako, kad srovė yra proporcinga įtampai ir atvirkščiai proporcinga pasipriešinimui (didėja pasipriešinimas, srovė mažėja ir atvirkščiai). Atminkite, kad varžoje išmatuotas omas yra tik priemonė, kaip apkrova ar prietaisas grandinėje "atsparus" srovės srautui. Elektroninėse grandinėse ir kai kuriuose elektros prietaisuose komponentai, vadinami rezistoriais, turi tikslias atsparumo vertes, todėl juos galima valdyti srovės, tekančios grandinėje, verte.

Pavyzdys:

Kontūro pasipriešinimas yra 100 omų, naudojama 120 voltų įtampa, kas yra dabartinė?

Dabartinis = 120/100 = 1, 2 amp

Elektros varža ir laidai


Laidininkas yra fizinė terpė, kuri atlieka elektros srovę. Tai gali būti maitinimo kabelis, pritvirtinamas prie kištuko, skysčio, tokio kaip vanduo, akumuliatoriaus rūgštis ar jonizuotos dujos išleidimo lempose (pvz., Fluorescencinė arba natrio lempa).

Kietojo laidininko, pavyzdžiui, vario laido atveju, elektrinis varža yra proporcinga laidininko ilgiui ir atvirkščiai proporcingas jo skerspjūvio plotei. Iš esmės tai reiškia, kad kuo ilgiau vielos gabalas, tuo didesnis jo atsparumas. Panašiai, kuo didesnis laido skersmuo, tuo mažesnis jo atsparumas. Tai turi įtakos davikliams, naudojamiems prietaisuose ir elektros energijos perdavimo. Pavyzdžiui, vielos matuoklis, naudojamas pratęsimo laidume, yra svarbus, jei viela yra per plona, ​​atsparumas bus didelis ir kabelis gali perkaisti. Jei maitinimo kabelis yra labai ilgas, jo atsparumas gali būti per didelis, jei jis nėra tinkamai įvertintas, todėl kabelio gale gali būti nepriimtinas įtampos kritimas (dėl atsparumo).

Jei laido skerspjūvio plotas A ir ilgis l, atsparumas R gali būti apskaičiuojamas pagal lygtį:

R = ρl / A

ρ (graikų raidė "rho") yra pastovi žinoma kaip pasipriešinimas. Kuo mažesnis medžiagos atsparumas, tuo žemesnis bus laidininko atsparumas.

Vario mažiausias varža yra labiausiai paplitusių medžiagų, todėl ji yra plačiai naudojama kabelių gamyboje. Sidabras turi mažesnį atsparumą nei varis, tačiau jis yra daug brangesnis. Aliuminis paprastai naudojamas viršutiniams kabeliams ir, nors jis turi didesnį atsparumą nei varis, jis yra lengvesnis. Auksas yra apie 1, 5 karto didesnis, nei vario, bet neveikia ir neoksiduoja (nešvarus). Tvarsčio danga ant laidininko padidina kontaktinį atsparumą, todėl auksas dažnai naudojamas kaip garso / vaizdo jungčių danga. Auksas taip pat naudojamas miniatiūriniams jungiamuosius laidus integruotose grandinėse.

Izoliatoriai

Elektros izoliacija yra labai atspari medžiaga, nes nėra laisvų elektronų, galinčių pernešti srovę. Visais praktiniais sumetimais izoliatorius gali būti laikomas turinčiu begalinį pasipriešinimą. Kadangi pasipriešinimas yra begalinis (begalybė yra simbolis ∞), tada srovė per izoliatorių yra:

Srovė = įtampa / atsparumas = įtampa / ∞ = 0

Izoliatoriai naudojami siekiant užkirsti kelią srovės srautui tarp dviejų elektros taškų, kurių įtampa yra skirtinga, pvz., Atskirų maitinimo kabelio šerdžių arba stiklo / keraminių izoliacinių elementų izoliacija elektros linijose ir taip išvengti elektros smūgio. Paprastai elektrotechnikai naudojami izoliatoriai yra įvairių tipų polimerai (plastikiniai), keramika, stiklas, stiklo epoksidai (naudojami PCB) ir bakelitas (senesnio stiliaus termoreaktingo plastiko)

Superlaidininkai

Kai tam tikros medžiagos yra labai žemos temperatūros, jų atsparumas sumažėja iki nulio.

Kadangi V = IR, jei R yra nulis, tada V tampa 0, net jei I nėra lygus nuliui

Šios pasekmės yra tai, kad srovė gali tekėti net tada, kai šalinamas įtampos šaltinis. Kadangi pasipriešinimas yra lygus nuliui ir šiluma neišsiskiria, plonais kabeliais gali būti didžiuliai srovės. Pavyzdžiui, superlaidininkiai naudojami MRT mašinose, kad būtų galima perduoti didelius srovius, reikalingus galingiems magnetams.

Įvairių medžiagų atsparumas

MedžiagaAtsparumas
sidabras1, 59 × 10-8 Ωm
Varis1, 68 × 10-8 Ωm
Auksas2.44 × 10-8 Ωm
Aliuminis2.82 × 10-8
Geležis9, 71 × 10-8 Ωm
Platina1, 06 × 10-7 Ωm
Nichromas (naudojamas kaitinimo elementuose)1.10 × 10-6 Ωm
Stiklas1, 00 × 1011 iki 1, 00 × 1015 Ωm
Kieta guma1, 00 × 1013 Ωm
Medžiagos, didinančios atsparumą
A load could be an electronic resistor like this one, or an electrical appliance
Krovinys gali būti elektroninis rezistorius, kaip šis, arba elektros prietaisas
Detail of the insulator string (the vertical string of discs) on a 275, 000 volt suspension tower near Thornbury, South Gloucestershire, England
Detalė izoliacinės stygos (vertikalios diskų stygos) 275 000 voltų pakabos bokšte netoli Thornbury, South Gloucestershire, England
PVC insulation on the cores of a power flex
"Power flex" šerdies PVC izoliacija
The insulating black shrouds on the pins of this plug prevent contact with the pins during insertion/removal
Izoliuojantys juodi gaubtai ant šio kištuko kaiščių neleidžia kontaktuoti su kaiščiais įkišant / pašalinant
Superconducting cables
Superlaidieji kabeliai

Alternatyvus būdas tobulinti energiją

Prisiminti watts = voltai x amperai? Kitas būdas išsiaiškinti galią yra nuo omų pasipriešinimo:

Taigi, jei aš esu srovė amperose, V yra įtampa, R yra varžų omis, o P yra galia vatais,

Tada:

I = V / R iš Omo įstatymo

Bet taip pat P = VI

Taigi, pakeičiant išraišką I = V / R į P = VI, gauname:

P = VI = V (V / R) = V 2 / R

panašiai

P = VI = (IR) I = I 2 R

Tai mažai tikėtina, kai kalbama apie prietaisus namuose, kad reiktų naudoti paskutines dvi lygtis. Tačiau čia yra pavyzdys.

240 voltų tiekimas yra sujungtas su 100 omų apkrova. Koks apkrovos energijos suvartojimas?

Galia = V 2 / R = (240) 2/100 = 576 vatai

Išbandyk save! - Viktorina C

peržiūrėti viktorinos statistiką

Kas yra AC ir DC?

Srovė, kurią gamina maitinimo šaltinis, gali būti viena iš dviejų formų: AC arba DC. Maitinimo šaltinis gali būti akumuliatorius, elektros generatorius, maitinimo šaltiniai, tiekiami kabeliai į jūsų namus arba signalų generatoriai, prietaisai, naudojami laboratorijose arba bandymo personalo atliekant elektroninių sistemų bandymus ar projektavimą.

DC

Tai reiškia tiesioginę srovę, taigi dabartinis šaltinio srautas išeina tik vienu būdu. DC šaltinis turi vardinę vertę įtampos lygį, ir ši įtampa sumažės, kai šaltinis yra įkeltas ir išėjimai yra didesni. Šis lašas yra dėl būdingo vidinio atsparumo šaltinyje. Atsparumas nėra susijęs su faktiniu rezistoriumi, bet gali būti modeliuojamas kaip toks, ir jį sudaro faktinis laidininkų, elektroninių komponentų, cheminių medžiagų ir tt pasipriešinimas.
DC šaltinių pavyzdžiai yra baterijos, nuolatinės srovės generatoriai, vadinami "dynamos", saulės elementai ir termoporos.

AC

Tai reiškia "kintamąją srovę" ir reiškia, kad dabartiniai "pakaitiniai" arba keičia kryptį. Taigi srovė srovės į vieną pusę, pasiekia maksimumą, nukrenta iki nulio, keičia kryptį, pasiekia maksimumą, o tada vėl grįžta į nulį prieš pakartojant visą ciklą. Kiek kartų šis ciklas vyksta per sekundę, vadinamas dažnumu. JAV dažnis yra 60 Hz (Hz) arba ciklais per sekundę. Kitose šalyse jis yra 50 Hz. Elektros tiekimas jūsų namuose yra AC.
AC pranašumas - tai paprastumas, per kurį jis gali būti transformuotas iš vieno įtampos lygio į kitą, vadinamas transformatoriumi.
Kintamosios srovės šaltiniai yra elektros tiekimas jūsų namuose, generatoriai elektrinėse, transformatoriai, DC į kintamosios srovės keitikliai (leidžiantys prijungti prietaisus iš jūsų automobilio cigarečių žiebtuvėlio), signalų generatoriai ir kintamo dažnio pavaros varikliams valdyti. Transporto generatorius generuoja elektros energiją kaip AC, kol jis ištaisomas ir konvertuojamas į DC. Naujos kartos bekirstiniai, akumuliatoriniai gręžtuvai konvertuoja baterijos nuolatinę įtampą į kintamą variklį.

Elektros perduodamos elektros energijos perdavimo tinklo sąnaudos mažinimas

Kadangi kintamosios srovės gali taip lengvai transformuoti iš vienos įtampos į kitą, tai yra naudingiau perduodant elektros energiją elektros tinkle. Elektros stočių generatoriai išleidžia santykinai žemą įtampą, paprastai 10 000 voltų. Tada transformatoriai gali pakelti į aukštesnę įtampą, 200 000, 400 000 voltų ar didesnę, kad būtų galima perduoti per šalį. Paspartintas transformatorius, konvertuoja įvesties galią į didesnę įtampą, mažesnę srovės išėjimą. Dabar šis sumažėjimas yra norimas poveikis dėl dviejų priežasčių. Pirma, įtampos kritimas yra sumažintas perdavimo linijose dėl mažesnės srovės, tekančios per kabelių pasipriešinimą (nuo V = IR). Antra, mažinant srovę, sumažėja srovės nuostoliai, kai srovės srautai pasiskirsto kabelių pasipriešinimo sąlygomis (atminkite, kad galia = I 2 R aukščiau išdėstytose lygtyse). Energija yra švaistoma perdavimo kabeliuose, kuri, žinoma, nėra norima. Jei srovė sumažėja perpus, energijos nuostoliai tampa ketvirtadaliu to, kas anksčiau buvo (dėl kvadrato termino energijos lygtyje). Jei srovė yra 10 kartų mažesnė, jėgos nuostolis yra 1%, koks jis buvo, ir taip toliau.

AC waveform is a sine wave
AC bangos forma yra sinusinė banga
Transformer in an electrical sub-station. The function of a transformer is to either increase or decrease voltage
Transformatorius elektrinėje pogrindinėje stotyje. Transformatoriaus funkcija - padidinti arba sumažinti įtampą

3 fazių įtampa

Labai tolimos perdavimo linijos gali naudoti DC, kad sumažintų nuostolius, tačiau galia paprastai yra paskirstyta visoje šalyje naudojant 3 fazių sistemą. Kiekvienoje fazėje yra sinusinės kintamosios srovės įtampa, o kiekviena fazė yra atskirta 120 laipsnių. Taigi žemiau esančioje diagramoje 1 fazė yra sinusinė banga, 2 fazė atsilieka 120 laipsnių, o 3 fazė - 240 laipsnių (arba 120 laipsnių). Norint perduoti maitinimą reikalingi tik 3 laidai, nes paaiškėja, kad nė vienas srovės srautas nėra neutralus (siekiant subalansuotos apkrovos). Transformatorius, tiekiantis jūsų namuose, turi 3 fazių linijas kaip įvestį, o išėjimas yra žvaigždžių šaltinis, todėl jis suteikia 3 fazių linijas plius neutralus. Tokiose šalyse kaip Didžioji Britanija, namuose yra vienas iš etapų plius neutralus. JAV vienas iš etapų padalijamas į du "karštus" tiekimo etapus.

Kodėl naudojamas 3 etapas?

  • Daugiau galios gali būti perduodamos naudojant tik 1, 5 karto daugiau laidų skaičiaus
  • Varikliai, varomi 3 fazių, yra mažesni už panašų vienfazį tokios pačios galios variklį
  • Eksploatacinio sukimo momento vakaras sklandžia darbą ir dėl to sumažėja trijų fazių varomų variklių vibracija
  • Neutralaus laidininko gali būti sumažintas dėl mažesnio srovės srauto
  • Neutralus nereikia perduodant elektros energiją tarp pastočių ir transformatorių
3 Phase voltages. Each phase is sinusoidal with a phase difference of 120 degrees
3 fazių įtampos. Kiekvienas etapas yra sinusinis, kurio fazinis skirtumas yra 120 laipsnių

Delta Star Transformatorius

Delta - žvaigždutė (dar vadinama delta - wye arba delta Y) transformatoriumi dažnai naudojama 3 fazių arba vienos fazės ir neutralaus tiekimo namų ir pramonės gamybai. Gaunamas maitinimas paprastai yra 11kv, o išėjimo fazės įtampa yra 230 voltų (šalyse, kurios naudoja šią įtampą)

Delta-Star(Wye) transformer which can supply single or 3-phase supply
Delta-Star (Wye) transformatorius, kuris gali tiekti vieną arba 3 fazes
3 phase power lines
3 fazių elektros linijos

Kaip išmatuoti įtampą, srovę ir atsparumą

Kaip paaiškinta pirmiau, multimetras yra įtampos matavimo priemonė voltais, srovė amperais ir atsparumas omis. Kiekviena funkcija paprastai turi keletą diapazonų, kad būtų galima išmatuoti dideles ir mažas vertes. Multimetre yra du zondo laidai, kurie yra prijungti prie bandomosios grandinės, tada matavimas rodomas LCD ekrane.

Patikrinkite šį koncentratorių: kaip naudoti multimetrą

Magnetic field lines around a conductor
Magnetinės lauko linijos aplink laidininką

Kokie yra kiti efektai, kai esami srautai?

Kaip minėta pirmiau, kai srovė patenka per apkrovos pasipriešinimą, ji tampa karšta. Kartais tai yra pageidaujamas efektas, pvz., Elektrinis šildytuvas. Tačiau šviestuvai yra nepageidaujamas poveikis, nes norima prietaiso funkcija yra paversti elektros energiją į šviesą, o ne gaminti šilumą kaip šalutinį produktą. Pernelyg didelė srovė kabeliuose perkrovos metu gali sukelti gaisrą, jei apsauginiai įtaisai, tokie kaip saugikliai arba MCB (miniatiūriniai grandinės pertraukikliai), nėra įtraukti kartu su kabeliu.
Taigi, kas dar atsitinka, kai srovė patenka per dirigentą? Vienas iš veiksnių yra tai, kad magnetinis laukas yra gaminamas. Šis reiškinys naudojamas prietaisu, vadinamu solenoidu arba elektromagnetu, kuris iš esmės yra ritė arba vielos ritė, per kurią eina srovė. Elektromagnetai naudojami senojo stiliaus, neelektroninių, durų ir telefonų skambučių, skalbyklių vandens įleidimo vožtuvų, relių (jungiklių, valdomų elektromagnetu), starterių variklių ant transporto priemonių ir gelbėjimo kėlikliai ir plieno.

Srovė, tekanti per laidininką, taip pat sukuria elektrinį lauką. Labiausias pavyzdys yra didelio intensyvumo laukas, pagamintas aukštos įtampos elektros linijoje, kuri yra pakankama, kad apšviesti fluorescencinį vamzdį, laikomą rankoje.

The electric field under a high voltage power line is sufficient to produce an electric discharge in a fluorescent tube
Elektrinis laukas, esantis aukštos įtampos elektros linijoje, yra pakankamas elektros iškrovai fluorescenciniame mėgintuvėlyje

Didelio srovės efektai

Kaip veikia jungikliai ir kokie yra kibirkštys?

Kaip pastebėjote, jei grandinėje padidėja pasipriešinimas, dabartinis sumažėja. Jei tiesiog sulaužote laidų laidą į grandinę ir sukuriate oro tarpą, atsparumo mastas visais praktiniais tikslais yra begalinis, nes oras yra geras izoliacinis elementas ir nra srovė. T.y

Current = Įtampa / Atsparumas = Įtampa / = 0

Taigi, kaip veikia jungiklis. Du jungtys, dažniausiai pagamintos iš bronzos, esančios vietiniame jungiklyje, yra jungiamos, kai jungiklis yra įjungtas ir uždarytas. Kai jungiklis yra išjungtas, kontaktai greitai atskirti ir nutraukti srovę.

Kas yra Sparks?

Įsivaizduokite du elektrodus ar taškus grandinėje, atskirtoje oro tarpu (pvz., Automatinės uždegimo žvakės spraga). Jei įtampa yra pakankamai aukšta, oras tarp dviejų taškų tampa toks įtemptas elektriniu lauku, kuriame jis tampa jonizuotas, ty atomai savo elektronus nukrypsta. Tada šie elektronai gali nukreipti tarpą, kurį pritraukia teigiamas elektrodas, ir tai darydamas, susiduria su kitomis dujų molekulėmis ir išleidžia daugiau elektronų. Galų gale atsiranda elektronų lavina (visa tai vyksta per sekundę), o rezultatas vadinamas kibirkščiuoju ar kibirkščiuoju iškrovimu. Kibirkštis sukelia matomos šviesos, šilumos, UV spindulių ir garso blyksnį, o jo temperatūra gali būti apie 5000 laipsnių C, karštesnis nei saulės paviršius. Įtampa, reikalinga kibirkščiui gaminti, yra apie 3000 voltų viename mm tarp užapvalintų elektrodų ore.
Sprogimai gali būti nedideli, pvz., Automobilių uždegimo žvakė arba dujų žiebtuvėlis arba daug didesnis.

Didžiosios kibirkštinio uždegimo pavyzdys yra žaibas. Kai debesys užkraunami, įtampa tampa tokia didelė, kad kibirkštis nuo debesies iki debesies arba debesys į žemę. Garsą, kurį mes vadiname griaustiniu, sukelia sprogi šildymas ir oro plėtimosi elektros iškrova.

Sparks pasireiškia oro tarpu, kai įtampa viršija pralaidos gedimo įtampą. Kai du elektrodai atskiriami, srovė linkusi tęstis ir metalinių elektrodų šildymas verčia išgaruoti medžiagą ir taip pat jonizuoti orą. Šie rezultatai yra nuolatinis kibirkštis, vadinamas lanku, kuris yra panašus į kibirkšties. Jei elektrodai pakankamai atskiriami, lankas nebus palaikomas ir staiga nutrauks. Lankinis suvirinimas naudoja lanką tarp dviejų elektrodų, kad išlydytų metalą. Jungikliai taip pat turi būti suprojektuoti taip, kad jų kontaktai būtų pakankamai atskirti ir pakankamai greitai išsidėstę, kad lankai būtų greitai nudžiūvę ir sugadintų kontaktus. Pastovose vietose didelės oro spragos arba alyvos pripildyti grandinės pertraukikliai yra būtini, norint išgarinti didelius srovės lankus, kurie įvyksta, kai įjungiama aukšta įtampa.

Tarpas tarp perjungimo kontaktų posovietyje

Elektros grandinės lygčių santrauka

V =IR
I =V / R
R =V / I
P =IV
I =P / V
V =P / I
P =V² / R
P =I²R


Palikti Komentarą