Косинус фи кондиционера: Стабилизатор напряжения для кондиционера – Стабилизаторы напряжения для кондиционера купить в Москве

Содержание

Автомобильные преобразователи напряжения (инверторы) 220В.

△

▽

В наше время в салоне автомобиля человек зачастую проводит времени больше, чем в собственной квартире. Но даже в современном автомобиле, приспособленном для длительных поездок, бывает некомфортно путешествовать хотя бы вследствие отсутствия элементарных бытовых приборов. Их невозможно взять с собой в дорогу из-за того, что нет привычной нам домашней электросети 220В. Правда часть устройств, все же имеет возможность питания или подзарядки своей аккумуляторной батареи от автомобильного прикуривателя. Однако далеко не все устройства могут питаться непосредственно от автомобильной низковольтной сети. А если Вы захотите взять с собой в дорогу телевизор, ноутбук, электробритву, обычный домашний компьютер, дрель, другую бытовую технику? Большая часть всех этих устройств работает от сети переменного тока с напряжением 220В, а автомобильный аккумулятор в состоянии предоставить только постоянный, низкого напряжения 12-(24)В.

Все эти проблемы достаточно легко можно устранить при помощи такого специального оборудования, как преобразователь напряжения (инвертор) для авто.

Преобразователь напряжения или инвертор – это устройство, предназначенное для преобразования входного постоянного напряжения (DC) 12(24)В в переменное напряжение (AC) 220В с частотой 50 Герц на выходе. То есть автомобильный инвертор вырабатывает переменный ток, благодаря чему к нему можно подключать самые разнообразные электроприборы работающие от бытовой сети переменного тока.

Все инверторы по типу выходного напряжения можно разделить на две группы:

1.Преобразователи с «чистым» синусом. Имеют на выходе переменное гармоническое напряжение амплитудой 310В, среднеквадратичным (действующим) значением 220В и частотой 50Гц.

Однако эти преобразователи, обладая максимально качественным выходным напряжением, не лишены недостатков. Они наиболее дороги, имеют большие габариты и массу, меньший КПД.

При этом синусоида принципиально важна лишь для некоторых лабораторных, телекоммуникационных, измерительных приборов, медицинской аппаратуры, для профессиональной аудиоаппаратуры (HI-END, HI-FI) и т.п.

2. Преобразователи  с выходным напряжением упрощённого вида, заменяющего синусоиду (модифицированный синус). Имеют на выходе переменное прямоугольное напряжение амплитудой 310В, среднеквадратичным (действующим) значением 220В и частотой 50Гц. Хотя в некоторых, особенно в дешевых преобразователях, выходное напряжение может сильно отличаться от эквивалентного синусу.

Подавляющее большинство приборов предназначенных для работы от сети 220В 50Гц. допускает использование переменного напряжения упрощённой формы сигнала без каких-либо последствий. Для приборов же имеющих в своем составе импульсные блоки питания (современные телевизоры, компьютеры, зарядные устройства и т.д.) такое напряжение является предпочтительным.

Основная задача при выборе автомобильного инвертора – это подбор устройства необходимой мощности. Ведь если купить инвертор с мощностью равной или ниже мощности того устройства, которое Вы планируете питать, то его мощности может не хватить. Главное правило при выборе инвертора –  всегда нужно приобретать автомобильный инвертор с мощностью, превышающей мощность того устройства, которое Вы собираетесь питать.

В настоящее время выпускаются автомобильные инверторы различной мощности – от 50 Вт и выше.

Маломощные устройства (до 150-200 Вт) хороши тем, что отличаются невысокой стоимостью и легко подключаются через разъем прикуривателя. При этом необходимо помнить, что разъем прикуривателя защищен в автомобиле плавким предохранителем (как правило 15А) и подключение через него мощного преобразователя приведет к перегоранию этого предохранителя, а заменить его, в современных машинах, бывает ох как не просто. Не говоря уже о том, что сам разъем прикуривателя не предназначен для больших мощностей.Такие инверторы подойдут только для подключения небольших бытовых приборов.

С помощью же более мощных инверторов можно питать самые разнообразные устройства – от стационарного компьютера и электроинструмента, до холодильника и СВЧ-печи. При этом подключать такое устройство необходимо отдельными, мощными, проводами с обеспечением хорошего электрического контакта. Так как потребляемый при их работе ток будет составлять десятки ампер.

Если же Вы собираетесь подключать к инвертору разные устройства, то его нужно выбирать, исходя из технических характеристик самого мощного из них. Для справки можно привести мощность некоторых бытовых приборов и устройств:

 

Таблица потребляемой мощности некоторых электроприборов.

Электроприборы

Мощность

Зарядные устройства

 

Зарядное устройство фонаря

8 Вт

15 Вт

Зарядное устройство видеокамеры

25 Вт

Электроинструменты

Клеевой пистолет

20 Вт

Шуруповерт

50-80 Вт

150-200 Вт

Электрорубанок

200-300 Вт

Электродрель

300-500 Вт

Электродрель с перфоратором

600-1000 Вт

Перфоратор

300-600 Вт

300-600 Вт

Полировочная машина

300-600 Вт

Болгарка

600-1200 Вт

Цепная электропила

1200-2000 Вт

Насосы/компрессоры

 

50-100 Вт

Краскопульт

500 Вт

Мойка (Karher и т. д.)

900 Вт

Водяной насос

200-300 Вт

Электровентилятор

30-100 Вт

Бытовая техника

 

Плеер (радиоприемник)

10-20Вт

10 Вт

Видеомагнитофон

40 Вт

CD-DVD Плеер

60 Вт

Цветной телевизор (экран 13дюймов)

70 Вт

Цветной телевизор (экран 27дюйма)

150 Вт

150Вт

Портативный пылесос

500 Вт

Пылесос

1000-2500 Вт

Утюг

400-2000 Вт

СВЧ печь

1000-2500 Вт

300-500 Вт

Швейная машина

100-200 Вт

Стереоусилитель

200Вт

Оргтехника

 

Струйный принтер

50 Вт

150 Вт

Телефакс

250 Вт

Персональный компьютер

400 Вт

В том случае, если Вы собираетесь подключать к автомобильному инвертору сразу несколько устройств одновременно, следует сложить их мощность и, соответственно, выбрать модель инвертора, подходящей мощности. В любом случае помните, что подключаемые к инвертору мощности не должны превышать мощность самого инвертора

Не стоит чересчур гнаться за мощностью автомобильного инвертора, если Вы планируете подключать к нему только небольшие бытовые приборы. Ведь мощные инверторы не слишком удобны в работе. Более того, все преобразователи потребляют часть энергии для собственных нужд (КПД инвертора, как правило не более 80%) и просто подключив 2х киловатный преобразователь (без нагрузки) вы будете «отдавать» на его нужды (холостой ход) около 40Вт (3А).

Еще одно необходимое требование которое нужно учитывать: суммарная потребляемая мощность (потребляемый ток) электроприборов не должна быть ощутимо больше емкости батареи и тока генератора автомобиля. Пользуясь инвертором важно понимать, что автомобильный генератор и тем более аккумулятор не являются электростанцией и их возможности ограничены. В противном случае можно оказаться с разряженным аккумулятором и неработающим двигателем где-нибудь в лесу под елочкой. А слишком большой ток потребления может вывести батарею из строя (некоторые виды батарей могут даже взорваться).

Учтите также, что время автономной работы от аккумулятора, при подключении потребителей большей мощности, уменьшается неравномерно. Такова особенность аккумуляторов – при больших нагрузках время работы будет ощутимо меньше расчетного.

Мощность преобразователя  и рекомендуемые емкости АКБ

Мощность  преобразователя кВт

0,3

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Типовая максимальная мощность преобразователя (кратковременная допустимая нагрузка) кВт

0,4-0,6

0,7-1

1,5-2

2-3

3-4

3,7-5

4-5

Минимальная  емкость АКБ (А/ч):

45

55

60

65

85

100

120

Ориентировочное время работы от аккумуляторов

АКБ/нагрузка

100 Вт

300 Вт

500 Вт

1 кВт

2 кВ

2.5 кВт

190 А/ч

22ч

1,5ч

0,5ч

20м

 85 А/ч

10ч

1,5ч

0,5ч

10м

10м

1,5ч

0,5ч

10м

    При выборе инвертора с подходящей Вам мощностью нужно еще и учитывать специфику работы тех устройств, которые Вы собираетесь к нему подключать.

Условно все приборы можно разделить на 2 группы:

1я группа: Электроприборы, стартовая мощность которых не превосходит (или не сильно превосходит) номинальную. К ним относятся, потребляющие постоянную мощность телевизо­ры, компьютеры, энергосберегающие лампы, нагреватели, а так же инструмент с двигателями коллекторного типа (дрели, отрезные машинки, рубанки и т.д.), которые потребляют номинальную мощность только в момент при­кладывания нагрузки и включении. Для приборов этой группы достаточно выбирать преоб­разователь напряжения с максимально  допустимой мощностью немного превышающую номинальную мощность прибора.

2я группа: Электроприборы, при включении и в начале работы которых кратковременная мощность потреб­ления (так называемая «пиковая стартовая нагрузка») в несколько раз (до десяти!) превышает номинальную мощность. К этой группе относятся, например лампы накаливания, холодильники, насосы, ком­прессоры. К тому же реальная мощность некоторых приборов, например, насосов на основе двигателей асинхронного типа и оборудования на их основе (кондиционеров, холодильников), примерно в 1,5 раза больше номинальной, это связано с тем, что обычно указывается мощность без учета потерь и косинуса фи (полезная мощность). Для приборов этой группы необходимо выбирать преобразователь напряжения с максимально допустимой мощностью значительно превышающую номинальную мощность прибора.

Основные режимы работы инвертора. 

Режим длительной работы. При данном режиме показатели мощности инвертора соответствуют его номинальной мощности.

Режим перегрузки. В таком режиме большинство инверторов на непродолжительное время (до 30 сек.) в состоянии отдавать мощность в 1,5 – 2 раза больше номинальной. 

Пусковой режим. В этом режиме инвертор способен отдавать еще большую моментальную мощность, правда, в течение очень краткого времени (несколько миллисекунд) для запуска электродвигателей и емкостных нагрузок.

Установка и подключение преобразователя.

 Преобразователь напряжения необходимо устанавливать в сухом незагрязненном месте вдали от источников горячего воздуха и других тепловых излучений.

Нель­зя располагать предметы на преобразователе или вблизи его вентиляционного отверстия.

При подключении преобразователя к бортовой сети автомобиля необходимо строго соблюдать полярность. Неправильное подключение, как минимум, приведет к выгоранию плавкого предохранителя на входе инвертора. К сожалению, более современными средствами (в силу больших протекающих токов потребления) защитить входные цепи не возможно. А как максимум, может привести к повреждению и выгоранию бортовой сети автомобиля.

Не подключать преобразо­ватель напряжения, рассчитанный на выходное напряже­ние 12В, к электропроводке автомобиля (грузовика, лодки), имеющей напряжение 24В и наоборот.

Нельзя соединять (запараллеливать) выходы двух или более преобразователей напряжения.

Запрещается соединять выходную розетку преобразователя с промышленной сетью 220В переменного тока.

Перед подключением преобразователя к аккумулятору убедитесь, что все устройства выключены.

Чтобы предотвратить порчу автоинвертора, желательно во время запуска и глушения двигателя авто отключать автоинвертор от бортовой сети.

 


Глава 2.1. расчетные электрические нагрузки жилых зданий инструкция по проектированию городских электрических сетей (утв- минтопэнерго РФ от 07-07-94 рд 34-20-185-94) (2022). Актуально в 2019 году

размер шрифта

ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ (утв- Минтопэнерго РФ от 07-07-94 РД 34-20-185-94) (2022) Актуально в 2018 году

2. 1.1. Расчетная электрическая нагрузка <*> квартир Ркв, кВт, приведенная к вводу жилого дома, определяется по формуле:

Ркв = Ркв. уд x n,

где: Ркв. уд – удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир (домов) по табл. 2.1.1, кВт/квартира;

n – количество квартир.


<*> При определении расчетной электрической нагрузки линии или на шинах 0,4 кВ ТП должны учитываться суммарное количество квартир, лифтовых установок и другого силового электрооборудования, питающегося от ТП, и потери мощности в питающих линиях 0,38 кВ (см. также пп. 2.1.3.1 и 2.1.3.2).

Таблица 2.1.1

УДЕЛЬНАЯ РАСЧЕТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ КВАРТИР ЖИЛЫХ ДОМОВ, кВт/КВАРТИРА

N п / п Потребители электроэнергии Количество квартир
1 – 3 6 9 12 15 18 24 40 60 100 200 400 600 1000
1 Квартиры с плитами: на природном газе 3 2,3 1,75 1,45 1,3 1,15 1 0,8 0,7 0,6 0,5 0,45 0,43 0,4
на сжиженном газе (в том числе при групповых установках) и на твердом топливе 4 2,6 2 1,65 1,5 1,35 1,15 1 0,9 0,8 0,75 0,7 0,65 0,5
электрическими мощностью до 8 кВт 7 3,5 2,8 2,4 2,15 2 1,8 1,5 1,3 1,15 1 0,9 0,85 0,8
2 Домики на участках садоводческих товариществ 2,6 1,5 1,1 0,9 0,75 0,7 0,6 0,5 0,45 0,4 0,38 0,35 0,33 0,3
3 Квартиры с плитами на природном газе и с бытовыми кондиционерами воздуха при расчетной температуре, °C <*>: от 25 до 29 4,1 2,9 2,2 1,8 1,63 1,45 1,25 0,95 0,8 0,65 0,5 0,36 0,33 0,3
свыше 29 до 33 4,1 3,05 2,35 2 1,8 1,6 1,4 1,1 0,95 0,75 0,55 0,45 0,4 0,3
свыше 33 до 37 4,1 3,15 2,5 2,15 1,95 1,75 1,55 1,2 1,05 0,9 0,7 0,55 0,43 0,4
свыше 37 4,1 3,3 2,7 2,35 2,15 1,95 1,7 1,4 1,25 1,05 0,8 0,65 0,53 0,45
4 Квартиры с плитами на сжиженном газе (в том числе при групповых установках) и на твердом топливе с бытовыми кондиционерами воздуха при расчетной температуре, °C: от 25 до 29 5,1 3,2 2,45 2 1,8 1,65 1,4 1,15 1 0,85 0,75 0,6 0,55 0,42
свыше 29 до 33 5,1 3,35 2,6 2,2 2 1,8 1,55 1,3 1,15 0,95 0,8 0,7 0,63 0,46
свыше 33 до 37 5,1 3,45 2,75 2,35 2,15 1,95 1,7 1,4 1,25 1,1 0,95 0,8 0,7 0,5
свыше 37 5,1 3,6 2,95 2,55 2,35 2,15 1,85 1,6 1,45 1,25 1,05 0,9 0,75 0,55
5 Квартиры с электрическими плитами мощностью до 8 кВт и бытовыми кондиционерами воздуха при расчетной температуре, °C: от 25 до 29 8,1 4,1 3,25 2,85 2,5 2,3 2,05 1,65 1,4 1,2 1 0,8 0,75 0,7
свыше 29 до 33 8,1 4,25 3,4 3,05 2,65 2,45 2,2 1,8 1,55 1,3 1,05 0,9 0,82 0,75
свыше 33 до 37 8,1 4,35 3,55 3,2 2,8 2,6 2,35 1,9 1,65 1,45 1,2 1 0,9 0,8
свыше 37 8,1 4,5 3,75 3,4 3 2,8 2,5 2,1 1,85 1,6 1,3 1,1 0,95 0,85

<*> Все значения величин с предлогами “от” и “до” следует понимать включительно.

Примечания. 1. Удельные расчетные нагрузки для промежуточного числа квартир определяются интерполяцией.

2. Удельные расчетные нагрузки квартир включают в себя нагрузку освещения общедомовых помещений.

3. Удельные расчетные нагрузки приведены для квартир общей площадью до 55 кв. м. При общей площади квартир более 55 кв. м удельную нагрузку следует увеличивать на 1% на каждый 1 кв. м дополнительной площади в домах с плитами на природном газе и на 0,5% в домах с электрическими плитами и плитами на твердом топливе и сжиженном газе. При этом увеличение удельной нагрузки не должно превышать 25% значений, приведенных в таблице.

4. Для жилых домов с покомнатным расселением семей в квартире удельную расчетную нагрузку следует определять с коэффициентом 1,5 при количестве семей до трех, с коэффициентом 2 – при количестве семей четыре и более.

5. Удельные расчетные нагрузки не учитывают общедомовую силовую нагрузку, осветительную и силовую нагрузку встроенных (пристроенных) помещений общественного назначения, нагрузку рекламы, а также применение в квартирах электрического отопления и электроводонагревателей (см. п. 2.1.2 настоящей Инструкции). В домах усадебного типа удельные расчетные нагрузки не учитывают одновременное присоединение электрифицированных механизмов единичной мощностью свыше 1 кВт.

6. Для определения при необходимости утреннего или дневного максимума нагрузок жилых домов без бытовых кондиционеров воздуха необходимо применять коэффициенты: 0,7 – для жилых домов с электрическими плитами и 0,5 – для жилых домов с плитами на газообразном и твердом топливе.

7. Удельные электрические нагрузки квартир с бытовыми кондиционерами воздуха соответствуют периоду летнего максимума нагрузок. Электрическую нагрузку жилых домов без бытовых кондиционеров воздуха в период летнего максимума нагрузок можно определить, умножив приведенные в таблице нагрузки зимнего максимума на коэффициенты: 0,7 – для квартир с плитами на природном газе; 0,6 – для квартир с плитами на сжиженном газе и твердом топливе и 0,8 – для квартир с электрическими плитами.

8. Удельные расчетные электрические нагрузки, кроме удельных расчетных нагрузок квартир с бытовыми кондиционерами воздуха, действительны для всех климатических районов страны.

9. Возможность установки бытовых кондиционеров воздуха в квартирах следует предусматривать при проектировании жилых домов и микрорайонов для строительства на территории юга страны в соответствии со СНиП 2.04.05-86 “Отопление. Вентиляция. Кондиционирование”. Удельные расчетные электрические нагрузки учитывают использование в квартире только одного бытового кондиционера мощностью до 1,3 кВт.

10. Нагрузка иллюминации мощностью до 10 кВт в расчетной нагрузке на вводе в здании не учитывается.

11. Нагрузка коттеджной квартиры общей площадью от 55 до 200 кв. м с газовой плитой должна определяться по п. 1 таблицы (для квартир с плитами на природном газе) с учетом примечания 3.

12. Нагрузка коттеджной квартиры общей площадью от 55 до 200 кв. м с газовой плитой и с электрической сауной или с электрической плитой без сауны должна определяться по п. 1 таблицы (для квартир с электрическими плитами) с учетом примечания 3.

2.1.2. Расчетная электрическая нагрузка квартир с электрическим отоплением и электрическим водонагревом должна определяться по проекту внутреннего электрооборудования квартиры (здания) в зависимости от параметров установленных приборов и режима их работы (определяется теплотехнической частью проекта).

Учет электроэнергии для отопления и горячего водоснабжения квартиры (здания) должен производиться отдельным счетчиком.

2.1.3. Расчетная нагрузка силовых электроприемников Рс, кВт, приведенная к вводу жилого дома, определяется по формуле:

Рс = Рп.л + Рст.у.

2.1.3.1. Мощность лифтовых установок Рр.л, кВт, определяется по формуле:

Рр.л = k’с SUM Рni,
1

где: k’с – коэффициент спроса по табл. 2.1.2;

nл – количество лифтовых установок;

Рni – установленная мощность электродвигателя лифта, кВт.

Таблица 2.1.2

КОЭФФИЦИЕНТЫ СПРОСА ЛИФТОВЫХ УСТАНОВОК ЖИЛЫХ ДОМОВ K’С

Количество лифтовых установок Этажность жилого дома
до 12 более 12
2 – 3
4 – 5
6
10
20
25 и выше
0,8
0,7
0,65
0,5
0,4
0,35
0,9
0,8
0,75
0,6
0,5
0,4

2.1.3.2. Мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно – технических устройств Рст.у, кВт, определяется по их установленной мощности с учетом коэффициента спроса kс по табл. 2.1.3:

n
Рст. у = k”с SUM Рст.у.
1

Мощность резервных электродвигателей, а также электроприемников противопожарных устройств при расчете электрических нагрузок не учитывается.

Таблица 2.1.3

КОЭФФИЦИЕНТЫ СПРОСА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ САНИТАРНО – ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ K”С

Количество электродвигателей k”с Количество электродвигателей k”с
2
3
5
8
10
1 (0,8) <*>
0,9 (0,75)
0,8 (0,7)
0,75
0,7
15
20
30
50
0,65
0,65
0,6
0,55

<*> В скобках приведены значения для электродвигателей единичной мощности свыше 30 кВт.

2.1.4. Расчетная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников) Рр.ж.д, кВт, определяется по формуле:

Рр.ж.д = Ркв + kу x Рс,

где: Ркв – расчетная электрическая нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого дома, кВт;

Рс – расчетная нагрузка силовых электроприемников жилого дома, кВт;

kу – коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников (равен 0,9).

2.1.5. Расчетные коэффициенты реактивной мощности жилых домов следует принимать по табл. 2.1.4.

Таблица 2.1.4

РАСЧЕТНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ЖИЛЫХ ДОМОВ

Потребитель электроэнергии cos фи tg фи
Квартиры с электрическими плитами 0,98 0,2
Квартиры с плитами на природном, газообразном или твердом топливе 0,96 0,29
Хозяйственные насосы, вентиляционные и другие санитарно – технические устройства 0,8 0,75
Лифты 0,65 1,17

2. 1.6. Расчетная электрическая нагрузка жилых домов микрорайона (квартала), Рр.мр, кВт, приведенная к шинам 0,4 кВ ТП, ориентировочно может определяться по формуле:

Рр.мр = Рр.ж.д.уд S x 10(-3) ,

где: Рр.ж.д.уд – удельная расчетная нагрузка жилых домов, Вт/кв. м, приведена в табл. 2.1.5;

S – общая площадь жилых домов микрорайона (квартала), кв. м.

Таблица 2.1.5

УДЕЛЬНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ, Вт/КВ. М, ЖИЛЫХ ДОМОВ НА ШИНАХ 0,4 кВ ТП

Этажность застройки Жилой дом с плитами
на природном газе на сжиженном газе или твердом топливе электрическими
1 – 2 этажа 9,5/0,96 14,2/0,96 20,0/0,98
3 – 5 этажей 9,3/0,96 12,3/0,96 10,2/0,98
Более 5 этажей с долей квартир выше 6 этажа: 20% 10,2/0,94 13,3/0,94 19,8/0,97
50% 10,9/0,93 14,0/0,93 20,4/0,97
100% 12,0/0,92 15,1/0,92 21,5/0,96

Примечания. 1. В таблице учтены нагрузки насосов систем отопления, горячего водоснабжения и подкачки воды, установленных в ЦТП или индивидуальных в каждом доме, лифтов и наружного освещения территории микрорайонов и не учтены нагрузки электроотопления, электроводонагрева и бытовых кондиционеров воздуха.

2. Удельные нагрузки определены исходя из средней общей площади квартир до 55 кв. м и относятся как к первой очереди строительства, так и к расчетному сроку.

3. В знаменателе приведены значения коэффициента мощности.

2.1.7. Для районов Крайнего Севера удельные электрические нагрузки, приведенные в табл. 2.1.5, при соответствующих обоснованиях, могут быть увеличены.

2.1.8. Летний максимум электрических нагрузок при применении бытовых кондиционеров воздуха в южных зонах следует определять введением к данным табл. 2.1.5 коэффициентов:

Для застроек 1 – 2 этажа при расчетной температуре, °C:

от 33 до 37 – 1,3;

свыше 37 – 1,4.

Для застроек 3 этажа и выше при расчетной температуре, °C:

от 33 до 37 – 1,1;

свыше 37 – 1,2.

2.1.9. Электрические нагрузки наружного освещения улиц и площадей определяются согласно СНиП по естественному и искусственному освещению и инструкции по проектированию наружного освещения городов, поселков и сельских населенных пунктов.

Измерение мощности. Определение единицы измерения мощности тока В чем заключается мощность на

Здравствуйте! Для вычисления физической величины, называемой мощностью, пользуются формулой, где физическую величину – работу делят на время, за которое эта работа производилась.

Выглядит она так:

P, W, N=A/t, (Вт=Дж/с).

В зависимости от учебников и разделов физики, мощность в формуле может обозначаться буквами P, W или N.

Чаще всего мощность применяется, в таких разделах физики и науки, как механика, электродинамика и электротехника. В каждом случае, мощность имеет свою формулу для вычисления. Для переменного и постоянного тока она тоже различна. Для измерения мощности используют ваттметры.

Теперь вы знаете, что мощность измеряется в ваттах. По-английски ватт – watt, международное обозначение – W, русское сокращение – Вт. Это важно запомнить, потому что во всех бытовых приборах есть такой параметр.

Мощность – скалярная величина, она не вектор, в отличие от силы, которая может иметь направление. В механике, общий вид формулы мощности можно записать так:

P=F*s/t, где F=А*s,

Из формул видно, как мы вместо А подставляем силу F умноженную на путь s. В итоге мощность в механике, можно записать, как силу умноженную на скорость. К примеру, автомобиль имея определенную мощность, вынужден снижать скорость при движении в гору, так как это требует большей силы.

Средняя мощность человека принята за 70-80 Вт. Мощность автомобилей, самолетов, кораблей, ракет и промышленных установок , часто, измеряют в лошадиных сил ах. Лошадиные силы применяли еще задолго до внедрения ватт. Одна лошадиная сила равна 745,7Вт. Причем в России принято что л. с. равна 735,5 Вт.

Если вас вдруг случайно спросят через 20 лет в интервью среди прохожих о мощности, а вы запомнили, что мощность – это отношение работы А, совершенной в единицу времени t. Если сможете так сказать, приятно удивите толпу. Ведь в этом определении, главное запомнить, что делитель здесь работа А, а делимое время t. В итоге, имея работу и время, и разделив первое на второе, мы получим долгожданную мощность.

При выборе в магазинах, важно обращать внимание на мощность прибора. Чем мощнее чайник, тем быстрее он погреет воду. Мощность кондиционера определяет, какой величины пространство он сможет охлаждать без экстремальной нагрузки на двигатель. Чем больше мощность электроприбора, тем больше тока он потребляет, тем больше электроэнергии потратит, тем больше будет плата за электричество.

В общем случае электрическая мощность определяется формулой:

где I – сила тока, U-напряжение

Иногда даже ее так и измеряют в вольт-амперах, записывая, как В*А. В вольт-амперах меряют полную мощность, а чтобы вычислить активную мощность нужно полную мощность умножить на коэффициент полезного действия(КПД) прибора, тогда получим активную мощность в ваттах.

Часто такие приборы, как кондиционер, холодильник, утюг работают циклически, включаясь и отключаясь от термостата, и их средняя мощность за общее время работы может быть небольшой.

В цепях переменного тока , помимо понятия мгновенной мощности, совпадающей с общефизической, существуют активная, реактивная и полная мощности. Полная мощность равна сумме активной и реактивной мощностей.

Для измерения мощности используют электронные приборы – Ваттметры. Единица измерения Ватт, получила свое название в честь изобретателя усовершенствованной паровой машины, которая произвела революцию среди энергетических установок того времени. Благодаря этому изобретению развитие индустриального общества ускорилось, появились поезда, пароходы, заводы, использующие силу паровой машины для передвижения и производства изделий.

Все мы много раз сталкивались с понятием мощности. Например, разные автомобили характеризуются разной мощностью двигателя. Также, электроприборы могут иметь различную мощность , даже если они имеют одинаковое предназначение.

Мощность – это физическая величина , характеризующая скорость работы.

Соответственно, механическая мощность – это физическая величина, характеризующая скорость механической работы:

Т. е. мощность – это работа в единицу времени.

Мощность в системе СИ измеряется в ваттах: [N ] = [Вт].

1 Вт – это работа в 1 Дж, совершенная за 1 с.

Существуют и другие единицы измерения мощности, например, такие, как лошадиная сила:

Именно в лошадиных силах чаще всего измеряется мощность двигателя автомобилей.

Давайте вернемся к формуле для мощности: Формула, по которой вычисляется работа, нам известна: Поэтому мы можем преобразовать выражение для мощности:

Тогда в формуле у нас образуется отношение модуля перемещения к промежутку времени. Это, как вы знаете, скорость:

Только обратите внимание, что в получившейся формуле мы используем модуль скорости, поскольку на время мы поделили не само перемещение, а его модуль. Итак, мощность равна произведению модуля силы, модуля скорости и косинуса угла между их направлениями.

Это вполне логично: скажем, мощность поршня можно повысить за счет увеличения силы его действия. Прикладывая бо́льшую силу, он будет совершать больше работы за то же время, то есть увеличит мощность. Но даже если оставить силу постоянной, и заставить поршень двигаться быстрее, он, несомненно, увеличит работу, совершаемую в единицу времени. Следовательно, увеличится мощность.

Примеры решения задач.

Задача 1. Мощность мотоцикла равна 80 л.с. Двигаясь по горизонтальному участку, мотоциклист развивает скорость равную 150 км\ч. При этом, двигатель работает на 75% от своей максимальной мощности. Определите силу трения, действующую на мотоцикл.


Задача 2. Истребитель, под действием постоянной силы тяги, направленной под углом 45° к горизонту, разгоняется от 150 м/с до 570 м/с. При этом, вертикальная и горизонтальная скорость истребителя увеличиваются на одинаковое значение в каждый момент времени. Масса истребителя равна 20 т. Если истребитель разгонялся в течение одной минуты, то какова мощность его двигателя?




Если вам нужно единицы измерения мощности привести в одну систему, вам пригодится наш перевод мощности – конвертер онлайн. А ниже вы сможете почитать, в чем измеряется мощность.

Все мы ежедневно сталкиваемся с электроприборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у каждого из них в технической инструкции указана мощность. Сегодня мы разберемся что же это такое, узнаем виды и способы расчета.

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д. ), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

При расчете мощности в цепи переменного тока принято выделять активную, реактивную и полную составляющие.

Понятие активной мощности

Активная “полезная” мощность — это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в (Вт ).

Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с , однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73

Понятие реактивной мощности

Реактивная “вредная” мощность — это мощность, которая образуется в процессе работы электроприборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается обратно в сеть.

Использовать в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она во многом вредит сети питания, потому обычно его пытаются компенсировать.

Обозначается эта величина латинской буквой Q.

ЗАПОМНИТЕ! Реактивная мощность измеряется не в привычных ваттах (Вт ), а в вольт-амперах реактивных (Вар ).

Рассчитывается по формуле:

Q = U⋅I⋅sinφ ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, sinφ – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! При расчете данная величина может быть как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.

Емкостные и индуктивные нагрузки

Главным отличием реактивной (емкостной и индуктивной ) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые имеют свойство запасать энергию и позже отдавать ее в сеть.

Индуктивная нагрузка преобразует энергию электрического тока сначала в магнитное поле (в течение половины полупериода ), а далее преобразует энергию магнитного поля в электрический ток и передает в сеть. Примером могут служить асинхронные двигатели, выпрямители, трансформаторы, электромагниты.

ВАЖНО! При работе индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.

Емкостная нагрузка преобразует энергию электрического тока в электрическое поле, а затем преобразует энергию полученного поля обратно в электрический ток. Оба процесса опять же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, синхронные двигатели.

ВАЖНО! Во время работы емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент мощности cosφ (читается косинус фи )– это скалярная физическая величина, отражающая эффективность потребления электрической энергии. Проще говоря, коэффициент cosφ показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.

Коэффициент cosφ находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При более точном расчете следует учитывать нелинейные искажения синусоиды, однако, в обычных расчетах ими пренебрегают.

Значение данного коэффициента может изменяться от 0 до 1 (если расчет ведется в процентах, то от 0% до 100% ). Из расчетной формулы не сложно понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составляющая, а значит лучше показатели прибора.

Понятие полной мощности. Треугольник мощностей

Полная мощность – это геометрически вычисляемая величина, равная корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей соответственно. Обозначается латинской буквой S.

S = U⋅I

ВАЖНО! Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА ).

Треугольник мощностей – это удобное представление всех ранее описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.

Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – полную мощность. Согласно законам геометрии, косинус угла φ равен отношению активной и полной составляющих, то есть он является коэффициентом мощности.


Как найти активную, реактивную и полную мощности. Пример расчета

Все расчеты строятся на указанных ранее формулах и треугольнике мощностей. Давайте рассмотрим задачу, наиболее часто встречающуюся на практике.

Обычно на электроприборах указана активная мощность и значение коэффициента cosφ. Имея эти данные несложно рассчитать реактивную и полную составляющие.

Для этого разделим активную мощность на коэффициент cosφ и получим произведение тока и напряжения. Это и будет полной мощностью.

Как измеряют cosφ на практике

Значение коэффициента cosφ обычно указано на бирках электроприборов, однако, если необходимо измерить его на практике пользуются специализированным прибором – фазометром . Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.

Если полученный коэффициент cosφ достаточно низок, то его можно компенсировать практически. Осуществляется это в основном путем включения в цепь дополнительных приборов.

  1. Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
  2. Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.

Мощность – это один из важнейших показателей электроприборов, поэтому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.

Мощностью называется физическая величина, которая показывает, насколько движется энергия внутри электрической цепи конкретного оборудования. Что она собой представляет, в каких единицах выражается, в чем измеряется мощность, какие есть для этого приборы? Об этом и другом далее.

Мощностью называется скалярный вид физической величины, который равен скорости изменения с преобразованием, передачей или потреблением системной энергии. Согласно более узкому понятию, это показатель, который равен отношению затраченного времени на работы к самому периоду, который тратится на работу. Обозначается в механике символом N. В электротехнической науке используется буква P. Нередко можно увидеть также символ W, от слова ватт.

Мощность

Различается полезная, полная и номинальная в машинном двигателе. Полезная это сила двигателя, за исключением затрат, которые потрачены на работу всех остальных систем. Полная – указанная сила без вычетов, а номинальная – указанная и гарантированная заводом.

Дополнительная информация! Стоит отметить, что также есть мощность звука и взрывного звука. В первом случае это скалярная величина, связанная со звуковыми волнами и звуковой энергией, которая также измеряется в ваттах, а вторая связана с энерговыделением тротиловых разложений.

Основное понятие в учебном пособии

В чем измеряется

Устаревшей измерительной единицей считается лошадиная сила. Отвечая четко на вопрос, в чем измеряется механическая мощность, стоит отметить, что согласно современным международным показателям, единица мощности это ватт. Стоит отметить, что ватт – производная единица, которая связана с другими. Она равна Джоулю в секунду или килограмму, умноженному на метр в квадрате, поделенный на секунду. Также ватт это вольт, умноженный на ампер.

Важно отметить, что ватт делиться на мега, кило и вольт ампер.

Формулы для измерения

Мощность – величина, которая непосредственным образом связана с другими показателями. Так, она прямым образом связана со временем, силой, скоростью, вектором силы и скоростью, модулем силы и скорости, моментом силы и частотой вращения. Нередко в формулах при вычислении электрической мощностной разновидности задействуется также число Пи, показатель сопротивления, мгновенный ток с напряжением на конкретном участке электрической сети, активная, полная и реактивная сила. Непосредственным участником в вычислении является амплитуда с угловой скоростью и начальной силой тока с напряжением.

Электрическая

Электрической мощностью называется величина, которая показывает, с какой скоростью или преобразованием двигается электрическая энергия. Для изучения мгновенной электрической мощностной характеристики на определенном участке цепи, необходимо знать значение тока и напряжения мгновенного тока и перемножить данные значения.

Чтобы понять, сколько составляет активный, полный, реактивный или мгновенный реактивный мощностный показатель, нужно знать точные цифры амплитуды тока, амплитуды напряжения, угла тока с напряжением, а также угловую скорость и время, поскольку все существующие физические формулы сводятся к этим параметрам. Также в формулах задействуется синус, косинус угла и значение 1/2.

Понятие электрической мощности

Гидравлическая

Гидравлическим мощностным показателем в гидромашине или гидроцилиндре называется произведение машинного перепада давления на жидкостный расход. Как правило, это основная формулировка, взятая из единственной существующей формулы для вычисления.

Обратите внимание! Больше алгебраических и инженерных правил можно найти в прикладной науке о движениях жидкостей и газов, а именно в гидравлике.

Постоянного и переменного тока

Что касается мощности постоянного с переменным током, то чаще всего их причисляют к электрической разновидности. Конкретного понятия для двух разновидностей нет, однако их можно вычислить, исходя из имеющихся алгебраических установок. Так, мощностью постоянного тока является произведение силы тока и постоянного напряжения или же удвоенное значение силы тока на электрическое сопротивление, которое, в свою очередь, вычисляется делением двойного напряжения на обычное сопротивление.

Что касается переменного тока, это произведение силы тока с напряжением и косинусом сдвига фаз. При этом беспрепятственно можно посчитать только активную и реактивную разновидность. Узнать полное мощностное значение можно через векторную зависимость этих показателей и площади.

Чтобы измерить эти показатели, можно воспользоваться как указанными выше приборами, так и фазометром. Этот прибор служит, чтобы вычислить реактивную разновидность по государственному эталону.

Понятие переменной мощности тока

В целом, мощность – это величина, основное предназначение которой показывать силу работы конкретного прибора и во многих случаях скорость деятельности, взаимодействуя с ним. Она бывает механической, электрической, гидравлической и для постоянного с переменным током. Измеряется по международной системе в ваттах и киловаттах. Приборами для ее вычисления выступает вольтметр, ваттметр. Основные формулы для самостоятельного расчета перечислены выше.

Мощность является физическим показателем. Она определяет работу, производимую во временном отрезке и помогающую измерять энергетическое изменение. Благодаря единице измерения мощности тока легко определяется скоростное энергетическое течение энергии в любом пространственном промежутке.

Расчет и виды

Из-за прямой зависимости мощности от напряжения в сети и токовой нагрузки следует, что эта величина может появляться как от взаимодействия большого тока с малым напряжением, так и в результате возникновения значительного напряжения с малым током. Такой принцип применим для превращения в трансформаторах и при передаче электроэнергии на огромные расстояния.

Существует формула для расчета этого показателя. Она имеет вид P = A / t = I * U, где:

  • Р является показателем токовой мощности, измеряется в ваттах;
  • А – токовая работа на цепном участке, исчисляется джоулями;
  • t выступает временным промежутком, на протяжении которого совершалась токовая работа, определяется в секундах;
  • U является электронапряжением участка цепи, исчисляется Вольтами;
  • I – токовая сила, исчисляется в амперах.

Электрическая мощность может иметь активные и реактивные показатели. В первом случае происходит преобразование мощностной силы в иную энергию. Ее измеряют в ваттах, так как она способствует преобразованию вольта и ампера.

Реактивный показатель мощности способствует возникновению самоиндукционного явления. Такое преобразование частично возвращает энергетические потоки обратно в сеть, из-за чего происходит смещение токовых значений и напряжения с отрицательным воздействием на электросеть.

Определение активного и реактивного показателя

Активная мощностная сила вычисляется путем определения общего значения однофазной цепи в синусоидальном токе за нужный временной промежуток. Формула расчета представлена в виде выражения Р = U * I * cos φ, где:

  • U и I выступают в качестве среднеквадратичного токового значения и напряжения;
  • cos φ является углом межфазного сдвига между этими двумя величинами.

Благодаря мощностной активности электроэнергия превращается в другие энергетические виды: тепловую и электромагнитную энергии. Любая электросеть с током синусоидального или несинусоидального направления определяет активность цепного участка суммированием мощностей каждого отдельного цепного промежутка. Электромощность трехфазного цепного участка определяется суммой каждой фазной мощности.

Аналогичным показателем активной мощностной силы считается величина мощности прохождения, которая рассчитывается путем разницы между ее падением и отражением.

Реактивный показатель измеряется в вольт-амперах. Он является величиной, применяемой для определения электротехнических нагрузок, создаваемых электромагнитными полями внутри цепи переменного тока. Единица измерения мощности электрического тока вычисляется умножением среднеквадратичного значения напряжения в сети U на переменный ток I и угол фазного синуса между этими величинами. Формула расчета выглядит следующим образом: Q = U * I * sin.

Если токовая нагрузка меньше напряжения, тогда фазное смещение носит положительное значение, если наоборот – отрицательное.

Величина измерения

Основной электротехнической единицей является мощность. Для того чтобы определить, в чем измеряется мощность электрического тока, нужно изучить основные характеристики этой величины. По законам физики ее измеряют в ваттах. В условиях производства и в быту величина переводится в киловатты. Вычисления крупных мощностных масштабов требуют перевода в мегаватты. Такой подход практикуется на электростанциях для получения электрической энергии. Работа исчисляется в джоулях. Величина определяется следующими соотношениями:

Потребительская мощностная сила обозначается на самом электроприборе или в паспорте к нему. Определив этот параметр, можно получить значения таких показателей, как напряжение и электрический ток. Используемые показатели указывают, в чем измеряется электрическая мощность, они могут выступать в виде ваттметров и варметров. Реактивная сила показателя мощности определяется фазометром, вольтметром и амперметром. Государственным эталоном того, в чем измеряется мощность тока, считается частотный диапазон от 40 до 2500 Гц.

Примеры вычислений

Для расчета тока чайника при электромощности 2 КВт используется формула I = P / U = (2 * 1000) / 220 = 9 А. Для запитывания прибора в электросеть не используется длина разъема в 6 А. Приведенный пример применим только тогда, когда полностью совпадает фазное и токовое напряжение. По такой формуле рассчитывается показатель всех бытовых приборов.

Если цепь является индуктивной или имеет большую емкость, то рассчитывать мощностную единицу тока необходимо, используя другие подходы. К примеру, мощность в двигателе с переменным током определяется с помощью формулы Р = I * U * cos.

При подключении прибора к трехфазной сети, где напряжение будет составлять 380 В, для определения показателя суммируются мощности каждой фазы в отдельности.

В качестве примера можно рассмотреть котел из трех фаз мощностной вместимостью 3 кВт, каждая из которых потребляет 1 кВт. Ток на фазе рассчитывается по формуле I = P / U * cos φ = (1 * 1000) / 220 = 4,5 А.

На любом приборе обозначается показатель электромощности. Передача большого мощностного объема, применяемая в производстве, осуществляется по линиям с высоким напряжением. Энергия преобразовывается с помощью подстанций в электроток и подается для использования в электросети.

Благодаря несложным расчетам определяется мощностная величина. Зная ее значение, можно сделать правильный подбор напряжения для полноценной работы приборов бытового и промышленного предназначения. Такой подход поможет избежать перегорания электроприборов и обезопасить электросети от перепадов напряжения.

Из письма клиента:
Подскажите, ради Бога, почему мощность ИБП указывается в Вольт-Амперах, а не в привычных для всех киловаттах. Это сильно напрягает. Ведь все уже давно привыкли к киловаттам. Да и мощность всех приборов в основном указана в кВт.
Алексей. 21 июнь 2007

В технических характеристиках любого ИБП указаны полная мощность [кВА] и активная мощность [кВт] – они характеризуют нагрузочную способность ИБП. Пример, см. фотографии ниже:

Мощность не всех приборов указана в Вт, например:

  • Мощность трансформаторов указывается в ВА:
    http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП: см приложение)
    http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ: см приложение)
  • Мощность конденсаторов указывается в Варах:
    http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39: см приложение)
    http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК: см приложение)
  • Примеры других нагрузок – см. приложения ниже.

Мощностные характеристики нагрузки можно точно задать одним единственным параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, так как в цепи постоянного тока существует единственный тип сопротивления – активное сопротивление.

Мощностные характеристики нагрузки для случая переменного тока невозможно точно задать одним единственным параметром, так как в цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому только два параметра: активная мощность и реактивная мощность точно характеризуют нагрузку.

Принцип действия активного и реактивного сопротивлений совершенно различный. Активное сопротивление – необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и т.д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Реактивное сопротивление – попеременно накапливает энергию затем выдаёт её обратно в сеть – примеры: конденсатор, катушка индуктивности (параграф 40,41, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Дальше в любом учебнике по электротехнике Вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая на активном сопротивлении) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; так же для характеристики мощности нагрузки используют ещё два параметра: полную мощность и коэффициент мощности. Все эти 4 параметра:

  1. Активная мощность: обозначение P , единица измерения: Ватт
  2. Реактивная мощность: обозначение Q , единица измерения: ВАр (Вольт Ампер реактивный)
  3. Полная мощность: обозначение S , единица измерения: ВА (Вольт Ампер)
  4. Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ , единица измерения: безразмерная величина

Эти параметры связаны соотношениями: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power Factor PF )

Поэтому в электротехнике для характеристики мощности задаются любые два из этих параметров так как остальные могут быть найдены из этих двух.

Например, электромоторы, лампы (разрядные) – в тех. данных указаны P[кВт] и cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР: см. приложение)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ: см. приложение)
(примеры технических данных разных нагрузок см. приложение ниже)

То же самое и с источниками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока – активная мощность (Вт), и двумя параметрами для ист. питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная (Вт). См. например параметры ДГУ и ИБП.

Большинство офисной и бытовой техники, активные (реактивное сопротивление отсутствует или мало), поэтому их мощность указывается в Ваттах. В этом случае при расчёте нагрузки используется значение мощности ИБП в Ваттах. Если нагрузкой являются компьютеры с блоками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электромотор (например погружной насос или мотор в составе станка), люминисцентные балластные лампы и др. – при расчёте используются все вых. данные ибп: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.

См. учебники по электротехнике, например:

1. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. – М.: Издательский центр “Академия”, 2004.

2. Немцов М. В. Электротехника и электроника. – М.: Издательский центр “Академия”, 2007.

3. Частоедов Л. А. Электротехника. – М.: Высшая школа, 1989.

Так же см. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance http://en.wikipedia.org
(перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Приложение

Пример 1: мощность трансформаторов и автотрансформаторов указывается в ВА (Вольт·Амперах)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ)


АОСН-2-220-82
Латр 1.25 АОСН-4-220-82
Латр 2. 5 АОСН-8-220-82





АОСН-20-220



АОМН-40-220




http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (ЛАТР / лабораторные автотрансформаторы TDGC2)

Пример 2: мощность конденсаторов указывается в Варах (Вольт·Амперах реактивных)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39)


http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК)

Пример 3: технические данные электромоторов содержат активную мощность (кВт) и cosФ

Для таких нагрузок как электромоторы, лампы (разрядные), компьютерные блоки питания, комбинированные нагрузки и др. – в технических данных указаны P [кВт] и cosФ (активная мощность и коэффициент мощности) или S [кВА] и cosФ (полная мощность и коэффициент мощности) .

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка – станок плазменной резки стали / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)

Дополнение 1

Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0.8 … 1.0), то её свойства приближаются к активной нагрузке. Такая нагрузка является идеальной как для сетевой линии, так и для источников электроэнергии, т.к. не порождает реактивных токов и мощностей в системе.

Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.

Дополнение 2

Оборудование однонагрузочное (например, БП ПК) и многосоставное комбинированное (например, фрезерный промышленный станок, имеющий в составе несколько моторов, ПК, освещение и др. ) имеют низкие коэффициенты мощности (менее 0.8) внутренних агрегатов (например, выпрямитель БП ПК или электромотор имеют коэффициент мощности 0.6 .. 0.8). Поэтому в настоящее время большинство оборудования имеет входной блок корректора коэффициента мощности. В этом случае входной коэффициент мощности равен 0.9 … 1.0, что соответствует нормативным стандартам.

Дополнение 3. Важное замечание относительно коэффициента мощности ИБП и стабилизаторов напряжения

Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0.8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 80 кВт, или смешанную (активно-реактивную) нагрузку максимальной мощности 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0.8.

В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе. Для стабилизатора коэффициент мощности нагрузки безразличен. Например, стабилизатор напряжения 100 кВА. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 100 кВт, или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 кВАр с любым коэффициентом мощности емкостного или индуктивного характера. Обратите внимание, что это справедливо для линейной нагрузки (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высокий КНИ) выходная мощность стабилизатора снижается.

Дополнение 4

Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:

  • К сети переменного тока 220 VAC подключена лампа накаливания 100 Вт – везде в цепи есть ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Характеристики нагрузки (лампы): мощность S=P~=100 ВА=100 Вт, PF=1 => вся электрическая мощность активная, а значит она целиком поглащается в лампе и превращается в мощность тепла и света.
  • К сети переменного тока 220 VAC подключен неполярный конденсатор 7 мкФ – в цепи проводов есть ток проводимости, внутри конденсатора идёт ток смещения (через диэлектрик). Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S=Q~=100 ВА=100 ВАр, PF=0 => вся электрическая мощность реактивная, а значит она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, опять к нагрузке и т.д.
Дополнение 5

Для обозначения преобладающего реактивного сопротивления (индуктивного либо ёмкостного) коэффициенту мощности приписывается знак:

+ (плюс) – если суммарное реактивное сопротивление является индуктивным (пример: PF=+0.5). Фаза тока отстаёт от фазы напряжения на угол Ф.

– (минус) – если суммарное реактивное сопротивление является ёмкостным (пример: PF=-0,5). Фаза тока опережает фазу напряжения на угол Ф.

Дополнение 6

Дополнительные вопросы

Вопрос 1:
Почему во всех учебниках электротехники при расчете цепей переменного тока используют мнимые числа / величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и др.), которые не существуют в реальности?

Ответ:
Да, все отдельные величины в окружающем мире – действительные. В том числе температура, реактивное сопротивление, и т.д. Использование мнимых (комплексных) чисел – это только математический приём, облегчающий вычисления. В результате вычисления получается обязательно действительное число. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20кВАр – это реальный поток энергии, то есть реальные Ватты, циркулирующие в цепи источник–нагрузка. Но что бы отличить эти Ватты от Ваттов, безвозвратно поглащаемых нагрузкой, эти «циркулирующие Ватты» решили называть Вольт·Амперами реактивными .

Замечание:
Раньше в физике использовались только одиночные величины и при расчете все математические величины соответствовали реальным величинам окружающего мира. Например, расстояние равно скорость умножить на время (S=v*t). Затем с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменный электрический ток, атом, космос и др.) появилось такое большое количество физических величин, что рассчитывать каждую в отдельности стало невозможно. Это проблема не только ручного вычисления, но и проблема составления программ для ЭВМ. Для решения данное задачи близкие одиночные величины стали объединять в более сложные (включающие 2 и более одиночных величин), подчиняющиеся известным в математике законам преобразования. Так появились скалярные (одиночные) величины (температура и др.), векторные и комплексные сдвоенные (импеданс и др.), векторные строенные (вектор магнитного поля и др.), и более сложные величины – матрицы и тензоры (тензор диэлектрической проницаемости, тензор Риччи и др.). Для упрощения рассчетов в электротехнике используются следующие мнимые (комплексные) сдвоенные величины:

  1. Полное сопротивление (импеданс) Z=R+iX
  2. Полная мощность S=P+iQ
  3. Диэлектрическая проницаемость e=e”+ie”
  4. Магнитная проницаемость m=m”+im”
  5. и др.

Вопрос 2:

На странице http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показаны S P Q Ф на комплексной, то есть мнимой / несуществующей плоскости. Какое отношение это все имеет к реальности?

Ответ:
Проводить расчеты с реальными синусоидами сложно, поэтому для упрощения вычислений используют векторное (комплексное) представление как на рис. выше. Но это не значит, что показанные на рисунке S P Q не имеют отношения к реальности. Реальные величины S P Q могут быть представлены в обычном виде, на основе измерений синусоидальных сигналов осциллографом. Величины S P Q Ф I U в цепи переменного тока «источник-нагрузка» зависят от нагрузки. Ниже показан пример реальных синусоидальных сигналов S P Q и Ф для случая нагрузки состоящей из последовательно соединённых активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений.

Вопрос 3:
Обычными токовыми клещами и мультиметром измерен ток нагрузки 10 A, и напряжение на нагрузке 225 В. Перемножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 A · 225В = 2250 Вт.

Ответ:
Вы получили (рассчитали) полную мощность нагрузки 2250 ВА. Поэтому ваш ответ будет справедлив только, если ваша нагрузка чисто активная, тогда действительно Вольт·Ампер равен Ватту. Для всех других типов нагрузок (например электромотор) – нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать анализатор сети, например APPA137:

См. дополнительную литературу, например:

Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. – М.: Издательский центр “Академия”, 2004.

Немцов М. В. Электротехника и электроника. – М.: Издательский центр “Академия”, 2007.

Частоедов Л. А. Электротехника. – М.: Высшая школа, 1989.

AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance
http://en.wikipedia.org (перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Теория и расчёт трансформаторов малой мощности Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 г. / rev d25d5r4feb2013

Сечение провода что такое. Расчет сечения электропровода, расчет сечения проводов и кабелей

Вопрос выбора сечения проводов и кабелей для прокладки в часном доме, котежде, производственном помещении очень серьезный, т.к. при недостаточном сечении проводника он начнет греться, разрушая тем самым изоляцию провода, а при значительном превышении силы тока в проводнике он может перегореть и повлечь за собой печальные последствия. У каждого кабеля есть номинальная мощность, которую он способен выдержать при работе электроприборов. Если мощность всех электроприборов в здании будет превышать расчетный показатель проводника для конкретного провода (кабеля), то в скором времени аварии не избежать.

Что бы правильно рассчитать сечения проводников в доме необходимо сумировать мощность всех электроприборов которые будут нагружены на расчетный проводник и по полученному значению мощности выбрать из соответствующей таблицы (таблицы и примеры приведены ниже) сечение провода (кабеля). Если приборов много (более 4), то необходимо полученный результат умножить на коэффициент одновременной работы всех электроприборов (т.к. все приборы не будут использоваться одновременно), он выбирается в пределах 0,7-0,8.

Формула расчета имеет вид:

Pобщ = (P1+P2+P3+…+Pn)*0.8,

Где: P1..Pn–мощность каждого электроприбора, кВт

Таблицы выбора сечения кабеля по мощности:

Как видно из таблицы, для каждого определенного вида провода (кабеля) табличные значения имеют свои данные. И если в таблице нет того значения мощности, которое получилось у вас расчетным путем (по формуле выше) то выбирается ближайшее значение мощности, которое есть в таблице и выбирается соответствующий диаметр жил.

Пример расчета сичения кабеля по суммарной мощности

Мы подсчитали, что суммарная мощность всех электроприборов на кухне составляет 15 кВт. Данное значение необходимо умножить на коэффициент 0,8, что в результате даст 12 кВт действительной нагрузки.

Далее в таблице ищем подходящее значение в колонке. Для даного примера и однофазной сети (напряжение 220В) выбираем ближайшее большее значение “15,4” КВт из таблицы для медных проводов получаем сечение проводников 10 кв.мм.

Если предполается использовать алюминиевые провода, то выбираем ближайшее большее значение “13,2” КВт из таблицы для алюминиевых проводов, и получаем сечение проводников 16 кв.мм.

Как видно в расчетах по выбору сечения проводников нет ничего сложного!

Расчет сечения кабеля по току более точный, поэтому предпочтительнее пользоваться им. Принцип расчета аналогичен предыдущему, только в данном случае необходимо определить токовую нагрузку на электропроводку.

Первым делом по формулам ниже расчитываем силу тока по каждому из электроприборов или замеряем токовыми клещами.

Если в доме однофазная сеть, необходимо воспользоваться следующей формулой:

Для трехфазной сети формула будет иметь вид:

Где, P – мощность электроприбора, кВт

cos Фи- коэффициент мощности

Далее суммируем все токи и по табличным значениям выбраем сечение кабеля в зависимости от тока.

Обращаем Ваше внимание на то, что от условий прокладки проводника будут зависеть значения табличных величин. При монтаже открытой электропроводки токовые нагрузки и мощность будут большими, чем при прокладке в закрытым способом.
Следует отметить, что полученное суммарное значение токов рекомендуется округлить в большую сторону до табличного значения.

Заключительный этап определения диаметра кабеля – по длине. Суть следующих вычислений заключается в том, что каждый проводник имеет свое сопротивление, которое с увеличением протяженности линии способствует потерям тока (чем больше расстояние, тем больше и потери). В том случае, если величина потерь превысит отметку в 5%, необходимо выбрать проводник с жилами большего сечения.

Для вычислений используется следующая методика:

  • Рассчитывается суммарная мощность электроприборов и сила тока.
  • Рассчитывается сопротивление электропроводки. Формула имеет следующий вид: удельное сопротивление проводника (p) * длину (в метрах). Получившееся значение необходимо разделить на выбранное поперечное сечение кабеля.

R=(p*L)/S, где p — табличная величина

Обращаем Ваше внимание на то, что длина прохождения тока должна умножаться в два раза, т.к. ток изначально идет по одной жиле, а потом возвращается назад по другой.

  • Рассчитываются потери напряжения: сила тока умножается на рассчитанное сопротивление.
  • Определяется величина потерь: потери напряжения делятся на напряжение в сети и умножаются на 100%.
  • Итоговое число анализируется. Если значение меньше 5%, оставляем выбранный диаметр жилы. В противном случае подбираем более «толстый» проводник.

  • Как определить сечение провода (кабеля) для ввода в дом или квартиру?

    Самое первое, что нам нужно сделать, это рассчитать общую потребляемую мощность своей квартиры или дома. Как же это сделать? Да очень просто. Берем листок бумаги и пишем туда весь перечень электрических приборов, которые будут питаться от нашего кабеля.

    Например:

  • чайник
  • микроволновая печь
  • стиральная машина
  • электрическая плита
  • холодильник
  • компьютер
  • телевизор
  • светильники
  • утюг
  • кондиционер.
  • У каждого электрического прибора имеется своя установленная мощность и указывается она в паспорте или на стикере. Напротив каждого электрического прибора пишем его мощность. Единица измерения — Ватт (Вт) или килоВатт (КВт). И считаем путем сложения суммарную установленную мощность своей квартиры, дома, дачи. Заметим, что расчет будем вести для однофазной (220 В) системы электроснабжения. Предположим, что у Вас получилось 16000 Вт или 16 КВт. Полученную мощность умножаем на коэффициент одновременного использования электроприборов (0,7-0,8) — этот коэффициент показывает, что Вы можете включить одновременно 70%-80% всего вышеперечисленного электрооборудования.

    Для примера возьмем 0,8. 16000 х 0,8 = 12800 (Вт) = 12,8 (кВт) .

    В зависимости от вида электропроводки (в воздухе или земле), материала жил и напряжения выбираем сечение. В данном примере у нас вводной кабель в квартиру выполнен медным трехжильным кабелем марки ВВГнг и проложен открыто. Получаем сечение кабеля 10 кв.мм.

    Рассмотрим второй пример. Допустим, у нас в котедже имеется трехфазный асинхронный двигатель типа мощностью 550 (Вт), обмотки которого подключены звездой на напряжение 380 (В). Нам необходимо для него выбрать и определить сечение питающего кабеля. Смотрим номинальный ток двигателя при соединении звездой, указанный на бирке. Он составляет 1,6 (А) . Питающий кабель планируем приобрести медным, прокладывать будем по воздуху. Ищем соответствующие строки по таблице и находим необходимое сечение. Получаем 1,5 кв. мм. Сечение питающего кабеля для двигателя можно найти и по его мощности.

    Сечение провода рассчитывают по следующей формуле:

    S = π*r2 ,

    где S – сечение провода, мм2; π – число равное 3,14; r — радиус провода, мм, который равен половине диаметра.

    Диаметр провода токоведущей жилы без изоляции измеряют микрометром или штангенциркулем. Сечение жилы многопроволочных проводов и кабелей определяют по сумме сечений всех проволок.

    Пользуются также другой формулой: S = 0,78d?, где d – диаметр провода.

Что такое коэффициент мощности (Cosθ)? Cos fi или P.f Определения и формулы

Определения и формулы коэффициента мощности

В электротехнике коэффициент мощности относится только и только к цепям переменного тока, т. е. в цепях постоянного тока отсутствует коэффициент мощности (P.f) из-за нулевой разности частоты и фазового угла (Φ) между током и напряжением.

Что такое коэффициент мощности?

Коэффициент мощности может быть определен тремя определениями и формулировками следующим образом.

1).  Косинус угла между током и напряжением называется коэффициентом мощности.

Где:

  • P = мощность в ваттах
  • В = напряжение в вольтах
  • I = ток в амперах
  • Вт = реальная мощность в ваттах
  • ВА = Полная мощность в вольт-амперах или кВА
  • Cosθ = коэффициент мощности

2). Соотношение между сопротивлением и импедансом в цепи переменного тока известно как коэффициент мощности.

Cosθ = R/Z

Где:

  • R = сопротивление в омах (Ом)
  • z = импеданс (сопротивление в цепях переменного тока I.E. x L , и R , и R , известный как индуктивное сопротивление , емкостное сопротивление и Сопротивление соответственно) в Ом (Ω)
  • Cosθ = коэффициент мощности

Полное сопротивление «Z» — общее сопротивление цепи переменного тока i.е.

Z = √ [R 2 + (X L + X C ) 2 ]

Где:

  • X L = 2π f L   … L – индуктивность в Генри
  • X C = 1/2π f C … C – емкость в фарадах

Связанная запись: Разница между активной и реактивной мощностью

3). Отношение между активной мощностью и полной мощностью в вольт-амперах называется коэффициентом мощности.

  • Cosθ = Активная мощность / Полная мощность Мощность
  • Cosθ = P/S
  • Cosθ = кВт/кВА

Где

  • кВт = P = реальная мощность в киловаттах
  • кВА = S = полная мощность в киловольт-амперах или ваттах
  • Cosθ = коэффициент мощности

Формула коэффициента мощности в трехфазных цепях переменного тока

Коэффициент мощности Cosθ = P / √3 В L x I L      …     Ток и напряжение линии

Коэффициент мощности Cosθ = P / √3 В P x I P      …  Фазный ток и напряжение

Треугольник коэффициента мощности и примеры

Аналогия пива активной или истинной мощности , реактивной мощности, полной мощности и коэффициента мощности.

Аналог реальной или реальной мощности , реактивной мощности, полной мощности и коэффициента мощности.

Хорошо знать:

В чисто резистивной цепи коэффициент мощности равен 1 из-за нулевой разности углов фаз (Φ) между током и напряжением.

В чисто емкостной цепи коэффициент мощности опережает из-за отстающих ВАр. т. е. напряжение отстает от тока на 90°. Другими словами, ток опережает напряжение на 90° (ток и напряжение не совпадают по фазе друг с другом на 90°, где ток опережает, а напряжение отстает).

В чисто индуктивной цепи коэффициент мощности отстает из-за опережающих ВАр, т. е. напряжение опережает ток на 90°. Другими словами, ток отстает на 90° от напряжения (ток и напряжение не совпадают по фазе друг с другом на 90°, в других случаях напряжение опережает, а ток отстает).

3 причины обратить внимание на низкий коэффициент мощности

Когда кто-то впервые упомянул «коэффициент мощности» на собрании, на котором я присутствовал, я сделал то, что сделал бы любой уважающий себя человек, которому стыдно признаться, что не знает, что это такое: я погуглил. Если вы когда-либо делали это, скорее всего, если вы уже не являетесь экспертом в области энергетики, вы были разочарованы результатами.

 

Нравится этот дузи:

 

Компонентами тока двигателя являются ток нагрузки и ток намагничивания (суммирование этих мгновенных значений дает общий ток двигателя). Кроме того, поскольку ток нагрузки находится в фазе с напряжением, а ток намагничивания отстает от напряжения на 90 градусов, их сумма будет представлять собой синусоиду с пиком где-то между 0 и 90 градусами отставания, что является смещением тока двигателя от напряжения.Существуют негативные эффекты, связанные с увеличением смещения, и это часть объяснения коэффициента мощности. В любом случае, коэффициент мощности представляет собой сдвиг во времени или задержку между напряжением и подаваемым током и определяется как косинус этого смещения.

 

В конце концов, один из моих коллег объяснил это понятным мне языком: пиво.

 

Когда вы идете в бар и заказываете пинту пива, бармен наклоняет стакан и наливает пиво до этой волшебной линии.У хорошего бармена будет минимальная высота налива, а у плохого бармена вы получите дюйм пены. Вы платите одинаковую сумму за любое пиво. Больше пива = хорошо. Больше пены = плохо.

 

Таким образом, объединяя определение суперкомпьютерщика с чрезмерно упрощенной аналогией с пивом, коэффициент мощности — это способ измерения разницы между «кажущейся мощностью», мощностью, которая теряется в процессе индукции (пиво И пена), и «реальная сила», которую можно использовать для выполнения работы (пиво).  Что-то вроде лампы накаливания имеет идеальный коэффициент мощности, преобразуя практически каждый бит электричества, поступающего в нее, без магнитных потерь (потеря преобразования в тепло — это совсем другое дело!). Реактивные нагрузки, такие как двигатели, немного сложнее. В них используется катушка или обмотки, подключенные к источнику переменного тока, и катушка должна быть намагничена, прежде чем она сможет начать выполнять полезную работу по вращению двигателя посредством индукции, что создает неэффективное использование электроэнергии.

 

Почему все это имеет значение?

 

Неидеальный коэффициент мощности может быть проблематичным по нескольким причинам, о которых следует помнить инженерам, особенно на промышленных или производственных площадках, где много двигателей приводит в движение тяжелое оборудование:

 

1. Плохой коэффициент мощности может дорого вам обойтись.  Поскольку реактивная мощность по-прежнему требует мощности в системе, даже если она не выполняет никакой полезной работы, некоторые коммунальные службы берут за нее более высокую плату (особенно если коммунальная служба обслуживает регион с большой промышленной нагрузкой).Как мы всегда напоминаем людям, понимание того, как вам выставляются счета за энергию, — это самый первый шаг к эффективному управлению ею. Презентация Мишеля Штука из Fluke India воплотила финансовый эффект в жизнь:

 

Предположим, что коммунальное предприятие добавляет 1 % платы за потребление на каждые 0,01 ниже коэффициента мощности 0,97. Предположим, ваш коэффициент мощности составляет в среднем 0,86 каждый месяц, а плата за потребление составляет 7000 долларов. (0,97 – 0,86)*100%=11%.

 

(11% x 7000 долл. США) x 12 месяцев  = 9 240 долл. США на расходы, которых можно избежать.

 

2. Плохой коэффициент мощности является признаком неэффективности , что может привести к дополнительным расходам, связанным с обслуживанием оборудования. Когда машины ломаются, возникает дорогостоящий простой, а продукты, которые вы производите, или системы, которые вы используете, также подвергаются риску.

 

3.  В крайних случаях, если вы заметите действительно низкий коэффициент мощности, у вас может быть так называемый трехфазный дисбаланс мощности , что может быть связано с неправильной проводкой.Если у вас есть дисбаланс, ваше очень дорогое оборудование работает против самого себя, вызывая сильный износ двигателей, сокращая срок их службы и выделяя много тепла, что может представлять угрозу безопасности.

 

Хорошая новость: это поправимо.

 

Во-первых, вы должны понять, какое оборудование вызывает низкий коэффициент мощности. Если ваш счетчик коммунальных услуг основан на KVAR, вы можете использовать свой счет, чтобы определить, что у вас есть проблема, но вы не всегда можете определить, какая нагрузка вызывает проблему.

 

Измерение в режиме реального времени может помочь вам определить источник проблемы. После того, как вы определили источник проблемы, к отдельным элементам оборудования можно добавить конденсаторы или кондиционеры, которые, по сути, действуют как усилитель, чтобы компенсировать менее чем идеальный коэффициент мощности. Или вы можете обнаружить, что двигатель или даже весь центр управления двигателем неправильно подключены.

Рекуперативные приводы экономят энергию, превращая энергию торможения в электричество

Приводы нового поколения от АББ улавливают энергию торможения электродвигателей и возвращают ее в сеть в виде тока, практически не содержащего гармоник.

В промышленности электродвигатели часто используются в приложениях с частым торможением. Тормозной прерыватель и внешние электрические резисторы рассеивают энергию торможения в виде тепла. Он теряется или даже приходится охлаждаться, используя дополнительную энергию. В то время как рекуперативные приводы могут возвращать эту энергию торможения обратно в сеть, что значительно повышает энергоэффективность.

АББ уже давно является ведущим поставщиком таких решений: серия рекуперативных приводов АББ, промышленные приводы ACS880, охватывают диапазон мощностей от 4 до 3200 киловатт (кВт) — самый широкий диапазон на рынке.Благодаря своей компактной конструкции они могут значительно сократить потребление энергии, сократить занимаемую площадь на 85 % и снизить инвестиционные затраты на 30 %. Кроме того, уменьшенное тепловыделение значительно снижает потребность в электрическом кондиционировании помещения.

Энергосбережение благодаря рекуперативному торможению

Регенерируемая энергия является «чистой» и имеет высокое качество. Он может использоваться другими нагрузками, что значительно повышает эффективность установки. Новое поколение промышленных приводов АББ способно управлять косинусом phi основной гармоники к единице при любых условиях нагрузки, чтобы оптимизировать потребление реактивной мощности и энергии.

Энергия торможения, рассеиваемая в виде тепла в традиционных методах, таких как резистивное и механическое торможение, обычно требует дополнительного охлаждения. Снижение тепловыделения благодаря рекуперативному торможению значительно снижает потребность в кондиционировании воздуха в электрощитовой.

Следующий пример иллюстрирует, сколько энергии можно сэкономить с помощью таких решений: Для крана, используемого для обработки отходов, с подъемным двигателем мощностью 55 кВт, двигателем дальнего хода мощностью 9 кВт и двигателем тележки мощностью 4,5 кВт и рекуперативным приводом годовая экономия всего ок.15,6 мегаватт-часов (МВтч) или 2300 евро. Это сокращение на 32 процента соответствует годовому потреблению энергии четырьмя немецкими домохозяйствами.

Устранение нежелательных гармоник

Нелинейные электрические нагрузки, в том числе приводы с регулируемой скоростью, вызывают гармоники, приводящие к нежелательным искажениям напряжения и тока в сетях. Эти гармоники приводят к ненадежной работе и могут чрезмерно нагревать другие нагрузки, такие как двигатели, трансформаторы и другое электрооборудование.Это требует дополнительного охлаждения, вызывает потери энергии и, в худшем случае, преждевременный выход из строя.

Хотя дополнительные электрические фильтры могут ослаблять такие гармоники, однако предпочтительно не допускать их создания вообще. Это именно то, что делают новые приводы с регулируемой скоростью ABB: они предотвращают появление гармоник до их появления. ACS880 может управлять косинусом phi основной гармоники до единицы при любых условиях нагрузки, оптимизируя реактивную мощность и полностью отвечая стандартам гармоник, таким как IEEE519, IEC61000-3-12 и G5/4.

Меньше простоев благодаря более высокой надежности

Новые рекуперативные приводы ACS880 отличаются высокой устойчивостью к системным помехам и могут стабилизировать и даже улучшить напряжение двигателя в случае нестабильного питания. Это обеспечивает надежную работу, даже если напряжение питания падает ниже нормального значения.

Компактная упаковка оптимизирует расходы и экономит место

Поскольку нет необходимости во внешних тормозных компонентах, рекуперативные приводы АББ значительно компактнее, чем обычные решения.Снижение затрат на проектирование и материалы, а также меньшая занимаемая площадь в электрощитовом помещении обеспечивают значительный потенциал экономии затрат на строительство шкафа.

Настенные модули ACS880-11, ACS880-14 и шкафные ACS880-17 оснащены всеми необходимыми компонентами, установленными в компактном корпусе, готовом к подключению. Это дополнительно облегчает и ускоряет монтаж шкафа, так как не требуется последующая проводка различных компонентов.

Цифровизация и подключение для оптимизации процессов

В дополнение ко всем этим преимуществам привод ACS880 также можно использовать в качестве нескольких датчиков, считывающих важные данные, такие как скорость двигателя, крутящий момент двигателя, ток двигателя, различные температуры и многие другие параметры. Затем эти данные доступны для диагностики, удаленного мониторинга и оптимизации процессов с помощью ABB Ability — объединение всех продуктов, услуг и решений в цифровое предложение ABB, включая облачное подключение.

Иллюстрированное руководство по трансформаторам – пошаговое объяснение | Майкл Фи

Трансформеры берут штурмом мир обработки естественного языка. Эти невероятные модели бьют многочисленные рекорды НЛП и продвигают искусство. Они используются во многих приложениях, таких как машинный перевод, диалоговые чат-боты и даже для повышения эффективности поисковых систем. Трансформеры сейчас в моде в глубоком обучении, но как они работают? Почему они превзошли предыдущего короля задач последовательности, таких как рекуррентные нейронные сети, GRU и LSTM? Вы, наверное, слышали о различных известных моделях трансформаторов, таких как BERT, GPT и GPT2.В этом посте мы сосредоточимся на одной статье, с которой все началось: «Внимание — это все, что вам нужно».

Перейдите по ссылке ниже, если хотите посмотреть видеоверсию.

Чтобы понять трансформаторы, мы должны сначала понять механизм внимания. Механизм Attention позволяет преобразователям иметь чрезвычайно долговременную память. Модель преобразователя может «присутствовать» или «сосредоточиться» на всех предыдущих сгенерированных токенах.

Давайте рассмотрим пример. Скажем, мы хотим написать короткий научно-фантастический роман с генеративным преобразователем.Используя приложение Write With Transformer от Hugging Face, мы можем сделать именно это. Мы загрузим модель нашими входными данными, а модель сгенерирует все остальное.

Наш ввод: «Как инопланетяне проникли на нашу планету».

Выход трансформатора: «и начали колонизировать Землю, определенная группа инопланетян начала манипулировать нашим обществом через свое влияние на определенное количество элиты, чтобы удерживать и железной хваткой население».

Итак, история немного темная, но интересно то, как модель ее сгенерировала. Поскольку модель генерирует текст слово за словом, она может «присутствовать» или «сосредоточиться» на словах, которые имеют отношение к сгенерированному слову. Способность знать, какие слова следует учитывать, также изучается во время обучения с помощью обратного распространения ошибки.

Механизм внимания фокусируется на разных токенах при генерации слов 1 на 1

Рекуррентные нейронные сети (RNN) также способны просматривать предыдущие входные данные. Но сила механизма внимания в том, что он не страдает от кратковременной памяти. RNN имеют более короткое окно для ссылок, поэтому, когда история становится длиннее, RNN не может получить доступ к словам, сгенерированным ранее в последовательности.Это по-прежнему верно для сетей Gated Recurrent Units (GRU) и Long-Short Term Memory (LSTM), хотя они имеют большую емкость для достижения долговременной памяти, поэтому имеют более длинное окно для ссылок. Теоретически механизм внимания и при наличии достаточных вычислительных ресурсов имеет бесконечное окно для ссылок, поэтому он способен использовать весь контекст истории при создании текста.

Гипотетическое эталонное окно внимания, RNN, GRU и LSTM

Сила механизма внимания была продемонстрирована в статье «Внимание — это все, что вам нужно», где авторы представили новую новую нейронную сеть под названием Transformers, которая представляет собой кодировщик на основе внимания. Архитектура типа декодера.

Transformer Model

На высоком уровне кодировщик отображает входную последовательность в абстрактное непрерывное представление, которое содержит всю изученную информацию об этом входе. Затем декодер берет это непрерывное представление и шаг за шагом генерирует один выходной сигнал, одновременно получая предыдущий выходной сигнал.

Давайте рассмотрим пример. В статье модель Transformer применялась к задаче нейронного машинного перевода. В этом посте мы покажем, как это будет работать для разговорного чат-бота.

Наш ввод: «Привет, как дела»

Выход преобразователя: «Я в порядке»

Первый шаг — это ввод ввода в слой встраивания слов. Слой встраивания слов можно рассматривать как справочную таблицу для получения изученного векторного представления каждого слова. Нейронные сети обучаются с помощью чисел, поэтому каждое слово сопоставляется с вектором с непрерывными значениями для представления этого слова.

Преобразование слов во входные вложения

Следующим шагом является вставка позиционной информации во вложения.Поскольку кодер-трансформер не имеет повторения, как рекуррентные нейронные сети, мы должны добавить некоторую информацию о позициях во входные вложения. Это делается с помощью позиционного кодирования. Авторы придумали хитрый трюк, используя функции синуса и косинуса.

Мы не будем вдаваться в математические подробности позиционного кодирования, но вот основы. Для каждого нечетного индекса входного вектора создайте вектор с помощью функции cos. Для каждого четного индекса создайте вектор с помощью функции sin.Затем добавьте эти векторы к соответствующим входным вложениям. Это успешно дает сети информацию о положении каждого вектора. Функции синуса и косинуса были выбраны в тандеме, потому что они обладают линейными свойствами, которым модель может легко научиться уделять внимание.

Теперь у нас есть слой кодировщика. Задача слоев кодировщика заключается в отображении всех входных последовательностей в абстрактное непрерывное представление, которое содержит изученную информацию для всей этой последовательности. Он содержит 2 подмодуля, многоглавое внимание, за которым следует полностью подключенная сеть.Также существуют остаточные соединения вокруг каждого из двух подслоев, за которыми следует нормализация уровня.

Подмодули уровня кодировщика

Чтобы разобрать это, давайте сначала рассмотрим многоголовый модуль внимания.

Многоголовое внимание в кодировщике применяет особый механизм внимания, называемый самостоятельным вниманием. Самостоятельное внимание позволяет моделям связывать каждое слово во входных данных с другими словами. Так что в нашем примере вполне возможно, что наша модель может научиться ассоциировать слово «ты» с «как» и «есть». Также возможно, что модель узнает, что слова, структурированные по этому шаблону, обычно являются вопросом, поэтому отвечайте соответствующим образом.

Операции самоконтроля энкодера. Обращайте на это внимание при просмотре иллюстраций ниже.

Векторы запроса, ключа и значения

Чтобы добиться самоконтроля, мы передаем входные данные в 3 отдельных полностью связанных слоя для создания векторов запроса, ключа и значения.

Что это за векторы? Я нашел хорошее объяснение по обмену стеками, в котором говорится….

«Концепция ключа и значения запроса пришла из поисковых систем. Например, когда вы вводите запрос для поиска видео на Youtube, поисковая система сопоставляет ваш запрос с набором ключей (название видео, описание и т. д.), связанных с видео-кандидаты в базу данных, а затем представить вам наиболее подходящие видео ( значений ).

Скалярное произведение запроса и ключа

После подачи запроса, ключа и вектора значений через линейный слой запросы и ключи подвергаются умножению матрицы скалярного произведения для получения матрицы оценок.

Скалярное произведение запроса и ключа

Матрица оценок определяет, сколько внимания следует уделять слову другим словам. Таким образом, каждое слово будет иметь оценку, соответствующую другим словам на временном шаге. Чем выше оценка, тем больше внимания. Вот как запросы сопоставляются с ключами.

Оценка внимания по скалярному произведению.

Уменьшение оценок внимания

Затем оценки уменьшаются путем деления на квадратный корень из измерения запроса и ключа.Это сделано для того, чтобы обеспечить более стабильные градиенты, поскольку умножение значений может привести к взрывному эффекту.

Уменьшение оценок внимания

Softmax масштабированных оценок

Затем вы берете softmax масштабированных оценок, чтобы получить веса внимания, что дает вам значения вероятности от 0 до 1. Выполняя softmax, более высокие оценки повышаются, а более низкие баллы вызывают депрессию. Это позволяет модели быть более уверенной в том, какие слова следует учитывать.

Взятие softmax масштабированных оценок для получения значений вероятности

Умножение выходных данных Softmax с вектором значений

Затем вы берете веса внимания и умножаете их на вектор значений, чтобы получить выходной вектор.Более высокие баллы softmax сохранят ценность слов, которые выучивает модель, более важными. Более низкие баллы заглушат нерелевантные слова. Затем вы передаете результат этого в линейный слой для обработки.

Чтобы сделать это вычислением внимания с несколькими головками, вам нужно разделить запрос, ключ и значение на N векторов, прежде чем применять само-внимание. Затем расщепленные векторы проходят через процесс само-внимания по отдельности. Каждый процесс само-внимания называется головой. Каждая головка создает выходной вектор, который объединяется в один вектор перед прохождением через последний линейный слой. Теоретически каждая головка будет изучать что-то свое, что даст модели кодировщика больше возможностей представления.

Разделение Q, K, V, N раз перед применением собственного внимания

Подводя итог, можно сказать, что многоголовое внимание — это модуль в сети преобразователя, который вычисляет весовые коэффициенты внимания для входных данных и создает выходной вектор с закодированной информацией о том, как каждое слово должно сопровождать все остальные слова в последовательности.

Выходной вектор многоголового внимания добавляется к исходному позиционному встраиванию входных данных.Это называется остаточным соединением. Выход остаточного соединения проходит нормализацию слоя.

Остаточная связь встраивания позиционного ввода и вывода Многоголового Внимание

Нормализованный остаточный вывод проецируется через точечную сеть прямой связи для дальнейшей обработки. Сеть точечной прямой связи представляет собой пару линейных слоев с активацией ReLU между ними. Выход этого затем снова добавляется к входу сети с точечной прямой связью и дополнительно нормализуется.

Остаточная связь входа и выхода слоя точечной прямой связи.

Остаточные соединения помогают сети обучаться, позволяя градиентам проходить через сети напрямую. Нормализация слоев используется для стабилизации сети, что приводит к существенному сокращению необходимого времени обучения. Слой точечной прямой связи используется для проецирования результатов внимания, что потенциально дает более богатое представление.

Это завершает слой кодировщика. Все эти операции предназначены для кодирования ввода в непрерывное представление с информацией о внимании.Это поможет декодеру сосредоточиться на соответствующих словах во входных данных в процессе декодирования. Вы можете сложить кодировщик N раз для дальнейшего кодирования информации, где каждый уровень имеет возможность изучить различные представления внимания, что потенциально повышает прогностическую силу сети преобразователя.

Задача декодера — генерировать текстовые последовательности. Декодер имеет такой же подуровень, что и кодер. он имеет два уровня внимания с несколькими головками, уровень точечной прямой связи и остаточные соединения, а также нормализацию уровня после каждого подуровня.Эти подуровни ведут себя аналогично слоям в кодировщике, но каждый многоголовый уровень внимания выполняет другую работу. Декодер ограничен линейным слоем, который действует как классификатор, и softmax для получения вероятностей слов.

Уровень декодера. Ссылка на эту диаграмму при чтении.

Декодер является авторегрессивным, он начинается с начального маркера и принимает в качестве входных данных список предыдущих выходных данных, а также выходные данные кодировщика, которые содержат информацию о внимании из входных данных.Декодер останавливает декодирование, когда генерирует токен в качестве вывода.

Декодер является авторегрессивным, так как он генерирует токен по 1 за раз, одновременно получая предыдущие выходные данные.

Давайте пройдемся по шагам декодирования.

Начало декодера почти такое же, как и кодировщика. Входные данные проходят через слой внедрения и слой позиционного кодирования для получения позиционных вложений. Позиционные вложения передаются в первый уровень внимания с несколькими головками, который вычисляет оценки внимания для ввода декодера.

Этот многоголовый слой внимания работает немного иначе. Поскольку декодер является авторегрессивным и генерирует последовательность слово за словом, вам необходимо предотвратить его преобразование в будущие токены. Например, при подсчете оценки внимания к слову «ам» у вас не должно быть доступа к слову «отлично», потому что это слово является будущим словом, которое было сгенерировано позже. Слово «есть» должно иметь доступ только к себе и к словам перед ним. Это верно для всех других слов, где они могут обращать внимание только на предыдущие слова.

Изображение первых масштабированных показателей внимания Decoder Multi-headed Attention. Слово «am» не должно иметь никаких значений для слова «fine». Это верно для всех остальных слов.

Нам нужен метод для предотвращения подсчета очков внимания для будущих слов. Этот метод называется маскировкой. Чтобы декодер не просматривал будущие токены, вы применяете маску просмотра вперед. Маска добавляется перед вычислением softmax и после масштабирования баллов. Давайте посмотрим, как это работает.

Упреждающая маска

Маска представляет собой матрицу того же размера, что и оценки внимания, заполненные значениями нулей и минус бесконечности.Когда вы добавляете маску к масштабированным оценкам внимания, вы получаете матрицу оценок, в которой верхний правый треугольник заполнен отрицательными бесконечностями.

Добавление упреждающей маски к масштабируемым оценкам

Причина использования маски в том, что как только вы берете softmax замаскированных оценок, отрицательные бесконечности обнуляются, оставляя нулевые оценки внимания для будущих токенов. Как вы можете видеть на рисунке ниже, оценка внимания для «am» имеет значения для себя и всех слов перед ним, но равна нулю для слова «fine». По сути, это говорит модели не обращать внимания на эти слова.

Эта маскировка является единственным отличием в том, как рассчитываются оценки внимания в первом многоголовом слое внимания. Этот слой по-прежнему имеет несколько головок, к которым применяется маска, прежде чем они будут объединены и пропущены через линейный слой для дальнейшей обработки. Выход первого многоголового внимания представляет собой замаскированный выходной вектор с информацией о том, как модель должна реагировать на ввод декодера.

Многоголовое внимание с маскировкой

Второй слой многоголового внимания.Для этого уровня выходные данные кодировщика — это запросы и ключи, а выходные данные первого многоголового уровня внимания — значения. Этот процесс сопоставляет ввод кодировщика с вводом декодера, позволяя декодеру решить, какой ввод кодировщика имеет значение, на котором следует сосредоточить внимание. Выход второго многоголового внимания проходит через слой точечной прямой связи для дальнейшей обработки.

Выходные данные последнего слоя точечной прямой связи проходят через последний линейный слой, который действует как классификатор.Классификатор такой же большой, как и количество классов, которые у вас есть. Например, если у вас есть 10 000 классов для 10 000 слов, вывод этого классификатора будет иметь размер 10 000. Затем выходные данные классификатора передаются на уровень softmax, который будет давать оценки вероятности от 0 до 1. Мы берем индекс наивысшей оценки вероятности, и он равен нашему предсказанному слову.

Линейный классификатор с Softmax для получения выходных вероятностей

Затем декодер берет выходные данные, добавляет их в список входных данных декодера и снова продолжает декодирование, пока не будет предсказан токен.В нашем случае предсказание с наибольшей вероятностью — это окончательный класс, который назначается конечному токену.

Декодер также может быть сложен в N слоев, каждый слой получает входные данные от кодировщика и слоев перед ним. Накладывая слои друг на друга, модель может научиться извлекать и сосредотачиваться на различных комбинациях внимания со своих головок внимания, потенциально повышая свою предсказательную силу.

Многоуровневый кодировщик и декодер

Вот и все! Это механика трансформеров.Трансформеры используют силу механизма внимания, чтобы делать более точные прогнозы. Рекуррентные нейронные сети пытаются достичь подобных целей, но потому что они страдают от кратковременной памяти. Трансформеры могут быть лучше, особенно если вы хотите кодировать или генерировать длинные последовательности. Благодаря архитектуре преобразователя индустрия обработки естественного языка может достичь беспрецедентных результатов.

Посетите веб-сайт michaelphi.com, чтобы найти больше подобного контента.

ЕВПЭК 2B6I500-800

ДтЛист
    Загрузить

ЕВПЭК 2B6I500-800

Открыть как PDF
Похожие страницы
ANALOGICTECH AAT1142ITP-1. 8-Т1
ТИ ТПС40210СКГД1
ОБЪЯВЛЕНИЕ ADP1853ACPZ-R7
ЭУПЭК 2B6I500-800-350W
ЭУПЭК 2B6I690-1100
ЕВПЭК B6I690
ЕВПЭК Б6И+Б6И1100
ЭУПЭК 1B6I690-1100-400W
Поле-ориентированное управление PMSM с использованием одиночного шунта звена постоянного тока – описание
富士10〜30kV特高機器[EH650e]
1352 СЕРИЯ C, C+, C+ Ред. 1 460 В 30
САМСУНГ K4D26323QG-GC25
МА-КОМ 1478605-3
АИК АИК1863
КОМПОНЕНТЫ CK PN11SCSA03QE
Контрольный список для сборок IGBT
ЭТК ДБФФ400Р12КЛ4КВ
2PS06017E32G28213 Спецификация (491 КБ, английский/немецкий)
ХОНФА HF116F-1/220DF
НИЭК ПТМБ75Б12К
Спецификация ТР
НИЭК ПТМБ100А6К

© 2022

О нас Закон о защите авторских прав в цифровую эпоху / GDPR Злоупотребление здесь Прецизионный резольвер-цифровой преобразователь

для измерения углового положения и скорости

Введение

Резольверы, электромеханические датчики, которые измеряют точное угловое положение, работают как трансформаторы с переменной связью, при этом величина магнитной связи между первичной обмоткой и двумя вторичными обмотками изменяется в зависимости от положения вращающегося элемента (ротора), который обычно устанавливается на двигателе. вал.Используемые в управлении промышленными двигателями, сервоприводах, робототехнике, силовых агрегатах гибридных и полностью электрических транспортных средств, а также во многих других приложениях, требующих точного вращения вала, резольверы могут выдерживать тяжелые условия в течение очень долгого времени, что делает их идеальным выбором для военные системы в суровых условиях.

Стандартные резольверы имеют первичную обмотку на роторе и две вторичные обмотки на статоре. С другой стороны, резольверы с переменным сопротивлением не имеют обмоток на роторе.Все их первичная и вторичная обмотки находятся на статоре, но заметность (открытые полюса) ротора связывает синусоидальное изменение вторичной обмотки с угловым положением. На рис. 1 показаны классические резольверы и резольверы с переменным магнитным сопротивлением.

Рисунок 1. Классический резольвер в сравнении с резольвером с переменным магнитным сопротивлением.

Когда первичная обмотка R1 R2 возбуждается синусоидальным сигналом, как показано в уравнении 1, сигнал индуцируется во вторичных обмотках. Величина связи со вторичными обмотками зависит от положения ротора относительно статора и коэффициента затухания, известного как коэффициент трансформации резольвера.Поскольку вторичные обмотки механически смещены на 90°, два выходных синусоидальных сигнала сдвинуты по фазе на 90° друг относительно друга. Отношения между входным и выходным напряжениями резольвера показаны в уравнении 2 и уравнении 3. Уравнение 2 представляет собой синусоидальный сигнал; Уравнение 3 представляет собой косинусоидальный сигнал.

     (1)
     (2)
     (3)

где: θ — угол вала, ω — частота сигнала возбуждения, E 0 — амплитуда сигнала возбуждения, T — коэффициент преобразования резольвера.

Два выходных сигнала модулируются синусоидальным и косинусным углом наклона вала. Графическое представление сигнала возбуждения, а также синусоидального и косинусоидального выходных сигналов показано на рисунке 2. Синусоидальный сигнал имеет максимальную амплитуду при углах 90° и 270°, а косинусоидальный сигнал имеет максимальную амплитуду при 0° и 180°.

Рис. 2. Представление электрического сигнала резольвера.

Датчик-резольвер имеет уникальный набор параметров, которые следует учитывать на этапе проектирования. Наиболее важные электрические параметры и соответствующие типичные характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры резольвера
Электрические параметры
Типовой диапазон
Блок
Описание
Входное напряжение
3–7
В действ.
Рекомендуемая амплитуда сигнала возбуждения для подачи на первичную обмотку резольвера R1 – R2
Входная частота
50–20 000
Гц
Рекомендуемая частота сигнала возбуждения для подачи на первичную обмотку резольвера R1 – R2
Коэффициент трансформации
0.2–1,0
В/В
Соотношение между амплитудой сигнала первичной и вторичной обмоток
Входное сопротивление
100–500
Ом
Входное сопротивление резольвера
Фазовый сдвиг
±25
градусов
Фазовый сдвиг между сигналом возбуждения, подаваемым на первичную обмотку (R1–R2), и синусоидальными/косинусоидальными сигналами на вторичных обмотках (S3–S1, S2–S4)
Пары полюсов
1–3

Количество электрических оборотов на механический оборот

Резольвер-цифровой преобразователь

Первичная обмотка возбуждается опорным синусоидальным сигналом, а два дифференциальных выходных сигнала, синусоидальный и косинусоидальный, электромагнитно индуцируются на вторичных обмотках. Взаимодействуя между резольвером и системным микропроцессором, резольвер-цифровой преобразователь (RDC) использует эти синусоидальные и косинусоидальные сигналы для декодирования углового положения и скорости вращения вала двигателя.

Большинство RDC используют контур слежения типа II для выполнения расчетов положения и скорости. В контурах типа II используется фильтр второго порядка, чтобы гарантировать, что установившиеся ошибки равны нулю для стационарных входных сигналов или входных сигналов с постоянной скоростью. RDC одновременно производит выборку обоих входных сигналов, чтобы передать оцифрованные данные в контур слежения.Новейшим примером RDC, в котором используется этот тип контура, является полный преобразователь AD2S1210 из 10-бит в 16-бит, чей встроенный программируемый синусоидальный генератор обеспечивает сигнал возбуждения для первичной обмотки.

Как указано в таблице 1, для типичного резольвера требуется сигнал с низким импедансом от 3 до 7 В (среднеквадратичное значение) для управления первичной обмоткой. Работая от источника питания 5 В, RDC обычно выдает дифференциальный сигнал 7,2 В размах на выходах возбуждения. Этот сигнал не имеет достаточной амплитуды и мощности возбуждения, чтобы соответствовать входным характеристикам резольвера.Кроме того, резольверы ослабляют сигналы до 5 раз, поэтому выходная амплитуда резольвера не соответствует требованиям входной амплитуды RDC, показанным в таблице 2.

Решением этой проблемы является использование дифференциального усилителя для усиления синусоидального сигнала на первичной обмотке. Этот усилитель должен выдерживать нагрузку до 100 Ом. Обычной практикой является подача на первичную обмотку большого сигнала для получения хорошего отношения сигнал/шум. Затем выходные синусоидальные и косинусоидальные сигналы можно ослабить с помощью резистивного делителя.

Во многих промышленных и автомобильных приложениях RDC используются в шумных средах, которые могут наводить высокочастотный шум на линии синуса и косинуса. Чтобы решить эту проблему, вставьте простой дифференциальный фильтр нижних частот как можно ближе к RDC. На Рисунке 3 показан типичный интерфейс резольвер-цифровой преобразователь, включая усилитель и фильтр.

Рис. 3. Типовая блок-схема системы резольвера.

Теория работы

На рисунке 4 показаны операционные блоки RDC.Преобразователь непрерывно отслеживает угол вала θ , создавая выходной угол ϕ , который возвращается и сравнивается с входным углом. Результирующая ошибка между двумя углами сводится к минимуму, когда преобразователь отслеживает положение.

Рис. 4. Операционная блок-схема AD2S1210.

Чтобы измерить ошибку, умножьте входные значения синуса и косинуса на cos( ϕ ) и sin( ϕ ) соответственно:

     (4)
     (5)

Затем возьмите разницу между ними:

     (6)

Затем демодулируйте сигнал, используя внутренне сгенерированный синтетический эталон:

.
     (7)

Используя тригонометрическую идентичность, E 0 (SIN 9002 θ COS Φ – COS θ SIN Φ ) = E 0 SIN ( θ φ ), который примерно равно E 0 ( θ ϕ ) для малых значений угловой ошибки ( θ ϕ ). E 0 ( θ ϕ ) – это разница между угловой погрешностью ротора и цифровым угловым выходом преобразователя. Цепь слежения типа II работает, чтобы обнулить сигнал ошибки. Когда это выполнено, ϕ равняется углу резольвера θ .

Ключевые параметры RDC

Инженеры должны учитывать ряд параметров, используемых для характеристики преобразователей резольвера в цифровые, прежде чем выбрать подходящее устройство.В таблице 2 показаны основные параметры и технические характеристики RDC для AD2S1210, который устанавливает границы лучшего в своем классе преобразователя.

Таблица 2. Основные параметры и значения RDC для AD2S1210
Электрические параметры
Типовой диапазон
Блок
Описание
Входное напряжение
2,3–4,0
В размах
Диапазон дифференциального сигнала для входов синуса и косинуса
Диапазон фазовой синхронизации
±44
градусов
Фазовый сдвиг между сигналом возбуждения, генерируемым RDC, и синусоидальным и косинусоидальным входами
Угловая точность
±2.5
угловая минута
Угловая точность RDC
Разрешение
10, 12, 14, 16
бит
Разрешение RDC
Точность скорости
2 младший разряд
Точность скорости, предлагаемая RDC
Скорость отслеживания
3125, 1250, 625, 156
об/с
Возможности отслеживания при определенных разрешениях
Время установления
2. 2, 6, 14,7, 66
мс Время отклика преобразователя на ступенчатое изменение на 179° при определенных разрешениях

Источники ошибок

Точность всей системы определяется точностью RDC, а также ошибками резольвера, архитектурой системы, кабелями, буфером возбуждения и синусоидальной/косинусоидальной входной схемой. Наиболее распространенными источниками системной ошибки являются рассогласование амплитуд, фазовый сдвиг сигнала, смещения и ускорение.

Несоответствие амплитуды — это разница между пиковыми амплитудами синусоидального и косинусоидального сигналов, когда они находятся на своих пиковых амплитудах: 0° и 180° для косинуса, 90° и 270° для синуса. Несоответствие может быть вызвано различиями в обмотках резольвера или коэффициентом усиления между резольвером и синусоидальными и косинусными входами RDC. Уравнение 3 можно переписать как

.
     (8)

где δ — процентное несоответствие амплитуды косинусоидального сигнала относительно синусоидального сигнала. Ошибка статического положения, ε , выраженная в радианах, определяется как

     (9)

Уравнение 9 показывает, что ошибка рассогласования амплитуд колеблется с удвоенной скоростью вращения, с максимальным значением δ/2 при нечетных целых числах, кратных 45°, и отсутствует ошибка при 0°, 90°, 180° и 270°. При 12-битном RDC несоответствие амплитуды 0,3 % приведет к ошибке примерно в 1 младший бит.

RDC принимает дифференциальные синусоидальные и косинусоидальные сигналы от резольвера.Резольвер удаляет любую постоянную составляющую из несущей, поэтому необходимо добавить смещение постоянного тока V REF /2, чтобы гарантировать, что выходные сигналы резольвера находятся в правильном рабочем диапазоне для RDC. Любое смещение смещения постоянного тока между входами SIN и SINLO или входами COS и COSLO вносит дополнительную системную ошибку.

Ошибка, вносимая смещением синфазного сигнала, больше в квадрантах, где несущие синусоидального и косинусоидального сигналов находятся в противофазе друг с другом. Это происходит для положений между 90° и 180° и 270° и 360°, как показано на рисунке 5.Синфазные напряжения между клеммами смещают дифференциальный сигнал на удвоенное синфазное напряжение. RDC является логометрическим, поэтому воспринимаемые изменения амплитуды входящих сигналов вызывают ошибку в местоположении.

Рисунок 5. Квадранты резольвера.

Рисунок 6 показывает, что даже когда дифференциальная размах амплитуды синуса и косинуса одинакова, воспринимаемые амплитуды входящих сигналов различны. Наихудшая ошибка произойдет при 135° и 315°. При 135° A = B в идеальной системе, но A ≠ B при наличии смещения, поэтому возникает воспринимаемое несоответствие амплитуд.

Рис. 6. Смещение смещения постоянного тока.

Другим источником ошибки является дифференциальный фазовый сдвиг, то есть фазовый сдвиг между синусоидальным и косинусоидальным сигналами резольвера. Некоторый дифференциальный фазовый сдвиг будет присутствовать на всех резольверах в результате связи. Небольшое остаточное напряжение резольвера или квадратурное напряжение указывает на небольшой сдвиг дифференциальной фазы. Дополнительный фазовый сдвиг может быть введен, если синусоидальные и косинусоидальные сигнальные линии имеют разную длину кабеля или управляют разными нагрузками.

Дифференциальная фаза косинусоидального сигнала относительно синусоидального сигнала составляет

.
     (10)

где α — дифференциальный фазовый сдвиг.

Решение ошибки, вносимой α, дает член ошибки, ε

     (11)

, где α и ε выражены в радианах.

Большинство резольверов также вносят фазовый сдвиг между опорным сигналом возбуждения и синусоидальным и косинусоидальным сигналами, вызывая дополнительную ошибку, ε

     (12)

где β — фазовый сдвиг между синусоидальными/косинусоидальными сигналами и опорным сигналом возбуждения.

Эту ошибку можно свести к минимуму, выбрав резольвер с небольшим остаточным напряжением, обеспечив идентичную обработку синусоидальных и косинусоидальных сигналов и убрав опорный сдвиг фазы.

В статических рабочих условиях фазовый сдвиг между эталоном возбуждения и сигнальными линиями не повлияет на точность преобразователя, но резольверы на скорости генерируют напряжения скорости из-за реактивных составляющих импеданса ротора и интересующих сигналов.Напряжения скорости, которые возникают только при скорости, а не при статических углах, находятся в квадратуре к интересующему сигналу. Их максимальная амплитуда составляет

     (13)

В практических резольверах обмотки ротора включают как реактивные, так и резистивные компоненты. Резистивная составляющая создает ненулевой фазовый сдвиг в эталонном возбуждении, который присутствует, когда ротор находится как на скорости, так и в статике. Вместе с напряжениями скорости ненулевой фазовый сдвиг возбуждения дает ошибку слежения, которую можно аппроксимировать как

     (14)

Чтобы компенсировать фазовую ошибку между опорным возбуждением резольвера и синусоидальными/косинусоидальными сигналами, AD2S1210 использует синусоидальный и косинусоидальный сигналы с внутренней фильтрацией для синтеза внутреннего опорного сигнала в фазе с несущей опорной частоты.Созданный путем определения пересечения нуля синусоидой или косинусом (в зависимости от того, что больше, для повышения точности фазы) и оценки фазы эталонного возбуждения резольвера, он уменьшает фазовый сдвиг между эталонным и синусоидальным/косинусным входами менее чем до 10°. , и работает для фазовых сдвигов ± 44 °. Блок-схема синтетического эталонного блока показана на рисунке 7.

Рисунок 7. Синтетический эталон.

Преимущество контуров слежения типа II по сравнению с контурами типа I заключается в том, что при постоянной скорости не возникает ошибки позиционирования. Однако даже в идеально сбалансированной системе ускорение создаст погрешность. Величина ошибки из-за ускорения определяется откликом контура управления. На рис. 8 показан отклик контура для AD2S1210.

Рис. 8. Ответ петли AD2S1210.

Константа ускорения контура, K a , равна

     (15)

где коэффициенты контура изменяются в зависимости от разрешения, амплитуды входного сигнала и периода дискретизации.AD2S1210 выполняет выборку дважды в течение каждого периода CLK IN .

Таблица 3. Параметры ответа системы RDC
Параметр
Описание
10-битное разрешение
12-битное разрешение
Разрешение 14 бит
Разрешение 16 бит
к1 Коэффициент усиления АЦП
Входное напряжение/опорное напряжение = (3. 15/2)/2,47 (номинал)
к2 Коэффициент усиления ошибки
12π × 10 6
36π × 10 6
164π × 10 6 132π × 10 6
а Компенсатор
нулевой коэффициент
8187/8192
4095/4096
8191/8192  32 767/32 768
б Компенсатор
Полюсный коэффициент
509/512
4085/4096
16 359/16 384 32 757/32 768
с Коэффициент усиления интегратора
1/2 20
1/2 22
 1/2 24
 1/2 26
Т Период выборки
1/(CLK IN /2)

Ошибка слежения из-за ускорения может быть рассчитана как

     (16)

На рис. 9 показана угловая ошибка по сравнению сускорение для разных настроек разрешения.

Рисунок 9. Угловая ошибка в зависимости от ускорения.

Входной фильтр

Для наилучшей точности системы подключите выходы резольвера напрямую к контактам SIN, COS, SINLO и COSLO AD2S1210, чтобы уменьшить рассогласование или фазовые сдвиги. Однако это не всегда осуществимо. Может потребоваться ослабление синусоидальных и косинусоидальных сигналов резольвера, чтобы они соответствовали входным характеристикам RDC, может потребоваться некоторая фильтрация сигналов из-за шумной среды, а также может потребоваться защита от электростатического разряда или короткого замыкания на разъеме резольвера.

На рис. 10 показана типичная схема интерфейса между резольвером и AD2S1210. Последовательные резисторы и диоды обеспечивают достаточную защиту для снижения энергии внешних событий, таких как электростатический разряд или короткое замыкание на источник питания или землю. Эти резисторы и конденсатор реализуют фильтр нижних частот, который уменьшает высокочастотный шум, который попадает на входы резольвера в результате работы двигателя. Также может потребоваться ослабить входные синусоидальные и косинусоидальные сигналы резольвера, чтобы привести их в соответствие со спецификацией входного напряжения RDC.Этого можно добиться добавлением резистора R A . AD2S1210 имеет внутреннюю схему для смещения SIN, SINLO, COS и COSLO к V REF /2. Это слабое смещение может быть легко перегружено. Простым способом добиться этого является включение резисторов 47 кОм R B , которые будут смещать сигналы до 2,5 В.

Рисунок 10. Схема интерфейса.

Буфер возбуждения

Буфер обычно требуется для управления малоимпедансными входами преобразователя. Этот буфер возбуждения может быть реализован многими способами, два из которых показаны здесь.Первая схема обычно используется в автомобильных и промышленных конструкциях, а вторая упрощает конструкцию, заменяя стандартную двухтактную архитектуру усилителем с высоким выходным током.

Сильноточный драйвер, показанный на рис. 11, усиливает и сдвигает уровень выходного сигнала опорного генератора. Драйвер использует сдвоенный малошумящий прецизионный операционный усилитель AD8662 и дискретный выходной каскад эмиттерного повторителя. Дублированная буферная схема обеспечивает полностью дифференциальный сигнал для управления первичной обмоткой резольвера.

Рис. 11. Сильноточный опорный буфер использует операционный усилитель AD8662 с двухтактным выходом.

Этот сильноточный буфер предлагает возможности привода, диапазон усиления и полосу пропускания, оптимизированные для стандартного резольвера, и его можно настроить в соответствии с конкретными требованиями приложения и датчика, но сложная конструкция имеет ряд недостатков с точки зрения количества компонентов. , размер печатной платы, стоимость и время разработки, необходимое для изменения ее в соответствии с потребностями конкретного приложения.

Конструкцию можно оптимизировать, заменив AD8662 усилителем, который обеспечивает высокий выходной ток, необходимый для непосредственного управления резольверами, что упрощает конструкцию и устраняет необходимость в двухтактном каскаде.

Сильноточный драйвер, показанный на рис. 12, использует сильноточный двойной операционный усилитель AD8397 с выходами rail-to-rail для усиления и сдвига уровня выходного сигнала опорного генератора, оптимизируя интерфейс с резольвером. AD8397 обеспечивает низкий уровень искажений, высокий выходной ток и широкий динамический диапазон, что делает его идеальным для использования с резольверами. Обладая током 310 мА для нагрузки 32 Ом, он может подавать требуемую мощность на резольвер без использования обычного двухтактного каскада, упрощая схему драйвера и снижая энергопотребление.Дублирующая схема обеспечивает полностью дифференциальный сигнал для управления первичной обмоткой. Доступный в 8-выводном корпусе SOIC, AD8397 рассчитан на работу в расширенном промышленном диапазоне температур от –40°C до +85°C.

Рисунок 12. Сильноточный опорный буфер на основе операционного усилителя AD8397.

Значения пассивного компонента могут быть изменены для изменения выходной амплитуды и синфазного напряжения, при этом выходная амплитуда устанавливается коэффициентом усиления усилителя, R2/R1 , а синфазное напряжение устанавливается параметрами R3 и R4 . .

Конденсатор C1 и резистор R2 образуют фильтр нижних частот для минимизации шума на выходах EXC и EXC. Конденсатор следует выбирать так, чтобы минимизировать фазовый сдвиг несущей. Общий фазовый сдвиг между выходом возбуждения и синусоидальными и косинусоидальными входами не должен превышать диапазон фазовой синхронизации RDC. Конденсатор необязателен, так как классические резольверы исключительно хорошо отфильтровывают высокочастотные составляющие.

На рис. 13 показано сравнение эталонного буфера AD8397 с традиционной двухтактной схемой.Анализатор БПФ измерял мощность основной гармоники и гармоник сигналов возбуждения AD2S1210.

Рис. 13. Сравнение буфера AD8397 и двухтактного буфера AD8662.

Мощность каждой основной частоты показывает небольшое расхождение между обеими конфигурациями, но буфер AD8397 уменьшил гармоники. Хотя схема AD8397 обеспечивает несколько меньшие искажения, оба буфера обеспечивают достаточную производительность. Отсутствие двухтактного каскада упрощает конструкцию, требует меньше места и потребляет меньше энергии по сравнению с обычной схемой.

Заключение

В сочетании с цифровым преобразователем AD2S1210 резольверы могут создать высокоточную и надежную систему управления для измерения положения и скорости в приложениях управления двигателями. Для достижения наилучших общих характеристик требуются буферные схемы на основе AD8662 или AD8397, которые усиливают сигналы возбуждения и обеспечивают мощность возбуждения, требуемую резольвером. Чтобы завершить систему, базовая входная цепь может обеспечить преобразование сигнала по мере необходимости.Как и в случае со всеми мехатронными сигнальными цепями со смешанными сигналами, необходимо позаботиться о разработке точной системы, учитывающей все источники ошибок. Благодаря переменному разрешению, генерации опорных сигналов и встроенной диагностике AD2S1210 представляет собой идеальное решение RDC для приложений преобразователя. Он доступен в промышленных и автомобильных классах.

использованная литература

Сильноточный драйвер для преобразователя AD2S1210 в цифровой опорный сигнал

Примечание по схеме CN-0276. Высокопроизводительный 10-битный преобразователь в 16-битный преобразователь в цифровой формат.

Примечание по схеме CN-0192. Сильноточный драйвер для выходного сигнала преобразователя AD2S1210 в цифровой опорный сигнал.

Если аминокислота имеет pl и в приведенной ниже форме; й…

Это ответ на задачу номер 65 главы 19 из Учебника Смита по органической химии. И в этой задаче нас попросили изобразить две аминокислоты в их нейтральной, положительно заряженной и отрицательно заряженной формах и спросили, какая форма преобладает в Ph.16 и 11. Хм, а потом нас спрашивают, какова структура каждой аминокислоты на льду? Итак, электрическая точка. Хм Хорошо, так что сначала спросили обо мне тиамин, и нам сказали, что решите цепочку Бетани ч, чтобы увидеть ч два с ч три. Итак, для начала вы можете нарисовать. Эм, ладно, так и сделаем. Мы сделаем, ммм, на этой верхней линии. Итак, начнем с нейтральной формы. Гм, а нейтральная форма будет, гм, этой зимой. Итак, у нас есть центральный углерод. У нас есть карточная коробка, которая делает кислоту, которая будет глубоко в горле.У нас есть водород на нашем центральном углероде. Тогда у нас есть среднее, которое будет потребляться белком этой зимой. Я на форме. И затем у нас есть поиск боковой цепи. Здесь было ch two ch two s CH three. Итак, это наш самый приятный взгляд на нашу нейтральную форму этой молекулы. Я на самом деле собираюсь немного передвинуть это. Ну вот. И так, положительно заряженная версия этой молекулы будет иметь среднее значение, связанное с белком. Хм, но мы также съедим протеин карбюраторной цилиновой кислоты.Итак, вот наш белок щавелевой кислоты съеден. Так что там нет заряда. Вот наше среднее количество съеденного белка. Отсюда и положительный заряд. Ну, а потом наша боковая цепь не пострадала год. Так что это будет выглядеть точно так же. Отрицательно заряженная версия этой молекулы будет прямо противоположной. Итак, у нас будет глубоко резонирующий углевод, щавелевая кислота. Хм, и тогда у нас будет небелковое средство, поэтому в каждом из них не будет положительного заряда. Ч ч, чтобы увидеть ч два ч три.Хорошо, тогда для ослабления D’oh! Вы знаете то же самое, поэтому мы можем попросить нарисовать то, что должно быть. Извиняюсь. Итак, для отделения боковой цепи это C H 20 h um, хорошо. И поэтому мы можем сделать то же самое. Таким образом, нейтральная молекула, это будет Свитер I на центральном углеродном углероде, щавелевая кислота, депротеинизированный белок, имеет среднее значение, так что Виттер I на положительном заряде. Отрицательный заряд в той же молекуле на нашей боковой цепи для безмятежности. Мы сказали с CH 20 h eso еще раз: положительно заряженная версия этой молекулы будет содержать щавелевую кислоту, щавелевую кислоту. Вы имеете в виду, что она будет продонирована.И опять же, боковая цепочка — это просто боковая цепочка, Джейн ch two Ohh. Гм, и мы будем делать то же самое. Эм, отрицательно заряженная форма этой молекулы-автомобиля. Глупый газ. Он был глубоко протеин ated. Ну и значит не было про родной. И есть боковая цепь. Итак, еще раз слева направо. Этот воздух, положительно заряженные версии, нейтральные версии отрицательно заряженных версий каждой из этих молекул. Я так, нас просят, эм, смотри, о чем нас просят. Эм, какой иностранный преобладает на Ph 16 и 11? Хм, хорошо.Итак, при pH один у нас будут положительно заряженные версии этих аминокислот s O P. H один при pH шесть. У нас будут нейтральные версии и два тел. 11 будут иметь отрицательно заряженные версии. Мм, И в пункте “Исил Электрик” у нас будут нейтральные версии этих молекул. Так что я так электризуюсь, у нас этой зимой будут ионы. Итак, вот и все, что нас спрашивали об этих двух аминокислотах. А, так вот они все. И это ответ на главу 19.Задача №65.

.