Обозначение мощности в электрике: Определение мощности электрического тока: обозначение и единицы измерения

Энергия плоского конденсатора

Поскольку любая частица конденсатора имеет способность запаса энергии, который сохранен на конденсаторной обкладке, вычислить эту самую Е просто, поскольку чтобы элемент зарядился, ему нужно совершить работу. Работа совершается полем. В результате была выведена следующая формула: Еp = А = qEd, где А является работой, d — расстоянием.

Формулы для постоянного электрического тока

Постоянный электрический ток не изменяется в величине и направлении. Он используется для расчета замкнутой, однородной цепи, мощности и прочих параметров. Поэтому важно знать формулы для него и основные законы, связанные с ним.

Закон Ома для участка однородной цепи

Чтобы электрический ток существовал, нужно поле. Для его образования, нужны потенциалы или разность их, выраженная напряжением. Ток будет направлен на снижение потенциалов, а электроны начнут свое передвижение в обратном направлении. В 1826 г. Г. Ом провел исследование и сделал заключение: чем больше показатель напряжения, тем больше ток, который проходит через участок.

К сведению! Смежные проводники при этом проводят электричество по-разному. То есть каждый элемент имеет свою проводимость, электрическое сопротивление.

В результате, согласно теореме Ома, сила тока для участка однородной цепи будет иметь прямую пропорциональность показателю напряжения на нем и обратную пропорциональность проводниковому сопротивлению.

По формуле I = U / R, где I считается силой тока, U — напряжением, а R — электрическим сопротивлением, последнее значение можно найти, если p * l / S, где p является удельным проводниковым сопротивлением, l — длиной проводника, а S — площадью поперечного проводникового сечения.

Закон Ома для замкнутой цепи с источником тока

Ом сделал формулу и для замкнутой цепи. По ней ток на этом участке из токового источника, имеющего внутреннее и внешнее нагрузочное сопротивление, равен делению электродвижущей силы источника на сумму внутреннего и внешнего сопротивления. Она выглядит так: I = e / R + r, где I является токовой силой, е — ЭДС, R — сопротивлением, а r — внутренней сопротивляемостью источника напряжения.

Обратите внимание! В физическом смысле по этому закону, чем выше показатель ЭДС, тем выше источник энергии, больше скорость движения зарядов. Чем выше сопротивляемость, тем ниже величина тока.

Работа постоянного тока

Энергия, когда проходит через проводник, упорядоченно двигается в носитель. Во время движения она совершает работу. В результате работой постоянного тока называется деятельность поля, направленная на перенос электрических зарядов по проводнику. Она равна умножению I на совершаемое работой напряжение и время.

Закон Джоуля-Ленца

Когда электричество проходит через какой-то проводник с сопротивляемостью, всегда высвобождается теплота. Количество тепла, которое высвободилось за определенный промежуток времени, определяет закон Джоуля-Ленца. По формуле мощность тепла равняется умножению плотности электричества на напряжение — w =j * E = oE(2).

Обратите внимание! В практическом понимании закон имеет значение для снижения потери электроэнергии, выбора проводника для электроцепи, подбора электронагревательного прибора и использования плавкого предохранителя для защиты сети.

Полная мощность, развиваемая источником тока

Мощность — работа, которая совершается за одну секунду времени. Электрическая мощность является физической величиной, которая характеризует скорость передачи с преобразованием электроэнергии.

Работа, которая развивается источником электроэнергии по всей цепи, это полная мощность. Ее можно определить по формуле Р = El, где E считается ЭДС, а I — величиной токовой характеристики.

К сведению! Если есть линейная нагрузка, то полный мощностный показатель равен квадратному корню из квадратов активной и реактивной работы источника. Если есть нелинейная нагрузка, то она равна квадратному корню из квадратов активной и неактивной работы источника.

В практических измерениях такая работа выражается в киловаттах в час. Используется, чтобы измерять потребление электричества в бытовых и производственных условиях, определять выработанную электрическую энергию в электрическом оборудовании.

Полезная мощность

Максимальная или полезная мощность — та, что выделяется во внешнем промежутке цепи, то есть во время нагрузки резистора. Она может быть применена для выполнения каких-либо задач. Подобное понятие можно применить, чтобы рассчитать, как работает электрический двигатель или трансформатор, который способен на потребление активной и реактивной составляющей.

Полезный мощностный показатель можно рассчитать по трем формулам: P = I 2R, P = U2 / r, P = IU, где I является силой тока на определенном участке цепи; U — напряжением на части клемм (зажимов) токового источника, а R — сопротивлением нагрузки или внешней цепью.

Коэффициент полезного действия источника тока

Коэффициентом полезного действия токового источника называется деление полезного мощностного показателя на полный. Если внутреннее сопротивление источника равно внешнему, то половина результатов всей работы будет утеряна в источнике, а другая половина будет выделена на нагрузке. В такой ситуации КПД будет равен 50 %.

Если рассматривать это понятие наиболее полно, то когда электрические заряды перемещаются по замкнутой электрической цепи, источник тока выполняет определенную полезную и полную работу. Совершая первую, он перемещает заряды во внешнюю цепь. Делая вторую работу, заряженные частицы перемещаются по всему участку.

Обратите внимание! Полезное действие достигается, когда сопротивление внешней электроцепи будет иметь определенное значение, зависящее от источника и нагрузки. Соотношения полезной работы на полную выражают формулой: η = Аполез / Аполн = Рполез / Рполн = U/ε = R / (R + r).

Первое правило Кирхгофа

Согласно первому закону Кирхгофу, токовая сумма в любом участке электрической цепи равняется нулевому значению. Направленный заряд к узлу положительный, а от него — отрицательный. Алгебраическая токовая сумма зарядов, которые направлены к узлу, равна сумме тех, которые направлены от него. Если перевести это правило, то можно получить следующее определение: сколько тока попадает в узел, столько и выходит из него. Это правило вытекает из закона о сохранности заряженных частиц.

Благодаря решению линейных уравнений на основе кирхгофских правил можно отыскать все токовые значения и напряжения на участках постоянного, переменного и квазистационарного электротоков.

Обратите внимание! В электотехнике правило Кирхгофа имеет особое значение, поскольку оно универсально для решения многих поставленных задач в теории электроцепи. С помощью него можно рассчитать сложные электрические цепи. Применяя его, можно получить систему линейных уравнений относительно токам или напряжениям на всех межузловых ветвях цепей.

Второе правило Кирхгофа

Второе кирхгофское правило вытекает из первого и третьего максвеллского уравнения. По нему алгебраическая сумма напряжений на резистивных элементах замкнутого участка равна сумме ЭДС, которая входит в него. Если на участке нет ЭДС, то суммарный показатель падения напряжения равен нулевому значению. Если еще проще, то во время полного обхода контура потенциал изменяется. Он возвращается на исходное значение.

Частый случай для участка одного контура — это закон Ома. Составляя уравнения напряжений для контура, требуется подобрать его положительный обход. Чтобы это сделать, нужно знать, что при подборе обхода показатель падения напряжения ветви будет положительным, если обходное направление в ветви совпадает с тем, которое было ранее выбрано. Если оно не совпадает, то показатель напряжения ветви будет отрицательным.

Важно! Второе правило Кирхгофа можно использовать в линейной или нелинейной линеаризованной цепи при любом изменении токов и напряжения.

В результате, чтобы понять основы физики явлений, электрики, электродинамики и с успехом использовать знания в процессе жизнедеятельности, необходимо знать выведенные теоремы, законы, формулы и правила в области электричества, которые представлены выше. Например, представляя, как выглядит та или иная формула, можно решить любую задачу в учебнике по физике или жизни.

Что такое кВА, кВт, кВАр, Cos(ф)?

Соотношение мощностей можно представить в виде Треугольника мощностей. На треугольнике буквами S(ВА), P(Вт), Q(ВАр) обозначены Полная, Активная, Реактивная мощности соответственно. φ — угол сдвига фаз между напряжением U(В) и током I(А), именно он по-сути и отвечает за увеличение Полной мощности у электроустановки. Максимум производительности электроустановки будет при Cos(φ) стремящимся к 1.

Что такое кВт? кВт – не менее загадочное слова чем, кВА. Опять же отбросим приставку кило- (10³) и получим исходную величину (единицу измерения) Вт, (W), Ватт. Данная величина характеризует Активную потребляемую электрическую мощность, имеющую принятое буквенное обозначение по системе СИ – P. Активная потребляемая электрическая мощность – это геометрическая разность полной и реактивной мощности, находимая из соотношения: P²=S²-Q², либо из следующего соотношения: P=S*cos(φ).
Активную мощность можно описать как часть Полной мощности, затрачиваемую на совершение полезного действия электрическим аппаратом. Т.е. на выполнение «полезной» работы.
Остается менее всего используемое обозначение – кВАр. Опять же отбросим приставку кило- (10³) и получим исходную величину (единицу измерения) ВАр, (VAR), Вольт-ампер реактивный. Данная величина характеризует Реактивную электрическую мощность, имеющую принятое буквенное обозначение по системе СИ – Q. Реактивная электрическая мощность – это геометрическая разность полной и активной мощности, находимая из соотношения: Q²=S²-P², либо из следующего соотношения: Q =S* sin(φ).
Реактивная мощность может иметь индуктивный (L) или емкостной (С) характер.
Характерный пример Реактирования электроустановки: воздушная линия относительно «земли» характеризуется емкостной составляющей, её можно рассматривать как плоский конденсатор с воздушным промежутком между «пластинами»; в то время как ротор двигателя имеет ярко выраженный индуктивный характер, представляясь нам намотанной катушкой индуктивности.
Реактивную мощность можно описать как часть Полной мощности, затрачиваемую на переходные процессы имеющие в себе емкостную и индуктивную составляющие. В отличие от Активной мощности, Реактивная мощность не выполняет «полезной» работы, при работе электрического аппарата.
Подведем итоги: Любая электроустановка характеризуется двумя основными показателями из представленных: Мощностью (Полной (кВА), Активной (кВт)) и косинусом угла сдвига напряжения относительно тока — Cos(φ). Соотношения значений приведены в статье выше. Физический смысл Активной мощности – выполнение «полезной» работы; Реактивной – расходование части энергии на переходные процессы, чаще это потери на перемагничение.

Примеры получения одной величины из другой:
Дана электроустановка с показателями: активная мощность (P) — 15кВт, Cos(φ)=0,91. Таким образом полная мощность (S) будет составлять — P/Cos(φ)=15/0,91=16,48кВА. Рабочий ток электроустановки всегда основывается на полной мощности (S) и составляет для однофазной сети — I=S/U=15/0,22=68,18А, для трехфазной сети — I=S/(U*(3)^0,5))=15/(0,38*1,73205)=22,81А.
Дана электроустановка с показателями: полная мощность (S) — 10кВА, Cos(φ)=0,91. Таким образом активная составляющая мощности (P) будет составлять — S*Cos(φ)=10*0,91=9,1кВт.
Дана электроустановка — ТП 2х630кВА с показателями: полная мощность (S) — 2х630кВА, требуется выделить активную мощность. Для многоквартирного жилья с электрическими плитами применим Cos(φ)=0,92. Таким образом активная составляющая мощности (P) будет составлять — S*Cos(φ)=2*630*0,92=1159,2кВт.

Предлагаю Вам рассмотреть непосредственно связанные с данным материалом статьи:
Что такое коэффициент мощности — Cos(φ)?
Емкостные и индуктивные составляющие Реактивной мощности
 

ГОСТ 1494-77 Электротехника. Буквенные обозначения основных величин

сила постоянного тока, как определить с помощью формулы

Электричество — один из важнейших технологических прорывов человечества, благодаря которому люди пользуются компьютерами, мобильными телефонами и любой бытовой техникой. Каждый, наверное, слышал о том, что есть постоянный и переменный электроток, но какими они обладают характеристиками знают далеко не все. Одной из важнейших является мощность. В этом материале будет рассмотрено, что такое мощность постоянного тока и как ее определить.

Что такое постоянный ток

Постоянный электрический ток — это такой ток, который не изменяет свое направление и величину с течением времени. Это своеобразная разновидность однонаправленного DC. Его мощностью называется значение, показывающее работу, которую он совершает в результате перемещения заряда на некоторое расстояние за единицу времени. Измеряется она, как и механическая или световая величина в ваттах.

Что касается расстояния, то этот факт можно опустить, так как заряды в проводнике могут двигаться с очень большой скоростью, преодолевая огромные расстояния.

Виды мощности постоянного тока

Любая мощностная величина определяется работой, которая совершается за определенную единицу времени. Чаще всего ею становится секунда. Она означает величину, характеризующую, насколько быстро совершается работа. Касаемо электрической мощности это расход электроэнергии за одну секунду.

Работой тока называется процесс превращения электроэнергии в какую-либо другую энергию (механическую, тепловую или световую). Именно по мощности, которая обозначается буквой «P» или «W», и оценивается работоспособность электротока.

К сведению! Вообще у тока постоянного значения нет активной и реактивной P. Для этого вида сети характерна только мгновенная характеристика.

Мгновенная мощность

Если говорить о сетях переменного электротока, то рассматриваемая величина в них, как и электроток или напряжение, регулярно меняет свои значения. Это напрямую влияет на другие параметры. При константном течении зарядов все остается неизменным. Именно поэтому и возникает термин «мгновенная мощность».

Силы в сети регулярного тока остаются неизменными и равняются мгновенным их значениям, взятым в произвольный момент времени. Такую характеристику можно высчитать по мгновенным значениям. Для этого подходит формула мощности постоянного тока в цепи: P = I * U.

Если сеть пассивна и в ней соблюдается закон Ома, то справедливо равенство. В случае подключения источника ЭДС нужна другая формула: P = I * E, где E — это электродвижущая сила.

Активная мощность

Активная мощность — это среднее за период значение мгновенной P. При активной P происходит конвертация мощности тока в энергию любого вида (механическую, световую или тепловую). Подобный перевод электротока нельзя выполнить в обратном направлении. Активный тип также измеряется в ваттах. 1 Ватт равен 1 вольту умноженному на 1 ампер.

К сведению! В бытовых и уж тем более промышленных масштабах единицу измерения ватт никогда не используют. Для этих целей задействуют показатели на порядок выше: мегаватты в киловатты.

Реактивная мощность

Реактивная мощностная характеристика определяет нагрузку, которая создается электрическими устройствами определенными колебаниями энергии электромагнитного поля в сетях синусоидального тока переменной частоты. Она равна произведению среднеквадратичных значений напряжения и силы тока, умноженных на синус угла, на который сдвигается фаза между ними. Реактивный параметр неразрывно связан с полной P и активным параметром.

Если говорить про физический смыл реактивности, то он представляет собой некую энергию, которая перекачивается из источника к реактивным элементам приемника (конденсатор, обмотка генератора, катушка индуктивности и т. д.), а потом возвращается обратно в источник за время одного периода колебаний.

Полная мощность

Полная P электротока представляет собой значение, соответствующее произведению силы электротока и напряжения в цепи. Она неразрывно связана с активной и реактивной величинами и определяется следующим уравнением: , где Sos = полная мощность, а P и Q — ее активная и реактивная характеристики соответственно.

Если говорить проще, то активная P есть везде, где присутствует нагрузка активного плана. Например, в спиральных нагревателях, сопротивлении проводов и т. д. Реактивный параметр характерен для реактивной нагрузки, которая имеется в элементах индуктивности или емкости.

Какие факторы влияют на мощность тока

На постоянный ток влияют всего две величины: сила электротока (в амперах) и напряжение (в вольтах). Из формулы, описанной выше, становится понятно, что мощностная характеристика константного электротока высчитывается как произведение силы электротока в этой сети на напряжение.

Обратите внимание! В случае подключения к цепи источника электродвижущих сил P будет зависеть и от него, а если быть точнее, то он будет измеряться как сила тока, умноженная на ЭДС.

Как определить мощность постоянного тока в ваттах

Определить мощностные параметры электротока постоянного значения достаточно просто, так как она равна мгновенной его характеристике. Происходит это из-за того, что постоянный электроток не меняет своего направления и значения. Мгновенная характеристика может также применяться и в цепях переменного электротока, но это не будет иметь практического применения, так как его параметры регулярно меняют величину и направление.

Для определения P постоянного электротока необходимо найти произведение силы этого электротока и напряжения. В случае рассмотрения пассивной линейной цепи можно воспользоваться произведением квадрата силы тока и сопротивления цепи или отношением квадрата напряжения и общего сопротивления.

Таким образом, было рассмотрено, как определить мощность электрического тока, что она собой представляет и от каких величин зависит. Эта физическая величина определяется работой электротока, совершаемой за единицу времени. Если смотреть с точки зрения электричества, то это расход электроэнергии за определенный промежуток времени. Он также измеряется в ваттах, как и механические или световые физические величины.

как рассчитать формулой, их отличия

Количество потребляемой электрической энергии ежегодно возрастает. Основываясь на актуальной статистической информации, даже обычное кухонное оборудование стало потреблять в несколько раз больше энергии, по сравнению с предыдущими годами. Кроме того, в повседневной жизни люди используют компьютеры и многие другие приборы, работающие от сети. Сети электроснабжения часто не могут справиться с такими запросами. Здесь важно разбираться в рассматриваемых понятиях, какой максимальный уровень нагрузки способна выдержать сеть.

Что такое установленная мощность?

Многие модели электротехнического оборудования имеют специальную маркировку, которая указывает на количество тока, выдаваемое во время их нормальной работы в штатном режиме (номинальная величина).

Чтобы выполнить расчет, суммируются номинальные значения этих показателей для всех устройств, работающих от электричества и размещенных на объекте. Под рассматриваемым понятием понимают ту мощность, которая генерируется или потребляется промышленным предприятием, территориальной единицей или обособленной отраслью. В качестве номинала может быть взят активный или полный показатель.

В энергетической промышленности под этим понятием подразумевают наибольшую активность электрической установки при работе в течении длительного промежутка времени без зафиксированных перегрузок, согласно технической инструкции.

Важно! Расчет рассматриваемой величины играет важную роль в процессе проектирования электрических установок. Полученные данные станут залогом бесперебойной работы оборудования на протяжении долгого времени.

Что такое расчетная мощность?

Под этим определением понимают установленный показатель, позволяющий подключить некое количество единиц техники одновременно. Если превысить их допустимое число, защитная автоматическая система может выйти из строя. Расчет установленной мощности выполняется путем суммирования этого показателя, которым характеризуется каждый подключенный прибор в системе.

Важно! Межэтажное пространство жилого дома снабжено электрощитом и вводным устройством, от которого проложены кабели до каждой квартиры. В случае, когда система располагается в жилом помещении, в него прокладывают кабель с необходимым сечением. Для защиты разводящих линий устанавливают автомат, счетное устройство и щит для равномерного распределения нагрузок на каждой линии.

Отличия расчетной мощности от установленной

Нередко возникает вопрос: «Чем отличается установленная мощность от расчетной?». Номинальное значение установленной величины указывается на упаковке оборудования самим изготовителем. Оно дает представление о том, как прибор будет работать в бесперебойном режиме на протяжении долгого времени. Расчетная же величина говорит о фактической величине, которая изменяется в процессе колебания нагрузок по наибольшему возможному воздействию на единицу электросистемы.

Несмотря на различия, оба понятия, все же связаны друг с другом. Такая связь учитывается при осуществлении проектных работ. Установленное значение вычисляется на основе расчетного, с учетом коэффициентов для единовременного включения всех нагрузок в системе.

Как повысить расчетную мощность

Для увеличения расчетных данных вводят дополнительный кабель с нужным сечением, величину которого определяют специалисты. Это дает гарантию, что пиковые нагрузки не выведут из строя электрическую систему. Процесс считается затруднительным из-за обязательного согласования работ с муниципальными структурами и дополнительными затратами.

Средние нагрузки

Вычисление нагрузок выполняется по двум причинам:

• Зная выделенную мощность для конкретного дома, его жильцы могут обратиться в компанию энергосбыта для того, чтобы получить именно те значения, которые им необходимы;
• Основываясь на средних нагрузках, выбираются номинальные токи защитных аппаратов и проводники с оптимальным сечением.

Важно! Для определения средних нагрузок необходимо вычислить установленную величину и знать расчетные коэффициенты, которые принимаются во внимание в вычислениях. Один из них – коэффициент спроса. Средние нагрузки нужно знать для вычисления количества потерянной электрической энергии за годовой период.

Для расчетов средней нагрузки (  используют также отношение общего количества потребляемой за смену энергии с максимальной загруженностью ( ) и длительностью смены, измеряемой в часах ( ):

Формулы вычисления мощностей

Для расчета установленной мощности электроустановки можно взять наглядный пример осветительной установки.

Установленная мощность ( ) вычисляется во время выбора ламп и по итогам технических расчетов. Для этого складываются мощности всех ламп накаливания в системе, и формула выглядит следующим образом:

, где  – номинальные мощности ламп накаливания,  – та же базовая величина для люминесцентных ламп с низким давлением,  – мощность дуговых ламп (ртутных, низкого давления).

По разным причинам, часть осветительных элементов может не работать. В этом случае расчетная мощность ( ) – это произведение установленного значения ( ) и коэффициента спроса, который рассчитывается по формуле:

=, где  – активная мощность за 30 минут работы системы. Тогда = .

Важно! Определение установленной и расчетной мощностей имеет важное значение для многих отраслей промышленности и энергетического комплекса. Расчеты этих величин используют при проектировании осветительных установок, организации электроснабжения в жилых домах, городского освещения и в других областях, которые нуждаются в обеспечении электричеством.

Знание установленных и расчетных значений мощностей позволяет вычислить допустимые нагрузки, которым будет подвергаться эксплуатируемое электротехническое оборудование, что позволит использовать его с максимальной эффективностью.

Что такое электроэнергия (P)

Электрическая мощность — это норма потребления энергии в электрическом цепь.

Электрическая мощность измеряется в ваттах.

Определение электроэнергии

Электрическая мощность P равна потребляемой энергии E, разделенной по времени расхода t:

P — электрическая мощность в ваттах (Вт).

E — потребление энергии в джоулях (Дж).

t — время в секундах (с).

Пример

Найдите электрическую мощность электрической цепи, потребляющей 120 джоулей за 20 секунд.

Решение:

E = 120 Дж

т = 20 с

P = E / т = 120 Дж / 20 с = 6 Вт

Расчет электроэнергии

P = В ⋅ I

или

P = I ² ⋅ R

или

P = V ² / R

P — электрическая мощность в ваттах (Вт).

В — это напряжение в вольтах (В).

I — ток в амперах (А).

R — сопротивление в Ом (Ом).

Мощность цепей переменного тока

Формулы для однофазного переменного тока.

Для трехфазного переменного тока:

Когда линейное напряжение (В _L-L ) используется в формуле, умножьте однофазную мощность на квадрат корень из 3 (√3 = 1,73).

При нулевом напряжении (В _L-0 ) используется в формуле, умножьте однофазную мощность на 3.

Реальная мощность

Реальная или истинная мощность — это мощность, которая используется для работы на Загрузка.

P = В _СКЗ I _СКЗ cos φ

P — реальная мощность в ваттах [Вт]

В _rms — среднеквадратичное напряжение = V _пик / √2 в вольтах [В]

I _rms — среднеквадратичный ток = I _пик / √2 в амперах [A]

φ — это фазовый угол импеданса = разность фаз между напряжением и током.

Реактивная мощность

Реактивная мощность — это мощность, которая тратится впустую и не используется для работать под нагрузкой.

Q = В _СКЗ I _СКЗ sin φ

Q — реактивная мощность в вольт-ампер-реактивная [ВАр]

В _rms — среднеквадратичное напряжение = V _пик / √2 в вольтах [В]

I _rms — среднеквадратичный ток = I _пик / √2 в амперах [A]

φ — это фазовый угол импеданса = разность фаз между напряжением и током.

Полная мощность

Полная мощность — это мощность, подаваемая в цепь.

S = В _СКЗ I _СКЗ

S — полная мощность в Вольт-ампер [ВА]

В _rms — среднеквадратичное напряжение = V _пик / √2 в вольтах [В]

I _rms — среднеквадратичный ток = I _пик / √2 в амперах [A]

Соотношение активной / реактивной / полной мощностей

Активная мощность P и реактивная мощность Q вместе дают полную мощность S:

P ² + Q ² = S ²

P — реальная мощность в ваттах [Вт]

Q — реактивная мощность в вольт-ампер-реактивная [ВАр]

S — полная мощность в Вольт-ампер [ВА]

Коэффициент мощности ►

См. Также

Оборудование электрических подстанций и их работа

Для передачи электроэнергии от энергоблока к распределительному требуется электрооборудование различного типа. Такое оборудование, как шины, изолятор, силовой трансформатор и т. Д., Собирается вместе на электрической подстанции, через которую потребители получают электроэнергию. Основное оборудование, необходимое для установки подстанции, подробно описано ниже:

Грозовой разрядник

Грозовой разрядник — первый элемент электрических подстанций.Он защищает оборудование подстанции от переходного высокого напряжения, а также ограничивает продолжительность и амплитуду протекания тока. Грозовой разрядник подключается между линией и землей, т. Е. Параллельно с защищаемым оборудованием на подстанции. Молниеотвод отводит ток скачков на землю и, следовательно, защищает изоляцию и проводник системы от повреждений. Грозозащитные разрядники бывают нескольких типов и классифицируются в зависимости от выполняемых ими функций.

Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы используются для повышения напряжения для передачи на генерирующей станции и для понижения напряжения для дальнейшего распределения на главных понижающих трансформаторных подстанциях. Обычно двухобмоточные трехфазные трансформаторы с масляным погружением с естественным охлаждением используются для номиналов до 10 МВА. Трансформаторы мощностью более 10 МВА обычно охлаждаются воздушным потоком. Для очень высоких характеристик можно использовать форсированное масло, водяное охлаждение и воздушное охлаждение.

Такой трансформатор работал при полной нагрузке, а в часы малой нагрузки отключается. Силовые трансформаторы размещены в группах и могут быть размещены параллельно с другими блоками. Таким образом, КПД силового трансформатора максимален при полной нагрузке (т. Е. При соотношении потерь в меди к потерям в меди при полной нагрузке 1: 1).

Измерительный трансформатор

Измерительный трансформатор используется для снижения высоких напряжений и токов до безопасного и практичного значения, которое может быть измерено обычными приборами (обычно диапазон составляет 1 А или 5 А для тока и 110 В для напряжения).Он также используется для приведения в действие защитного реле переменного тока путем подачи тока и напряжения через трансформатор тока и напряжения. Измерительные трансформаторы делятся на два типа

• Трансформатор тока — Трансформатор тока — это устройство для преобразования тока от более высокого значения к более низкому значению. Он используется параллельно с приборами переменного тока, измерителями или контрольными приборами, так что измеритель или приборную катушку невозможно сделать с достаточной пропускной способностью по току.
• Измерительный трансформатор — Трансформатор напряжения можно определить как измерительный трансформатор для преобразования напряжения от более высокого значения к более низкому значению.

Шина

Это один из важнейших элементов электрической подстанции. Это тип проводника, по которому проходит электрический ток, к которому выполнено множество соединений. Другими словами, шина — это тип электрического соединения, в котором происходит вход и выход электрического тока.

При возникновении неисправности в шине все схемное оборудование, подключенное к этой секции, должно быть отключено, чтобы обеспечить полную изоляцию в кратчайшие сроки, например (60 мс), чтобы избежать повреждения установки из-за нагрева проводов.

Волновой траппер

Устанавливается на входящие линии для захвата высокочастотной волны. Высокочастотная волна, исходящая от удаленной подстанции, мешает волнам напряжения и тока.Волновой ловушка отключает высокочастотные волны и направляет их на телекоммуникационную панель.

Изолятор

Это тип переключателей, которые используются только для отключения цепи, когда ток был только прерван. Изолятор, называемый отключенными выключателями, работает без нагрузки. Они не оснащены дугогасящими устройствами. У них нет заданной отключающей способности или включающей способности по току. В некоторых случаях его используют для отключения зарядного тока линии передачи.

Автоматический выключатель

Автоматический выключатель — это тип электрических переключателей, которые используются для размыкания или замыкания электрической цепи при возникновении неисправности в системе. Он состоит из двух подвижных контактов, которые нормально замкнуты. Всякий раз, когда в системе возникает неисправность, реле посылает команду отключения на автоматический выключатель, и, следовательно, их контакты разъединяются. Таким образом, становится понятна возникшая неисправность в системе.

Батареи

На электростанциях и подстанциях большой мощности схемы работы и автоматического управления, система защитных реле, а также цепи аварийного освещения питаются от станционных батарей.Аккумулятор станции собирается из аккумуляторных элементов определенного количества в зависимости от рабочего напряжения соответствующей цепи постоянного тока.

Аккумуляторные батареи бывают двух типов: свинцово-кислотные и кислотно-щелочные. Свинцово-кислотные батареи чаще всего используются на электростанциях и подстанциях, потому что у них высокое напряжение и очень дешевое низкое напряжение

Конденсаторная батарея

Конденсаторная батарея состоит из конденсаторов, подключенных последовательно или параллельно. Он хранит электрическую энергию в виде электрических зарядов.Конденсаторная батарея потребляет опережающий ток, что увеличивает коэффициент мощности сети, а также увеличивает способность системы передавать мощность.

ОРУ

Распределительные площадки, в которых размещаются трансформаторы, автоматические выключатели и выключатели для подключения и отключения трансформаторов и автоматических выключателей. Также имеются молниеотводы для защиты электростанции от ударов молнии.

Контрольно-измерительные приборы

Амперметры, вольтметры, ваттметры, счетчики кВтч, счетчики KVARH, измерители коэффициента мощности реактивные вольт-амперметры устанавливаются на подстанциях для контроля и наблюдения за током, протекающим в цепях, и над силовыми нагрузками.

Оборудование несущего тока

Такое оборудование устанавливается на подстанциях для связи, ретрансляции, телеметрии или диспетчерского управления. Оборудование устанавливается в помещении, известном как несущее, и подключается к силовой цепи высокого напряжения.

Реле

Защищает компонент энергосистемы от ненормальных условий, таких как неисправности. Реле представляет собой чувствительное устройство, которое обнаруживает неисправность, затем определяет ее местоположение и, наконец, отправляет в цепь команды отключения.Автоматический выключатель после получения команды от реле отключает неисправный элемент. Реле защищают оборудование от повреждений и, следовательно, последующих опасностей, таких как пожар, риск для жизни снижается за счет удаления особенно неисправной секции.

Изолятор

Используется на генерирующих станциях и подстанциях для фиксации и изоляции систем шин. Их можно разделить на стойки и втулки. Изолятор столбов состоит из фарфорового корпуса, а их крышка — из чугуна.Он крепится непосредственно к шинам с помощью зажимов для шин. Проходной изолятор или проходной изолятор состоит из корпуса из фарфоровой оболочки, верхней и нижней установочных шайб, используемых для фиксации положения шины или стержня в оболочке.

Справочные обозначения IEC

IEC издает серию документов и правил, регулирующих подготовку документов, чертежей и ссылки на оборудование. В зависимости от страны и отрасли люди либо знакомы с системой IEC, либо нет. Для тех, кто не знаком, сначала это может немного сбить с толку.

Часто, когда производство документов МЭК сравнивается с другими методами, ошибочно принимается, что разница заключается просто в символах.Это не вариант. Система документов и ссылок МЭК — это комплексный подход, охватывающий символы, методы рисования и компоновки, ссылки на оборудование, идентификацию терминалов и сигналов, классификацию документов и организацию компьютерных данных. Это также выходит за рамки простой документации и распространяется на физические устройства и реализацию.

Я представил системы IEC трем компаниям. В каждом случае мои первоначальные попытки встречались с критикой, возражениями и убеждением в том, что это чрезмерно усложняет жизнь.Однако во всех этих случаях и после нескольких проектов все члены команды высоко оценивали метод IEC и не хотели возвращаться к своей старой системе. В каждом случае внедрение методов, основанных на IEC, приводит к упрощению документов (чертежей), лучшему техническому содержанию документов, большей согласованности между документами и сокращению времени, необходимого для создания документов.

Одна из областей системы IEC, которая иногда сбивает с толку, когда люди впервые сталкиваются с ней, — это формулировка условных обозначений.В этом примечании дается краткий обзор и введение в систему условных обозначений.

Аспекты

При определении обозначений используются префиксные аспекты:

Система IEC позволяет указывать элементы чертежа и продукты либо в функциональном аспекте, аспекте продукта или местоположения, либо в некоторой комбинации двух или более аспектов.Все еще звучит немного запутанно? Надеюсь, и пример облегчит понимание.

Пример применения

МЭК довольно открыта в отношении того, как применять условные обозначения для проектов и организаций. Каждый проект или организация, как правило, уникальны, поэтому в этом есть смысл. Для некоторых недавних проектов мы использовали следующее применение системы условных обозначений, которая работает достаточно хорошо. Подход состоит в том, чтобы гарантировать, что полное обозначение (номер бирки) для каждой единицы оборудования имеет функциональную часть и часть продукта.Аспект местоположения считается необязательным и только при необходимости. Некоторые примеры:

Функциональный аспект [=]

Для функционального аспекта мы используем вариант принципов, изложенных в IEC 61346-2. Например, мы используем = N для источника питания 400 В, если есть два независимых источника, мы можем использовать = N1 и = N2 и т. Д.

Аспект продукта [-]

Внешний вид продукта соответствует стандарту IEC 81346-2, кодовые буквы — более подробное объяснение см. далее в примечании.Типичные буквенные обозначения включают Q для автоматических выключателей, T для трансформаторов, A для узлов (распределительных щитов) и т. Д. Более подробно они указаны в IEC 60617 для каждого типа устройства.

Обычно мы нумеруем каждый продукт логическим образом, который соответствует проекту (например, -Q1, -Q2, -Q3 и т. Д.). К распределительным щитам (сборкам) мы относимся немного иначе, как показано в таблице ниже. Это делает ссылочное обозначение более значимым без чрезмерного усложнения реализации.

«xxx» представляет собой необязательный номер.

Первоначально мы пытались исправить «xxx» во всех проектах, чтобы иметь какое-то полезное значение. Это не сработало, поэтому в основном мы распределяем числа логически в зависимости от проекта и расположения систем.

Аспект местоположения [+]

Мы оставляем функциональный аспект свободно определяемым. Как правило, мы обнаруживаем, что нам не нужно использовать местоположение, поскольку это обычно очевидно из контекста документа или чертежей. Если нам действительно нужно использовать, мы определим логический набор местоположений для проекта.Обычно это могут быть такие вещи, как + L23 (уровень 23), + Z01 (зона 1) и т. Д.

Иерархия

Структура IEC является иерархической по своей природе. Например, если в распределительном щите = N-A1 есть автоматический выключатель -Q1, то полное обозначение автоматического выключателя будет = N1-A1-Q1 (или, проще говоря, = N-A1Q1). Если тот же автоматический выключатель содержит реле -K12, полное задание будет = N-A1Q1K12. Это дополнительно проиллюстрировано на изображении.Эта особенность системы позволяет легко пронумеровать все однозначно и делает рисунки более общими.

Примеры проектов

Еще несколько примеров обозначений из текущего нашего проекта:

• = J03-Q0, = J03-T1
• = N1-A01, = N1-Q1, = N1-A614
• = N1-A104W614
• = N1-G1

IEC 81346-2 Классификация объектов

IEC 81346-2 «Промышленные системы, установки, оборудование и промышленные продукты. Принципы построения и условные обозначения. — Часть 2: Классификация объектов и кодов. для классов »

МЭК 81346-2, опубликованный совместно МЭК и ИСО, определяет классы и подклассы объектов на основе представления объектов, связанных с целями или задачами, вместе с соответствующими буквенными кодами, которые будут использоваться в обозначениях ссылок.Классификация применима к объектам во всех технических областях, например электрическое, механическое и гражданское строительство, а также все отрасли промышленности, например энергетика, химическая промышленность, строительные технологии, судостроение и морские технологии, и могут использоваться всеми техническими специалистами в любом процессе проектирования.

Буквенные коды

Буквенные коды позволяют классифицировать объекты. Новые буквенные коды, общие для всех технических отраслей, применяются из таблицы 1 стандарта IEC 81346-2.

Всего существует 18 классов, обозначенных следующими буквенными кодами:

A — Две или более цели или задачи

B — Преобразование входной переменной в сигнал для дальнейшей обработки

C — Хранение энергии, информации или материал

E — Обеспечение лучистой или тепловой энергии

F — Прямая защита от опасных или нежелательных условий

G — Инициирование потока энергии или материала

H — Производство нового вида материала или продукта

K — Обработка сигналы или информация

M — Обеспечение механической энергии для целей движения

P — Представление информации

Q — Управляемое переключение или изменение потока энергии, сигналов или материала

R — Ограничение или стабилизация движения или потока энергии , информация или материал

S — Преобразование ручного управления в сигнал для дальнейшего p обработка

T — Преобразование энергии с сохранением вида энергии

U — Удержание объектов в определенном положении

V — Обработка (обработка) материалов или продуктов

W — Направление или транспортировка из одного места в другое

X — Соединение объектов

Сводка

Выше приведено очень краткое введение в систему условных обозначений IEC.Кратко осветить эту тему непросто, и ее лучше понять, работая с системой и наблюдая живые примеры. Применительно к проектам он попадает в контекст, и все начинает обретать смысл.

Соответствующие стандарты IEC

• Обозначение
  • IEC 81346: Принципы структурирования и условные обозначения
  • IEC 61175: Обозначение сигналов
  • IEC 61666: Идентификация клемм в системе
• Символы
  • IEC 60617: Графические символы для диаграмм — поддерживается в виде базы данных
  • ISO 81714: Дизайн графических символов
  • ISO 14617: Графические символы для диаграмм
• Правила документации
  • IEC 61355: Классификация и обозначение документов
  • IEC 62023: Структурирование технической информации и документация
  • IEC 82045: Управление документами
• Подготовка документов
  • IEC 60848: Подготовка последовательных функциональных схем
  • IEC 61082: Доля документов, используемых в электротехнике — ключевой документ для чертежей
  • IEC 62027: Подготовка списков деталей
  • IEC 62079: Подготовка инструкций
• Организация данных
  • IEC 82045: метаданные
  • IEC 61360 Данные типы элементов
  • ISO 10303: модель данных шага

Электротехника | Национальный технологический институт Мауланы Азад, правительство Индии