1/ Công suất của mạch điện xoay chiều
Từ khái niệm điện năng, công suất điện của dòng điện không đổi =>
Biểu thức tính công suất điện của mạch điện xoay chiều
P = U.Icos[φ$_{u}$ – φ$_{i}$] = UIcosφ
Trong đó:
- P: công suất của mạch điện xoay chiều [W]
- U: điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch điện xoay chiều [V]
- I: cường độ hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều [A]
- cos φ: hệ số công suất của đoạn mạch xoay chiều
Hệ số công suất cosφ trong mạch điện xoay chiều được xác định bằng biểu thức
\[cos\varphi =\dfrac{U_{R}}{U}=\dfrac{R}{Z}\]
Giá trị 0 ≤ cos φ ≤ 1Khi mạch điện xoay chiều xảy ra hiện tượng cộng hưởng
=> cos φ = 1 => P$_{max}$ = UI = I2R = \[\dfrac{U^{2}}{R}\]
Một nhà máy công nghiệp cần được cung cấp điện năng để chạy các động cơ, máy móc sản xuất. Khi vận hành ổn định, công suất trung bình được giữ không thay đổi. Trong các động cơ điện của nhà máy bao giờ cũng có các cuộn dây, do đó cường độ i nói chung lệch pha so với điện áp u. Công suất tiêu thụ trung bình của các thiết bị điện trong nhà máy được xác định bởi công thức P = UI.cosφ [cosφ >0].Điện được dẫn từ nhà máy phát điện qua các đường dây tải điện.
Nếu r là điện trở của dây tải điện thì công suất hao phí trên đường dây tải điện là:
\[P_{hp}=I^{2}r=\dfrac{P^{2}}{U^{2}cos^{2}\varphi }r\]
Trong đó:
P$_{hp}$: là công suất hao phí => sinh ra năng lượng hao phí trong mạch
P: công suất điện [công suất thực của các thiết bị tiêu thụ điện trong mạch]
r: điện trở của dây dẫn
φ là độ lệch pha giữa điện áp của mạch điện xoay chiều và cường độ dòng điện trong mạch xoay chiều, khi điện trở R của các thiết bị điện trong mạch không đổi => giá trị của φ phụ thuộc lớn vào |Z$_{L}$ - Z$_{C}$|. Muốn tăng φ thì |Z$_{L}$ - Z$_{C}$| đạt giá trị càng nhỏ càng tốt điều đó đồng nghĩa với việc bất kỳ thiết bị sử dụng điện xoay chiều có cuộn cảm L thì phải sử dụng tụ điện có điện dung C lớn => giá thành của các thiết bị tiêu thụ điện của nhà máy sản xuất tăng lên => thiệt hại cho các nhà máy sản xuất sử dụng điện xoay chiều. Để dung hòa vấn đề hao phí từ phía nhà máy bán điện và cơ sở sản xuất, nhà nước yêu cầu hệ số công suất tối thiểu phải bằng 0,85.
3/ Điện năng tiêu thụ của mạch điện xoay chiều
Điện năng tiêu thụ, năng lượng điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều tương tự như của mạch điện có dòng điện không đổi được xác định bằng biểu thức
W = P.t
Trong đó:
- W: điện năng tiêu thụ [công của mạch điện] [J]
- P: công suất mạch điện [W]
- t: thời gian sử dụng điện [s]
Công tơ điện dùng để đo điện năng tiêu thụ
1 số điện = 1kWh = 1000[W].3600[s] = 3 600 000 [J]Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lớp 12 chương dòng điện xoay chiều
nguồn: vật lý phổ thông ôn thi quốc gia
Công suất là gì? Định nghĩa về công như nào? va công thức tính công Lý thuyết về hệ số công suất, công suất cơ, công suất điện?… Trong nội dung bài viết dưới đây, hãy cùng mobitool tìm hiểu chi tiết về chủ đề “định nghĩa về công” cùng với những nội dung liên quan và công thức tính công suất điện trung bình dưới đây nhé.
Công được định nghĩa là lực được sinh ra khi có lực tác dụng vào vật làm cho vật dịch chuyển.
Theo định nghĩa ta thấy khi lực không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn là s theo hướng hợp với hướng của lực góc thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức:
A= F.s.[cosalpha]
Trong đó:
- A là công cơ học.
- F là độ lớn của lực.
- s là quãng đường vật dịch chuyển.
Ta có:
[cosalpha]: [alpha] là góc tạo bởi lực F và phương chuyển dời
- Nếu [cosalpha] < 0 => A < 0 thì A gọi là công cản.
- Nếu [cosalpha] > 0 => A > 0 thì A gọi là công phát động.
Đơn vị của công: Jun[J]
Jun là công do lực có cường độ 1N thực hiện khi điểm đặt của lực chuyển dời 1m theo hướng của lực
Đơn vị công trong hệ đơn vị SI là jun [J]
A = 1N.1m = 1Nm = 1J
Ngoài ra người ta còn dùng đơn vị KJ, là bội của J:
1KJ = 1000J
Công suất trong định nghĩa được hiểu là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của người hoặc máy và sẽ được xác định bằng công thực hiện trong một đơn vị thời gian.
[P = frac{A}{t}]
Trong đó :
- P: công suất [Jun/giây[J/s] hoặc Oát [W]]
- A: công thực hiện [N.m hoặc J]
- t: thời gian thực hiện công [s]
Đơn vị: Oát [W]
1KW = 1000W ; 1MW = 1.000.000W
Công suất trung bình của một máy sinh công được hiểu chính là tỷ số của công A và khoảng thời gian thực hiện công đó.
Hệ số công suất theo khái niệm thì được biết đến là tỷ số giữa công suất hữu dụng [kw] và công suất toàn phần [kva], hoặc là cos của góc giữa công suất tác dụng và công suất toàn phần.
Trong đó:
Công suất tác dụng [P]: đặc trưng cho khả năng sinh ra công hữu ích của thiết bị, đơn vị W hoặc kW
Công suất phản kháng [Q]: không sinh ra công hữu ích nhưng nó lại cần thiết cho quá trình biến đổi năng lượng, đơn vị VAR hoặc kVAR.
Công suất tổng hợp [S] cho 2 loại công suất trên được gọi là công suất biểu kiến, đơn vị VA hoặc KVA.
=> 3 đại lượng này được thể hiện dưới dạng tam giác công suất như Hình 1
Hình 1: Thành phần công suất điện của mạch điện=> có thể viết như sau: [cosalpha] = [frac{P}{s}]
Xét trên phương diện nguồn cung cấp [máy phát điện hoặc máy biến áp]: cùng một dung lượng máy biến áp hoặc công suất của máy phát điện
=> Hệ số công suất càng cao => thành phần công suất tác dụng càng cao => máy sẽ sinh ra được nhiều công hữu ích.
Xét ở phương diện đường dây truyền tải [quan tâm đến dòng điện truyền trên đường dây]: Dòng điện này sẽ làm nóng dây và tạo ra một lượng sụt áp trên đường dây truyền tải.
Nếu xét trong hệ thống 1 pha, công suất biểu kiến: S=U.I
Nếu xét trong hệ thống 3 pha, công suất biểu kiến: S = [sqrt[3]{UI}]
Trong đó:
- U: điện áp dây
- I : dòng điện dây
Cả trong lưới 1 pha và 3 pha dòng điện tỉ lệ với công suất biểu kiến S.
=> Nếu như cùng 1 tải, trang bị tụ bù để phát công suất phản kháng ngay tại tải, đường dây chỉ chuyển tải dòng điện của công suất tác dụng thì chắc chắn đường dây sẽ mát hơn.
=> Nếu chấp nhận đường dây phát nhiệt ở mức hiện tại và trang bị tụ bù phát công suất phản kháng để bù [cosphi] ở tại tải, có thể bắt đường dây tải nhiều hơn hiện nay một ít.
Ta có trong một động cơ có hệ số của công suất điện trở R thì công suất có ích [công suất cơ học] sẽ được tính bằng công thức như sau:
Công suất điện tức thời
Công suất điện tức thời được hiểu chính là tích của dòng điện tức thời với điện áp. Công suất tức thời của đoạn mạch xoay chiều:
Như vậy, bài viết trên đây của mobitool.net đã cung cấp cho bạn những kiến thức hữu ích về định nghĩa công. Mong rằng bạn đã tìm thấy những kiến thức hữu ích, chúc bạn luôn học tập tốt!.