Aký 10 ampérový stroj. Vlastnosti pripojenia vysokovýkonných elektrických spotrebičov
Za moderný komfort nášho života vďačíme elektrickému prúdu. Osvetľuje naše domovy, generuje žiarenie vo viditeľnom rozsahu svetelných vĺn, varí a ohrieva jedlo v rôznych zariadeniach, ako sú elektrické sporáky, mikrovlnné rúry, hriankovače, čím nás šetrí od potreby hľadať palivo do ohňa. Vďaka nej sa rýchlo pohybujeme vo vodorovnej rovine v elektrických vlakoch, metre a vlakoch a vo vertikálnej rovine sa pohybujeme na eskalátoroch a vo výťahových kabínach. Za teplo a pohodlie v našich domovoch vďačíme elektrickému prúdu, ktorý prúdi v klimatizáciách, ventilátoroch a elektrických ohrievačoch. Rôzne elektrické stroje poháňané elektrickým prúdom nám uľahčujú prácu doma aj v práci. Skutočne žijeme v elektrickom veku, pretože práve vďaka elektrickému prúdu fungujú naše počítače a smartfóny, internet a televízia a ďalšie inteligentné elektronické zariadenia. Nie nadarmo ľudstvo vynakladá toľko úsilia na výrobu elektriny v tepelných, jadrových a vodných elektrárňach – samotná elektrina je najpohodlnejšou formou energie.
Nech to znie akokoľvek paradoxne, myšlienky praktického využitia elektrického prúdu si medzi prvými osvojila najkonzervatívnejšia časť spoločnosti – námorní dôstojníci. Je jasné, že dostať sa na vrchol v tejto uzavretej kaste bola náročná záležitosť, bolo ťažké dokázať admirálom, ktorí začínali ako palubní chlapci v plachetnici, nutnosť prechodu na celokovové lode s parnými strojmi, takže; nižší dôstojníci sa vždy spoliehali na inovácie. Práve úspech použitia požiarnych lodí počas rusko-tureckej vojny v roku 1770, ktorý rozhodol o výsledku bitky v Chesme Bay, vyvolal otázku ochrany prístavov nielen pobrežnými batériami, ale aj modernejšími prostriedkami obranu v tom čase – mínové polia.
Vývoj podvodných baní rôznych systémov prebiehal od začiatku 19. storočia, najúspešnejšie boli autonómne míny poháňané elektrinou. V 70. rokoch Nemecký fyzik Heinrich Hertz vynašiel v 19. storočí zariadenie na elektrickú detonáciu kotvových mín s hĺbkou nasadenia až 40 m. Jeho modifikácie poznáme z historických filmov s námornou tematikou – ide o neslávne známy „rohatý“. baňa, v ktorej sa olovený „rohák“ obsahujúci ampulku naplnenú elektrolytom rozdrvil pri kontakte s trupom lode, v dôsledku čoho začala fungovať jednoduchá batéria, ktorej energia bola dostatočná na odpálenie míny .
Námorníci ako prví ocenili potenciál vtedy ešte nedokonalých výkonných svetelných zdrojov – modifikácií sviečok Yablochkov, v ktorých bol zdrojom svetla elektrický oblúk a žeravá horúca kladná uhlíková elektróda – na použitie pri signalizácii a osvetľovaní bojiska. Použitie svetlometov poskytlo obrovskú výhodu strane, ktorá ich používala v nočných bitkách alebo ich jednoducho používala ako prostriedok signalizácie na prenos informácií a koordináciu akcií námorných formácií. A majáky vybavené výkonnými svetlometmi zjednodušili navigáciu v nebezpečných pobrežných vodách.
Nie je prekvapujúce, že to bolo námorníctvo, ktoré prijalo metódy bezdrôtového prenosu informácií s ranou - námorníci sa nenechali zahanbiť veľkou veľkosťou prvých rádiových staníc, pretože priestory lodí umožnili ubytovať také pokročilé, hoci na tú dobu veľmi ťažkopádne, komunikačné zariadenia.
Elektrické stroje pomohli zjednodušiť nabíjanie lodných zbraní a elektrické pohonné jednotky na otáčanie veží zbraní zvýšili manévrovateľnosť zásahov kanónov. Príkazy prenášané cez lodný telegraf zvýšili efektivitu interakcie medzi celým tímom, čo poskytlo značnú výhodu v bojových stretoch.
Najstrašnejším použitím elektrického prúdu v histórii námorníctva bolo použitie diesel-elektrických nájazdových ponoriek triedy U Treťou ríšou. Ponorky Hitlerovej „Vlčej smečky“ potopili mnoho lodí spojeneckej dopravnej flotily – stačí si spomenúť na smutný osud konvoja PQ-17.
Britským námorníkom sa podarilo získať niekoľko kópií šifrovacích strojov Enigma (Riddle) a britská rozviedka úspešne rozlúštila jeho kód. Jedným z popredných vedcov, ktorí na tom pracovali, je Alan Turing, známy svojimi príspevkami k základom počítačovej vedy. Vďaka prístupu k rádiovým dispečingom admirála Dönitza sa spojeneckému námorníctvu a pobrežným vzdušným silám podarilo zahnať Wolfpack späť k brehom Nórska, Nemecka a Dánska, takže operácie ponoriek boli od roku 1943 obmedzené na krátkodobé nálety.
Hitler plánoval vybaviť svoje ponorky raketami V-2 na útoky na východnom pobreží USA. Našťastie rýchle útoky spojencov na západnom a východnom fronte zabránili uskutočneniu týchto plánov.
Moderná flotila je nemysliteľná bez lietadlových lodí a jadrových ponoriek, ktorých energetickú nezávislosť zabezpečujú jadrové reaktory, ktoré úspešne kombinujú parné technológie 19. storočia, elektrické technológie 20. storočia a jadrové technológie 21. storočia. Jadrové reaktory generujú dostatok elektrického prúdu na napájanie celého mesta.
Okrem toho námorníci opäť obrátili svoju pozornosť na elektrinu a testujú použitie railgunov – elektrických zbraní na vystreľovanie kinetických projektilov, ktoré majú obrovskú ničivú silu.
Historický odkaz
S príchodom spoľahlivých elektrochemických zdrojov jednosmerného prúdu vyvinutých talianskym fyzikom Alessandrom Voltom začala celá galaxia pozoruhodných vedcov z rôznych krajín študovať javy spojené s elektrickým prúdom a rozvíjať jeho praktické aplikácie v mnohých oblastiach vedy a techniky. Stačí pripomenúť nemeckého vedca Georga Ohma, ktorý sformuloval zákon toku prúdu pre elementárny elektrický obvod; Nemecký fyzik Gustav Robert Kirchhoff, ktorý vyvinul metódy na výpočet zložitých elektrických obvodov; Francúzsky fyzik Andre Marie Ampere, ktorý objavil zákon interakcie pre konštantné elektrické prúdy. Práca anglického fyzika Jamesa Prescotta Joulea a ruského vedca Emila Christianoviča Lenza viedla nezávisle od seba k objavu zákona o kvantitatívnom hodnotení tepelného účinku elektrického prúdu.
Ďalším rozvojom štúdia vlastností elektrického prúdu bola práca britského fyzika Jamesa Clarkea Maxwella, ktorý položil základy modernej elektrodynamiky, ktoré sú dnes známe ako Maxwellove rovnice. Maxwell vyvinul aj elektromagnetickú teóriu svetla, predpovedajúc mnohé javy (elektromagnetické vlny, tlak elektromagnetického žiarenia). Neskôr nemecký vedec Heinrich Rudolf Hertz experimentálne potvrdil existenciu elektromagnetických vĺn; jeho práce o štúdiu odrazu, interferencie, difrakcie a polarizácie elektromagnetických vĺn tvorili základ pre vznik rádia.
Práca francúzskych fyzikov Jean-Baptiste Biota a Felixa Savarda, ktorí experimentálne objavili prejavy magnetizmu pri pretekaní jednosmerného prúdu, a pozoruhodného francúzskeho matematika Pierra-Simona Laplacea, ktorý ich výsledky zovšeobecnil vo forme matematického zákona, pre r. prvýkrát spojili dve strany jedného javu, čím položili základ elektromagnetizmu. Štafetu od týchto vedcov prevzal brilantný britský fyzik Michael Faraday, ktorý objavil fenomén elektromagnetickej indukcie a položil základy modernej elektrotechniky.
Obrovský príspevok k vysvetleniu podstaty elektrického prúdu priniesol holandský teoretický fyzik Hendrik Anton Lorentz, ktorý vytvoril klasickú elektrónovú teóriu a získal výraz pre silu pôsobiacu na pohybujúci sa náboj z elektromagnetického poľa.
Elektrina. Definície
Elektrický prúd je usmernený (usporiadaný) pohyb nabitých častíc. Z tohto dôvodu je prúd definovaný ako počet nábojov, ktoré prejdú prierezom vodiča za jednotku času:
I = q / t, kde q je náboj v coulombách, t je čas v sekundách, I je prúd v ampéroch
Ďalšia definícia elektrického prúdu súvisí s vlastnosťami vodičov a je opísaná Ohmovým zákonom:
I = U/R kde U je napätie vo voltoch, R je odpor v ohmoch, I je prúd v ampéroch
Elektrický prúd sa meria v ampéroch (A) a jeho desatinné násobky a násobky - nanoampéry (miliardiny ampéra, nA), mikroampéry (miliónytiny ampéra, μA), miliampéry (tisíciny ampéra, mA), kiloampéry (tis. ampéry, kA) a megaampéry (milióny ampérov, MA).
Dimenzia prúdu v sústave SI je definovaná ako
[A] = [Cl] / [s]
Vlastnosti toku elektrického prúdu v rôznych prostrediach. Fyzika javov
Elektrický prúd v pevných látkach: kovy, polovodiče a dielektrika
Pri zvažovaní problematiky toku elektrického prúdu je potrebné brať do úvahy prítomnosť rôznych prúdových nosičov - elementárnych nábojov - charakteristických pre daný fyzikálny stav látky. Samotná látka môže byť pevná, kvapalná alebo plynná. Jedinečným príkladom takýchto stavov pozorovaných za bežných podmienok je stav dihydrogenmonoxidu, alebo inými slovami, hydroxid vodíka, alebo jednoducho obyčajná voda. Jeho tuhú fázu pozorujeme, keď z mrazničky vyberieme kúsky ľadu na chladenie nápojov, ktorých základom je väčšinou tekutá voda. A pri varení čaju alebo instantnej kávy ju zalievame vriacou vodou a jej pripravenosť je kontrolovaná objavením sa hmly pozostávajúcej z kvapiek vody, ktoré kondenzujú v studenom vzduchu z plynnej vodnej pary vychádzajúcej z výlevky. kanvica.
Existuje aj štvrté skupenstvo hmoty nazývané plazma, ktoré tvorí vrchné vrstvy hviezd, zemskú ionosféru, plamene, elektrické oblúky a hmotu vo žiarivkách. Vysokoteplotnú plazmu je ťažké reprodukovať v pozemských laboratóriách, pretože vyžaduje veľmi vysoké teploty - viac ako 1 000 000 K.
Zo štruktúrneho hľadiska sa pevné látky delia na kryštalické a amorfné. Kryštalické látky majú usporiadanú geometrickú štruktúru; atómy alebo molekuly takejto látky tvoria zvláštne objemové alebo ploché mriežky; Kryštalické materiály zahŕňajú kovy, ich zliatiny a polovodiče. Tá istá voda vo forme snehových vločiek (kryštály rôznych neopakujúcich sa tvarov) dokonale ilustruje myšlienku kryštalických látok. Amorfné látky nemajú kryštálovú mriežku; Táto štruktúra je typická pre dielektrikum.
Za normálnych podmienok prúdi v pevných materiáloch prúd v dôsledku pohybu voľných elektrónov vytvorených z valenčných elektrónov atómov. Z hľadiska správania sa materiálov pri prechode elektrického prúdu sa tieto delia na vodiče, polovodiče a izolanty. Vlastnosti rôznych materiálov podľa pásovej teórie vodivosti sú určené šírkou zakázaného pásu, v ktorom sa nemôžu nachádzať elektróny. Izolátory majú najširšie pásmo, niekedy dosahujúce 15 eV. Pri teplote absolútnej nuly nemajú izolátory a polovodiče vo vodivom pásme žiadne elektróny, ale pri izbovej teplote už bude určitý počet elektrónov vyradených z valenčného pásma vplyvom tepelnej energie. Vo vodičoch (kovoch) sa vodivostné pásmo a valenčné pásmo prekrývajú, preto je pri absolútnej nulovej teplote pomerne veľký počet elektrónov - prúdových vodičov, ktorý pri vyšších teplotách materiálov pretrváva až do úplného roztavenia. Polovodiče majú malé zakázané pásmo a ich schopnosť viesť elektrický prúd veľmi závisí od teploty, žiarenia a iných faktorov, ako aj od prítomnosti nečistôt.
Samostatným prípadom je tok elektrického prúdu cez takzvané supravodiče – materiály, ktoré majú nulový odpor voči toku prúdu. Vodivostné elektróny takýchto materiálov tvoria súbory častíc vzájomne prepojených kvantovými efektmi.
Izolátory, ako naznačuje ich názov, vedú elektrinu mimoriadne zle. Táto vlastnosť izolantov sa využíva na obmedzenie toku prúdu medzi vodivými povrchmi rôznych materiálov.
Okrem existencie prúdov vo vodičoch s konštantným magnetickým poľom vznikajú v prítomnosti striedavého prúdu a s ním spojeného striedavého magnetického poľa efekty spojené s jeho zmenou alebo takzvané „vírivé“ prúdy, inak nazývané Foucaultove prúdy. Čím rýchlejšie sa mení magnetický tok, tým silnejšie sú vírivé prúdy, ktoré nepretekajú po určitých dráhach v drôtoch, ale uzatvárajúc sa vo vodiči vytvárajú vírivé obvody.
Vírivé prúdy vykazujú kožný efekt, čo znamená, že striedavý elektrický prúd a magnetický tok sa šíria najmä v povrchovej vrstve vodiča, čo vedie k energetickým stratám. Na zníženie strát energie v dôsledku vírivých prúdov sa používa rozdelenie magnetických jadier na striedavý prúd na samostatné, elektricky izolované dosky.
Elektrický prúd v kvapalinách (elektrolytoch)
Všetky kvapaliny, v tej či onej miere, sú schopné viesť elektrický prúd, keď je aplikované elektrické napätie. Takéto kvapaliny sa nazývajú elektrolyty. Nosičmi prúdu v nich sú kladne a záporne nabité ióny - katióny a anióny, ktoré existujú v roztoku látok v dôsledku elektrolytickej disociácie. Prúd v elektrolytoch v dôsledku pohybu iónov, na rozdiel od prúdu v dôsledku pohybu elektrónov, charakteristického pre kovy, je sprevádzaný prenosom látok na elektródy s tvorbou nových chemických zlúčenín v ich blízkosti alebo ukladaním tieto látky alebo nové zlúčeniny na elektródach.
Tento fenomén položil základy modernej elektrochémie kvantifikáciou gramekvivalentov rôznych chemických látok, čím sa anorganická chémia zmenila na exaktnú vedu. Ďalší vývoj chémie elektrolytov umožnil vytvoriť jednorazovo nabíjateľné a dobíjateľné zdroje chemického prúdu (suché batérie, akumulátory a palivové články), čo zase dalo obrovský impulz rozvoju technológie. Stačí sa len pozrieť pod kapotu svojho auta, aby ste videli výsledky snaženia generácií vedcov a chemických inžinierov v podobe autobatérie.
Veľké množstvo technologických procesov založených na toku prúdu v elektrolytoch umožňuje nielen dodať konečným produktom pôsobivý vzhľad (chrómovanie a niklovanie), ale aj ich chrániť pred koróziou. Elektrochemické nanášanie a elektrochemické leptanie tvoria základ modernej výroby elektroniky. V súčasnosti ide o najpopulárnejšie technologické procesy, počet komponentov vyrobených týmito technológiami dosahuje desiatky miliárd kusov ročne.
Elektrický prúd v plynoch
Elektrický prúd v plynoch je spôsobený prítomnosťou voľných elektrónov a iónov v nich. Plyny sa v dôsledku ich riedenia vyznačujú dlhou dráhou pred zrážkou molekúl a iónov; Z tohto dôvodu je tok prúdu cez ne za normálnych podmienok pomerne ťažký. To isté možno povedať o zmesiach plynov. Prirodzenou zmesou plynov je atmosférický vzduch, ktorý sa v elektrotechnike považuje za dobrý izolant. To je typické aj pre iné plyny a ich zmesi za bežných fyzikálnych podmienok.
Tok prúdu v plynoch veľmi závisí od rôznych fyzikálnych faktorov, ako je tlak, teplota a zloženie zmesi. Okrem toho majú vplyv rôzne druhy ionizujúceho žiarenia. Tak napríklad plyny, ktoré sú osvetlené ultrafialovým alebo röntgenovým žiarením alebo sú pod vplyvom častíc katódy alebo anódy alebo častíc emitovaných rádioaktívnymi látkami, alebo nakoniec pod vplyvom vysokej teploty, plyny získavajú vlastnosť lepšie vodivé elektrické prúd.
Endotermický proces tvorby iónov v dôsledku absorpcie energie elektricky neutrálnymi atómami alebo molekulami plynu sa nazýva ionizácia. Po prijatí dostatočnej energie elektrón alebo niekoľko elektrónov vonkajšieho elektrónového obalu, ktoré prekonajú potenciálnu bariéru, opustia atóm alebo molekulu a stanú sa voľnými elektrónmi. Atóm alebo molekula plynu sa stávajú kladne nabitými iónmi. Voľné elektróny sa môžu pripojiť k neutrálnym atómom alebo molekulám za vzniku záporne nabitých iónov. Pozitívne ióny môžu pri zrážke znovu zachytiť voľné elektróny a stať sa opäť elektricky neutrálnymi. Tento proces sa nazýva rekombinácia.
Prechod prúdu plynným prostredím je sprevádzaný zmenou skupenstva plynu, ktorá určuje komplexný charakter závislosti prúdu od použitého napätia a vo všeobecnosti platí Ohmov zákon iba pri nízkych prúdoch.
V plynoch sa vyskytujú nesamostatné a nezávislé výboje. Pri nesamostatnom výboji existuje prúd v plyne iba v prítomnosti vonkajších ionizujúcich faktorov, v prípade ich neprítomnosti nie je v plyne žiadny významný prúd. Pri samovybíjaní je prúd udržiavaný v dôsledku nárazovej ionizácie neutrálnych atómov a molekúl pri zrážke s voľnými elektrónmi a iónmi urýchlenými elektrickým poľom aj po odstránení vonkajších ionizujúcich vplyvov.
Nesamostatný výboj s malým potenciálovým rozdielom medzi anódou a katódou v plyne sa nazýva tichý výboj. Pri zvyšovaní napätia sa prúd najprv zvyšuje úmerne k napätiu (úsek OA na prúdovo-napäťovej charakteristike tichého výboja), potom sa nárast prúdu spomalí (úsek AB krivky). Keď všetky častice generované pod vplyvom ionizátora idú na katódu a anódu súčasne, prúd sa nezvyšuje so zvyšujúcim sa napätím (časť grafu BC). Pri ďalšom zvyšovaní napätia sa prúd opäť zväčšuje a tichý výboj sa mení na nesamostatný lavínový výboj. Druhom nesamostatného výboja je doutnavý výboj, ktorý vytvára svetlo v plynových výbojkách rôznych farieb a účelov.
Prechod nesamosprávneho elektrického výboja v plyne na samoudržiavací výboj je charakterizovaný prudkým nárastom prúdu (bod E na charakteristike prúd-napätie). Nazýva sa to elektrický rozpad plynu.
Všetky vyššie uvedené typy výbojov sa vzťahujú na ustálené typy výbojov, ktorých hlavné charakteristiky nezávisia od času. Okrem ustálených výbojov existujú aj nestále výboje, ktoré zvyčajne vznikajú v silných nehomogénnych elektrických poliach, napríklad v blízkosti špicatých a zakrivených povrchov vodičov a elektród. Existujú dva typy prechodných výbojov: korónové a iskrové výboje.
Pri korónovom výboji nevedie ionizácia k poruche, predstavuje len opakujúci sa proces zapálenia nesamosprávneho výboja v obmedzenom priestore v blízkosti vodičov. Príkladom korónového výboja je žiara atmosférického vzduchu v blízkosti vysoko zdvihnutých antén, bleskozvodov alebo vysokonapäťových elektrických vedení. Výskyt korónového výboja na elektrických vedeniach vedie k stratám elektrickej energie. V skorších dobách túto žiaru na vrcholoch stožiarov poznali námorníci plachetníc ako svetlá sv. Elma. Korónový výboj sa používa v laserových tlačiarňach a elektrografických kopírkach, kde je generovaný corotrónom – kovovým drôtom, na ktorý je privedené vysoké napätie. To je potrebné na ionizáciu plynu, aby sa nabil fotosenzitívny bubon. V tomto prípade je korónový výboj prospešný.
Iskrový výboj, na rozdiel od korónového výboja, vedie k poruche a má vzhľad prerušovaných jasných vetviacich sa nití - kanálov naplnených ionizovaným plynom, ktoré sa objavujú a miznú, sprevádzané uvoľňovaním veľkého množstva tepla a jasnou žiarou. Príkladom prirodzeného iskrového výboja je blesk, kde prúd môže dosiahnuť desiatky kiloampérov. Samotnému vzniku blesku predchádza vytvorenie vodivého kanála, takzvaného zostupného „temného“ zvodu, ktorý spolu s indukovaným vzostupným zvodom tvorí vodivý kanál. Blesk je zvyčajne viacnásobný iskrový výboj vo vytvorenom vodivom kanáli. Výkonný iskrový výboj našiel svoje technické uplatnenie aj v kompaktných fotobleskoch, pri ktorých k výboju dochádza medzi elektródami trubice z kremenného skla naplnenej zmesou ionizovaných vzácnych plynov.
Dlhodobý trvalý rozpad plynu sa nazýva oblúkový výboj a používa sa v technológii zvárania, ktorá je základným kameňom technológie na vytváranie oceľových konštrukcií našej doby, od mrakodrapov po lietadlové lode a autá. Používa sa na zváranie aj rezanie kovov; rozdiel v procesoch je spôsobený silou pretekajúceho prúdu. Pri relatívne nižších hodnotách prúdu dochádza k zváraniu kovu pri vyšších hodnotách prúdu oblúkového výboja, dochádza k rezaniu kovu v dôsledku odstraňovania roztaveného kovu spod elektrického oblúka pomocou rôznych metód.
Ďalšou aplikáciou oblúkového výboja v plynoch sú plynové výbojkové osvetľovacie lampy, ktoré rozptyľujú tmu na našich uliciach, námestiach a štadiónoch (sodové výbojky) alebo automobilové halogénové žiarovky, ktoré dnes nahradili klasické žiarovky v automobilových svetlometoch.
Elektrický prúd vo vákuu
Vákuum je ideálne dielektrikum, preto je elektrický prúd vo vákuu možný len za prítomnosti voľných nosičov vo forme elektrónov alebo iónov, ktoré vznikajú v dôsledku tepelnej alebo fotoemisie, prípadne iných metód.
Hlavnou metódou výroby prúdu vo vákuu v dôsledku elektrónov je metóda termionickej emisie elektrónov kovmi. Okolo vyhrievanej elektródy, nazývanej katóda, sa vytvára oblak voľných elektrónov, ktoré zabezpečujú tok elektrického prúdu v prítomnosti druhej elektródy, nazývanej anóda, za predpokladu, že je medzi nimi vhodné napätie požadovanej polarity. Takéto elektrické vákuové zariadenia sa nazývajú diódy a majú vlastnosť jednosmernej vodivosti prúdu, ktoré sa vypínajú pri obrátení napätia. Táto vlastnosť sa používa na usmernenie striedavého prúdu premeneného diódovým systémom na impulzný jednosmerný prúd.
Pridanie ďalšej elektródy nazývanej mriežka, ktorá sa nachádza v blízkosti katódy, vám umožňuje získať triódový zosilňovací prvok, v ktorom malé zmeny napätia na mriežke vzhľadom na katódu umožňujú dosiahnuť významné zmeny v pretekajúcom prúde a , teda významné zmeny v napätí na záťaži zapojenej do série s lampou vzhľadom na zdroj energie , ktorý sa používa na zosilnenie rôznych signálov.
Použitie elektrovákuových zariadení vo forme triód a zariadení s veľkým počtom mriežok na rôzne účely (tetródy, pentódy a dokonca aj heptódy) spôsobilo revolúciu vo vytváraní a zosilňovaní rádiofrekvenčných signálov a viedlo k vytvoreniu moderného rozhlasového a televízneho vysielania. systémov.
Rozvoj rozhlasového vysielania bol historicky prvý, keďže spôsoby premeny relatívne nízkofrekvenčných signálov a ich prenos, ako aj obvody prijímacích zariadení so zosilnením a premenou rádiovej frekvencie a jej premenou na akustický signál, boli relatívne jednoduché.
Pri tvorbe televízie sa používali elektrické vákuové zariadenia na konverziu optických signálov – ikonoskopy, kde dochádzalo k vyžarovaniu elektrónov v dôsledku fotoemisie z dopadajúceho svetla. Ďalšie zosilnenie signálu bolo uskutočnené zosilňovačmi pomocou vákuových elektrónok. Na spätnú konverziu televízneho signálu boli použité obrazovkové trubice, ktoré vytvárajú obraz vďaka fluorescencii materiálu obrazovky pod vplyvom elektrónov zrýchlených na vysoké energie pod vplyvom urýchľujúceho napätia. Synchronizovaný systém na čítanie signálov ikonoskopu a systém skenovania obrazu kineskopu vytvorili televízny obraz. Prvé kineskopy boli monochromatické.
Následne vznikli farebné televízne systémy, v ktorých ikonoskopy čítajúce obrázky reagovali len na svoju vlastnú farbu (červenú, modrú alebo zelenú). Emisné prvky obrazoviek (farebný fosfor) v dôsledku toku prúdu generovaného takzvanými „elektrónovými delami“ reagujúcimi na vstup zrýchlených elektrónov do nich vyžarovali svetlo v určitom rozsahu vhodnej intenzity. Aby sa zabezpečilo, že lúče zo zbraní každej farby dopadnú na svoj vlastný fosfor, použili sa špeciálne tieniace masky.
Moderné televízne a rozhlasové vysielacie zariadenia sú vyrobené s použitím pokročilejších prvkov s nižšou spotrebou energie - polovodičov.
Jednou zo široko používaných metód získavania snímok vnútorných orgánov je fluoroskopická metóda, pri ktorej elektróny emitované katódou dostávajú také výrazné zrýchlenie, že pri dopade na anódu vytvárajú röntgenové lúče, ktoré môžu preniknúť do mäkkých tkanív Ľudské telo. Röntgen poskytuje lekárom unikátne informácie o poškodení kostí, stave zubov a niektorých vnútorných orgánov, odhalí aj také závažné ochorenie, akým je rakovina pľúc.
Vo všeobecnosti majú elektrické prúdy vznikajúce v dôsledku pohybu elektrónov vo vákuu širokú škálu aplikácií, ktoré zahŕňajú všetky rádiové elektrónky, urýchľovače nabitých častíc, hmotnostné spektrometre, elektrónové mikroskopy, ultravysokofrekvenčné vákuové generátory vo forme pohyblivých vlnové trubice, klystróny a magnetróny. Sú to mimochodom magnetróny, ktoré ohrievajú alebo varia naše jedlo v mikrovlnných rúrach.
V poslednej dobe nadobudla veľký význam technológia nanášania filmových náterov vo vákuu, ktorá zohráva úlohu ako ochranného, tak dekoratívneho a funkčného náteru. Ako také povlaky sa používajú povlaky s kovmi a ich zliatinami a ich zlúčeniny s kyslíkom, dusíkom a uhlíkom. Takéto povlaky menia elektrické, optické, mechanické, magnetické, korózne a katalytické vlastnosti povrchov, ktoré sa nanášajú, alebo kombinujú niekoľko vlastností naraz.
Zložité chemické zloženie povlakov je možné získať iba technikou iónového naprašovania vo vákuu, medzi ktoré patrí katódové naprašovanie alebo jeho priemyselná modifikácia - magnetrónové naprašovanie. V konečnom dôsledku menovite elektrický prúd Vďaka iónom ukladá zložky na nanesený povrch a dáva mu nové vlastnosti.
Práve týmto spôsobom je možné získať takzvané iónovo reaktívne povlaky (filmy nitridov, karbidov, oxidov kovov), ktoré majú komplex mimoriadnych mechanických, termofyzikálnych a optických vlastností (s vysokou tvrdosťou, odolnosťou proti opotrebeniu, elektrickým a tepelná vodivosť, optická hustota), ktoré nie je možné získať inými metódami.
Elektrický prúd v biológii a medicíne
Znalosť správania sa prúdov v biologických objektoch dáva biológom a lekárom účinnú metódu výskumu, diagnostiky a liečby.
Z hľadiska elektrochémie všetky biologické objekty obsahujú elektrolyty bez ohľadu na štruktúrne znaky daného objektu.
Pri zvažovaní toku prúdu biologickými objektmi je potrebné vziať do úvahy ich bunkovú štruktúru. Podstatným prvkom bunky je bunková membrána – vonkajší obal, ktorý vďaka svojej selektívnej priepustnosti pre rôzne látky chráni bunku pred účinkami nepriaznivých faktorov prostredia. Z fyzikálneho hľadiska si bunkovú membránu možno predstaviť ako paralelné zapojenie kondenzátora a niekoľkých reťazcov zdroja prúdu a rezistora zapojených do série. To predurčuje závislosť elektrickej vodivosti biologického materiálu od frekvencie privádzaného napätia a tvaru jeho kmitov.
Biologické tkanivo pozostáva z buniek samotného orgánu, medzibunkovej tekutiny (lymfy), krvných ciev a nervových buniek. Posledne menované v reakcii na vplyv elektrického prúdu reagujú excitáciou, čo spôsobuje stiahnutie a uvoľnenie svalov a krvných ciev zvieraťa. Treba poznamenať, že tok prúdu v biologickom tkanive je nelineárny.
Klasickým príkladom pôsobenia elektrického prúdu na biologický objekt sú experimenty talianskeho lekára, anatóma, fyziológa a fyzika Luigiho Galvaniho, ktorý sa stal jedným zo zakladateľov elektrofyziológie. V jeho experimentoch viedol prechod elektrického prúdu cez nervy žabieho nôžka k svalovej kontrakcii a šklbaniu nohy. V roku 1791 bol Galvaniho slávny objav opísaný v jeho Pojednaní o silách elektriny vo svalovom pohybe. Samotné javy, ktoré Galvani objavil, sa v učebniciach a vedeckých článkoch dlho nazývali „galvanizmus“. Tento termín je dodnes zachovaný v názvoch niektorých zariadení a procesov.
Ďalší rozvoj elektrofyziológie úzko súvisí s neurofyziológiou. V roku 1875, nezávisle od seba, anglický chirurg a fyziológ Richard Caton a ruský fyziológ V. Ya Danilevsky ukázali, že mozog je generátor elektrickej aktivity, teda mozgové bioprúdy.
Biologické objekty v priebehu svojej životnej činnosti vytvárajú nielen mikroprúdy, ale aj veľké napätia a prúdy. Oveľa skôr ako Galvani anglický anatóm John Walsh dokázal elektrickú povahu dopadu rejnoka a škótsky chirurg a anatóm John Hunter podal presný popis elektrického orgánu tohto zvieraťa. Výskum Walsha a Huntera bol publikovaný v roku 1773.
V modernej biológii a medicíne sa využívajú rôzne metódy štúdia živých organizmov, invazívne aj neinvazívne.
Klasickým príkladom invazívnych metód je laboratórna krysa so zväzkom elektród implantovaných do mozgu, ktorá behá po bludiskách alebo rieši iné problémy, ktoré jej pridelili vedci.
Neinvazívne metódy zahŕňajú také známe štúdie, ako je encefalogram alebo elektrokardiogram. V tomto prípade elektródy, ktoré čítajú bioprúdy srdca alebo mozgu, odstraňujú prúdy priamo z kože subjektu. Na zlepšenie kontaktu s elektródami sa pokožka navlhčí soľným roztokom, ktorý je dobre vodivým elektrolytom.
Okrem využitia elektrického prúdu vo vedeckom výskume a technickej kontrole stavu rôznych chemických procesov a reakcií je jedným z najdramatickejších momentov jeho využitia známych širokej verejnosti reštart „zastaveného“ srdca postavy. v modernom filme.
Tok krátkodobého pulzu významného prúdu je totiž len v ojedinelých prípadoch schopný naštartovať zastavené srdce. Najčastejšie sa jeho normálny rytmus obnoví zo stavu chaotických kŕčovitých kontrakcií, nazývaných srdcová fibrilácia. Zariadenia používané na obnovenie normálneho rytmu srdcových kontrakcií sa nazývajú defibrilátory. Moderný automatický defibrilátor sám urobí kardiogram, určí fibriláciu srdcových komôr a nezávisle sa rozhodne, či podať výboj alebo nie – môže stačiť prejsť cez srdce malý spúšťací impulz. Trendom je inštalovať na verejné miesta automatické defibrilátory, ktoré môžu výrazne znížiť počet úmrtí v dôsledku neočakávanej zástavy srdca.
Praktickí pohotovostní lekári o použití defibrilácie nepochybujú – vyškolení na rýchle zistenie fyzického stavu pacienta z elektrokardiogramu sa rozhodujú oveľa rýchlejšie ako automatický defibrilátor určený pre širokú verejnosť.
Bolo by vhodné spomenúť umelé srdcové stimulátory, inak nazývané kardiostimulátory. Tieto zariadenia sa implantujú pod kožu alebo pod hrudný sval človeka a takéto zariadenie prostredníctvom elektród dodáva prúdové impulzy približne 3 V do myokardu (srdcového svalu), čím stimuluje normálnu činnosť srdca. Moderné kardiostimulátory dokážu zabezpečiť nepretržitú prevádzku po dobu 6–14 rokov.
Charakteristika elektrického prúdu, jeho vznik a použitie
Elektrický prúd je charakterizovaný veľkosťou a tvarom. Na základe jeho správania v čase sa rozlišuje jednosmerný prúd (nemeniaci sa v čase), aperiodický prúd (v čase sa náhodne mení) a striedavý prúd (meniaci sa v čase podľa určitého, zvyčajne periodického zákona). Niekedy riešenie rôznych problémov vyžaduje súčasnú prítomnosť jednosmerného a striedavého prúdu. V tomto prípade hovoríme o striedavom prúde s jednosmernou zložkou.
Historicky ako prvý sa objavil generátor triboelektrického prúdu, ktorý generoval prúd trením vlny o kúsok jantáru. Pokročilejšie prúdové generátory tohto typu sa dnes nazývajú Van de Graaffove generátory, pomenované po vynálezcovi prvého technického riešenia takýchto strojov.
Ako už bolo spomenuté vyššie, taliansky fyzik Alessandro Volta vynašiel elektrochemický generátor jednosmerného prúdu, ktorý sa stal predchodcom suchých batérií, dobíjacích batérií a palivových článkov, ktoré dodnes používame ako vhodné zdroje prúdu pre rôzne zariadenia – od náramkových hodiniek až po smartfóny. len autobatérie a trakčné batérie elektromobilov Tesla.
Okrem týchto generátorov jednosmerného prúdu existujú generátory prúdu založené na priamom jadrovom rozpade izotopov a generátory magnetohydrodynamického prúdu (MHD generátory), ktoré majú zatiaľ obmedzené využitie pre svoj nízky výkon, slabú technologickú základňu pre široké využitie a pre iné dôvodov. Napriek tomu sú rádioizotopové zdroje energie široko používané tam, kde je potrebná úplná autonómia: vo vesmíre, na hlbokomorských dopravných prostriedkoch a hydroakustických staniciach, na majákoch, bójach, ako aj na Ďalekom severe, v Arktíde a Antarktíde.
V elektrotechnike sa generátory prúdu delia na generátory jednosmerného prúdu a generátory striedavého prúdu.
Všetky tieto generátory sú založené na fenoméne elektromagnetickej indukcie, ktorý objavil Michael Faraday v roku 1831. Faraday postavil prvý nízkoenergetický unipolárny generátor vyrábajúci jednosmerný prúd. Prvý generátor striedavého prúdu navrhol anonymný autor pod latinskými iniciálkami R.M. v liste Faradayovi v roku 1832. Po zverejnení listu dostal Faraday od toho istého anonymného autora ďakovný list so schémou vylepšeného generátora v roku 1833, ktorý využíval prídavný oceľový krúžok (jarmo) na uzavretie magnetických tokov jadier vinutia.
Striedavý prúd sa však v tom čase nevyužíval, keďže všetky vtedajšie praktické aplikácie elektriny (banícka elektrotechnika, elektrochémia, novovznikajúca elektromagnetická telegrafia, prvé elektromotory) si vyžadovali jednosmerný prúd. Preto ďalší vynálezcovia zamerali svoje úsilie na stavbu generátorov, ktoré poskytujú jednosmerný elektrický prúd, pričom na tieto účely vyvinuli rôzne spínacie zariadenia.
Jedným z prvých generátorov, ktoré dostali praktickú aplikáciu, bol magnetoelektrický generátor ruského akademika B. S. Jacobiho. Tento generátor si osvojili galvanické tímy ruskej armády, ktoré ho použili na zapálenie mínových poistiek. Vylepšené modifikácie Jacobiho generátora sa stále používajú na diaľkovú aktiváciu mínových náloží, čo je hojne zobrazované vo vojensko-historických filmoch, v ktorých diverzanti či partizáni vyhadzujú do vzduchu mosty, vlaky či iné objekty.
Následne sa s rôznym úspechom medzi vynálezcami a praktickými inžiniermi viedol boj medzi výrobou jednosmerného alebo striedavého prúdu, čo viedlo k vrcholu konfrontácie medzi titánmi moderného elektroenergetiky: Thomas Edison so spoločnosťou General Electric na jednej strane. a Nikola Tesla so spoločnosťou Westinghouse na druhej strane. Zvíťazil silný kapitál a Teslov vývoj v oblasti výroby, prenosu a transformácie striedavého elektrického prúdu sa stal národným majetkom americkej spoločnosti, čo neskôr do značnej miery prispelo k technologickej dominancii Spojených štátov.
Okrem samotnej výroby elektriny pre rôzne potreby, založenej na premene mechanického pohybu na elektrickú energiu, vďaka reverzibilite elektrických strojov sa umožnila spätná premena elektrického prúdu na mechanický pohyb, realizovaný jednosmernými a striedavými elektromotormi. . Možno sú to najbežnejšie stroje našej doby, vrátane štartérov pre autá a motocykle, pohonov pre priemyselné stroje a rôznych domácich spotrebičov. Pomocou rôznych modifikácií takýchto zariadení sme sa stali zdvihákmi všetkých odborov, vieme hobľovať, píliť, vŕtať a frézovať. A v našich počítačoch sa vďaka miniatúrnym presným jednosmerným motorom roztočia pevné a optické mechaniky.
Okrem bežných elektromechanických motorov fungujú iónové motory na princípe prúdového pohonu pri vyvrhovaní urýchlených iónov hmoty na ich vynášanie do požadovaných obežných dráh. A fotónové motory 22. storočia, ktoré v súčasnosti existujú len v dizajne a ktoré budú naše budúce medzihviezdne lode unášať podsvetelnou rýchlosťou, budú s najväčšou pravdepodobnosťou fungovať aj na elektrický prúd.
Na vytváranie elektronických prvkov a pri pestovaní kryštálov na rôzne účely sú z technologických dôvodov potrebné ultrastabilné generátory jednosmerného prúdu. Takéto presné generátory jednosmerného prúdu využívajúce elektronické súčiastky sa nazývajú stabilizátory prúdu.
Meranie elektrického prúdu
Je potrebné poznamenať, že prístroje na meranie prúdu (mikroampérmetre, miliampérmetre, ampérmetre) sa navzájom veľmi líšia, predovšetkým v type konštrukcie a princípoch činnosti - môžu to byť zariadenia jednosmerného prúdu, nízkofrekvenčného striedavého prúdu a vysokofrekvenčného prúdu. frekvenčný striedavý prúd.
Na základe princípu činnosti sa rozlišujú elektromechanické, magnetoelektrické, elektromagnetické, magnetodynamické, elektrodynamické, indukčné, termoelektrické a elektronické zariadenia. Väčšina prístrojov na meranie prúdu ukazovateľa pozostáva z kombinácie pohyblivého/pevného rámu s vinutou cievkou a pevného/pohyblivého magnetu. Kvôli tejto konštrukcii má typický ampérmeter ekvivalentný obvod indukčnosti a odporu zapojený do série, posunutý kapacitou. Z tohto dôvodu má frekvenčná odozva číselníkových ampérmetrov prevrátenie pri vysokých frekvenciách.
Základom pre nich je miniatúrny galvanometer a rôzne limity merania sa dosahujú použitím prídavných bočníkov - rezistorov s nízkym odporom, ktorý je rádovo nižší ako odpor meracieho galvanometra. Na základe jedného zariadenia tak môžu vzniknúť prístroje na meranie prúdov rôznych rozsahov - mikroampérmetre, miliampérmetre, ampérmetre a dokonca aj kiloampérmetre.
Vo všeobecnosti je v meracej praxi dôležité správanie sa meraného prúdu - môže byť funkciou času a môže mať rôznu formu - byť konštantný, harmonický, neharmonický, impulzný atď., pričom sa zvyčajne používa jeho hodnota charakterizovať prevádzkové režimy rádiových obvodov a zariadení. Rozlišujú sa tieto aktuálne hodnoty:
- okamžité,
- amplitúda,
- priemer,
- odmocnina (rms).
Okamžitá hodnota prúdu I i je hodnota prúdu v určitom časovom bode. Dá sa pozorovať na obrazovke osciloskopu a určiť pre každý časový okamih pomocou oscilogramu.
Amplitúda (špičková) hodnota prúdu I m je najväčšia okamžitá hodnota prúdu za dané obdobie.
Stredná odmocnina (efektívna hodnota) prúdu I sa určí ako druhá odmocnina druhej mocniny priemeru okamžitých hodnôt prúdu za dané obdobie.
Všetky ručičkové ampérmetre sú zvyčajne kalibrované v efektívnych hodnotách prúdu.
Priemerná hodnota (konštantná zložka) prúdu je aritmetický priemer všetkých jeho okamžitých hodnôt počas doby merania.
Rozdiel medzi maximálnymi a minimálnymi hodnotami signálneho prúdu sa nazýva kolísanie signálu.
Teraz sa na meranie prúdu používajú hlavne multifunkčné digitálne prístroje a osciloskopy - nielen ich obrazovky formulár napätie/prúd, ale aj podstatné charakteristiky signálu. Medzi tieto charakteristiky patrí aj frekvencia zmeny periodických signálov, preto je v meracej technike dôležitý frekvenčný limit merania prístroja.
Meranie prúdu osciloskopom
Ilustráciou vyššie uvedeného bude séria experimentov merania efektívnych a špičkových hodnôt prúdu sínusových a trojuholníkových signálov pomocou generátora signálu, osciloskopu a multifunkčného digitálneho zariadenia (multimetra).
Všeobecná schéma experimentu č. 1 je uvedená nižšie:
Generátor signálu (FG) je zaťažený sériovým zapojením multimetra (MM), bočníkovým odporom R s = 100 Ohm a zaťažovacím odporom R 1 kOhm. Osciloskop OS je zapojený paralelne s bočníkovým odporom R s. Hodnota bočníkového odporu sa volí z podmienky R s< Aplikujme sínusový signál na odpor záťaže z generátora s frekvenciou 60 Hz a amplitúdou 9 voltov. Stlačíme veľmi pohodlné tlačidlo Auto Set a na obrazovke budeme pozorovať signál znázornený na obr. 1. Swing signálu je asi päť veľkých dielikov s hodnotou delenia 200 mV. Multimeter ukazuje hodnotu prúdu 3,1 mA. Osciloskop určuje efektívnu hodnotu napätia signálu na meracom odpore U=312 mV. Efektívna hodnota prúdu cez odpor R s je určená Ohmovým zákonom: I RMS = U RMS /R = 0,31 V / 100 Ohm = 3,1 mA, čo zodpovedá údaju multimetra (3,10 mA). Všimnite si, že rozsah prúdu v našom obvode dvoch rezistorov a multimetra zapojených do série sa rovná I P-P = U P-P /R = 0,89 V / 100 Ohm = 8,9 mA Je známe, že špičkové a efektívne hodnoty prúdu a napätia pre sínusový signál sa líšia faktorom √2. Ak vynásobím I RMS = 3,1 mA √2, dostaneme 4,38. Zdvojnásobte túto hodnotu a dostaneme 8,8 mA, čo je takmer rovnaký prúd ako prúd nameraný osciloskopom (8,9 mA). Znížime signál z generátora na polovicu. Rozsah obrazu na osciloskope sa zmenší presne na polovicu (464 mV) a multimeter ukáže hodnotu prúdu 1,55 mA približne polovičnú. Poďme určiť efektívne hodnoty prúdu na osciloskope: I RMS = U RMS /R = 0,152 V / 100 Ohm = 1,52 mA, čo približne zodpovedá údaju multimetra (1,55 mA). Zvýšme frekvenciu generátora na 10 kHz. V tomto prípade sa obraz na osciloskope zmení, ale rozsah signálu zostane rovnaký a hodnoty multimetra sa znížia - to ovplyvňuje prípustný rozsah prevádzkovej frekvencie multimetra. Vráťme sa k pôvodnej frekvencii 60 Hertzov a napätiu 9 V generátora signálu, ale zmeňme sa formulár jeho signál zo sínusového tvaru na trojuholníkový. Rozsah obrazu na osciloskope zostal rovnaký, ale hodnoty multimetra klesli v porovnaní s aktuálnou hodnotou, ktorú ukázal v experimente č. 1, keďže sa zmenila efektívna hodnota prúdu signálu. Osciloskop tiež ukazuje pokles efektívnej hodnoty napätia nameraného na rezistore R s = 100 Ohm. Domáce stojanový stojan s plnohodnotným diaľkovým ovládačom a monitormi pre domáce videoštúdio p=UхI výkon sa rovná napätiu krát prúd 220 x 9 =1980W alebo 1,98 kW. Vynásobte túto hodnotu maximálneho výkonu, zvyčajne použite priemerný výkon Pav=I*U/2 HERR ADOLF, je jasné, prečo sa vám Rusko nepodriadilo, pretože ani neviete nájsť silu, keď poznáte napätie U a prúd I :)). Takže Rusko ti pomôže: N=IU=220*9=1980W alebo 1,98kW alebo 2,69l. s. Žehlička sa ukáže dostanete výkon vašej kanvice, ktorý je napísaný na obale, prúd bol meraný el. bez prerušenia drôtu kanvice a siete! = približne 2 kW touch.otvet.mail.ru niečo také Ako previesť ampéry na kilowatty v jednofázovej sieti Watt = Ampere * Volt No, previesť watty na kilowatty 20amp*220volt=...watt 20 * 1,45 = 29A * 220V = do 6,3 možno 4mm2 meď, ale akosi iracionálne, tak pod to dajte 16A a 2,5mm2, do 5 prakticky, 3,5 - železo. 4 kW. 1 kW = 5 ampérov pri 220 voltoch. touch.otvet.mail.ru Zmerajte pomocou prístroja. 220V x 6A=1320W sa bojím vysvetliť, aby som náhodou neurazil. prúd sa rovná výkonu (watty) vydelenému napätím Pre jednosmerný prúd existuje jednoduchý vzorec: P = UI. Ale platí to striktne pre jednosmerný prúd. V prípade premennej (v sockete) je presnejšie písať S = UI. Rozdiel je v tom, že S je celkový výkon a P je aktívny a existuje aj jalový výkon - so striedavým prúdom a prítomnosťou induktorov (cievka) alebo kondenzátorov (kondenzátor) v obvode. Pre jednofázový striedavý prúd bude činný výkon P = UI cos f, kde f je uhol medzi vektormi činného a celkového výkonu. Zvyčajne cos f = 0,8-0,9. Neklamte chlapa kosínusovým phi. Vo všeobecnosti, Seryoga, stačí vedieť, že je to 1320 W. Približne... touch.otvet.mail.ru Že som vytiahol nový atď. Potom som to s káblom poriadne posral - nečakal som, že indukčný varič spotrebuje 7,5 kW. A nedá sa zapojiť do bežnej 16A (Ampér) zásuvky. Prešiel nejaký čas a chlapík mi napísal, že aj on inštaluje varnú dosku a chce ju zapojiť do bežnej 16A zásuvky? Otázka znela asi takto: vydrží zásuvka napätie zo sporáka? A 16
Koľko je to kilowattov?
? Proste hrozné! Neodhalil som toho chlapa, ale takéto spojenie by vám mohlo vypáliť byt! Určite čítajte ďalej... Chlapci, ak neviete, čo a ako sa to počíta! Keby to v škole bolo zlé s fyzikou a hlavne s elektrinou! Potom je pre vás lepšie, aby ste sa nezapájali do pripojenia elektrických sporákov! Zavolajte niekoho, kto tomu rozumie! Teraz hovorme o napätí a prúde! Všetko je veľmi jednoduché - napätie v domácej elektrickej sieti je 220V (Volt), aby ste zistili, koľko znesie zásuvka 16A, stačí - 220 X 16 = 3520 Watt a ako vieme v 1kW - 1000 W , potom sa ukáže - 3,52 kW
Ak je vzorec zo školskej fyziky P= I * U, kde P (výkon), I (prúd), U (napätie) Jednoducho povedané, 16A zásuvka v 220V obvode znesie maximálne 3,5 kW! Indukčná varná doska spotrebuje 7,5 kW energie so zapnutými všetkými 4 horákmi. Ak rozdelíte v opačnom poradí, dostanete 7,5 kW (7500 W)/220 V = 34,09 A Ako vidíte, spotreba 34A jednoducho roztopí vašu 16A zásuvku! Potom nainštalujem zásuvku 32-40 A a pripojím sporák! Ale nebolo to tak, treba vedieť, aký drôt máte v stene, a tiež na aký stroj je všetko v paneli pripojené! Ide o to, že drôty majú tiež maximálny prah výkonu! Takže ak máte drôt s prierezom 2,5 mm, potom vydrží iba 5,9 kW! Tiež by mal byť stroj nastavený na 32A, alebo ešte lepšie, 40A. Opäť! Viac podrobností tam! Tak počítajte správne! V opačnom prípade sa vaše zásuvkové vedenie roztaví pod vysokým napätím a ľahko môže dôjsť k požiaru! Samotná formulácia otázky premeny ampérov na kilowatty a kilowattov na ampéry je trochu nesprávna. Faktom je, že ampéry a kilowatty sú mierne odlišné fyzikálne veličiny. Ampér je jednotka elektrického prúdu a kilowatt je jednotka elektrického výkonu. Správnejšie je hovoriť o korešpondencii sily prúdu so špecifikovaným výkonom alebo o sile zodpovedajúcej hodnote aktuálnej sily. Preto treba prevod ampérov na kilowatty a naopak chápať nie doslovne, ale relatívne. Z toho by sme mali vychádzať pri ďalších výpočtoch. Veľmi často, keď poznáme jednu veličinu, je potrebné určiť inú. To môže byť potrebné na výber ochranných a spínacích zariadení. Napríklad, ak potrebujete vybrať istič alebo poistku, keď je známy celkový výkon všetkých spotrebiteľov. Spotrebiteľmi môžu byť žiarovky, žiarivky, žehličky, práčka, bojler, osobný počítač a iné domáce spotrebiče. V inom prípade, ak existuje ochranné zariadenie so známym menovitým prúdom, je možné určiť celkový výkon všetkých spotrebičov, ktorými je dovolené „načítať“ stroj alebo poistku. Mali by ste vedieť, že elektrické spotrebiče zvyčajne označujú menovitý príkon a ochranné zariadenie (istič alebo poistka) označuje menovitý prúd. Na prevod ampérov na kilowatty a naopak je potrebné poznať hodnotu tretej veličiny, bez ktorej nie sú možné výpočty. Toto je hodnota napájacieho alebo menovitého napätia. Ak je štandardné napätie v elektrickej (domácej) sieti 220 V, menovité napätie je zvyčajne uvedené na samotných spotrebiteľoch a na ochranných zariadeniach. To znamená, že napríklad na žiarovke pre domácu elektrickú sieť je okrem výkonu uvedené aj menovité napätie, na ktoré je určená. Rovnako je to aj s ističmi (poistkami). Označujú tiež menovité napätie, pri ktorom musia byť prevádzkované. Treba tiež poznamenať, že okrem bežnej jednofázovej siete 220V sa často používa (zvyčajne vo výrobe) trojfázová elektrická sieť 380V. Toto je potrebné vziať do úvahy aj pri výpočte výkonu a prúdu. Povedzme, že máme jednopólový istič s menovitým prúdom 25A. Tie. v normálnom prevádzkovom režime by strojom nemal pretekať prúd väčší ako 25A. Ak chcete určiť maximálny možný výkon, ktorý stroj vydrží, musíte použiť vzorec: P = U*I
kde: P – výkon, W (watt); U – napätie, V (volt); I – sila prúdu, A (ampér). Do vzorca nahradíme známe hodnoty a získame nasledovné: P = 220V*25A = 5500W Výkon bol získaný vo wattoch. Aby ste mohli previesť výslednú hodnotu na kilowatty, vydeľte 5500W 1000 a dostanete 5,5kW (kilowatty). Tie. celkový výkon všetkých spotrebičov, ktoré budú napájané zo stroja s menovitým prúdom 25A, by nemal presiahnuť 5,5 kW. Ak je známy celkový výkon všetkých spotrebiteľov spolu alebo každého spotrebiteľa jednotlivo, potom je ľahké určiť menovitý prúd ochranného zariadenia potrebný na napájanie spotrebiteľov so známym výkonom. Povedzme, že existuje niekoľko spotrebiteľov, ktorých celkový výkon je 2,9 kW: Ak chcete určiť celkový výkon, musíte najprv uviesť hodnoty všetkých spotrebiteľov do jedného indikátora. Tie. Premeňte kilowatty na watty. Pretože 1kW = 1000W, potom sa výkon kotla bude rovnať 2kW*1000 = 2000W. Výkon počítača sa bude rovnať 0,5 kW * 1000 = 500 W. Určujeme celkový výkon všetkých spotrebiteľov. Je potrebné zrátať výkon žiaroviek, bojlera a PC. PΣ = 400 W + 2 000 W + 500 W = 2 900 W
Na určenie sily prúdu zodpovedajúcej výkonu 2900 W pri sieťovom napätí 220 V použijeme rovnaký výkonový vzorec P = U*I. Transformujme vzorec a získame: I = P/U = 2900W/220V ≈ 13,2A
Jednoduchým výpočtom vyšlo, že zaťažovací prúd s výkonom 2900W je približne rovný 13,2A. Ukazuje sa, že menovitý prúd vybraného stroja musí byť aspoň táto hodnota. Pretože najbližšia štandardná menovitá hodnota bežného jednofázového ističa je 16A, potom pre záťaž s výkonom 2,9 kW je vhodný istič s menovitým prúdom 16A. Metóda výpočtu na prepočet ampérov na kilowatty a naopak v trojfázovej sieti je podobná metóde výpočtu pre jednofázovú elektrickú sieť. Jediný rozdiel je vo vzorci na výpočet. Na určenie spotreby energie v trojfázovej sieti sa používa nasledujúci vzorec: P = √3*U*I
kde: P – výkon, W (watt); U – napätie, V (volt); I – sila prúdu, A (ampér); Predstavme si, že je potrebné určiť výkon, ktorý znesie trojfázový istič s menovitým prúdom 50A. Známe hodnoty dosadíme do vzorca a dostaneme: P = √3*380V*50A ≈ 32908W
Prepočítame watty na kilowatty tak, že 32908W vydelíme 1000 a zistíme, že výkon je približne 32,9kW. Tie. trojfázový 50A istič znesie zaťaženie 32,9 kW. Ak je známy výkon trojfázového spotrebiča, potom sa prevádzkový prúd ističa vypočíta prevedením vyššie uvedeného vzorca. Prúd stroja je určený nasledujúcim výrazom: I = P/(√3*U)
Povedzme, že výkon trojfázového spotrebiča je 10 kW. Výkon vo wattoch bude 10kW*1000 = 10000W. Určte aktuálnu silu: I = 10 000 W/(√3*380) ≈ 15,2A.
Preto je pre spotrebiteľa s výkonom 10 kW vhodný stroj s menovitým výkonom 16A. Naši zákazníci, ktorí vidia čísla v názve stabilizátora, si ich často mýlia s výkonom vo wattoch. V skutočnosti výrobca spravidla uvádza celkový výkon zariadenia vo voltampéroch, čo sa nie vždy rovná výkonu vo wattoch. Kvôli tejto nuancii je možné pravidelné preťaženie stabilizátora, čo následne povedie k jeho predčasnému zlyhaniu. Elektrická energia zahŕňa niekoľko pojmov, z ktorých budeme považovať za najdôležitejšie: Zdanlivý výkon (VA)- hodnota rovnajúca sa súčinu prúdu (Ampér) a napätia v obvode (Volty). Merané vo voltampéroch. Aktívny výkon (W)- hodnota rovnajúca sa súčinu prúdu (Ampér) a napätia v obvode (Volty) a faktor zaťaženia (cos φ). Merané vo wattoch. Účiník (cos φ)- hodnota charakterizujúca súčasného spotrebiteľa. Jednoducho povedané, tento koeficient ukazuje, koľko celkového výkonu (Volt-Ampér) je potrebné na „vtlačenie“ výkonu potrebného na vykonanie užitočnej práce (Watt) do súčasného spotrebiča. Tento koeficient možno nájsť v technických charakteristikách zariadení spotrebúvajúcich prúd. V praxi môže nadobudnúť hodnoty od 0,6 (napríklad vŕtacie kladivo) do 1 (vykurovacie zariadenia). Cos φ môže byť blízko k jednote v prípade, že súčasní spotrebitelia sú tepelné (vykurovacie telesá atď.) a svetelné zaťaženie. V iných prípadoch sa jeho hodnota bude líšiť. Pre zjednodušenie sa táto hodnota považuje za 0,8. Tie. pri výbere stabilizátora napätia pre dom alebo vidiecky dom ako celok by sa mal jeho celkový výkon vo voltampéroch (VA) vynásobiť účinníkom Cos φ = 0,8. V dôsledku toho dostaneme približné výkon vo Wattoch (W), pre ktorý je tento stabilizátor určený. Pri výpočtoch nezabudnite vziať do úvahy štartovacie prúdy elektromotorov. V momente spustenia môže ich príkon troj- až sedemnásobne prekročiť nominálnu kapacitu.Skúsenosti 1
Skúsenosť 2
Skúsenosť 3
Skúsenosti 4
Bezpečnostné opatrenia pri meraní prúdu a napätia
20 ampérový stroj, koľko to bude kW?
chlapci, ako vypočítať počet wattov v 220 voltovej 6 ampérovej zásuvke?
Najprv odpoviem na otázku - 16Koľko kilowattov (kW)?
Indukčná varná doska a zásuvka
No dobre myslíš...
Premena ampérov na kilowatty (jednofázová sieť 220 V)
Premena kilowattov na ampéry v jednofázovej sieti
Prevod ampérov na kilowatty a naopak (trojfázová sieť 380 V)
Aktívny výkon (Watty) = zdanlivý výkon (voltampéry) * účinník (Cos φ)
