Primero debes comprender las definiciones de potencia y energía antes de poder analizar la potencia y la energía de circuitos y señales básicos.
Introducción:
Este artículo se basa en el hecho de que muchas personas tienen conceptos muy poco claros de poder y energía, que son fáciles de confundir. Hablaré sobre el poder y la energía de. la señal de la fuente de alimentación Ayude a todos a comprender las teorías relacionadas y también a explicar estas teorías desde diferentes perspectivas.
Potencia:
Definición de potencia: La potencia se refiere a la cantidad de trabajo realizado por un objeto en unidad de tiempo, es decir, la potencia es una cantidad física que describe la velocidad con la que se realiza el trabajo. . La cantidad de trabajo es fija y cuanto menor sea el tiempo, mayor será el valor de la potencia. La fórmula para encontrar potencia es potencia = trabajo/tiempo. La potencia es una cantidad física que representa la velocidad del trabajo. El trabajo realizado por unidad de tiempo se llama potencia y se representa por P. Por tanto, la potencia es igual al producto escalar de la fuerza por la velocidad del punto sobre el que se aplica la fuerza.
Todas las teorías tienen una definición básica. Recuerde esta definición. Usaremos esta teoría para ayudarlo a explicarla más adelante;
Energía eléctrica:
Esta es una definición que es la teoría más básica en física y mecánica, y necesitamos introducirla en la electricidad. Aparece así una energía eléctrica.
Definición de potencia eléctrica: el trabajo realizado por la corriente eléctrica por unidad de tiempo. Su significado físico es una cantidad física que expresa la velocidad del trabajo actual. No creo que sea necesario explicar esto demasiado. Todo el mundo lo sabe bien. Es lo mismo que el poder de la mecánica. Sólo quiero que todos recuerden un punto clave, que es el concepto de "unidad de tiempo".
A continuación se continúa explicando el significado de poder.
1. Potencia nominal: La potencia nominal de un aparato eléctrico se refiere a la potencia del aparato eléctrico cuando está funcionando normalmente. Su valor es la tensión nominal multiplicada por la corriente nominal del aparato eléctrico. Si la potencia real del aparato eléctrico es mayor que la potencia nominal, el aparato eléctrico puede dañarse; si la potencia real es menor que la potencia nominal, el aparato eléctrico no puede funcionar normalmente. Tensión nominal: la tensión a la que funciona normalmente el aparato eléctrico. Lo mismo ocurre con la corriente nominal.
2. Potencia real: En términos generales, después de producir un aparato eléctrico, se determina su voltaje nominal y su potencia nominal. El voltaje y la potencia reales son inciertos (cambian según las condiciones de funcionamiento del aparato eléctrico).
Si el voltaje real es igual al voltaje nominal, la potencia real es igual a su potencia nominal, y el aparato eléctrico funciona normalmente si el voltaje real no es igual al voltaje nominal, el real; La potencia no es igual a la potencia nominal y el aparato eléctrico no funciona correctamente. El funcionamiento anormal frecuente afectará la vida útil del aparato eléctrico. Por lo tanto, al usarlo, debe intentar asegurarse de que el voltaje de funcionamiento real del aparato eléctrico sea igual o cercano a su voltaje nominal.
3. Potencia activa: En los circuitos de CA (existiendo sólo en circuitos de CA), existen dos tipos de energía eléctrica suministrada a la carga por la fuente de alimentación: una es potencia activa y la otra es potencia reactiva. El voltaje y la corriente están en la misma fase, la fuente de alimentación suministra energía a la carga y la carga convierte la energía eléctrica en otra energía, lo que se llama potencia activa. La fórmula de cálculo es la siguiente:
La nomenclatura de potencia activa y reactiva parece decirnos todo. La llamada "potencia reactiva" no es energía eléctrica "inútil", pero su potencia no se convierte en. energía mecánica o energía térmica, eso es todo; por lo tanto, además del suministro de energía activa, también se necesita suministro de energía reactiva en el sistema de suministro y consumo de energía, y ambos son indispensables.
El símbolo de la potencia activa está representado por la P, y las unidades incluyen vatios (W), kilovatios (kW) y megavatios (MW).
Así, en un circuito de CA, el valor medio de la potencia instantánea emitida por la fuente de alimentación en un ciclo (o la potencia consumida por la resistencia de carga) se denomina "potencia activa". Una potencia activa excesivamente baja conduce a mayores pérdidas en la línea, capacidad reducida y utilización reducida del equipo, lo que conduce a un mayor desperdicio de energía eléctrica.
4. Potencia reactiva: La parte de voltaje y corriente en diferentes fases, el intercambio de energía eléctrica entre la fuente de alimentación y la carga. Esta parte (excepto la pérdida de línea) de la energía eléctrica no se convierte. en otra energía (distinta a la electromagnética), que se llama potencia reactiva. La fórmula de cálculo es la siguiente:
Las cargas inductivas en la red eléctrica (como motores, inductores, transformadores, calentadores de inducción y máquinas de soldar, etc.) producirán diversos grados de histéresis eléctrica, que es la siguiente. -llamado inductancia.
Las cargas inductivas tienen una característica tal que incluso si el voltaje aplicado cambia de dirección, la histéresis de la carga inductiva aún puede mantener la dirección de la corriente (como directa) durante un período de tiempo. Una vez que existe esta diferencia de fase entre corriente y voltaje, se genera energía negativa y se devuelve a la red.
Cuando la corriente y el voltaje vuelven a tener la misma fase, se necesita la misma cantidad de energía eléctrica para establecer un campo magnético en la carga inductiva. Este campo magnético de energía eléctrica inversa se llama potencia reactiva.
Además, en un circuito con un inductor o condensador, en cada medio ciclo, la energía de la fuente de alimentación se convierte en energía de campo magnético (o campo eléctrico) y se almacena, y luego se libera, y la energía magnética almacenada La energía del campo (o campo eléctrico) se almacena. La energía (o campo eléctrico) se devuelve a la fuente de energía. Es solo un intercambio de esta energía y en realidad no consume energía. Llamamos al valor de potencia de este intercambio "potencia reactiva". .
La potencia reactiva no es en absoluto una potencia inútil, tiene grandes usos. El motor necesita establecer y mantener un campo magnético giratorio para hacer girar el rotor, impulsando así el movimiento mecánico. El campo magnético del rotor del motor se establece obteniendo potencia reactiva de la fuente de alimentación.
El transformador también requiere potencia reactiva para generar un campo magnético en la bobina primaria del transformador e inducir un voltaje en la bobina secundaria. Por lo tanto, sin potencia reactiva, el motor no girará, el transformador no cambiará el voltaje y el contactor de CA no se cerrará.
Para ilustrar vívidamente este problema, aquí hay un ejemplo: para construir proyectos de conservación de agua en áreas rurales, es necesario excavar y transportar tierra. Cuando se transporta tierra, las cestas de bambú se llenan. La tierra recogida es como energía activa. Se recoge Diabolo. La canasta es como energía reactiva. La canasta de bambú no es inútil. Esta explicación es vívida. Entendamos la potencia reactiva como equivalente a un "portador de energía".
En circunstancias normales, los equipos eléctricos no solo necesitan obtener energía activa de la fuente de energía, sino que también necesitan obtener energía reactiva de la fuente de energía. Si la potencia reactiva en la red eléctrica es escasa, el equipo eléctrico no tendrá suficiente potencia reactiva para establecer un campo electromagnético normal. Entonces, estos equipos eléctricos no podrán mantener el funcionamiento en las condiciones nominales y el voltaje terminal de. El equipo eléctrico se caerá. Esto afecta el funcionamiento normal del equipo eléctrico.
5. Potencia aparente: La potencia aparente es una cantidad que indica la capacidad de los equipos eléctricos de CA. Es igual al producto del valor efectivo del voltaje por el valor efectivo de la corriente. Multiplicado por el factor de potencia es igual a la potencia activa. Las unidades son voltamperios y kilovoltamperios. Por ejemplo, al diseñar un transformador monofásico con una tensión nominal de 220 voltios y una corriente de 10 amperios, el valor es 2200 voltios-amperios. Equivale a la máxima potencia real que se puede obtener a una determinada tensión y corriente.
En un circuito de CA sinusoidal, la potencia activa generalmente es menor que la potencia aparente, lo que significa que se debe aplicar un descuento a la potencia aparente para igualar la potencia promedio. Este descuento es Cosφ, que se llama. el factor de potencia (factor de potencia) Use PF dijo. Dado que es el ángulo de diferencia de fase entre el voltaje y la corriente del terminal de red de un solo puerto, φ a menudo se denomina ángulo del factor de potencia.
La relación entre potencia activa, potencia reactiva y potencia aparente en un circuito de corriente sinusoidal es un triángulo rectángulo:
6. Potencia positiva/negativa: potencia positiva/negativa es principalmente. En relación con la dirección del flujo de corriente, dos situaciones ilustran dos puntos: primero, la potencia de salida de la barra colectora del circuito de salida es positiva y la potencia que fluye hacia la barra colectora para el suministro de energía es negativa. En segundo lugar, la potencia suministrada por el circuito entrante a la barra colectora es positiva y la potencia de salida de la barra colectora es negativa.
7. Potencia media: La potencia media también se llama potencia activa. La potencia instantánea de la corriente alterna no es un valor constante. La potencia promedio dentro de un ciclo se llama potencia activa. Se refiere a la potencia consumida por la parte de resistencia en el circuito, representada por la letra P, y la unidad es vatios.
8. Potencia instantánea: La potencia instantánea se refiere a la potencia absorbida por un circuito en un instante en física. Su magnitud es igual al producto del valor instantáneo del voltaje y la corriente instantáneos. La potencia instantánea se deriva porque la carga no lineal en el sistema de energía hace que las formas de onda de voltaje y corriente se distorsionen en relación con la onda sinusoidal estándar.
La teoría armónica tradicional realiza la descomposición ortogonal de Fourier de voltaje y corriente de forma independiente. No solo es difícil ver la calidad de la relación lineal entre voltaje y corriente, sino también porque los armónicos correspondientes de voltaje y corriente están activos. y componentes reactivos, y estos componentes no pueden simplemente superponerse en los componentes activos y reactivos totales, lo que complica el análisis de potencia.
9. Potencia compleja: En un circuito de corriente sinusoidal de potencia compleja (potencia compleja), la parte real es la potencia media, y la parte imaginaria (o parte imaginaria negativa) es la cantidad compleja de potencia reactiva. La potencia compleja es una magnitud de cálculo auxiliar al analizar circuitos de corriente sinusoidal mediante el método fasorial.
¡El siguiente es un punto difícil, que también es un punto importante!
Teoría de la señal de potencia:
1. Señal de potencia limitada: Las señales se pueden dividir en señales de energía limitada y señales de potencia limitada.
Si la potencia de la señal es limitada, se denomina señal de potencia limitada o señal de potencia para abreviar. La energía de la señal de potencia es infinita. Tiene un gran impacto en el rendimiento de los sistemas de comunicación, determinando el voltaje y la intensidad del campo electromagnético del transmisor en el sistema inalámbrico.
2. Señal de potencia cero: una señal con energía limitada.
Una señal de potencia limitada es una señal con una potencia media superior a cero y limitada. De esta manera, podemos ver claramente la relación entre potencia y energía, es decir, las señales de energía limitada y las señales de potencia limitada son incompatibles. Entonces, ¿cómo determinar si una señal es de potencia o de energía?
Un corolario: todas las señales periódicas son señales de potencia; todo número limitado de señales de pulso son señales de energía.
3. Señal sin potencia y señal sin energía: el área de energía es infinita y la potencia tiende a infinita.