Elektriese Ingenieursformules (Die Belangrikste Vergelykings)

Electrical4u

Veld: Basiese Elektriese

China

Formules vir Elektriese Ingenieurswese

Elektriese ingenieurswese is 'n tak wat die studie, ontwerp en implementering van verskeie elektriese toerusting behandel wat in alledaagse lewe gebruik word.

Dit dek 'n wye verskeidenheid onderwerpe soos; kragstelsels, elektriese masjiene, krag-elektronika, rekenaarwetenskap, seinverwerking, telekommunikasie, beheersisteme, kunsmatige intelligensie, en nog baie meer.

Hierdie tak van ingenieurswese is vol formules en konsepte (wette) wat in vele aspekte gebruik word soos sirkuite oplos en verskillende toerusting implementeer om die menslike lewe meer hanteerbaar te maak.

Die basiese formules wat algemeen in verskeie elektriese ingenieurswese onderwerpe gebruik word, word hieronder gelys.

Spanning

Spanning word gedefinieer as die elektriese potensiaalverskil per eenheid laai tussen twee punte in die elektriese veld. Die eenheid van spanning is Volt (V).

(1) $\begin{equation*} Voltage (V) = \frac{Work done (W)}{Charge (Q)} \end{equation*}$

Vanuit die bo-gegee vergelyking is die eenheid van spanning $\frac{joule}{coulomb}$

Stroom

Elektriese stroom word gedefinieer as 'n vloei van gelade deeltjies (elektrone en ionne) wat deur 'n geleider beweeg. Dit word ook gedefinieer as die vloei koers van elektriese ladings deur 'n geleidende medium met betrekking tot tyd.

Die eenheid van elektriese stroom is amper (A). En elektriese stroom word wiskundig aangedui deur die simbool ‘I’ of ‘i’.

(2) $\begin{equation*} I = \frac{dQ}{dt} \end{equation*}$

Weerstand

Weerstand of elektriese weerstand meet die teenstand teen stroomvloei in 'n elektriese sirkel. Weerstand word gemeet in ohms (Ω).

Die weerstand van enige geleidend materiaal is direk eweredig aan die lengte van die materiaal, en omgekeerd eweredig aan die oppervlak van die geleider.

$R \propto \frac{l}{a}$

(3) $\begin{equation*} R = \rho \frac{l}{a} \end{equation*}$

Waar, $\rho$ = proporsionaliteitskonstante (spesifieke weerstand of weergaan van geleidende materiaal)

Volgens Ohm se wet:

$V \propto I$

(4) $\begin{equation*} Voltage \, V = \frac{I}{R} \, Volt \end{equation*}$

Waar, R = Weerstand van die geleider (Ω)

(5) $\begin{equation*} Strom I = \frac{V}{R} Amper</equation*}$

(6) $\begin{equation*} Weerstand R = \frac{V}{I} Ohm</equation*}$

Elektriese krag

Krag is die koers van energie wat deur 'n elektriese element met betrekking tot tyd verskaf of verbruik word.

(7) $\begin{equation*} P = \frac{dW}{dt} \end{equation*}$

Vir DC-stelsel

(8) $\begin{equation*} P = VI \end{equation*}$

$\begin{equation*} P = I^2 R \end{equation*}$

Vir 'n Enkelvase Sisteem

10) $\begin{equation*} P = VI cos \phi \end{equation*}$

(11) $\begin{equation*} P = I^2 R cos \phi \end{equation*}$

(12) $\begin{equation*} P = \frac{V^2}{R} cos \phi \end{equation*}$

Vir 'n driefase-stelsel

(13) $\begin{equation*} P = \sqrt{3} V_L I_L cos \phi \end{equation*}$

(14) $\begin{equation*} P = 3 V_ph I_ph cos \phi \end{equation*}$

(15) $\begin{equation*} P = 3 I^2 R cos \phi \end{equation*}$

(16) $\begin{equation*} P = 3 \frac{V^2}{R} cos \phi \end{equation*}$

Kragfaktor

Die kragfaktor is 'n baie belangrike term in die geval van 'n wisselstroomstelsel. Dit word gedefinieer as die verhouding van werklike krag wat deur die belasting geabsorbeer word tot die skynbare krag wat deur die sirkel vloei.

(17) $\begin{equation*} Kragfaktor Cos\phi= \frac{Aktiewe Krag}{Skynbare Krag} \end{equation*}$

Die kragfaktor het 'n dimensielose getal in die geslote interval van -1 tot 1. Wanneer die belasting weerstand is, is die kragfaktor naby aan 1 en wanneer die belasting reaksief is, is die kragfaktor naby aan -1.

Frequentie

Frequentie word gedefinieer as die aantal siklusse per eenheid tyd. Dit word aangedui deur f en gemeet in Hertz (Hz). Een hertz is gelyk aan een siklus per sekonde.

Gewoonlik is die frequentie 50 Hz of 60 Hz.

Die tydperk word gedefinieer as die tyd wat benodig word om een volledige golfvormsiklus te produseer, aangedui deur T.

Die frequentie is invers proporsioneel tot die tydperk (T).

(18) $\begin{equation*} F \propto \frac{1}{T} \end{equation*}$

Golflengte

Golflengte word gedefinieer as die afstand tussen opeenvolgende ooreenstemmende punte (twee naasliggende pieke, of nulpuntpassering).

Dit word gedefinieer as 'n verhouding van snelheid en frequentie vir sinusgolfvorms.

(19) $\begin{equation*} \lambda = \frac{v}{f} \end{equation*}$

Kapasiteit

'n Kondensator stoor elektriese energie in 'n elektriese veld wanneer spanning verskaf word. Die effek van kondensators in elektriese sirkels staan bekend as kapasiteit.

Die elektriese laai Q wat in die kondensator opgebou word, is direk eweredig aan die spanning wat oor die kondensator ontwikkel word.

$Q \propto V$

$Q = CV$

(20) $\begin{equation*} C = \frac{Q}{V} \end{equation*}$

Die kapasiteit hang af van die afstand tussen twee plaatjies (d), die oppervlakte van die plaatjie (A) en die permittiwiteit van die dielektrikum materiaal.

(21) $\begin{equation*} C = \frac{\epsilon A}{d} \end{equation*}$

Spoel

'n spoel stoor elektriese energie in die vorm van 'n magneetveld wanneer elektriese stroom deur dit vloei. Soms word 'n spoel ook bekend as 'n kool, reaktor, of strok.

Die eenheid van induksie is henry (H).

Induksie word gedefinieer deur die verhouding van die magneetveldflankkoppeling (фB), en die stroom wat deur die spoel vloei (I).

(22) $\begin{equation*} L = \frac{\phi_B}{I} \end{equation*}$

Elektriese Laai

Elektriese laai is 'n fisiese eienskap van stowwe. Wanneer enige materie in 'n elektromagnetiese veld geplaas word, sal dit 'n krag ervaar.

Elektriese lae kan positief (proton) en negatief (elektron) wees, gemeet in coulomb en aangedui as Q.

Een coulomb word gedefinieer as die hoeveelheid laai wat in een sekonde oorgedra word.

(23) $\begin{equation*} Q = IT \end{equation*}$

Elektries veld

'n Elektries veld is 'n veld of ruimte rondom 'n elektries opgelaaide voorwerp waar enige ander elektries opgelaaide voorwerp 'n krag sal ervaar.

'n Elektries veld word ook bekend as elektriese veldintensiteit of elektriese veldsterkte, aangedui deur E.

'n Elektries veld word gedefinieer as die verhouding van elektriese krag per toetslaading.

(24)
$\begin{equation*} E = \frac{F}{Q} \end{equation*}$

Vir 'n parallelplaat-kondensator word die spanningsverskil tussen twee plaatte uitgedruk as werk gedoen op 'n toetslaading Q om van die positiewe plaat na die negatiewe plaat te beweeg.

$V = \frac{Werk gedoen}{laad} = \frac{Fd}{Q} = Ed$

(25) $\begin{equation*} E = \frac{V}{d} \end{equation*}$

Elektriese krag

Wanneer 'n gelaai objek die elektriese veld van 'n ander gelaai objek binnegaan, ondervind dit 'n krag volgens Coulomb se wet.

Coulomb’s Law.png

Soos in die bo-afbeelding gewys word, is 'n positief gelaai objek in die ruimte geplaas. As beide objekte dieselfde polariteit het, stoot hulle mekaar af. En as beide objekte verskillende polariteite het, trek hulle mekaar aan.

Volgens Coulomb se wet,

(26) $\begin{equation*} F = \frac{Q_1 Q_2}{4 \pi \epsilon_0 d^2 } \end{equation*}$

Volgens Coulomb se wet is die vergelyking van die elektriese veld;

$E = \frac{F}{Q} = \frac{kQq}{Qd^2}$

(27) $\begin{equation*} E = \frac{kq}{d^2} \end{equation*}$

Elektriese flux

Volgens Gauss se wet, is die vergelyking van elektriese flux;

(28) $\begin{equation*} \phi = \frac{Q}{\epsilon_0} \end{equation*}$

Gelykstroommasjien

Rug-EMF

(29) $\begin{equation*} E_b = \frac{P \phi NZ}{60A} \end{equation*}$

Verliese in gelykstroommasjiene

Koperverlies

Koperverlies vind plaas as gevolg van stroom wat deur die windings vloei. Die koperverlies is direk eweredig aan die vierkant van die stroom wat deur die winding vloei, en word ook bekend as I2R-verlies of ohmiese verlies.

Armatuurkoperverlies: $I_a^2 R_a$

Verlies van skuifveld koper: $I_{sh}^2 R_{sh}$

Verlies van reeks veld koper: $I_{se}^2 R_{se}$

Koper verlies in interpole: $I_a^2 R_i$

Borskontak verlies: $I_a^2 R_b$

Hysteresis Verlies

Hysteresis verlies vind plaas as gevolg van die omkeer van magneetkrag in die armatuur kern.

(30) $\begin{equation*} P_h = \eta B_{max}^1.6 f V \end{equation*}$

Stroomkringverlies

Die kragverlies wat as gevolg van wervelstroomvloei plaasvind, staan bekend as wervelstroomverlies.

(31) $\begin{equation*} P_e = K B_{max}^2 f^2 t^2 V \end{equation*}$

Transformer

EMF-vergelyking

(32) $\begin{equation*} E = 4.44 \phi_m f T \end{equation*}$

Wikkelsverhouding

(33) $\begin{equation*} \frac{E_1}{E_2} = \frac{T_1}{T_2} = \frac{V_1}{V_2} = \frac{I_2}{I_1} = a \end{equation*}$

Spanningsregulering

(34) $\begin{equation*} V.R. = \frac{E_2 - V_2}{V_2} \end{equation*}$

Induksiemotor

Synchrone snelheid

(35) $\begin{equation*} N_s = \frac{120f}{P} \end{equation*}$

Koppelvergelyking

Ontwikkelde koppel

(36) $\begin{equation*} T_d = \frac{k s E_{20}^2 R_2}{R_2^2 + s^2 X_{20}^2} \end{equation*}$

As-syl van die skaf

(37) $\begin{equation*} T_{sh} = \frac{3 E_{20}^2 R_2}{2 \pi n_s (R_2^2 + X_{20}^2) } \end{equation*}$

Winding EMF

(38) $\begin{equation*} E_1 = 4.44 k_{w1} f_1 \phi T_1 \end{equation*}$

(39) $\begin{equation*} E_2 = 4.44 k_{w2} f_1 \phi T_2 \end{equation*}$

Waar,

Kw1, Kw2 = Windingfaktor van stator en rotor onderskeidelik

T1, T2 = Aantal windinge in stator- en rotorwinding

Bron: Electrical4u.

Verklaring: Respekteer die oorspronklike, goede artikels is waard om gedeel te word, as dit inbreuk pleeg neem asb. kontak om te verwyder.