Elektroteknikaj Formuloj (Plej Gravaj Ekvacioj)

Electrical4u

Kampo: Baza Elektrotekniko

China

Formuloj por Elektrotekniko

Elektrotekniko estas branĉo, kiu okupiĝas pri la studado, disegnado kaj realigo de diversa elektreca equipaĵo uzata en ĉiutaga vivo.

Ĝi inkluzivas vastan gamon de temoj, kiel ekzemple: energisistemoj, elektraj maŝinoj, potenca elektroniko, komputadscienco, signalelaborado, telekomunikado, regulasistemoj, artificala inteligento, kaj multe plu.

Ĉi tiu branĉo de inĝenierado estas plena de formuloj kaj konceptoj (leĝoj) uzitaj en multaj aspektoj, kiel solvado de cirkvitoj kaj realigo de diversa equipaĵo por faciligi la homan vivon.

La bazaj formuloj ofte uzitaj en diversaj subfakoj de elektrotekniko estas listigitaj sube.

Voltado

Voltado estas difinita kiel la elektra potenciala diferenco je unuo da ŝargo inter du punktoj en la elektra kampo. La unuo de voltado estas Volt (V).

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

El la supre montrita ekvacio, la unuo de voltado estas $\frac{joule}{coulomb}$

Kurento

La elektra fluo estas difinita kiel fluo de ŝarĝitaj partikloj (elektronoj kaj ionoj) moviĝantaj tra konduktoro. Ĝi estas ankaŭ difinita kiel la flua rapido de elektra ŝarĝo tra kondukanta medio rilate al tempo.

La unuo de elektra fluo estas ampero (A). Kaj la elektra fluo matematike estas signifata per la simbolo ‘I’ aŭ ‘i’.

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

Resistanco

Resistanco aŭ elektra resistanco mezuras la kontraŭstaron al la fluo de elektra fluo en elektra cirkvito. La resistanco estas mezurata en ohmoj (Ω).

La resistanco de iu ajn konduktanta materialo estas direktproporciana al la longo de la materialo, kaj inverse proporciana al la areo de la konduktoro.

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

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

Kie, $\rho$ = proporcio-konstanto (specifa rezisto aŭ rezisteco de konduktanta materialo)

Laŭ la leĝo de Ohm;

$V \propto I$

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

Kie, R = Rezisto de konduktanto (Ω)

(5) $\begin{equation*} Kuro = \frac{V}{R} Ampero \end{equation*}$

(6) $\begin{equation*} Resistanco R = \frac{V}{K} Ohmo \end{equation*}$

Elektra Potenco

Potenco estas la rapido de energio provizita aŭ konsumata de elektra elemento kun respekto al tempo.

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

Por DC Sistemo

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

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

Por unufaza sistemo

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

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

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

Por tri-faza sistemo

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

Potenco Faktoro

La potenco faktoro estas tre grava termino en la kazo de la CA-sistemo. Ĝi estas difinita kiel la rilatumo de la efektiva potenco absorbita de la ŝarĝo al la aparenta potenco fluanta tra la cirkvito.

(17) $\begin{equation*} Power \, Factor Cos\phi= \frac{Active \, Power}{Apparent \, Power} \end{equation*}$

La dimensioj de la potenco faktoro estas sennumero en fermita intervalo de -1 ĝis 1. Kiam la ŝarĝo estas rezista, la potenco faktoro estas proksima al 1, kaj kiam la ŝarĝo estas reaktiva, la potenco faktoro estas proksima al -1.

Frequenco

Frequenco estas difinita kiel la nombro de cikloj je unuote da tempo. Ĝi estas signita per f kaj mezurata en Hertz (Hz). Unu hertzo egalas al unu ciklo je sekundo.

Ĝenerale, la frequenco estas 50 Hz aŭ 60 Hz.

La periodo estas difinita kiel la tempo bezonata por produkti unu kompletan ondforman ciklon, signitaj kiel T.

La frequenco estas inverse proporcia al la periodo (T).

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

Ondolongo

Ondolongo estas difinita kiel distanco inter sinsekvaj ekvivalentaj punktoj (du apudaj krêtusoj, aŭ nultrankuro).

Ĝi estas difinita kiel rilatumo de rapido kaj frequenco por sinusaj ondoj.

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

Kapacitenco

Kondensatoro konservas elektran energion en elektra kampo, kiam estas aplikita voltago. La efekto de kondensatoroj en elektraj cirkvitoj estas konata kiel kapacitenco.

La elektra ŝargo Q akumulita en kondensatoro estas direktproporcia al la voltago, kiun kondensatoro disvolvas trans siajn flankojn.

$Q \propto V$

$Q = CV$

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

La kapacitenco dependas de la distanco inter du platoj (d), areo de plato (A) kaj dielektra permebleco de la materialo.

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

Induktoro

Induktoro induktoro konservas elektran energion en formo de magnetaj kampo kiam elektra fluo pasas tra ĝi. Foje induktoron ankaŭ nomas spiro, reaktoro, aŭ strangulo.

La unuo de indukto estas henrio (H).

La indukto difiniĝas per rilato de la magneza flux-ligilo (фB), kaj la fluo kiun pasas tra la induktoro (I).

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

Elektra ŝarĝo

Elektra ŝarĝo estas fizika eco de substanco. Kiam ajna matro estas metita en elektromagnetan kampon, ĝi subiros forton.

Elektraj ŝarĝoj povas esti pozitivaj (protono) kaj negativaj (elektrono), mezurataj en kulombo kaj signitaj kiel Q.

Unu kulombo difiniĝas kiel kvanto de ŝarĝo transdonita en unu sekundo.

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

Elektra kampo

Elektra kampo estas spaco ĉirkaŭ elektricte ŝarĝita objekto, en kiu ajna alia elektricte ŝarĝita objekto spertas forton.

Elektra kampo ankaŭ estas konata kiel intensivo de elektra kampo aŭ forteco de elektra kampo, signite per E.

Elektra kampo estas difinita kiel proporcio de elektra forto je testa ŝarĝo.

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

Por paralela-plakaj kondensilo, la tensdiferenco inter du plako estas esprimita kiel laboro farita sur testa ŝarĝo Q por moviĝi de la pozitiva plako al la negativa plako.

$V = \frac{Work done}{charge} = \frac{Fd}{Q} = Ed$

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

Elektra Forco

Kiam ŝarĝita objekto eniras la elektran kampon de alia ŝarĝita objekto, ĝi spertas forton laŭ la leĝo de Coulomb.

Coulomb’s Law.png

Kiel montriĝas en la supra figuro, pozitive ŝarĝita objekto estas metita en spacon. Se ambaŭ objektoj havas la saman polaron, la objektoj repulas unu la alian. Kaj se ambaŭ objektoj havas malsamajn polarojn, la objektoj atiras unu la alian.

Laŭ la leĝo de Coulomb,

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

Laŭ la leĝo de Coulomb, la ekvacio de la elektra kampo estas;

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

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

Elektra fluo

Laŭ la teoremo de Gauss, la ekvacio de la elektra fluo estas;

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

DCK maŝino

Reago-EMF

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

Perdoj en DCK maŝino

Kupro-perdo

Kupro-perdoj okazas pro fluo de elektra kurento tra la viktoj. La kupro-perdo estas direkt proporcionala al la kvadrato de la kurento fluanta tra la vikto, kaj ankaŭ estas konata kiel I2R perdo aŭ ohma perdo.

Armaturo-kupro-perdo: $I_a^2 R_a$