Elektrotehnika valemid (kõige olulisemad võrrandid)

Electrical4u

Väli: Põhiline Elekter

China

Elektroonilise inseneri valemik

Elektrotehnika on ala, mis tegeleb igapäevaelus kasutatava erineva elektroseadme uurimisega, disainiga ja rakendamisega.

See hõlmab laia valikut teemasid, nagu võrkud, elektromasinad, võimsuse elektronika, arvutiteadus, signaalitöötlus, telekommunikatsioon, juhtsüsteem, tehisintellekt ja palju muud.

See inseneriala on täis valemeid ja mõisteid (seadusi), mis kasutatakse paljudes aspektides, näiteks ringide lahendamisel ja erinevate seadmete rakendamisel, et inimese elu lihtsamaks teha.

Allpool on loetletud mitmed elektrotehnikas tavaliselt kasutatavad põhivalemid.

Spanning

Spanning defineeritakse kui elektrilise potentsiaalierinevus ühiku laenguga kahe punkti vahel elektriväljas. Spanningu ühik on Volt (V).

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

Ülaltoodud võrrandist järeldub, et spanningu ühik on $\frac{joule}{coulomb}$

Vool

Elektriline vool defineeritakse laengunenekste (elektronide ja ionide) liikumisena joontäis. See on ka määratletud kui elektrilaengu voolusuund läbi joonduva keskkonna ajaga.

Elektrilise voolu ühik on ampeer (A). Elektriline vool tähistatakse matemaatiliselt sümbolitega ‘I’ või ‘i’.

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

Vastus

Vastus või elektriline vastus mõõdab vastust elektrivoolu voogmisele elektrikeskus. Vastus mõõdetakse omadega (Ω).

Iga joonev materjali vastus on otseproportsionaalne materjali pikkusega ja pöördvõrdeline joone pindalaga.

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

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

Kus, $\rho$ = proportsionaalsuse konstant (juhtiva materjali spetsiifiline vastupidavus või vastupindlus)

Ohmi seaduse kohaselt:

$V \propto I$

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

Kus, R = Juhtivuse vastupidavus (Ω)

(5) $\begin{equation*} Vool I = \frac{V}{R} Ampeer \end{equation*}$

(6) $\begin{equation*} Vastus R = \frac{V}{I} Ohm \end{equation*}$

Elektriline võimendus

Võim on elektrilise elemendi poolt aja järgi tarbitud või pakkuda energia kiirus.

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

DC-süsteemi jaoks

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

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

Ühefaasi süsteemile

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

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

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

Kolmnifase süsteemi jaoks

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

Jõudluse tegur

Jõudluse tegur on väga oluline termin võrkuvahetuse süsteemi puhul. See määratletakse kui laadi poolt vastuvõetava tööjõudu ja lõigus liikleva nähtava jõudvoolu suhe.

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

Jõudluse teguri väärtused jäävad -1 kuni 1 suletud intervalli. Kui laad on ohilist, on jõudluse tegur lähedal ühele ja kui laad on reaktiivne, on jõudluse tegur lähedal miinus ühele.

Sagedus

Sagedus defineeritakse kui tsüklite arv ühikuajal. See tähistatakse f-ks ja mõõdetakse hertsides (Hz). Üks herts võrdub ühe tsükliga sekundis.

Tavaliselt on sagedus 50 Hz või 60 Hz.

Periood defineeritakse kui aeg, mis on vajalik ühe täiskuju lainetsüklite loomiseks, ja tähistatakse T-ks.

Sagedus on pöördproportsionaalne perioodiga (T).

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

Lainepikkus

Lainepikkus defineeritakse kui kaugus mittekohtlevate vastavate punktide (kaks järjestikust tippu või nullpunkti) vahel.

See defineeritakse sinusoidsete lainete kiirus ja sagedus suhte kui.

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

Võimsus

Kondensaator salvestab elektrilist energiat elektriväljas, kui teda varustatakse voltaga. Kondensaatorite mõju elektriliiklusele nimetatakse võimuks.

Kondensaatoris kogunev elektrilaeng Q on otseproportsionaalne kondensaatori ümber tekkinud voltaga.

$Q \propto V$

$Q = CV$

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

Võimus sõltub kahest plaadist (d) vahelise kaugusest, plaadi pindalast (A) ja dielektriilise materjali permittivsusest.

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

Induktor

Induktor induktor salvestab elektrilise energiaga magnetvälja kui läbi selle jõudub elektrivool. Mõnikord tuntakse induktorit ka nimega spiraal, reaktor või ahela.

Induktsiooni ühik on henry (H).

Induktsioon defineeritakse magneetvoo sidususe (фB) ja induktorist läbivate voolu (I) suhte kaudu.

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

Elektrilaad

Elektrilaad on aine füüsiline omadus. Kui mingi aine asetatakse elektromagnetväljas, kogeb see jõudu.

Elektrilaadid võivad olla positiivsed (prooton) ja negatiivsed (elektron), mõõdetud kulombides ja tähistatud Q-ga.

Üks kulomb defineeritakse kui laad, mis edastatakse ühe sekundi jooksul.

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

Elektriline väli

Elektriline väli on ala või ruum elektriliselt laetud objekti ümber, kus muu elektriliselt laetud objekt tundma saab jõudu.

Elektriline väli on ka teada kui elektriline vältiintensiivsus või elektriline vältitugevus, tähistatud E-ga.

Elektriline väli määratletakse elektrilise jõu suhtena testlaaduni.

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

Ristkülikukujulise kondensaatori puhul väljendatakse kahe plaadi vahelist pingevahetust tööna, mis tehakse testlaadule Q, et liigutada see positiivsest plaadist negatiivsele plaadile.

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

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

Elektriline jõud

Kui laetud objekt siseneb teise laetud objekti elektriväljasse, kogeb see Coulombi seaduse järgi jõudu.

Coulomb’s Law.png

Nagu ülal olevas joonisel näidatud, on ruumis paigutatud positiivselt laetud objekt. Kui mõlemad objektid omavad sama polaarsust, tõmbuvad need tagasi. Ja kui mõlemad objektid omavad erinevat polaarsust, tõmbuvad need üksteise poole.

Coulombi seaduse kohaselt,

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

Kulon seaduse kohaselt elektrivälja võrrand on;

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

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

Elektriline fluks

Gaussi seaduse kohaselt elektrilise fluksi võrrand on;

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

Voolimootor

Tagasi EMF

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

Kehvad voolimootoris

Värvikahjud

Värvikahjud tekivad elektrivoolu läbimisel küttekrümmides. Värvikahjud on otseproportsionaalsed voolu ruuduga, mis läbib küttekrümmi, ja neid nimetatakse ka I2R-kahjudeks või ohmseteks kahjudeks.

Küttevärvikahjud: $I_a^2 R_a$