Elektrotehniskās formulas (visvairāk izmantotās vienādojumu)

Electrical4u

Lauks: Pamata elektrotehnika

China

Elektrotehnika formulas

Elektrotehnika ir nozare, kas nodarbojas ar pētījumiem, dizainu un dažādu ikdienas dzīvē izmantoto elektroiekārtu ieviešanu.

Tā ietver plašu tēmu spektru, piemēram, enerģijas sistēmas, elektriskās mašīnas, enerģijas elektroniku, datorzinātnes, signālu apstrāde, telekomunikācijas, kontroles sistēmas, mākslīgā intelekta un daudz vēl citu jomas.

Šis inženierzinātnes zars ir pilns ar formulām un konceptiem (likumiem), ko izmanto dažādos aspektos, piemēram, šķīrumu risināšanā un dažādu iekārtu ieviešanā, lai cilvēka dzīve kļūtu vieglāk pārvaldāma.

Apakšā ir uzskaitītas bieži izmantotās formulu elektriskās inženierzinātnes dažādās jomās.

Spriegums

Spriegums definēts kā elektriskais potenciāla atšķirums vienības lādiņam starp diviem punktiem elektriskajā laukā. Sprieguma mērvienība ir volts (V).

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

No augstākminētās vienādojuma, sprieguma mērvienība ir $\frac{joule}{coulomb}$

Strāva

Elektriskā strāva definēta kā uzlādēto daļiņu (elektronu un jonu) plūsme caur vadijumu. Tā arī definēta kā elektriskās uzlādes plūsmas ātrums caur vadijamu materiālu laikā.

Elektriskās strāvas mērvienība ir amperis (A). Elektriskā strāva matemātiski apzīmēta ar simbolu ‘I’ vai ‘i’.

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

Pretestība

Pretestība vai elektriskā pretestība mēra pretestību strāvas plūsmai elektroapgādes tīklā. Pretestība mērīta omās (Ω).

Jebkura vadijošā materiāla pretestība ir tieši proporcionāla materiāla garumam un neproporcionāla vadijuma plokšņa lielumam.

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

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

Kur, $\rho$ = proporcionalitātes konstante (specifiskās rezistīvitate vai vadišanas materiāla rezistivitāte)

Saskaņā ar Ohma likumu;

$V \propto I$

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

Kur, R = vadaļa rezeistīve (Ω)

(5) $\begin{equation*} Current \, I = \frac{V}{R} \, Ampere \end{equation*}$

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

Elektriskā jauda

Jauda ir enerģijas piegādes vai patēriņa ātrums elektroelementam laika dēļ.

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

Priekš DC sistēmas

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

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

Vienfazējam sistēmai

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

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

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

Trīs fāzes sistēmai

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

Jaudas faktors

Jaudas faktors ir ļoti svarīgs termins AC sistēmā. Tā definīcija ir strādājošās jaudas, kas tiek apgabāta ielādē, un redzamās jaudas attiecība, kas plūst caur shēmu.

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

Jaudas faktora dimensijas ir bezdimensionāls skaitlis slēgtā intervālā no -1 līdz 1. Kad ielāde ir rezistīva, jaudas faktors ir tuvu 1, un kad ielāde ir reaktivā, jaudas faktors ir tuvu -1.

Frekvence

Frekvence definēta kā ciklu skaits vienības laikā. Tā apzīmēta ar f un mērīta Hertzos (Hz). Viens herci ir vienāds ar vienu ciklu sekundē.

Parasti frekvence ir 50 Hz vai 60 Hz.

Periods definēts kā laiks, kas nepieciešams, lai izveidotu vienu pilnu virzienkustības ciklu, apzīmēts ar T.

Frekvence ir inversi proporcionāla periodam (T).

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

Viļņa garums

Viļņa garums definēts kā attālums starp secīgiem atbilstošiem punktiem (diviem blakus esošiem augstumiem vai nulles punktiem).

Tas definēts kā ātruma un frekvenču attiecība sinusoidālajiem viļņiem.

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

Kondensācija

Kondensators uzglabā elektroenerģiju elektriskā laukā, kad tiek piegādāts spriegums. Kondensatoru ietekme elektrošķērās sauktā kā kondensācija.

Elektriskais ūdeņradījums Q, kas uzkrājas kondensatorā, ir tieši proporcionāls spriegumam, kas izveidojas uz kondensatora.

$Q \propto V$

$Q = CV$

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

Kondensācija atkarīga no attāluma starp diviem plāksnēm (d), plāksnes laukuma (A) un dielektriskā materiāla permitivitātes.

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

Induktor

Induktor induktor uzglabā elektrisko enerģiju magnētiskā lauka formā, kad caur to plūst strāva. Dažreiz induktoram bieži sauc arī kā spēķi, reaktoru vai dūšņus.

Induktivitātes mērvienība ir henrijs (H).

Induktivitāte tiek definēta kā magnētiskā plūsmas savienojuma (фB) un caur induktoru plūstošā strāvas (I) attiecība.

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

Elektriskā lādējuma

Elektriskais lādējums ir vielas fizikāla īpašība. Ja jebkura viela tiek novietota elektromagnētiskā laukā, tā pieredzēs spēku.

Elektriskie lādējumi var būt pozitīvi (protoni) un negatīvi (elektroni), mērīti kuulonos un apzīmēti ar Q.

Viens kuulons tiek definēts kā lādējuma daudzums, kas pārnestas vienā sekundē.

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

Elektriskā lauka

Elektriskais lauks ir telpa ap elektriski ielādētu objektu, kurā jebkurš cits elektriski ielādēts objekts pieredz spēku.

Elektriskais lauks tiek arī saukts par elektrisko lauka intensitāti vai elektrisko lauka stiprumu, kas apzīmēts ar E.

Elektriskais lauks tiek definēts kā elektrospēka attiecība pret testa ielādi.

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

Paralēlu plāksņu kondensatoram starp divām plāksnēm esošā sprieguma atšķirība tiek izteikta kā darbs, kas veikts uz testa ielādi Q, lai pārvietotu to no pozitīvās plāksnes uz negatīvo plāksni.

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

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

Elektriskā spēka

Kad uzlādēts objekts ienāk citā uzlādētā objekta elektriskajā laukā, tā pieredz spēku saskaņā ar Kūlomba likumu.

Coulomb’s Law.png

Kā redzams augšējā attēlā, telpā ir novietots pozitīvi uzlādēts objekts. Ja abi objekti ir viena polāritāte, tos atspēdzena. Ja abiem objektiem ir dažāda polāritāte, tos pievilk viens otru.

Saskaņā ar Kūlomba likumu,

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

Pēc Kūlona likuma, elektriskā lauka vienādojums ir;

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

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

Elektriskais plūsma

Pēc Gausa likuma, elektriskā plūsmas vienādojums ir;

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

Galdene mašīna

Atpakaļvērsta EMF

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

Zudumi galdenā mašīnā

Vairogs zudumi

Vairoga zudumi notiek dēļ strāvas plūsmas caur vadiem. Vairoga zudumi ir tieši proporcionāli kvadrātam no strāvas, kas plūst caur vadiem, un to arī sauc par I2R zudumiem vai ohma zudumiem.

Armature vairoga zudumi: $I_a^2 R_a$