Energia Elektrikoa Fase Bat eta Hiru Faseko Indarra Aktiboa Reaktiboa Aparente
Konplexua den indarrea
Oso kontzeptual eta esangizkoa da ulertzeko. konplexua den indarrearen adierazpena ezartzeko, lehenik kaltetako faseko sarrera bat hartu behar dugu, non tentsioa eta intentsioa komplexu moduan adieraz daitezke V.ejα eta I.ejβ formean. Non α eta β tentsio-eta intentsio-bektoreek jatorrizko ardatz baten gainean osatzen duten angeluak diren. Indar aktiboa eta reaktiboa tentsioa eta intentsioaren konjugatuaren arteko biderketa eginez kalkula daitezke.Honek esan nahi du,
(α − β) hau da indarra eta korrontea arteko angelua, beraz, hori da indarraren eta korrontearen arteko fase-desbideraketa, arruntan φ bezala adierazita.
Horrela, aurreko ekuazioa honela idatz daiteke berriz,
Non, P = VIcosφ eta Q = VIsinφ.
Honako kantitate hau S deitzen da konplexuko-indarra.
Konplexuko-indarren magnitudea, hau da |S| = (P2 + Q2)½ dela jakina da, eta unitatea volt-amperioa da. Kuantitate hau indarraren balio absolutuaren eta korrontearen produktua da. Korrontearen balio absolutuak Joulen kalore-legearen arabera errotzeko efektuarekin lotuta dago. Beraz, elektrikoaren maquinarien klasea arrunta da bere indar-apparentean oinarrituta, tenperatura onartgarriaren muga barnean.
Ohartarazi behar da, konplexuko-indar ekuazioan, Q [ = VIsinφ ] terminoa positiboa da φ [= (α − β)] positiboa denean, hau da, korrontea atzeratzen du indarra, hau da, karga induktiboa da. Berriz, Q negatiboa da φ negatiboa denean; hau da, korrontea aurreratzen du indarra, hau da, karga kapazitiboa da.
Fase bakarreko indarra
Fase bakar bat dena da sistema de transmisión eléctrica praktikan ez dago, baina oraindik ere oinarriko kontzeptua jakin behar dugu indarra fase bakarreko moduan, hiru faseko indarraren sistema modernoari sartu aurretik. Fase bakarreko indarraren xehetasunetara heldu aurretik, probatuko dugu sistema elektrikoaren parametro desberdinak ulertzeko. Sistema elektrikoaren hiru parametro oinarrizkoak dira erresistentzia elektrikoa, induktzia eta kapasitatea.
Erresistentzia
Erresistentzia material baten ezaugarri esplizitua da, zurekin erresistitzen duen korrontea elektronen mugimendua kolisioetatik babestuz. Prozesu honetan sortutako kaloria askatasunez eman egiten da eta ohmikoa deitu zaio. Korrontea erresistentziaren zati dituen bitartean, ez dago fase arteko aldea tensioarekin, hau da, korrontea eta tentsioa fasetan berdina da; haien arteko angelu fasea zero da. I korrontea R erresistentzia elektriko batean t segundo igaro badu, orduan erresistentziak hartutako energia totala I2.R.t. Energia hau energia aktiboa deitzen da eta dagokion indarra indar aktiboa.
Induktzia
Induktorearen ezaugarria da indar magnetiko batean energia gordeko duena positiboko zatirikikoan eta hori emaniko duena negatiboko zatirikikoan monofaseko jario elektrikoaren kasuan. I intensitateko arrakur bat L Henry induktoreko espiral baten traves egiten badu, espiralean indar magnetiko moduan gordetako energia hau da
Induktorearekin lotutako potentzia potentzia reaktiboa da.
Kapasitatea
Kapasitatea kapasitorean energia gordeko duen ezaugarria da elektroestatikoaren indar estatikoan positiboko zatirikikoan eta hori emaniko duena negatiboko zatirikikoan jarioa denean. Elektroden arteko potentzia diferentziak V eta kapasitateak C dituzten bi plaka paraleloren artean gordeko den energia hau da
Energia hau elektroestatikoaren indar estatiko moduan gorde da. Kapasitorearekin lotutako potentzia ere potentzia reaktiboa da.
Potentzia aktiboa eta potentzia reaktiboa
Berezitik fase bakarreko indarraren zirkuito bat non indarra tensioaren ondoren geratzen da φ angelu batekin.
Tentsio elektriko instantaneoa v = Vm.sinωt
Orduan, indarra instantaneoa i = Im. sin(ωt – φ) bezala adieraz daiteke.
Non, Vm eta Im sinusoideki aldatzen diren tentsio elektriko eta indarraren balio gehienak dira.
Zirkuituko indarr instantaneoa hau da
Indar aktiboa
Indar erresistentziala
Lehenik, hartu fase bakarreko indarraren zirkuito oso erresistentziala, hau da, tentsio eta indarraren arteko angelua φ = 0 eta beraz,
Aurreko ekuazioetik argi dago, ωt-ren balioa izan daitezen, cos2ωt-ren balioa ezin da 1 baino handiagoa izan; beraz, p-ren balioa ezin du negatiboa izan. p-ren balioa beti positiboa da, tentsio v eta indarra i instantaneoen norabidea izan daitezen, hau da, energia iturritik kargara doana doana eta p kargaren energia konsumo arrunta da eta hori indar aktiboa deitzen da. Indar hau erresistentziako indar gisa ere deitzen da.
Indarrea Potentzia
Indarketa Potentzia
Orain, kontuan hartu kasua non fase bakarreko indarren zirkuitoa oso indarketa izan daitekeela, hau da, korrontea atzerago dago tentsioaren aurrean φ = + 90o. φ = + 90o
Goiko adierazpenan, aurkitzen da potentzia bi norabide desberdinetan doala. 0otik 90orako negatiboko erditxokoa izango da, 90otik 180orako positiboko erditxokoa, 180otik 270orako berriz negatiboko erditxokoa eta 270otik 360orako positiboko erditxokoa. Beraz, potentzia hau natura alternatibo duen maiztasunarekin, jatorrizko maiztasunaren bikoitzarekin. Potentzia hori norabide alternatiboetan doala, hots, iturburuetatik karga-ra bat erditxokotan eta kargatik iturburuera bestean, potentziaren balio batezbestekoak zero da. Beraz, potentzia hau lanik ez duena egiten. Potentzia hau indarrea potentzia deitzen da. Goiko azaldu den indarrea potentzia adierazpena oso indarketa zirkuituarekin lotuta dagoenez, potentzia hau indarketa potentzia ere deitzen zaio.
Honek ondorioztatzen du, zirkuitua oso indarketa bada, energia magnetikoa daiteke positiboko erditxokotan birakatzen eta negatiboko erditxokotan eman dezakeelako, eta energia hori aldatzen duen neurria indarrea potentzia edo sinpleki indarketa potentzia bezala adierazten da, eta potentzia hori positiboko eta negatiboko erditxokoen artean berdina izango da eta balio netoak zero izango da.
Kondentsia Indarrezko Potentzia
Orain kontuan hartu dugun indarraren zirkuitua oso kondentsiala dela, hau da, korrontea tentsioa 90º baino aurrera dago, beraz, φ = – 90º.
Beraz, kondentsia indarrezko potentziaren adierazpenan ere aurkitzen da potenzia bi norabideetan erorratzen dela. 0ºtik 90ºra arte positiboko erdi-ziklo bat izango du, 90ºtik 180ºra arte negatiboko erdi-ziklo bat, 180ºtik 270ºra arte positiboko erdi-ziklo bat eta 270ºtik 360ºra arte negatiboko erdi-ziklo bat. Beraz, hau potenzia alternatiboa da, baina frekuentzia doblea ditu. Hala ere, indarrezko potentzia bezala, kondentsia indarrezko potentzia ez du lan garrantzitsu bat egiten. Hau ere reaktibo potentzia da.
Potentziaren Osagaia eta Reaktibo Osagaia
Energia ekuazioa berriro idatz daiteke honela
Goiko adierazpenak bi konsonante ditu; lehena Vm. Im.cosφ(1 – cos2ωt) ez dela inoiz negatiborik izan zehazki (1 – cos2ωt) balio beti gehiago edo berdina zero baino ezin du balio negatiborik hartzeagatik.
Fase bakarreko indarraren ekuazioaren zati hau erreakzio-indarraren adierazpena da, zeinari askotan egiaztun-indarra edo egiazko-indarra esaten zaion. Hona hemen indarraren batazbestekoa zerrendan, balio positiboa izango da, hau da, indarra lan fisikoa egiten du eta horregatik egiaztun-indarra edo egiazko-indarra deitzen zaio. Ekuazioaren zati hau erreakzio-indarra adierazten du, zeinari askotan egiaztun-indarra edo egiazko-indarra esaten zaion.
Bigarren terminoa Vm. Im.sinφsin2ωt da, negatibo eta positibo ziklotan egon arte. Beraz, hauen batazbestekoa zero da. Zati hau erreakzio-komponentea deitzen da, hondarretan jaioterako joera duen arren ez du lan fisikorik egiten.
Biak egiaztun-indarra eta erreakzio-indarra watt unitateetan neurtzen dira, baina erreakzio-komponentea ez duelako lan aktiborik egin, volt-ampererako reaktiboak (VAR) unitateetan neurtzen da.
Fase bakarreko indarra, denboraldian aldatzen diren tenperaturak bat datorrelako sistema da. Honek mugitu dezake koil bat magnetismo barruan edo indar magnetikoa mugitu dezake koil estatu bat barruan. Horrela sortutako tenperatura eta korronte alternatiboei fase bakarreko tenperatura eta korronte esaten zaie. Sinusoide inguruko sarrera aplikatzean, zirkuitu desberdinak erantzun desberdinak ematen dituzte. Zirkuitu guztiak aztertuko ditugu, elektrizitatearen aurkakortasuna soilik, konpainderentzia soilik eta induktore bat, eta hauek osatutako kombinazioak, eta saiatuko gara fase bakarreko indarraren ekuazioa ezartzea.
Fase Bakarreko Indarraren Ekuazioa Aurkakortasunezko Zirkuitutan
Arik fase bakar bateko indarraren kalkulua ohmikoa den zirkuitu puruan. Ohmiko erresistentziak dituen zirkuitu bat da, tentsio-itzurraren V tentsioarekin, hurrengo irudian erakusten da.
Non, V(t) = tentsio unibertsala.
Vm = tentsioko balio handiena.
ω = radian/segundoko angeluar abiadura.
Ohm-en legearen arabera,
V(t)ren balioa aurreko ekuazioan ordezkatuz lortzen dugu:
Ekuazio (1.1) eta (1.5)-tik argi dago V(t) eta IR fase berdinetan daude. Beraz, ohmiko erresistentzia puroetan, tentsioak eta korrontea fase berdinetan daude, hau da, (b) irudiak erakusten duen bezala.
Unibertsal potentzia:
Ekuazio (1.8)-tik argi dago potentzia bi termino ditu, bat konstante bat da, hau da:
Eta bestea aldatzen den bat, hau da:
Osoan behin egon arren, bere balioa zero da. Beraz, ohmiko erresistentzia puruan duten potentzia (c) irudiak erakusten duen moduan ematen da.
Induktore purraren zirkuiturako fase bakar baten indarrerako ekuazioa
Induktorea osagaia pasiboa da. AC elektrizitatea induktorean igaro denean, elektroforza atzera sortuz kontratu egiten du korrontearen igarleko fluxua. Beraz, aplikatutako tentsioa eraginak sortzen dituen elektroforza atzera balantziatzeko beharrezkoa da. Sinusoideko tentsio-itzulgarri bat Vrms purraren induktorearekin osatutako zirkuitua irudian ikus daiteke.
Jakina dago induktorearen tentsioa honela ematen dela,
Beraz, aipaturiko fase bakar baten indarrerako ekuazioa oso argia da I V baino π/2 geratzen dela edo beste moduan esanda V I baino π/2 aurreratzen dela, AC induktorean igaro denean hau da, I eta V fase desberdinetan daude, irudian (e) ikusten den bezala.
Uneko indarra honela ematen da,
Hemen, fase bakar baten indarrerako formula osagai aldatzeko bakarrik du eta ziklo oso batean indarraren balioa zero da.
Kondensadore purraren zirkuiturako fase bakar baten indarrerako ekuazioa
Korrontza gorria kapazitorean pasatzen denean, lehen gehieneko balioa hartzen du eta ondoren deskargatzen da. Kapazitorearen kapazitore osoko tenperatura hau da,
Hortaz, goiko fase bakarreko indarraren kalkulua I(t) eta V(t) horren arabera, kapazitorearen kasuan, korrontak tenperaturara π/2 angeluarekin aurrera egiten du.
Kapazitorearen bidez igaro den indarra, eragin bakarreko termino bat besterik ez da eta ziklo oso baten indar-balioa zero da.
Fase Bakarreko Indarraren Ekuazioa RL Zirkuiturako
Ohmik purua eta indartza bat seriean konektatuta da azpian, irudia (g) erakusten duen moduan, tentsio iturburu V baten. Orduan Rren zeharkako tentsioa VR = IR izango da eta Lren zeharkako tentsioa VL = IXL.
Tentsio hundak horiek tentsio triangeluaren formatan erakusten dira, irudia (i) erakusten duen moduan. OA bektorea Rren zeharkako tentsioa adierazten du, IA bektorea Lren zeharkako tentsioa adierazten du eta OD bektorea VR eta VLren emaitza adierazten du.
da RL zirkuitoaren impedimentzia.
Bektore diagrama honetan ikus daiteke V I baino aurrera dagoela eta φ fase angelua hau da,
Beraz, indarrek bi termino ditu, bat konstante den 0.5 VmImcosφ eta bestea aldatzen den 0.5 VmImcos(ωt – φ) eta bere balioa zero da ziklo osoan.
Horrela, soilik osagai konstantea ekarpena ematen du indarrerako erabiliari.
Indarra, p = VI cos Φ = (rms tentsio × rms korronte × cosφ) watt
Non cosφ indarr faktorea deitzen den eta hau da,
I bi osagai laukizuzenetan deskonposa daiteke, Icosφ Vren ondoren eta Isinφ Vrengandik perpendikularrak. Soilik Icosφ erabaki egiten du indarr errealari. Beraz, soilik VIcosφ deitzen zaio watios osagaira edo aktiboa, eta VIsinφ deitzen zaio watiorik gabeko osagaira edo reaktiboa.
Arkudun errenkako indar handia RC zirkuiturako ekuazioa
Jakina dugu indarra kapazitate puroan tenperatura baino aurrera joaten da eta ohmikoa den erresistentzia puroan fase berean egon daiteke. Hortaz, neto indarra φ angeluarekin aurrera joango da RC zirkuituan. V = Vmsinωt bada, I Imsin(ωt + φ) izango da.
Indarra berdina da R-L zirkuituan. R-L zirkuituaren alderantziz, R-C zirkuituan elektrikoaren faktore-indarra aurrera doa.
Hiru fasetako indar handiaren definizioa
Ikusi da hiru fasetako indar handia sortzeak fasa bakarraren indar handia sortzea baino ekonomikoki arruntagoa dela. Hiru fasetako elektrikoaren indar handi sistematan, hiru tenperatura eta indar osagaien forma 120o denbora desbideratuta dauden. Honek esan nahi du; tenperatura osagai bakoitzak beste tenperatura osagaiekin 120oko fase-desbiderapena du eta indar osagai bakoitzak beste indar osagaiekin 120oko fase-desbiderapena du. Hiru fasetako indar handiaren definizioa elektrizitate sistemaren barruan, hiru fasa bakarrako indar handi individualak hiru banatutako indar handi zirkuituen bidez egin direla esaten du. Hauen tenperaturak idealki 120o denbora-fasean desbideratuta daude. Era berean, hauen indar osagaiak ere idealki 120o denbora-fasean desbideratuta daude. Ideal hiru fasetako indar handi sistema oso sisteman balantza dute.
Sistema hiru faseko estrella eta delta hiru faseko sistema deritzon aldatuta egotea, hiru fasetako baten tenperatura besteekiko ez da berdina edo faseten arteko angelua ez da zehazki 120o bada.
Hiru faseko sisteman aldetasunak
Hainbat arrazoitengatik, indarraren bat honek hobetsiagoa da fase bakarreko indarraren bat baino.
Fase bakarreko indarraren ekuazioa
Denbora mendeko funtzioa da. Berriz, hiru faseko indarraren ekuazioa (hiru faseko indarraren ekuazioa)
Denbora independentea da. Beraz, fase bakarreko indarra pulsatzen da. Hau txiki agindu motorretan ez du eragin handirik, baina tamaina handiko motoreetan, oskolaldi handia sortzen du. Horrela, hiru faseko indarra indar handiagoko karguentzat hobetsiagoa da.Hiru faseko makina baten kalifikazioa 1,5 aldiz handiagoa da tamaina bereko fase bakarreko makinaren baino.
Fase bakarreko indukzio motorea hasierako momentua ez duenez, hasierako laguntza bat eman behar dugu, baina hiru faseko indukzio motorea auto-hasierakoa da, inongo laguntzarik beharrik gabe.
Indarraren faktorea eta efizientzia, biak hiru faseko sisteman handiagoak dira.
Hiru faseko indarraren ekuazioa
Determinazioa egiteko, hiru faseko indar eredua adierazteko, hau da, hiru faseko indar kalkulatzeko, lehenengo balioztatu behar dugu sistema hiru fasetan orekatuta dagoela. Honek esan nahi du bakoitzaren tenperia eta intentsitateak bere ondoko faseetik 120o desbideratzen direla, baita intentsitateen eta tenperien amplitudok ere berdinak direla. Orain, hiru faseko indar sisteman bakoitzaren tenperia eta intentsitatearen arteko angelu-desbiderapena φ da.
Orduan, gorri faseko tenperia eta intentsitatea izango dira
horrela.
horri faseko tenperia eta intentsitatea izango dira-
horrela.
Eta urdin faseko tenperia eta intentsitatea izango dira-
horrela.
Beraz, gorri faseko momentuko indar-adierazpena hau da –
Modu berean, horri faseko momentuko indar-adierazpena hau da –
Modu berean, urdin faseko momentuko indar-adierazpena hau da –
Sistema osoaren hiru faseko indarra bakoitzaren indar individualen batuketa da –
Indar-honako adierazpen honek erakusten du momentuko indar osoa konstantea dela eta fase bakoitzeko indar erreala hiru aldiz da. Fase bakarreko indar-adierazpenetan reaktibo-indar eta aktibo-indar osagaiak aurkitu ditugu, baina hiru faseko indar-adierazpenetan, momentuko indar konstantea da. Benetan, hiru faseko sistematan, bakoitzaren reaktibo-indar ez da zero, baina instantean batutako guztien batuketa zero da.
Indarreko indarra forma magnetikoa da, denbora-ehuneko batean zehar elektrikoaren zirkuituan erorriz. Bere unitatea VAR (Volt Ampere Reactive) da. Hona hemen indar honek ez du inoiz AC zirkuituan erabilera. Hala ere, elektrikoaren DC zirkuituan elementu batzuei konbertitu daitekeen kalor gisa, behin kondensagailu edo induktore kargatua antzeko resistente baten gainean konektatuta, elementuan gorde den energia kalor bihurtzen da. Gure sistema elektrikoak AC sistemari oinarritzen da eta eguneroko bizitzan erabiltzen ditugun ondorio asko indarrivekoak edo kapazitiboak dira, beraz indarreko indarra elektrikoaren perspektibatik kontzeptu oso garrantzitsu bat da.
Iturria: Electrical4u.
Erakuspena: Jaso originaleko, artikulu ondoren partekatzeko balio, eskaera ezabatu daitekeen eskaerak.
