Umeme wa Mstari Moja na Tatu Phase Power Active Reactive Apparent

Nishati ya Mpana

Ni muhimu sana kuelewa. Kwa kuunda muongozo wa nishati ya mpana, tunapaswa kwanza kutathmini mtandao wa phase moja ambayo ni vokito na kurekodi zinazoweza kuonyeshwa kwa aina mpana kama V.ejα na I.ejβ. Hapa α na β ni pembeni ambazo vekta vya vokito na vekta vya kurekodi zinazozunguka kwa urefu wowote wa chaguo. Nishati ya faida na nishati ya kutegemea zinaweza kupata kwa kupanga vokito na conjugate ya kurekodi. Hiyo inamaanisha,

Hii (α − β) ni sio kitu kingine isipokuwa pembeni kati ya umeme na mawimbi, hivyo ni tofauti ya tarakimu kati ya umeme na mawimbi ambayo mara nyingi inatafsiriwa kama φ.
Hivyo basi, mwisho wa hesabu hii unaweza kurudia kama,

Ambapo, P = VIcosφ na Q = VIsinφ.
Kiwango hiki S kinatafsiriwa kama nguvu ngumu.
Ukubwa wa nguvu ngumu ikiwa ni |S| = (P2 + Q2)½ kinatafsiriwa kama nguvu yaonekana na viwango lake ni volt-ampere. Kifaa hiki ni zao la thamani yake yote ya umeme na mawimbi. Mara nyingine thamani yake yote ya mawimbi ni muhimu kwa sababu ya athari ya joto kulingana na kanuni ya Joule za joto. Hivyo basi, daraja la mashine ya umeme huamuliwa kwa uwezo wake wa kutumia nguvu yaonekana ndani ya chini ya joto lililo lea.
Imetambuliwa kuwa katika mwisho wa hesabu ya nguvu ngumu, sehemu ya Q [ = VIsinφ ] ni chanya wakati φ [= (α − β)] ni chanya, hivyo mawimbi yanayofuata umeme ambayo ina maana ya kuwa mtaani wa mchawi. Mara nyingine Q ni hasi wakati φ ni hasi; hivyo mawimbi yanayeleka umeme ambayo ina maana ya kuwa mtaani wa kapasitansi.

Nguvu ya Mtaani Moja

Mfumo wa kutuma nguvu ya umeme wa fasi moja haupatikani kwa kweli, lakini bado tunapaswa kujua muktadha wa mfumo wa kutuma nguvu za umeme wa fasi moja kabla ya kuenda kwenye mfumo wa fasi tatu wa sasa. Kabla ya kujadili zaidi kuhusu nguvu ya fasi moja, tujaribu kuelewa viwango mbalimbali vya mfumo wa nguvu ya umeme. Viwango vitatu muhimu vya mfumo wa nguvu ya umeme ni ukubakia, indaktansa na kapasitansi.

Ukubakia

Ukubakia ni sifa asilia ya chochote chenye jinsi, ambayo inachukua haraka ya umeme kwa kuzuia haraka ya elektroni kuchukua njia yake kwa sababu ya magonjwa na atomo ambazo hazikuwezi kuharaka. Joto lilotengenezwa kwa njia hii linapunguliwa na linatafsiriwa kama upungufu wa nguvu ya ohmi. Waktu umeme unafika kwenye resistor, hakutakuwa na tofauti ya fasi kati ya voltage na umeme, ambayo inamaanisha umeme na voltage wana fasi sawa; namba ya fasi kati yao ni sifuri. Ikiwa I umeme unafika kwenye ukubakia R kwa sekunde t, basi nguvu zote zinazopigwa kwa resistor ni I2.R.t. Nguvu hii inatafsiriwa kama nguvu ya faida na nguvu inayotegemea imeelekezwa kama nguvu ya faida.

Indaktansa

Ukubadilika ni sifa ambayo kwa njia ya hii mfumo wa ukubadilika kunakwenda kwenye nyuzi ya umeme wakati wa ghafla chanya na kupeleka hii nyuzi wakati wa ghafla dhahiri ya mzunguko wa umeme wa fasa moja. Ikiwa kuna mzunguko wa umeme 'I' unaelekea katika mfumo wa ukubadilika L Henry, nyuzi inayokwenda katika mfumo huo katika aina ya nyuzi ya magnetic inaweza kutathmini kwa kutumia

Nishati inayohusiana na ukubadilika ni nishati ya marufuku.

Ukubwa la nishati

Ukubwa la nishati ni sifa ambayo kwa njia ya hii mfumo wa ukubwa la nishati kunakwenda kwenye nyuzi ya umeme wakati wa ghafla chanya na kupeleka hii nyuzi wakati wa ghafla dhahiri ya mzunguko wa umeme. Nyuzi inayokwenda kati ya viwanja viwili vya metal vya tension ya umeme V na ukubwa la nishati C, inaweza kutathmini kwa kutumia

Hii nyuzi inakwenda katika aina ya nyuzi ya static electric field. Nishati inayohusiana na capacitor pia ni nishati ya marufuku.

Nishati ya faida na Nishati ya marufuku

Hebu tuweze kuzingatia mzunguko wa nguvu moja ambao umeme unaelekea nyuma ya voltage kwa pembe φ.
Hebu tofauti ya upweke wa umeme v = Vm.sinωt
Basi umeme wa wakati unaweza kutafsiriwa kama i = Im. sin(ωt – φ).
Kwamba, Vm na Im ni thamani za juu za tofauti ya upweke wa umeme na umeme wanavyoongezeka kwa mfano sinusoidal.
Nguvu ya wakati ya mzunguko unaweza kutafsiriwa kama

Nguvu ya Kazi

Nguvu ya Upimaji

Hebu tuweze kuzingatia hali ya kwanza ambayo mzunguko wa nguvu moja unafanana na upimaji, hiyo inamaanisha pembe ya muda kati ya voltage na umeme ni φ = 0 na hivyo,


Kutokana na tathmini hii, ni wazi kwamba, chochote kiwele cha ωt thamani ya cos2ωt haipoweza kuwa zaidi ya 1; hivyo thamani ya p haipoweza kuwa hasi. Thamani ya p ni daima chanya sikuoyake msingi wa muda wa upweke wa umeme v na umeme i, hiyo inamaanisha nishati inayofika kwa njia yake ya asili, yaani kutoka chanzo hadi mteja na p ni kasi ya kutumia nishati na hii inatafsiriwa kama nguvu ya kazi. Tangu hii nguvu itatumika kwa sababu ya athari ya upimaji wa mzunguko wa umeme, basi mara nyingi inatafsiriwa pia kama Ngunvu ya Upimaji.

Nyuzi ya Rekisi

Nyuzi ya Kurekisha

Sasa tafakari kuhusu hali ambapo mzunguko wa nyuzi wa nguvu moja ni kamili wa kurekisha, hiyo inamaanisha kuwa umbo linaendelea nyuma ya vokito kwa pembe φ = + 90o. Kuweka φ = + 90o


Katika ujumbe huu, ulipata kuwa nyuzi inaenda katika vipimo mbalimbali. Kutoka 0o hadi 90o itakuwa na mwanga wa kusini, kutoka 90o hadi 180o itakuwa na mwanga wa kaskazini, kutoka 180o hadi 270o itakuwa tena na mwanga wa kusini na kutoka 270o hadi 360o itakuwa tena na mwanga wa kaskazini. Hivyo hii nyuzi ni ya kusini-kaskazini na maeneo yake yanaweza kubadilika mara mbili ya kasi ya vifaa. Tangu nyuzi inaenda katika vipimo mbalimbali, yaani kutoka chanzo hadi mizigo moja ya mwanga na kutoka mizigo hadi chanzo ya mwanga inayofuata, thamani nyingine ya hii nyuzi ni sifuri. Hivyo hii nyuzi haifanya kazi yoyote muhimu. Hii nyuzi inatafsiriwa kama nyuzi ya rekisi. Tangu taarifa zilizotafsiriwa za nyuzi ya rekisi zinajulikana kama za mzunguko kamili wa kurekisha, hii nyuzi pia inatafsiriwa kama nyuzi ya kurekisha.

Hii inaweza kuchukuliwa kama ikiwa mzunguko unahitaji tu kurekisha, nishati itahifadhiwa kama nishati ya ukame katika mwanga wa kaskazini na itatoa katika mwanga wa kusini na kiwango cha kawaida cha kubadilika, litathibitishwa kama nyuzi ya rekisi ya kurekisha au tu nyuzi ya kurekisha na hii nyuzi itakuwa na miaka sawa ya kaskazini na kusini na thamani nyingine itakuwa sifuri.

Nguvu ya Kapa

Tukitanie sasa kireti cha nguvu ya umeme la anwani moja ambalo ni kamili kwa kapa, hii inamaanisha kwamba mwanza unachelewa voltage kwa 90o, kwa hiyo φ = – 90o.


Kwa hivyo katika muhtasari wa nguvu ya kapa, pia inatumika kuona kwamba nguvu inaenda kwa vitendo mbalimbali. Kutoka 0o hadi 90o itakuwa na nusu mwaka chanya, kutoka 90o hadi 180o itakuwa na nusu mwaka hasi, kutoka 180o hadi 270o itakuwa tena na nusu mwaka chanya na kutoka 270o hadi 360o itakuwa tena na nusu mwaka hasi. Hivyo hii nguvu pia ina tabia ya kusikiza kwa ukuta mara mbili ya ukuta wa umeme. Kwa hiyo, kama nguvu ya induktansi, nguvu ya kapa haiyafanya kazi yoyote ya maana. Hii nguvu pia ni nguvu ya reaktansi.

Mwenzi Mkuu na Mwenzi wa Reaktansi wa Nguvu

Equation ya umeme unaweza kuridhia kama

Ukurasa huu una maneno mawili; cha kwanza ni Vm. Im.cosφ(1 – cos2ωt) ambayo haingekuwa hasi kwa sababu thamani ya (1 – cos2ωt) daima zaidi au sawa na sifuri lakini haiwezi kuwa hasi.

Sehemu hii ya equation ya umeme wa fasi moja inatafsiri kama umeme wa reaktivi ambao pia unajulikana kama umeme halisi au umeme wa kweli. Mwisho wa umeme huu utakuwa na thamani isiyohesabiwa sifuri maana, umeme huu anafanya kazi chanya na kwa hivyo unatafsiriwa kama umeme halisi au mara nyingi kutegemewa kama umeme wa kweli. Sehemu hii ya equation ya umeme inatafsiri kama umeme wa reaktivi ambao pia unajulikana kama umeme halisi au umeme wa kweli.
Maneno ya pili ni Vm. Im.sinφsin2ωt ambayo itakuwa na mzunguko wa hasi na chanya. Kwa hiyo, mwisho wake unakuwa sifuri. Sehemu hii inatafsiri kama sehemu ya reaktivi kwa sababu inasafiri kulingana na mtandao bila kufanya kazi chanya.
Vituo vyote vya umeme halisi na umeme wa reaktivi vinajumuisha vipimo vya watts lakini kusisitisha kuwa sehemu ya reaktivi inatafsiriwa kama umeme usiohalisi, inachukua kwa vipimo vya volti-amperes reaktivi au kwa mfano VAR.
Umeme wa fasi moja unatafsiriwa kama mifumo ya uzinduzi ambako; volts zote zinabadilika pamoja. Inaweza kutengenezwa kwa kubadilisha kitufe kinachopanda katika maumbo ya magnetic au kwa kubadilisha magnetic kuhusu kitufe kinachostahimili. Umeme na current zinazotengenezwa kwa hivyo, basi zinatafsiriwa kama umeme wa fasi moja na current. Aina tofauti za vituo vinapokaza majibu tofauti kwenye matumizi ya sinusoidal input. Tutakagua vituo vyote kwa kawaida ambavyo vinajumuisha tu upinzani wa umeme, capacitance tu na inductor tu, na mzunguko wa hayo tatu na kutajaribu kuelezea equation ya umeme wa fasi moja.

Equation ya Umeme wa Fasi Moja kwa Kituo Kilicho na Upinzani Tu

Hebu tuangalie utanuzi wa nguvu moja kwa mzunguko wa upimaji kamili. Mzunguko unaotumia upimaji kamili unaweza kuwa na chanzo cha kiwango cha kiwango cha V, kama inavyoelezwa chini katika picha.

Hapa, V(t) = kiwango cha muda.
Vm = kiwango cha juu zaidi.
ω = kiwango cha muda kwa radiani/mk.

Kulingana na Sheria ya Ohm ,

Tunaweka thamani ya V(t) kwenye mlinganyo huu tunapata,

Kutokana na mlinganyo (1.1) na (1.5) ni rahisi kutambua kwamba V(t) na IR ni sawa. Hivyo, kwa upimaji kamili, hakuna tofauti ya muda kati ya kiwango na mkondo wa umeme, i.e. wana muda sawa kama inavyoelezwa katika picha (b).

Ngozi ya muda,

Kutokana na mlinganyo wa nguvu moja (1.8) ni rahisi kutambua kwamba ngozi ina vitu viwili, viungo vya kawaida, i.e.

na kingine ni ya kusogeza, i.e.

Thamani yake ni sifuri kwa kila mzunguko. Hivyo, ngozi kwa upimaji kamili inaweza kutolewa kama inavyoelezwa na inaelezwa katika picha (c).

Maelezo ya Namba moja kwa Circuit ya Inductive tu

Inductor ni kitambulisho cha kushiriki. Wakati AC inaingia kwenye inductor, hujitendelezia kusisimua mzunguko wa current kwenye yeye kwa kutengeneza back emf. Kwa hivyo, voltage iliyotumika zaidi ya kuwa na upungufu juu yake inahitaji kubalansha back emf uliotengenezwa. Circuit unayejumuisha inductor safi juu ya chanzo cha sinusoidal voltage Vrms imeonyeshwa chini ya picha.

Tunajua kuwa voltage juu ya inductor inaweza kupewa kama,

Kwa hivyo kutokana na mali ya namba moja ya juu inafanana kwamba I inapungua V kwa π/2 au kwa maneno mengine V inasababisha I kwa π/2, wakati AC inaingia kwenye inductor i.e. I na V zinazozunguka siku sawa kama inavyoonyeshwa katika fig (e).

Namba ya sekunde inaweza kupewa kama,

Hapa, mali ya namba moja inajumuisha tu kifupi na thamani ya namba kwa mfano mzima ni sifuri.

Maelezo ya Namba moja kwa Circuit ya Capacitive tu

Wakati utumbo lililo kwenye capacitor, hujazwa kwanza hadi kiwango chake cha juu na baadaye hutumika. Vito vyacapacitor yanayotolewa kama,


Kwa hivyo ni wazi kutokana na hesabu za nguvu ya fasi moja za I(t) na V(t) kwamba katika kesi ya capacitor current ina menea voltage kwa pembe ya π/2.


Nia ya capacitor ina tu kipengele cha kukusanya na thamani ya nia kwa mwaka kamili ni sifuri.

Maelezo ya Nia ya Fasi Moja kwa Mzunguko wa RL

Umeme wa kiwango cha ohm tu na inductor zimeunganishwa kulingana kama inavyoonyeshwa katika fig (g) chini ya chanzo cha umeme V. Hivyo, drop kwenye R itakuwa VR = IR na kwenye L itakuwa VL = IXL.


Vidrop hizi vidrop vya umeme zinavyoonyeshwa kwa njia ya mstari wa umeme kama inavyoonyeshwa katika fig (i). Vector OA unatafsiri drop kwenye R = IR, vector AD unatafsiri drop kwenye L = IXL na vector OD unatafsiri resultateni ya VR na VL.

ni impedance ya mkataba wa RL.
Kutoka ramani ya vector ni wazi kwamba V inaongoza I na anga ya fasi φ inapatikana,

Hivyo nguvu inajumuisha vitu viwili, moja lenye kifano 0.5 VmImcosφ na lingine yenye kuvunjika 0.5 VmImcos(ωt – φ) ambayo ina thamani sifuri kwa kila mzunguko.
Hivyo ni pekee yake sehemu ya kifano ambayo inashiriki katika matumizi ya nguvu halisi.
Hivyo nguvu, p = VI cos Φ = ( rms voltage × rms current × cosφ) watts
Ambapo cosφ inatafsiriwa kama factor wa nguvu na inapatikana,

I inaweza kutathmini katika vipengele viwili vya rectangular Icosφ pamoja na V na Isinφ kinyume na V. Pekee yake Icosφ inashiriki katika nguvu halisi. Hivyo, pekee yake VIcosφ inatafsiriwa kama sehemu ya wattfull au active component na VIsinφ inatafsiriwa kama sehemu ya wattless au reactive component.

Equation ya Mwendo wa Phase Moja kwa Mzunguko wa RC

Tunajua kwamba sasa katika uwezo safi, huongoza voltage na katika upinzani wowote ni sawa. Kwa hiyo, sasa jumla husonga mbele ya voltage kwa angle ya φ katika mzunguko wa RC. Ikiwa V = Vmsinωt na I itakuwa Imsin(ωt + φ).

Mwendo ni sawa kama ilivyo kwa kasusio la mzunguko wa R-L. Kawaida na mzunguko wa R-L sababu ya nguvu ya umeme inasonga mbele katika mzunguko wa R-C.

Ufafanuzi wa Nguvu ya Phase Tatu

Imepatikana kwamba uzalishaji wa nguvu ya phase tatu unafaa zaidi kuliko uzalishaji wa nguvu ya phase moja. Katika mfumo wa nguvu ya umeme ya phase tatu,voltage na takwimu za sasa ni kiasi cha 120o zimepitwa wakati kila sikuli ya nguvu. Hiyo inamaanisha; kila wave ya voltage ina tofauti ya phase ya 120o hadi wave ya voltage nyingine na kila wave ya sasa pia ina tofauti ya phase ya 120o hadi wave ya sasa nyingine. Ufafanuzi wa nguvu ya phase tatu unaeleza kwamba katika mfumo wa umeme, nguvu tatu za kipekee za phase moja zinachukuliwa na vya tatu tofauti vya umbali wa nguvu. Voltage za hizi nguvu tatu ni kiasi cha 120o mbali kila moja kwa upande mwingine kwa wakati wa phase. Vile vile, sasa za hizi nguvu tatu pia ni kiasi cha 120o mbali kila moja kwa upande mwingine. Mfumo bora wa nguvu ya phase tatu unadumu kama mfumo uliosawazishwa.

Mfumo wa tatu unatafsiriwa kama usio imara wakati kamili moja tu ya umbo la mzunguko tatu haifanani na mengine au kutokana na kuwa namba ya muda kati ya mzunguko huo sio kulingana kwa dharura na 120o.

Faida za Mfumo wa Mzunguko Tatu

Kuna sababu nyingi zinazowezesha nguvu hii kuwa bora kuliko nguvu ya mzunguko mmoja.

1. Maelezo ya nguvu ya mzunguko mmoja ni
   
   Ambayo ni fomu inayotumika kulingana na muda. Hata hivyo, maelezo ya nguvu ya mzunguko tatu ni
   
   Ambayo ni fomu inayostahimili muda. Kwa hivyo, nguvu ya mzunguko mmoja inapiga mdomo. Hii haiathiri motor tofauti lakini kwa motor kubwa, inaweza kusababisha mdomo mkubwa. Kwa hiyo, nguvu ya mzunguko tatu ni bora zaidi kwa mizigo makubwa.

2. Ukubwa wa kifaa cha mzunguko tatu ni mara 1.5 zaidi kuliko ukubwa wa kifaa cha mzunguko mmoja.

3. Motor wa induksi ya mzunguko mmoja haina nguvu ya mwanzo, kwa hivyo tunapaswa kupewa njia ya kushughulikia, lakini motor wa induksi ya mzunguko tatu unawezekana kuanza bila chochote kingine.

4. Namba ya muda na ubora, wote ni kubwa zaidi kwa mfumo wa mzunguko tatu.

Maelezo ya Nguvu ya Mzunguko Tatu

Kwa uhakika, muongozo wa equation ya nguvu za mstari mitatu au kwa kutathmini nguvu za mstari mitatu tunapaswa kwanza kutambua hali nzuri ambayo mstari mitatu unaoonekana utaratibu. Hii inamaanisha kwamba upungufu wa umeme na mchakato katika kila mstari unaofanya tofauti na mstari wengine kwa 120o pia ukubwa wa mchakato wa kila mstari ni sawa na vivyo hivyo ukubwa wa umeme wa kila mstari ni sawa. Sasa, tofauti ya muda kati ya umeme na mchakato katika kila mstari wa mstari mitatu ni φ.

Basi umeme na mchakato wa nyekundu mstari utakuwa
kwa urahisi.
Umeme na mchakato wa manjano mstari utakuwa-
kwa urahisi.
Nyekundu na mchakato wa bluu mstari utakuwa-
kwa urahisi.
Basi, muongozo wa nguvu ya mara moja katika mstari nyekundu ni –

Vivyo hivyo muongozo wa nguvu ya mara moja katika mstari manjano ni –

Vivyo hivyo muongozo wa nguvu ya mara moja katika mstari bluu ni –

Nguvu kamili ya mstari mitatu ya mfumo ni jumla ya nguvu binafsi katika kila mstari-

Muongozo wa nguvu huo unaonyesha kuwa nguvu ya mara moja ni daima na sawa na tatu mara nguvu halisi kwa mstari. Katika maelezo ya nguvu ya mstari mmoja tulipata kuwa kuna vipengele vya nguvu ya reactive na active, lakini katika maelezo ya nguvu ya mstari mitatu, nguvu ya mara moja ni daima. Kwa kweli katika mfumo wa mstari mitatu, nguvu ya reactive katika kila mstari binafsi sio sifuri lakini jumla yao kila wakati ni sifuri.

Nguzo mawili ni aina ya nishati ya magneeti, inayotembea kwa kila sekunde katika mkondo wa umeme. Viwango vyake ni VAR (Volt Ampere Reactive). Hii nguzo haiwezi kutumika katika mkondo wa AC. Lakini, katika mkondo wa DC inaweza kutumika kuongeza moto kama vile wakati kondensa na induktori zinazokuwa na umeme huunganishwa kwenye resistor, nishati iliyohifadhiwa huanza kupungua kwa kuongeza moto. Mfumo wetu wa umeme unafanya kazi kwa kutumia mkondo wa AC na zaidi ya bidhaa tunazotumia kila siku zina maudhui ya induktori au kondensa, kwa hiyo nguzo mawili ni mtazamo muhimu kutoka upande wa umeme.

Chanzo: Electrical4u.

Aidha: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.