కరెంట్, వోల్టేజ్, పవర్: విద్యుత్ యొక్క ప్రాథమిక లక్షణాలు

మనిషి తన అవసరాలను తీర్చడానికి చాలా కాలంగా విద్యుత్తును ఉపయోగిస్తున్నాడు, కానీ అది కనిపించదు, ఇంద్రియాల ద్వారా గ్రహించబడదు, కాబట్టి అర్థం చేసుకోవడం కష్టం. విద్యుత్ ప్రక్రియల వివరణను సరళీకృతం చేయడానికి, అవి తరచుగా కదిలే ద్రవం యొక్క హైడ్రాలిక్ లక్షణాలతో పోల్చబడతాయి.

ఉదాహరణకు, ఆమె మా అపార్ట్మెంట్కు వైర్ ద్వారా వస్తుంది విద్యుశ్చక్తి రిమోట్ జనరేటర్ల నుండి మరియు ఒత్తిడి పంపు నుండి పంపు నీటిని. అయినప్పటికీ, స్విచ్ లైట్లను ఆపివేస్తుంది మరియు క్లోజ్డ్ వాటర్ పీపాలో నుంచి నీళ్లు బయిటికి రావడాన్ని నిరోధిస్తుంది. ఉద్యోగం చేయడానికి, మీరు స్విచ్ ఆన్ చేసి, పీపాలో నుంచి నీళ్లు బయిటికి రావడమునకు వేసివుండే చిన్న గొట్టము తెరవాలి.

తీగల ద్వారా ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క నిర్దేశిత ప్రవాహం బల్బ్ యొక్క ఫిలమెంట్‌కు వెళుతుంది (విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రవహిస్తుంది) ఇది కాంతిని విడుదల చేస్తుంది. కుళాయి నుండి వచ్చే నీరు సింక్‌లోకి పోతుంది.

ఈ సారూప్యత పరిమాణాత్మక లక్షణాలను అర్థం చేసుకోవడం, కరెంట్ యొక్క బలాన్ని ద్రవ కదలిక వేగానికి సంబంధించి మరియు ఇతర పారామితులను అంచనా వేయడం కూడా సాధ్యం చేస్తుంది.

మెయిన్స్ వోల్టేజ్ ద్రవ మూలం యొక్క శక్తి సంభావ్యతతో పోల్చబడుతుంది. ఉదాహరణకు, పైప్‌లోని పంపు నుండి హైడ్రాలిక్ పీడనం పెరుగుదల ద్రవ కదలిక యొక్క అధిక వేగాన్ని సృష్టిస్తుంది మరియు వోల్టేజ్‌లో పెరుగుదల (లేదా దశ యొక్క పొటెన్షియల్‌ల మధ్య వ్యత్యాసం - ఇన్‌పుట్ వైర్ మరియు పని సున్నా - అవుట్‌పుట్) బల్బ్ యొక్క ప్రకాశాన్ని పెంచుతుంది, దాని రేడియేషన్ యొక్క బలం .

ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ యొక్క ప్రతిఘటన హైడ్రాలిక్ ప్రవాహం యొక్క బ్రేకింగ్ శక్తితో పోల్చబడుతుంది. ప్రవాహం రేటు దీని ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది:

• ద్రవ స్నిగ్ధత;

• చానెల్స్ యొక్క క్రాస్-సెక్షన్లో అడ్డుపడటం మరియు మార్పు. (నీటి పీపాలో నుంచి నీళ్లు బయిటికి రావడమునకు వేసివుండే చిన్న గొట్టము విషయంలో, నియంత్రణ వాల్వ్ యొక్క స్థానం.)

విద్యుత్ నిరోధకత యొక్క విలువ అనేక కారకాలచే ప్రభావితమవుతుంది:

• కండక్టర్‌లో ఉచిత ఎలక్ట్రాన్‌ల ఉనికిని నిర్ణయించే మరియు ప్రభావితం చేసే పదార్ధం యొక్క నిర్మాణం ప్రతిఘటన; 

• క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం మరియు ప్రస్తుత కండక్టర్ యొక్క పొడవు;

• ఉష్ణోగ్రత.

విద్యుత్ శక్తి కూడా హైడ్రాలిక్స్‌లో ప్రవాహం యొక్క శక్తి సామర్థ్యంతో పోల్చబడుతుంది మరియు యూనిట్ సమయానికి చేసిన పని నుండి అంచనా వేయబడుతుంది. ఎలక్ట్రికల్ ఉపకరణం యొక్క శక్తి ప్రస్తుత డ్రా మరియు అప్లైడ్ వోల్టేజ్ (AC మరియు DC సర్క్యూట్‌ల కోసం) ద్వారా వ్యక్తీకరించబడుతుంది.

విద్యుత్తు యొక్క ఈ లక్షణాలన్నింటినీ ప్రసిద్ధ శాస్త్రవేత్తలు అధ్యయనం చేశారు, వారు కరెంట్, వోల్టేజ్, పవర్, రెసిస్టెన్స్ నిర్వచనాలు ఇచ్చారు మరియు వాటి మధ్య పరస్పర సంబంధాలను గణిత పద్ధతుల ద్వారా వివరించారు.

నిర్దిష్ట సర్క్యూట్‌ల పనితీరును విశ్లేషించడానికి ఉపయోగించే AC మరియు DC సర్క్యూట్‌లకు సంబంధించిన సాధారణ సంబంధాలను క్రింది పట్టిక చూపుతుంది.

వాటి ఉపయోగం యొక్క కొన్ని ఉదాహరణలను చూద్దాం.

ఉదాహరణ #1. ప్రతిఘటన మరియు శక్తిని ఎలా లెక్కించాలి

మీరు లైటింగ్ సర్క్యూట్‌కు శక్తినివ్వడానికి ప్రస్తుత పరిమితిని ఎంచుకోవాలనుకుంటున్నారని అనుకుందాం. మేము ఆన్-బోర్డ్ నెట్వర్క్ «U» సరఫరా వోల్టేజ్ తెలుసు, 24 వోల్ట్లకు సమానం మరియు ప్రస్తుత వినియోగం «I» 0.5 ఆంప్స్, ఇది మించకూడదు. ఓం యొక్క చట్టం యొక్క వ్యక్తీకరణ (9) ప్రకారం, మేము ప్రతిఘటనను లెక్కించాము «R». R = 24 / 0.5 = 48 ఓంలు.

మొదటి చూపులో, నిరోధకం యొక్క విలువ నిర్ణయించబడుతుంది. అయితే, ఇది సరిపోదు. సెమా యొక్క విశ్వసనీయ ఆపరేషన్ కోసం, ప్రస్తుత వినియోగం ప్రకారం శక్తిని లెక్కించడం అవసరం.

జూల్-లెంజ్ చట్టం యొక్క ఆపరేషన్ ప్రకారం, క్రియాశీల శక్తి «P» వైర్ గుండా వెళుతున్న ప్రస్తుత «I» మరియు అనువర్తిత వోల్టేజ్ «U»కి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ఈ సంబంధం పట్టికలోని ఫార్ములా (11) ద్వారా వివరించబడింది. క్రింద.

మేము లెక్కిస్తాము: P = 24×0.5 = 12 W.

మేము సూత్రాలు (10) లేదా (12) ఉపయోగిస్తే అదే విలువను పొందుతాము.

ప్రస్తుత వినియోగం ద్వారా రెసిస్టర్ యొక్క శక్తిని లెక్కించడం ఎంచుకున్న సర్క్యూట్‌లో 48 ఓం మరియు 12 W నిరోధకతను ఉపయోగించాల్సిన అవసరం ఉందని చూపిస్తుంది. తక్కువ శక్తితో ఉన్న రెసిస్టర్ అనువర్తిత లోడ్‌లను తట్టుకోదు, అది వేడెక్కుతుంది మరియు కాలిపోతుంది. ప్రస్తుత సమయంతో.

లోడ్ కరెంట్ మరియు నెట్‌వర్క్ వోల్టేజ్ వినియోగదారు యొక్క శక్తిని ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయనే దానిపై ఆధారపడటాన్ని ఈ ఉదాహరణ చూపిస్తుంది.

ఉదాహరణ #2. కరెంట్‌ను ఎలా లెక్కించాలి

వంటగదిలో గృహ విద్యుత్ ఉపకరణాలను శక్తివంతం చేయడానికి ఉద్దేశించిన సాకెట్ల సమూహం కోసం, రక్షిత సర్క్యూట్ బ్రేకర్ను ఎంచుకోవడం అవసరం. పాస్పోర్ట్ డేటా ప్రకారం పరికరాల శక్తి 2.0, 1.5 మరియు 0.6 kW.

సమాధానం. అపార్ట్మెంట్ 220-వోల్ట్ సింగిల్-ఫేజ్ AC నెట్‌వర్క్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. అదే సమయంలో పని చేయడానికి కనెక్ట్ చేయబడిన అన్ని పరికరాల మొత్తం శక్తి 2.0 + 1.5 + 0.6 = 4.1 kW = 4100 W.

ఫార్ములా (2) ఉపయోగించి, వినియోగదారుల సమూహం యొక్క మొత్తం కరెంట్‌ను మేము నిర్ణయిస్తాము: 4100/220 = 18.64 ఎ.

సమీప రేట్ సర్క్యూట్ బ్రేకర్ ట్రిప్పింగ్ రేట్ 20 ఆంప్స్. మేము దానిని ఎంచుకుంటాము. 16 A కంటే తక్కువ విలువ కలిగిన యంత్రం ఓవర్‌లోడ్ నుండి శాశ్వతంగా మూసివేయబడుతుంది.

ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్‌లో ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌ల పారామితులలో తేడాలు

సింగిల్-ఫేజ్ నెట్‌వర్క్‌లు

ఎలక్ట్రికల్ ఉపకరణాల పారామితులను విశ్లేషించేటప్పుడు, పారిశ్రామిక ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రభావం కారణంగా, కెపాసిటర్లలో కెపాసిటివ్ లోడ్లు కనిపించినప్పుడు, ప్రత్యామ్నాయ కరెంట్ సర్క్యూట్లలో వాటి ఆపరేషన్ యొక్క విశేషాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం (అవి ప్రస్తుత వెక్టర్‌ను 90 ద్వారా మారుస్తాయి. వోల్టేజ్ వెక్టార్ కంటే డిగ్రీల ముందు), మరియు కాయిల్ యొక్క వైండింగ్లలో - ప్రేరక (కరెంట్ వోల్టేజ్ వెనుక 90 డిగ్రీలు). ఎలక్ట్రికల్ ఇంజినీరింగ్‌లో వాటిని రియాక్టివ్ లోడ్‌లు అంటారు... అవి కలిసి రియాక్టివ్ పవర్ నష్టాలను సృష్టిస్తాయి «Q» అది ఉపయోగకరమైన పనిని చేయదు.

క్రియాశీల లోడ్లతో, ప్రస్తుత మరియు వోల్టేజ్ మధ్య దశల మార్పు ఉండదు.

ఈ విధంగా, ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ సర్క్యూట్‌లలో ఎలక్ట్రికల్ ఉపకరణం యొక్క శక్తి యొక్క క్రియాశీల విలువకు రియాక్టివ్ భాగం జోడించబడుతుంది, దీని కారణంగా మొత్తం శక్తి పెరుగుతుంది, ఇది సాధారణంగా పూర్తి అని పిలువబడుతుంది మరియు సూచిక «S» ద్వారా సూచించబడుతుంది.

సింగిల్-ఫేజ్ నెట్‌వర్క్‌లో ఆల్టర్నేటింగ్ సైనూసోయిడల్ కరెంట్

ఎలక్ట్రిక్ కరెంట్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ వోల్టేజ్ సైనూసోయిడల్ పద్ధతిలో సమయంతో మారుతూ ఉంటాయి. దీని ప్రకారం, అధికారంలో మార్పు ఉంది. వివిధ సమయాలలో వారి పారామితులను నిర్ణయించడం చాలా అర్ధవంతం కాదు. అందువల్ల, మొత్తం (ఇంటిగ్రేటింగ్) విలువలు ఒక నిర్దిష్ట కాలానికి ఎంపిక చేయబడతాయి, ఒక నియమం వలె, డోలనం కాలం T.

ఆల్టర్నేటింగ్ మరియు డైరెక్ట్ కరెంట్ సర్క్యూట్ల పారామితుల మధ్య వ్యత్యాసాలను తెలుసుకోవడం ప్రతి నిర్దిష్ట సందర్భంలో ప్రస్తుత మరియు వోల్టేజ్ ద్వారా శక్తిని సరిగ్గా లెక్కించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.

మూడు-దశల నెట్వర్క్లు

ప్రాథమికంగా, అవి మూడు ఒకే విధమైన సింగిల్-ఫేజ్ సర్క్యూట్‌లను కలిగి ఉంటాయి, సంక్లిష్ట విమానంలో 120 డిగ్రీల ద్వారా ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా ఆఫ్‌సెట్ చేయబడతాయి. అవి ప్రతి దశలో లోడ్‌లలో కొద్దిగా భిన్నంగా ఉంటాయి, వోల్టేజ్ నుండి కరెంట్‌ను యాంగిల్ ఫై ద్వారా మారుస్తాయి. ఈ అసమానత కారణంగా, తటస్థ కండక్టర్‌లో ప్రస్తుత I0 సృష్టించబడుతుంది.

మూడు-దశల నెట్‌వర్క్‌లో ఆల్టర్నేటింగ్ సైనూసోయిడల్ కరెంట్

ఈ వ్యవస్థలోని వోల్టేజ్ దశ వోల్టేజీలు (220 V) మరియు లైన్ వోల్టేజీలు (380 V) కలిగి ఉంటుంది.

సర్క్యూట్‌కు కనెక్ట్ చేయబడిన మూడు-దశల ప్రస్తుత పరికరం యొక్క శక్తి ప్రతి దశలోని భాగాల మొత్తం. ఇది ప్రత్యేక పరికరాలను ఉపయోగించి కొలుస్తారు: wattmeters (క్రియాశీల భాగం) మరియు varmeters (రియాక్టివ్). త్రిభుజం సూత్రాన్ని ఉపయోగించి వాట్మీటర్ మరియు వర్మీటర్ కొలతల ఆధారంగా మూడు-దశల ప్రస్తుత పరికరం యొక్క మొత్తం విద్యుత్ వినియోగాన్ని లెక్కించడం సాధ్యపడుతుంది.

పొందిన విలువల యొక్క తదుపరి గణనలతో వోల్టమీటర్ మరియు అమ్మీటర్ యొక్క ఉపయోగం ఆధారంగా పరోక్ష కొలత పద్ధతి కూడా ఉంది.

మీరు మొత్తం ప్రస్తుత వినియోగాన్ని కూడా లెక్కించవచ్చు, స్పష్టమైన శక్తి S యొక్క పరిమాణాన్ని తెలుసుకోవడం. దీన్ని చేయడానికి, లైన్ వోల్టేజ్ విలువతో దానిని విభజించడానికి సరిపోతుంది.