¿Cómo se mide la potencia útil? Características de la medición de potencia. Cargas capacitivas e inductivas.

El concepto de potencia (M) está asociado a la productividad de un mecanismo, máquina o motor en particular. M se puede definir como la cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo. Es decir, M es igual a la relación entre el trabajo y el tiempo dedicado a su finalización. En lo generalmente aceptado sistema internacional Unidades (SI) La única unidad de medida de M es el vatio. Junto con esto, los caballos de fuerza (hp) siguen siendo un indicador alternativo para M. En muchos países del mundo se acostumbra medir la M de los motores de combustión interna en CV y ​​la M de los motores eléctricos en vatios.

Variedades de EIM

Con el desarrollo del progreso científico y tecnológico, apareció gran número varias unidades de potencia (PMU). Entre ellos, los más demandados hoy en día son W, kgsm/s, erg/s y hp. Para evitar confusiones al pasar de un sistema de medición a otro, se compiló la siguiente tabla EIM, en la que se mide la potencia real.

Tablas de relaciones entre EIM

Medición de M en mecánica.

Todos los cuerpos en el mundo real se ponen en movimiento mediante una fuerza que se les aplica. El impacto sobre el cuerpo de uno o más vectores se denomina trabajo mecánico (P). Por ejemplo, la fuerza de tracción de un coche lo pone en movimiento. Esto logra así la R mecánica.

Desde un punto de vista científico, P es una cantidad física “A”, determinada por el producto de la magnitud de la fuerza “F”, la distancia de movimiento del cuerpo “S” y el coseno del ángulo entre los vectores de estas dos cantidades.

La fórmula de trabajo se ve así:

A = F x S x cos (F, S).

M "N" en este caso estará determinada por la relación entre la cantidad de trabajo y el período de tiempo "t" durante el cual las fuerzas actuaron sobre el cuerpo. Por tanto, la fórmula que define M será:

Motor mecánico M

La cantidad física M en mecánica caracteriza las capacidades de varios motores. En los automóviles, la M del motor está determinada por el volumen de las cámaras de combustión de combustible líquido. M de un motor es trabajo (la cantidad de energía generada) por unidad de tiempo. Durante su funcionamiento, el motor convierte un tipo de energía en otro potencial. En este caso el motor se mueve energía termal de la combustión de combustible a energía cinética del movimiento de rotación.

¡Importante saberlo! El principal indicador del motor M es el par máximo.

Es el par el que crea la fuerza de tracción del motor. Cuanto mayor sea este indicador, mayor será la M de la unidad.

En nuestro país, las unidades de potencia M se calculan en caballos de fuerza. En todo el mundo existe una tendencia a calcular M en W. Ahora la característica de potencia se indica en la documentación en dos dimensiones a la vez en hp. y kilovatios. En qué unidad de medida M lo determina el fabricante de las instalaciones eléctricas y mecánicas de potencia.

electricidad

La M eléctrica se caracteriza por la tasa de conversión de energía eléctrica en energía mecánica, térmica o luminosa. Según el Sistema Internacional SI, un vatio es un EIM en el que se mide la potencia total de la electricidad.

es decir, el producto de los vectores de fuerza y ​​la velocidad de movimiento es potencia. ¿Cómo se mide? Según el sistema internacional SI, la unidad de medida de esta cantidad es 1 vatio.

Watt y otras unidades de potencia.

Watt significa potencia, donde se realiza un julio de trabajo en un segundo. La última unidad lleva el nombre del inglés J. Watt, quien inventó y construyó la primera máquina de vapor. Pero utilizó otra cantidad: los caballos de fuerza, que todavía se utilizan en la actualidad. Un caballo de fuerza equivale aproximadamente a 735,5 vatios.

Así, además de en vatios, la potencia se mide en caballos de fuerza métricos. Y para un valor muy pequeño, también se utiliza Erg, igual a diez elevado a menos la séptima potencia de Watt. También es posible medir en una unidad de masa/fuerza/metros por segundo, lo que equivale a 9,81 Watts.

potencia del motor

Este valor es uno de los más importantes en cualquier motor, que se presenta en un amplio rango de potencia. Por ejemplo, una afeitadora eléctrica tiene centésimas de kilovatio y un cohete espacial tiene millones.

Diferentes cargas requieren diferente potencia para mantener una determinada velocidad. Por ejemplo, un automóvil se volverá más pesado si se le coloca más carga. Entonces aumentará la fuerza de fricción sobre la carretera. Por lo tanto, para mantener la misma velocidad que en estado descargado, se necesitará más potencia. En consecuencia, el motor consumirá más combustible. Todos los conductores conocen este hecho.

Pero a altas velocidades también es importante la inercia de la máquina, que es directamente proporcional a su masa. Los conductores experimentados que son conscientes de este hecho encuentran la mejor combinación de combustible y velocidad al conducir para consumir menos gasolina.

poder actual

¿Cómo se mide la potencia actual? En la misma unidad SI. Se puede medir por métodos directos o indirectos.

El primer método se implementa mediante un vatímetro, que consume una cantidad significativa de energía y carga mucho la fuente de corriente. Se puede utilizar para medir diez vatios o más. El método indirecto se utiliza cuando es necesario medir valores pequeños. Los instrumentos para ello son un amperímetro y un voltímetro conectados al consumidor. La fórmula en este caso se verá así:

Con una resistencia de carga conocida, medimos la corriente que fluye a través de ella y encontramos la potencia de la siguiente manera:

P = yo 2 ∙ R norte.

Usando la fórmula P = I 2 /R n, también se puede calcular la potencia actual.

Tampoco es ningún secreto cómo se mide en una red de corriente trifásica. Para ello, se utiliza un dispositivo ya familiar: un vatímetro. Además, el problema de cómo se mide la energía eléctrica se puede resolver utilizando uno, dos o incluso tres dispositivos. Por ejemplo, una instalación de cuatro cables requeriría tres dispositivos. Y para tres cables con carga asimétrica: dos.

¡Hola! Para calcular una cantidad física llamada potencia, utilizan la fórmula donde la cantidad física - trabajo - se divide por el tiempo durante el cual se realizó este trabajo.

Se parece a esto:

P, W, N=A/t, (W=J/s).

Dependiendo de los libros de texto y las secciones de física, la potencia en la fórmula se puede indicar con las letras P, W o N.

Muy a menudo, la energía se utiliza en ramas de la física y la ciencia como la mecánica, la electrodinámica y la ingeniería eléctrica. En cada caso, la potencia tiene su propia fórmula de cálculo. También es diferente para corriente alterna y continua. Los vatímetros se utilizan para medir la potencia.

Ahora sabes que la potencia se mide en vatios. En inglés, watt es watt, la designación internacional es W, la abreviatura rusa es W. Es importante recordar esto, porque todos los electrodomésticos tienen este parámetro.

La potencia es una cantidad escalar, no es un vector, a diferencia de la fuerza, que puede tener una dirección. En mecánica, la forma general de la fórmula de potencia se puede escribir de la siguiente manera:

P=F*s/t, donde F=A*s,

De las fórmulas se puede ver cómo en lugar de A sustituimos la fuerza F multiplicada por la trayectoria s. Como resultado, la potencia en mecánica se puede escribir como fuerza multiplicada por la velocidad. Por ejemplo, un coche que tiene cierta potencia se ve obligado a reducir la velocidad al circular cuesta arriba, ya que para ello se requiere más fuerza.

La potencia humana media se considera de 70 a 80 W. La potencia de los automóviles, aviones, barcos, cohetes y plantas industriales a menudo se mide en caballos de fuerza. Los caballos de fuerza se utilizaban mucho antes de que se introdujeran los vatios. Un caballo de fuerza equivale a 745,7 W. Además, en Rusia se acepta que l. Con. igual a 735,5 W.

Si de repente, 20 años después, en una entrevista entre transeúntes, te preguntan por casualidad sobre la potencia, recuerdas que la potencia es la relación entre el trabajo A realizado por unidad de tiempo t. Si puedes decirlo, sorprende gratamente a la multitud. De hecho, en esta definición, lo principal a recordar es que el divisor aquí es el trabajo A y el divisor es el tiempo t. Como resultado, teniendo trabajo y tiempo, y dividiendo el primero por el segundo, obtenemos la tan ansiada potencia.

Al elegir en las tiendas, es importante prestar atención a la potencia del dispositivo. Cuanto más potente sea el hervidor, más rápido calentará el agua. La potencia del aire acondicionado determina el tamaño del espacio que puede enfriar sin ejercer una carga extrema sobre el motor. Cuanto mayor sea la potencia de un aparato eléctrico, más corriente consumirá, más electricidad consumirá y mayor será la factura de la luz.

En general, la potencia eléctrica está determinada por la fórmula:

donde I es la corriente, U es el voltaje

A veces incluso se mide en voltios-amperios, escritos como V*A. La potencia total se mide en voltamperios y para calcular potencia activa es necesario multiplicar la potencia total por el coeficiente de rendimiento (eficiencia) del dispositivo, luego obtenemos la potencia activa en vatios.

A menudo, los electrodomésticos como el aire acondicionado, el refrigerador o la plancha funcionan cíclicamente, encendiéndose y apagándose desde el termostato, y su potencia promedio durante el tiempo total de funcionamiento puede ser pequeña.

En los circuitos de corriente alterna, además del concepto de potencia instantánea, que coincide con la potencia física general, existen potencias activa, reactiva y aparente. La potencia aparente es igual a la suma de la potencia activa y reactiva.

Para medir la potencia, se utilizan dispositivos electrónicos: vatímetros. La unidad de medida Watt recibió su nombre en honor al inventor de la máquina de vapor mejorada, que revolucionó las centrales eléctricas de la época. Gracias a esta invención se aceleró el desarrollo de la sociedad industrial, aparecieron trenes, barcos de vapor y fábricas que utilizaban la potencia de la máquina de vapor para el movimiento y la producción de productos.

Todos nos hemos topado muchas veces con el concepto de poder. Por ejemplo, diferentes coches tienen diferente potencia de motor. Además, los aparatos eléctricos pueden tener diferentes niveles de potencia, incluso si tienen el mismo propósito.

La potencia es una cantidad física que caracteriza la velocidad del trabajo.

Respectivamente, La potencia mecánica es una cantidad física que caracteriza la velocidad del trabajo mecánico:

Es decir, la potencia es trabajo por unidad de tiempo.

La potencia en el sistema SI se mide en vatios: [ norte] = [W].

1 W es 1 J de trabajo realizado en 1 s.

Existen otras unidades de medida de potencia, como los caballos de fuerza:

Es en caballos de fuerza como se mide con mayor frecuencia la potencia del motor de un automóvil.

Volvamos a la fórmula de la potencia: conocemos la fórmula mediante la cual se calcula el trabajo: Por lo tanto podemos reordenar la expresión de potencia:

Luego, en la fórmula formamos la relación entre el módulo de desplazamiento y el período de tiempo. Esta es, como sabes, la velocidad:

Solo tenga en cuenta que en la fórmula resultante usamos el módulo de velocidad, ya que no dividimos el movimiento en sí, sino su módulo por tiempo. Entonces, la potencia es igual al producto del módulo de fuerza, el módulo de velocidad y el coseno del ángulo entre sus direcciones.

Esto es bastante lógico: digamos, la potencia del pistón se puede aumentar aumentando la fuerza de su acción. Al aplicar más fuerza hará más trabajo en el mismo tiempo, es decir, aumentará la potencia. Pero incluso si dejamos la fuerza constante y hacemos que el pistón se mueva más rápido, sin duda aumentará el trabajo realizado por unidad de tiempo. En consecuencia, la potencia aumentará.

Ejemplos de resolución de problemas.

Tarea 1. La potencia de la motocicleta es de 80 CV. Moviéndose por un tramo horizontal, un motociclista alcanza una velocidad de 150 km/h. Al mismo tiempo, el motor funciona al 75% de su potencia máxima. Determine la fuerza de fricción que actúa sobre la motocicleta.

Tarea 2. El caza, bajo la influencia de una fuerza de empuje constante dirigida en un ángulo de 45° con respecto al horizonte, acelera de 150 m/s a 570 m/s. Al mismo tiempo, la velocidad vertical y horizontal del caza aumenta en mismo valor en cada momento del tiempo. La masa del caza es de 20 toneladas. Si el caza acelera durante un minuto, ¿cuál es la potencia de su motor?

Si necesita unir unidades de energía a un solo sistema, necesitará nuestro convertidor de conversión de energía en línea. Y a continuación puedes leer cómo se mide la potencia.

¿Qué es la fuerza y ​​el poder? Cómo se mide este indicador, qué dispositivos se utilizan y cómo se utilizan en la práctica, lo consideraremos más adelante en este artículo.

Fortaleza

En el mundo, todos los cuerpos de naturaleza física comienzan a moverse debido a la fuerza. Cuando se expone a él, con la misma dirección de movimiento del cuerpo o en sentido opuesto, se realiza trabajo. Por tanto, alguna fuerza actúa sobre el cuerpo.

Así, una bicicleta se pone en marcha gracias a la fuerza de las piernas de una persona, y el tren se ve afectado por la fuerza de tracción de una locomotora eléctrica. Un impacto similar ocurre con cualquier movimiento. El trabajo de una fuerza es la cantidad en la que se multiplican el módulo de la fuerza, el módulo de desplazamiento del punto de su aplicación y el coseno del ángulo entre los vectores de estos indicadores. La fórmula en este caso se ve así:

A = F s porque (F, s)

Si el ángulo entre estos vectores no es cero, entonces siempre se realiza trabajo. Además, puede tener un significado tanto positivo como negativo. No habrá ninguna fuerza que actúe sobre el cuerpo en un ángulo de 90°.

Consideremos, por ejemplo, un carro tirado por la fuerza muscular de un caballo. En otras palabras, el trabajo lo realiza la fuerza de tracción en la dirección del movimiento del carro. Pero cuando se dirige hacia abajo o perpendicularmente, no funciona (por cierto, la potencia del motor se mide en caballos).

El trabajo realizado por una fuerza es una cantidad escalar y se mide en julios. Podría ser:

• resultante (bajo la influencia de varias fuerzas);
• no constante (entonces el cálculo se realiza con una integral).

Fuerza

¿Cómo se mide esta cantidad? Primero, veamos qué es. Está claro que el cuerpo comienza a moverse debido a la fuerza ejercida, sin embargo, en la práctica, además de esto, es necesario saber exactamente cómo se logra.

La obra podrá finalizarse en diferentes plazos. Por ejemplo, la misma acción puede realizarse mediante un motor pequeño o un motor eléctrico grande. La única pregunta es cuánto tiempo llevará producirlo. La cantidad responsable de esta tarea es la potencia. La forma en que se mide queda claro a partir de la definición: esta es la relación entre el trabajo durante un tiempo específico y su valor:

Por pasos lógicos llegamos a la siguiente fórmula:

es decir, el producto de los vectores de fuerza y ​​la velocidad de movimiento es potencia. ¿Cómo se mide? Según el sistema internacional SI, la unidad de medida de esta cantidad es 1 vatio.

Watt y otras unidades de potencia.

Watt significa potencia, donde se realiza un julio de trabajo en un segundo. La última unidad lleva el nombre del inglés J. Watt, quien inventó y construyó la primera máquina de vapor. Pero utilizó otra cantidad: los caballos de fuerza, que todavía se utilizan en la actualidad. aproximadamente igual a 735,5 vatios.

Así, además de en vatios, la potencia se mide en caballos de fuerza métricos. Y para un valor muy pequeño, también se utiliza Erg, igual a diez elevado a menos la séptima potencia de Watt. También es posible medir en una unidad de masa/fuerza/metros por segundo, lo que equivale a 9,81 Watts.

potencia del motor

Este valor es uno de los más importantes en cualquier motor, que se presenta en un amplio rango de potencia. Por ejemplo, una afeitadora eléctrica tiene centésimas de kilovatio y un cohete espacial tiene millones.

Diferentes cargas requieren diferente potencia para mantener una determinada velocidad. Por ejemplo, un automóvil se volverá más pesado si se le coloca más carga. Entonces el camino aumentará. Por lo tanto, para mantener la misma velocidad que en estado descargado, se necesitará más potencia. En consecuencia, el motor consumirá más combustible. Todos los conductores conocen este hecho.

Pero a altas velocidades también es importante la inercia de la máquina, que es directamente proporcional a su masa. Los conductores experimentados que son conscientes de este hecho encuentran la mejor combinación de combustible y velocidad al conducir para consumir menos gasolina.

poder actual

¿Cómo se mide la potencia actual? En la misma unidad SI. Se puede medir por métodos directos o indirectos.

El primer método se implementa mediante un vatímetro, que consume una cantidad significativa de energía y carga mucho la fuente de corriente. Se puede utilizar para medir diez vatios o más. El método indirecto se utiliza cuando es necesario medir valores pequeños. Los instrumentos para ello son un amperímetro y un voltímetro conectados al consumidor. La fórmula en este caso se verá así:

Con una resistencia de carga conocida, medimos la corriente que fluye a través de ella y encontramos la potencia de la siguiente manera:

P = yo 2 ∙ R norte.

Usando la fórmula P = I 2 /R n, también se puede calcular la potencia actual.

Tampoco es ningún secreto cómo se mide en una red de corriente trifásica. Para ello, se utiliza un dispositivo ya familiar: un vatímetro. Además, es posible resolver el problema de lo que se mide utilizando uno, dos o incluso tres instrumentos. Por ejemplo, una instalación de cuatro cables requeriría tres dispositivos. Y para tres cables con carga asimétrica: dos.

El poder es una cantidad física que muestra cuánta energía se mueve en el interior. circuito electrico equipamiento específico. ¿Qué es, en qué unidades se expresa, cómo se mide la potencia, qué dispositivos existen para ello? Más sobre esto y más a continuación.

La potencia es una forma escalar de cantidad física que es igual a la tasa de cambio con la conversión, transmisión o consumo de energía del sistema. Según un concepto más estricto, este es un indicador que es igual a la relación entre el tiempo dedicado al trabajo y el período mismo dedicado al trabajo. En mecánica se designa con el símbolo N. En ingeniería eléctrica se utiliza la letra P. A menudo también se puede ver el símbolo W, de la palabra vatio.

Fuerza

Existe una diferencia entre útil, bruto y nominal en el motor de una máquina. La potencia útil es la potencia del motor, excluidos los costes que se gastan en el funcionamiento de todos los demás sistemas. Llena es la potencia indicada sin deducciones, y nominal la indicada y garantizada de fábrica.

¡Información adicional! Vale la pena señalar que también hay potencia sonora y sonido explosivo. En el primer caso, se trata de una cantidad escalar asociada a las ondas sonoras y a la energía sonora, que también se mide en vatios, y el segundo está asociada a la liberación de energía de las descomposiciones de TNT.

Concepto básico en el tutorial.

¿En qué se mide?

Los caballos de fuerza se consideran una unidad de medida obsoleta. Respondiendo claramente a la pregunta de cómo se mide la potencia mecánica, cabe señalar que, según los indicadores internacionales modernos, la unidad de potencia es el vatio. Vale la pena señalar que el vatio es una unidad derivada que está relacionada con otras. Es igual a julios por segundo o kilogramo por metro cuadrado dividido por segundo. Además, un vatio es un voltio multiplicado por un amperio.

Es importante señalar que un vatio se divide en mega, kilo y voltiamperio.

Fórmulas para medir

La potencia es una cantidad que está directamente relacionada con otros indicadores. Por lo tanto, está directamente relacionado con el tiempo, la fuerza, la velocidad, el vector de fuerza y ​​la velocidad, el módulo de fuerza y ​​velocidad, el par y la frecuencia de rotación. A menudo, en las fórmulas para calcular el tipo de potencia eléctrica, también se utilizan el número Pi, el indicador de resistencia, la corriente instantánea con voltaje en una sección específica de la red eléctrica, la potencia activa, total y reactiva. Un participante directo en el cálculo es la amplitud con la velocidad angular y la intensidad de la corriente inicial con el voltaje.

Eléctrico

La potencia eléctrica es una cantidad que muestra la velocidad o transformación con la que algo se mueve. energía eléctrica. Para estudiar la característica de potencia eléctrica instantánea en una determinada sección del circuito, es necesario conocer el valor de la corriente y el voltaje de la corriente instantánea y multiplicar estos valores.

Para comprender cuánto es el indicador de potencia reactiva activa, total, reactiva o instantánea, necesita conocer los números exactos de amplitud de corriente, amplitud de voltaje, ángulo de corriente con voltaje, así como velocidad angular y tiempo, ya que todas las fórmulas físicas existentes se reducen a estos parámetros. Las fórmulas también utilizan el seno, el coseno del ángulo y el valor 1/2.

Concepto de energía eléctrica

Hidráulico

El indicador de potencia hidráulica en una máquina hidráulica o cilindro hidráulico es el producto de la caída de presión de la máquina y el caudal de líquido. Normalmente, esta es la formulación básica extraída de la única fórmula de cálculo existente.

¡Prestar atención! Se pueden encontrar reglas más algebraicas y de ingeniería en la ciencia aplicada del movimiento de líquidos y gases, concretamente en la hidráulica.

Corriente continua y alterna

Respecto a la potencia constante corriente alterna, la mayoría de las veces se clasifican como una variedad eléctrica. No existe un concepto específico para las dos variedades, pero se pueden calcular en función de las configuraciones algebraicas disponibles. Por tanto, la potencia de corriente continua es el producto de la corriente y el voltaje constante, o el doble de la corriente y la resistencia eléctrica, que, a su vez, se calcula dividiendo el doble del voltaje por la resistencia habitual.

En cuanto a la corriente alterna, esta es el producto de la intensidad de la corriente por el voltaje y el coseno del cambio de fase. En este caso, sólo se pueden contar fácilmente las variedades activa y reactiva. Puede averiguar el valor de potencia total mediante la dependencia vectorial de estos indicadores y el área.

Para medir estos indicadores, puede utilizar tanto los instrumentos anteriores como un medidor de fase. Este dispositivo se utiliza para calcular la variedad reactiva según el estándar estatal.

Concepto de potencia de corriente variable.

En general, la potencia es una cantidad cuyo objetivo principal es mostrar la fuerza de un dispositivo en particular y, en muchos casos, la velocidad de la actividad que interactúa con él. Puede ser mecánico, eléctrico, hidráulico y para corriente continua y corriente alterna. Medido según el sistema internacional en vatios y kilovatios. Los instrumentos para calcularlo son un voltímetro y un vatímetro. Las fórmulas básicas para cálculos independientes se enumeran arriba.