catu daya arus searah

Definisi dan rumus

Daya Adalah usaha yang dilakukan per satuan waktu. Daya listrik sama dengan hasil kali arus dan tegangan: P = U ∙ I. Rumus daya lainnya dapat diturunkan dari sini:

P = r ∙ Saya ∙ Saya = r ∙ Saya ^ 2;

P = U ∙ U / r = U ^ 2 / r.

Kami memperoleh unit pengukuran untuk daya dengan mengganti unit pengukuran untuk tegangan dan arus dalam rumus:

[P] = 1 B ∙ 1 A = 1 BA.

Satuan ukuran daya listrik sama dengan 1 VA disebut watt (W). Nama volt-ampere (VA) digunakan dalam teknik AC, tetapi hanya untuk mengukur daya semu dan reaktif.

Unit untuk mengukur daya listrik dan mekanik dihubungkan dengan koneksi berikut:

1 W = 1 / 9,81 kg • m / s ≈1 / 10 kg • m / s;

1 kg • m / s = 9,81 W ≈10 W;

1 hp = 75 kg • m / s = 736 W;

1 kW = 102 kg • m / detik = 1,36 hp

Jika Anda tidak memperhitungkan kehilangan energi yang tak terhindarkan, motor 1 kW dapat memompa 102 liter air setiap detik hingga ketinggian 1 m atau 10,2 liter air hingga ketinggian 10 m.

Energi listrik diukur dengan wattmeter.

Contoh dari

1. Elemen pemanas tanur listrik dengan daya 500 W dan tegangan 220 V terbuat dari kawat resistansi tinggi.Hitung resistansi elemen dan arus yang mengalir melaluinya (Gbr. 1).

Kami menemukan arus dengan rumus daya listrik P = U ∙ I,

dimana I = P / U = (500 Bm) / (220 V) = 2,27 A.

Resistansi dihitung dengan rumus daya yang berbeda: P = U ^ 2 / r,

di mana r = U ^ 2 / P = (220 ^ 2) / 500 = 48400/500 = 96,8 Ohm.

Beras. 1.

2. Berapa hambatan yang harus dimiliki spiral (Gbr. 2) pada pelat dengan arus 3 A dan daya 500 W?

Beras. 2.

Untuk kasus ini, gunakan rumus pangkat lain: P = U ∙ I = r ∙ I ∙ I = r ∙ I ^ 2;

oleh karena itu r = P/I ^ 2 = 500/3 ^ 2 = 500/9 = 55,5 ohm.

3. Berapa daya yang diubah menjadi panas dengan hambatan r = 100 Ohm, yang dihubungkan ke jaringan dengan tegangan U = 220 V (Gbr. 3)?

P = U ^ 2/r = 220 ^ 2/100 = 48400/100 = 484 W.

Beras. 3.

4. Dalam diagram pada gambar. 4 ammeter menunjukkan arus I = 2 A. Hitung hambatan pengguna dan daya listrik yang dikonsumsi dalam hambatan r = 100 Ohm ketika dihubungkan ke jaringan dengan tegangan U = 220 V.

Beras. 4.

r = U / I = 220/2 = 110 Ohm;

P = U ∙ I = 220 ∙ 2 = 440 W, atau P = U ^ 2/r = 220 ^ 2/110 = 48400/110 = 440 W.

5. Lampu hanya menunjukkan tegangan nominalnya 24 V. Untuk menentukan data lampu lainnya, kami merakit rangkaian yang ditunjukkan pada gambar. 5. Sesuaikan arus dengan rheostat sehingga voltmeter yang terhubung ke terminal lampu menunjukkan tegangan Ul = 24 V. Amperemeter menunjukkan arus I = 1,46 A. Berapa daya dan hambatan yang dimiliki lampu dan berapa tegangan dan kerugian daya yang terjadi di rheostat?

Beras. 5.

Daya lampu P = Ul ∙ I = 24 ∙ 1,46 = 35 W.

Hambatannya adalah rl = Ul / I = 24 / 1,46 = 16,4 ohm.

Penurunan tegangan rheostat Uр = U-Ul = 30-24 = 6 V.

Kehilangan daya pada rheostat Pр = Uр ∙ I = 6 ∙ 1,46 = 8,76 W.

6. Pada pelat tungku listrik, data nominalnya ditunjukkan (P = 10 kW; U = 220 V).

Tentukan berapa resistansi tungku dan arus apa yang melewatinya selama operasi P = U ∙ I = U ^ 2 / r;

r = U ^ 2/P = 220 ^ 2/10000 = 48400/10000 = 4,84 Ohm; I = P/U = 10000/220 = 45,45 A.

Beras. 6.

7. Berapakah tegangan U pada terminal generator, jika pada arus 110 A dayanya 12 kW (Gbr. 7)?

Karena P = U ∙ I, maka U = P / I = 12000/110 = 109 V.

Beras. 7.

8. Dalam diagram pada gambar. 8 menunjukkan pengoperasian perlindungan arus elektromagnetik. Pada EM arus tertentu, elektromagnet yang dipegang oleh pegas P, akan menarik angker, membuka kontak K dan memutus rangkaian arus. Dalam contoh kita, proteksi arus memutus rangkaian arus pada arus I≥2 A. Berapa banyak lampu 25 W yang dapat dinyalakan bersamaan pada tegangan listrik U = 220 V, sehingga pembatas tidak berfungsi?

Beras. delapan.

Proteksi dipicu pada I = 2 A, mis. pada daya P = U ∙ I = 220 ∙ 2 = 440 W.

Membagi daya total satu lampu, kita mendapatkan: 440/25 = 17,6.

17 lampu dapat menyala pada waktu yang sama.

9. Oven listrik memiliki tiga elemen pemanas dengan daya 500 W dan tegangan 220 V, dihubungkan secara paralel.

Berapa hambatan total, arus dan daya saat oven bekerja (Gbr. 91)?

Daya total tungku adalah P = 3 ∙ 500 W = 1,5 kW.

Arus yang dihasilkan adalah I = P/U = 1500/220 = 6,82 A.

Hambatan yang dihasilkan r = U / I = 220 / 6,82 = 32,2 Ohm.

Arus satu sel adalah I1 = 500/220 = 2,27 A.

Resistansi satu elemen: r1 = 220 / 2,27 = 96,9 Ohm.

Beras. sembilan.

10. Hitung resistansi dan arus pengguna jika wattmeter menunjukkan daya 75 W pada tegangan listrik U = 220 V (Gbr. 10).

Beras. sepuluh.

Karena P = U ^ 2 / r, maka r = U ^ 2 / P = 48400/75 = 645,3 ohm.

Arus I = P / U = 75/220 = 0,34 A.

11. Sebuah bendungan mengalami penurunan muka air h = 4 m Setiap detik 51 liter air masuk ke turbin melalui pipa. Tenaga mekanis apa yang diubah menjadi tenaga listrik di generator jika kerugian tidak diperhitungkan (Gbr. 11)?

Beras. sebelas.

Tenaga mekanik Pm = Q ∙ h = 51 kg / s ∙ 4 m = 204 kg • m / s.

Maka daya listrik Pe = Pm : 102 = 204 : 102 = 2 kW.

12. Berapa kapasitas yang harus dimiliki motor pompa untuk memompa 25,5 liter air setiap detik dari kedalaman 5 m ke dalam tangki yang terletak pada ketinggian 3 m? Kerugian tidak diperhitungkan (Gbr. 12).

Beras. 12.

Tinggi total kenaikan air h = 5 + 3 = 8 m.

Tenaga mesin mekanik Pm = Q ∙ h = 25,5 ∙ 8 = 204 kg • m / detik.

Daya listrik Pe = Pm : 102 = 204 : 102 = 2 kW.

13. Pembangkit listrik tenaga air menerima dari tangki untuk satu turbin setiap detik 4 m3 air. Selisih tinggi muka air di reservoir dengan turbin adalah h = 20 m Tentukan kapasitas satu turbin tanpa memperhitungkan rugi-rugi (Gbr. 13).

Beras. 13.

Tenaga mekanik aliran air Pm = Q ∙ h = 4 ∙ 20 = 80 t / s • m; Pm = 80.000 kg • m / s.

Daya listrik satu turbin Pe = Pm : 102 = 80.000 : 102 = 784 kW.

14. Pada motor DC eksitasi paralel, belitan jangkar dan belitan medan dihubungkan secara paralel. Belitan jangkar memiliki resistansi r = 0,1 Ohm dan arus jangkar I = 20 A. Belitan medan memiliki resistansi rv = 25 Ohm dan arus medan Iw = 1,2 A. Berapa daya yang hilang pada kedua belitan dari mesin ( Gbr. 14)?

Beras. empat belas.

Rugi daya pada belitan jangkar P = r ∙ I ^ 2 = 0,1 ∙ 20 ^ 2 = 40 W.

Kerugian daya koil eksitasi

Pv = rv ∙ Iv ^ 2 = 25 ∙ 1,2 ^ 2 = 36 W.

Kerugian total pada belitan motor P + Pv = 40 + 36 = 76 W.

15. Pelat panas 220 V memiliki empat tahap pemanasan yang dapat dialihkan, yang dicapai dengan menyalakan dua elemen pemanas secara berbeda dengan resistansi r1 dan r2, seperti yang ditunjukkan pada gambar. 15.

Beras. 15.

Tentukan hambatan r1 dan r2 jika elemen pemanas pertama memiliki daya 500 W dan yang kedua 300 W.

Karena daya yang dilepaskan dalam resistansi dinyatakan dengan rumus P = U ∙ I = U ^ 2 / r, resistansi elemen pemanas pertama

r1 = U ^ 2/P1 = 220 ^ 2/500 = 48400/500 = 96,8 Ohm,

dan elemen pemanas kedua r2 = U ^ 2/P2 = 220 ^ 2/300 = 48400/300 = 161,3 ohm.

Pada posisi tahap IV, resistansi dihubungkan secara seri. Kekuatan kompor listrik pada posisi ini sama dengan:

P3 = U ^ 2 / (r1 + r2) = 220 ^ 2 / (96,8 + 161,3) = 48400 / 258,1 = 187,5 W.

Pada posisi tahap I, elemen pemanas dihubungkan secara paralel dan resistansi yang dihasilkan adalah: r = (r1 ∙ r2) / (r1 + r2) = (96.8 ∙ 161.3) / (96.8 + 161.3) = 60.4 Ohm.

Kekuatan ubin pada posisi langkah I: P1 = U ^ 2 / r = 48400 / 60,4 = 800 W.

Kami mendapatkan kekuatan yang sama dengan menambahkan kekuatan elemen pemanas individu.

16. Lampu dengan filamen tungsten dirancang untuk daya 40 W dan tegangan 220 V. Berapa resistansi dan arus yang dimiliki lampu dalam keadaan dingin dan pada suhu operasi 2500 ° C?

Daya lampu P = U ∙ I = U ^ 2 / r.

Oleh karena itu, resistansi filamen lampu dalam keadaan panas adalah rt = U ^ 2 / P = 220 ^ 2/40 = 1210 Ohm.

Resistansi benang dingin (pada 20 ° C) ditentukan dengan rumus rt = r ∙ (1 + α ∙ ∆t),

di mana r = rt / (1 + α ∙ ∆t) = 1210 / (1 + 0,004 ∙ (2500-20)) = 1210 / 10,92 = 118 ohm.

Arus I = P / U = 40/220 = 0,18 A melewati ulir lampu dalam keadaan panas.

Arus masuknya adalah: I = U / r = 220/118 = 1,86 A.

Saat dinyalakan, arusnya sekitar 10 kali lipat dari lampu panas.

17. Berapakah tegangan dan rugi daya pada konduktor tembaga di atas rel listrik (Gbr. 16)?

Beras. 16.

Konduktor memiliki penampang 95 mm2. Sebuah mesin kereta listrik mengkonsumsi arus sebesar 300 A pada jarak 1,5 km dari sumber listrik.

Rugi (drop) tegangan pada garis antara titik 1 dan 2 Up = I ∙ rπ.

Resistansi kawat kontak rp = (ρ ∙ l) / S = 0,0178 ∙ 1500/95 = 0,281 Ohm.

Penurunan tegangan pada kabel kontak Naik = 300 ∙ 0,281 = 84,3 V.

Tegangan Ud pada terminal motor D akan menjadi 84,3 V lebih kecil dari tegangan U pada terminal sumber G.

Penurunan tegangan pada kabel kontak selama pergerakan kereta listrik berubah. Semakin jauh kereta listrik menjauh dari sumber arus, semakin panjang garisnya, yang berarti semakin besar resistansi dan penurunan tegangannya.Arus pada rel kembali ke sumber ground G. Resistansi rel dan ground adalah praktis nol.