Калькулятор напряжения
Предлагаем выполнить расчет электрического напряжения при помощи онлайн-калькулятора. С его помощью определяется напряжение в цепях постоянного тока по закону Ома (через пару величин: сила тока, сопротивление или мощность), а также в однофазных и трехфазных сетях переменного тока с учетом угла сдвига фазы.
Результат расчета отображается в единицах СИ — в Вольтах (В).
Что такое электрическое напряжение?
Электрическое напряжение (обозначается символом U или V) количественно характеризует работу, которая затрачивается на перемещение заряда между двумя точками в электрическом поле. Чем выше напряжение, тем большую работу совершает поле по переносу заряда и тем больше энергия, передаваемая носителями заряда в цепи.
Напряжение является причиной возникновения электрического тока. Аналогию часто проводят с гидравлической системой: напряжение подобно разности давлений в трубе, которая вызывает течение воды. Без разности давлений (напряжения) течение (ток) невозможно.
Различают два основных вида напряжения, соответствующих видам тока:
- Постоянное напряжение — напряжение, полярность и значение которого не изменяются с течением времени (или изменяются незначительно).
- Переменное напряжение — напряжение, которое периодически изменяется по величине и знаку.
Как рассчитать напряжение?
Согласно определению, напряжение U между двумя точками A и B выражается как:
U = φA − φB
- φA, φB — потенциалы этих точек.
Если заряд q перемещается из точки A в точку B под действием электрического поля и при этом совершается работа A, то:
U = A / q
Таким образом, физическая интерпретация напряжения в заключается в следующем: разность потенциалов между двумя точками равна 1 Вольт, если для перемещения заряда величиной 1 Кулон из одной точки в другую требуется совершить работу в 1 Джоуль.
Расчет напряжения постоянного тока
В цепях постоянного тока напряжение является стабильной величиной, не зависящей от времени. Расчёт напряжения на участке цепи чаще всего выполняется с использованием закона Ома. Он устанавливает линейную зависимость между напряжением, силой тока и сопротивлением. Формула:
U = I × R
- I — сила тока, протекающего через участок цепи, А;
- R — электрическое сопротивление данного участка, Ом.
Если известна электрическая мощность P и ток I, напряжение определяется по формуле:
U = P / I
- P — мощность, выделяемая на участке цепи, Вт.
Расчет напряжение однофазного переменного тока
В цепях переменного тока напряжение имеет переменную во времени величину. В большинстве случаев используется действующее (среднеквадратичное, RMS) значение напряжения. Оно соответствует такому постоянному напряжению, при котором выделялась бы та же мощность на активной нагрузке, что и при переменном.
В однофазной системе активная мощность выражается формулой:
В однофазной системе активная мощность выражается формулой:
P = U × I × cosφ
- cosφ — коэффициент мощности, отражающий сдвиг фаз между током и напряжением.
Из этой зависимости можно выразить напряжение:
U = P / (I × cosφ)
Эта формула показывает, что для поддержания определённой мощности при заданном токе и коэффициенте мощности необходимо соответствующее напряжение.
Расчет напряжения трехфазного переменного тока
Для расчёта линейного напряжения в симметричной трёхфазной системе, независимо от способа соединения — «звездой» или «треугольником», используется универсальная формула, поскольку коэффициенты перехода между фазными и линейными величинами компенсируются.
U = P / (√3 × I × cosφ)
Множитель √3 имеет геометрическое происхождение. В трёхфазной системе напряжения (или токи) сдвинуты по фазе на 120°, и при их векторном сложении получается геометрическая разность, равная именно √3 раз от фазного значения.