Wie beeinflussen sich Spannung und Leistung gegenseitig?


Die Begriffe Spannung und Leistung haben alle mit Elektrizität zu tun. Sie haben wahrscheinlich schon von ihnen gehört, aber wussten Sie, dass sie auch mit den Eigenschaften des elektrischen Stroms zu tun haben? Und wussten Sie, dass sich diese beiden Begriffe sogar gegenseitig beeinflussen können? Werfen wir einen Blick darauf, wie sie sich gegenseitig beeinflussen. Um zu verstehen, wie sie zusammenwirken, sollten wir zunächst definieren, was sie bedeuten. Wenn Sie dies gelesen haben, sollten Sie wissen, wie Sie sie in Bezug auf die Leistung berechnen können.

Elektrischer Strom


In einer einfachen Erklärung ist elektrischer Strom der Fluss von Elektronen von einem Punkt in einem Leiter zu einem anderen. Anders als der elektrische Strom, den wir auf unseren Computern sehen, hat Strom auch eine Richtung und eine Driftgeschwindigkeit. Sie können elektrische Schaltkreise in Wasserparks sehen und ihre Ströme mit elektrischen Strömen vergleichen. Im folgenden Diagramm fließt ein Draht mit zwei Querschnittsflächen im Abstand von 50 cm alle 2,0 Sekunden mit einer Ladung von 10 C in jede Richtung. Wer mehr zu Starkstromkabeln lesen möchte, schaut mal hier rein.

power current

Spannung


Spannung ist die Spannung zwischen zwei Punkten. Je höher die Spannung ist, desto größer ist der Strom. Dies ist die Grundlage des Ohmschen Gesetzes, das besagt, dass eine bestimmte Energiemenge erforderlich ist, um eine Ladung anzutreiben. Ein Volt ist die spezifische potenzielle Energie, die erforderlich ist, um eine Ladung durch einen Stromkreis zu treiben. Ein Voltmeter misst die Spannung. Eine Spannungsquelle erzeugt einen gleichmäßigen Fluss von Ladungsträgern durch einen Stromkreis. Wenn ein Stromkreis geschlossen ist, erzeugt eine Spannungsquelle an allen Punkten eine gleiche Spannung. Das Gleiche gilt für einen geschlossenen Stromkreis.

Widerstand


Die Grundidee hinter dem Konzept des Widerstands ist, dass je höher der Widerstand ist, desto weniger Strom fließen kann. Ein höherer Widerstand weist darauf hin, dass der Leiter einen erheblichen Fehler aufweist oder beschädigt ist. Auch Überhitzung kann einen niedrigen Widerstand verursachen, ebenso wie Isolatoren, die durch Feuchtigkeit oder Überhitzung beschädigt sind. Viele Komponenten haben feste Widerstandswerte, und eine signifikante Änderung deutet normalerweise auf ein Problem hin. Um den Widerstand in einem Stromkreis zu berechnen, dividieren Sie die Spannung durch den Strom, der durch ihn fließt.

Oberschwingungen


Wenn Sie eine energieeffizientere und zuverlässigere Stromversorgung anstreben, sind Sie vielleicht daran interessiert, mehr über Oberschwingungen des Stroms zu erfahren. Oberschwingungen sind verzerrte Wellenformen, die von elektrischen Geräten und Verbrauchern erzeugt werden. Sie entstehen, wenn die Versorgungsspannung nicht sinusförmig ist und eine Last Strom mit einer anderen Wellenform bezieht. Oberschwingungen werden auch durch den Stromfluss durch Impedanzen im Stromnetz erzeugt. Eine Oberschwingung der Ordnung h ist die Komponente mit der höchsten Frequenz.

Nichtlineare Lasten


Obwohl die Stromwellenform der nichtlinearen Last keine realen physikalischen Eigenschaften hat, kann sie durch den Einsatz eines aktiven Oberwellenfilters vorhergesagt werden. Diese Geräte haben eine permanente Überwachungsfunktion und korrigieren den Eingangsleistungsfaktor auf nahezu Eins. Außerdem liefern sie dynamisch einen genau kontrollierten Strom, der Verzerrungen im Stromnetz verhindert. Der Strom hat die gleiche Amplitude wie die Oberschwingung, wird aber mit einer Phasenverschiebung eingespeist, die der der ursprünglichen Oberschwingung entgegengesetzt ist. Dieser Strom hebt die Oberschwingungsströme im elektrischen System auf.

Batterie-Energiequellen


Batterien sind eine leistungsstarke Quelle für elektrischen Strom. Sie können in Form von Miniaturzellen vorliegen, die kleine Geräte wie Armbanduhren mit Strom versorgen, oder als massive Batterien von der Größe eines Zimmers. Sie haben eine geringere spezifische Energie als Benzin, aber das wird durch die höhere Effizienz von Elektromotoren ausgeglichen. In einer Stromkonfiguration werden Batterien verwendet, um große Mengen an Energie in das Netz einzuspeisen. Eine typische Anwendung für diese Art der Energiespeicherung ist die Simulation des Hochfahrens von Gasturbinen und der Spinning Reserve.

Batterieladegeräte


Batterieladegeräte sollten nicht nur die Spannungs- und Stromspezifikationen des Systems erfüllen, sondern auch in der Lage sein, das System selbst mit Strom zu versorgen. Unterhaltungselektronik verwendet in der Regel eine feste Spannungsquelle, die vom Ladegerät-IC bereitgestellt wird. Der Akku und die elektronischen Schaltungen im Gerät liefern die erforderlichen Spannungs- und Stromprofile an das Ladegerät. Dies geschieht, um den Akku vor Schäden zu schützen, wenn der Akku mit einem falschen Ladegerät geladen wird.