Kako izračunati moč, tok in napetost: načela in primeri izračunov za domače razmere
Lastniki stanovanj, zasebnih hiš in drugih elektrificiranih objektov se pogosto srečujejo z vprašanjem določanja vrednosti osnovnih električnih veličin, saj izračun moči na podlagi dovoljene jakosti toka in znane napetosti ali reševanje obratnega problema ni zelo preprosto. .
Neposredna uporaba dobro znanega Ohmovega zakona brez upoštevanja značilnosti gospodinjskih omrežij in naprav lahko privede do napačnega rezultata.
V tem gradivu bomo razumeli, kaj je moč, in vam povedali, kako izračunati ta indikator.
Vsebina članka:
Osnovni pojmi o količinah
Električni izračuni temeljijo na dobro znanih razmerjih med tokom (I, Amper), napetostjo (U, Volt), vrednostjo moči (P, Watt) in uporom (R, Ohm). Praktični izračuni običajno zahtevajo poznavanje vrednosti prvih treh.
Opozarjamo vas, da številčni izrazi navedenih vrednosti niso dovolj - potrebne so dodatne značilnosti, ki razkrivajo način porabe energije.
Moč električnega toka
Izračun zadostnega preseka vodnikov in nazivne vrednosti odklopnika za določeno vejo električnega omrežja se izvede glede na vrednost največjega možnega toka za ta odsek. To je potrebno za preprečitev vžiga napeljave, kar pogosto povzroči požar.
delavci parametri stroja in RCD so izbrani v skladu z regulativnimi zahtevami.Za določitev dovoljenega preseka žil glede na največjo možno jakost toka je treba uporabiti tabelo, ki jo je zagotovil proizvajalec izdelka, saj so kabli najpogosteje izdelani po specifikacijah in ne po GOST.
Ker je moč električnega toka mogoče izračunati na podlagi moči, ki jo porabijo naprave, in omrežne napetosti, je treba pravilno določiti vrednosti teh dveh indikatorjev.
Gospodinjska napetost
Mnogi lastniki stanovanj verjamejo, da je standardna fazna napetost za gospodinjske potrebe približno 220 V. V večini primerov je to res. čeprav GOST 29322-2014 od 01.10.2015 naj bi v Ruski federaciji prišlo do prehoda na sistem 230 V, ki je združljiv z državami EGS.
Odstopanje 5% od standarda je sprejemljivo za katero koli obdobje in 10% za obdobje, ki ne presega 1 ure. Tako lahko po starih pravilih vrednost napetosti niha v območju od 198 do 242 V, po trenutnem GOST pa od 207 do 253 V.
Obstajajo tudi primeri, ko je napetost v omrežju dolgo časa bistveno nižja od standardne. Do te situacije pride, ko je skupna moč električnih naprav, priključenih na podružnico, veliko višja od načrtovane in ko je večina vklopljenih, pride do "zmanjšanja omrežja".
Ta težava se pojavlja na območju odgovornosti organizacij, odgovornih za dobavo električne energije, in je povezana s preobremenitvijo razdelilnih transformatorjev, dotrajanostjo transformatorskih postaj ali nezadostnim prerezom žice.
Da bi ugotovili pomen realna napetost občasno morate opraviti meritve z voltmetrom. Če kazalniki močno nihajo, je treba uporabiti stabilizator ali dražji pretvornik s funkcijo shranjevanja električne energije.
Nianse v konceptu moči električnih naprav
Vse naprave, ki porabljajo električno energijo, imajo tak parameter kot moč. Višji kot je ta indikator, več energije naprava vzame iz vezja.
Obstajajo tri vrste moči:
- Aktivno (p). Označuje hitrost pretvorbe električne energije v drugo obliko, na primer elektromagnetno ali toplotno. Upoštevati ga je treba pri izračunu nepovratnih stroškov električne energije in s tem stroškov delovanja naprave. Merska enota - W.
- Reaktivno (Q). Značilnost energije, ki prihaja od vira (transformatorja) do reaktivnih elementov porabnika (kondenzatorjev, navitij motorja), nato pa se skoraj v trenutku vrne k viru. Merska enota je W ali var (razlaga je reaktivni volt-amper).
- Poln (S). Označuje obremenitev, ki jo potrošnik nalaga na elemente vezja. Uporablja se pri izračunu površine preseka kabla in izbiri nazivne vrednosti strojev, to je, da se trenutna jakost izračuna na podlagi polne moči vseh električnih naprav, priključenih na vezje. Merska enota je W ali V*A (V*A – volt amper).
Vse te parametre je mogoče preračunati prek faznega kota, ki se pojavi med vektorjem napetosti in tokom (f):
p = S *ker(f);
Q = S *greh(f);
S2 = p2 + Q2.
Med gospodinjske naprave, pri katerih lahko skupna moč znatno presega delovno moč, sodijo hladilniki, pralni stroji, fluorescenčne in nekatere varčne sijalke ter enote močnostne elektronike.
Obstaja tudi najvišja ali zagonska moč. Dejstvo je, da pospeševanje motorjev zahteva veliko več truda kot vzdrževanje njihovega vrtenja. Zato, ko vklopite naprave, kot je hladilnik ali pralni stroj, pride do kratkotrajnega skoka obremenitve na odseku tokokroga.
Zagonski tokovi so lahko nekajkrat višji od delovnih. Pri izračunu zahtevanega kabelski odseki Pri izbiri nazivne vrednosti stroja je treba to upoštevati.
Če želite to narediti, morate določiti napravo z največjo razliko v zagonski in delovni moči in jo dodati skupni vrednosti. Zagonske tokove drugih naprav lahko zanemarimo, saj je verjetnost hkratnega vklopa motorjev za različne porabnike praktično enaka nič.
Linearna in fazna razmerja
Danes je praksa povezovanja gospodinjskih predmetov s trifaznimi električnimi omrežji postala zelo razširjena.
To je upravičeno iz naslednjih razlogov:
- Pomembna poraba energije. V tem primeru bo povezava enofaznega omrežja visoke moči zelo neracionalna zaradi velikega preseka kabla in velike porabe materiala transformatorja.
- Razpoložljivost naprav, ki delujejo na treh fazah. Izvedba vezja za priključitev takšne naprave na enofazno vezje ni zelo preprosta in je polna motenj, ki se pojavijo na primer pri zagonu asinhronega motorja.
Trifazne naprave lahko povežete na dva načina - "zvezda" in "trikotnik".
V vezjih tipa zvezda sta linearni in fazni tok enaka, linearna napetost pa je 1,73-krat večja od fazne napetosti:
jazl = jazf;
Ul = 1.73 * Uf.
Ta formula pojasnjuje znano razmerje napetosti za gospodinjska in nizkonapetostna industrijska omrežja s frekvenco 50 Hz: 220 / 380 V (po novem GOST: 230 / 400 V).
Nasprotno, s trikotno povezavo je napetost enaka, linearni tokovi pa so večji od faznih:
jazl = 1.73 * jazf;
Ul = Uf.
Te formule je mogoče uporabiti le pri simetričnih faznih obremenitvah. Če je poraba toka v kablih drugačna (neuravnotežen sprejemnik), se izračuni izvedejo po pravilih vektorske algebre, nastali izravnalni tok pa se kompenzira z nevtralno žico. Pri omrežjih s povezanimi gospodinjskimi aparati pa so takšni primeri redki.
Razmerje med osnovnimi količinami
Najpogostejša naloga, s katero se srečujejo običajni potrošniki, je izračun dejanske jakosti toka. Kako torej pravilno izračunati jakost toka na podlagi znanih vrednosti napetosti in moči? To je treba rešiti z utemeljitvijo presečnih vrednosti jeder in ocene stroja, s tehničnimi podatki o napravah, ki bodo napajane v to vezje.
Po izračunu toka se pogosto izberejo kabli z najmanjšim dovoljenim presekom. Vendar to ni vedno pravilno, saj takšna rešitev vodi do precejšnjih omejitev, ko je treba v omrežje dodati nove električne naprave.
Včasih je treba izvesti obratne izračune in ugotoviti, kakšno skupno moč je mogoče priključiti na naprave pri znani napetosti in največjem dovoljenem toku, ki je omejen z obstoječo napeljavo.
Ti dve težavi za enofazno vezje lahko rešite s preprosto formulo:
jaz = S / U;
S = U * jaz,
Kje S – skupno skupno moč vseh porabnikov električne energije.
Če želite rešiti problem izračuna toka z uporabo znanih ali izračunanih vrednosti moči in napetosti v trifaznem vezju, morate poznati skupno obremenitev vsake faze.
Tako zahtevani presek kabelskih žil kot najmanjša dovoljena nazivna vrednost stroja sta izbrana glede na najbolj obremenjeno linijo, ob upoštevanju, da:
S = 3 * max{S1, S2, S3}.
jaz = S / (U * 1.73).
Dovoljeno moč za vsako fazo je mogoče izračunati po naslednji formuli:
S1,2,3 jaz * U / 1.73,
Kje jaz – največji dovoljeni tok za obstoječo napeljavo.
Zaključki in uporaben video na to temo
Izračun jakosti toka po moči za izbiro prereza kabla:
Določitev porabe energije skupin električnih naprav na primeru zasebne hiše:
Izračunate lahko trenutno moč, da določite parametre ožičenja ali sami določite dovoljeno moč v obstoječem vezju. Za pravilno rešitev problema je treba upoštevati nianse, ki se pojavljajo v praksi, in ne le uporabljati dobro znanih formul, ki delujejo v "idealnih" pogojih.
Če imate vprašanja o temi članka ali lahko temu gradivu dodate zanimive informacije, pustite svoje komentarje v spodnjem bloku.
V proizvodnji se običajno uporabljajo trifazna vezja, saj je tam potrebna velika moč. V hišah in stanovanjih zadostuje ena faza. Lahko naredite izračune ali pa se spomnite: za razsvetljavo zadostuje bakrena žica s prečnim prerezom 1,5 kvadratnih mm, za vtičnice pa je bolje vzeti prečni prerez 2,5. To zadostuje za gospodinjske aparate. Toda veliki grelniki vode se napajajo z ločenim kablom s prečnim prerezom 4 kV in so povezani z ločeno linijo z lastnim avtomatskim odklopnikom.
Ne razumem, če je vse tako preprosto in standardno za vsako stanovanje, zakaj so te informacije sploh navedene zgoraj? "Lahko delate izračune ali pa si jih samo zapomnite." In kako deluje? Zakaj bi jih potem delali, če že poznamo rezultat. To je zelo kontroverzna izjava, na tvojem mestu bi s takšnimi izjavami in komentarji upočasnil, sicer boš komu delal probleme.
Dober dan, Sergej.
Prav imate – ni tako preprosto. Vladimirjev komentar temelji na informacijah, ki krožijo po omrežju - pogosto "pozabijo" na "Pravila za gradnjo električnih instalacij" in govorijo o prerezih stanovanjske napeljave takole: "običajno se uporabljajo žice ..." in potem govorijo o 1,5, 2,5 kvadratih, kar je omenil Vladimir.
PUE, poudarjam, zahteva izračune, opozorilo: če je rezultat manjši od minimalnega odseka, navedenega v tabeli, je treba uporabiti tabelarni odsek. Svojemu komentarju sem priložil posnetek zaslona te zahteve.