كيفية حساب القوة والتيار والجهد: مبادئ وأمثلة لحساب الظروف المحلية

غالبًا ما يواجه أصحاب الشقق والمنازل الخاصة والأشياء المكهربة الأخرى مشكلة تحديد قيم الكميات الكهربائية الرئيسية ، لأنه ليس من السهل جدًا حساب الطاقة من القوة الحالية المسموح بها والجهد المعروف أو حل المشكلة العكسية.

يمكن أن يؤدي التطبيق المباشر لقانون أوم الشهير دون مراعاة ميزات الشبكات والأجهزة المنزلية إلى نتيجة غير صحيحة.

في هذه المادة ، سوف نفهم ما هي القوة ونتحدث عن كيفية حساب هذا المؤشر.

المفاهيم الأساسية للكميات

تستند الحسابات الكهربائية على علاقات معروفة جيدًا بين قوة التيار (I ، أمبير) ، وقيمة الجهد (U ، فولت) ، وقيمة الطاقة (P ، وات) والمقاومة (R ، أوم). تتطلب الحسابات العملية عادة معرفة قيم الثلاثة الأولى.

سنحذرك من أن التعابير العددية للقيم المدرجة ليست كافية - فنحن بحاجة إلى خصائص إضافية تكشف عن وضع استهلاك الطاقة.

التيار الكهربائي

يتم حساب المقطع العرضي الكافي من النوى وتصنيف قاطع الدائرة لفرع معين من شبكة الطاقة وفقًا لقيمة الحد الأقصى الحالي الممكن لهذا القسم. يعد ذلك ضروريًا لمنع حدوث حريق في الأسلاك ، مما يؤدي غالبًا إلى نشوب حريق.

العمال معلمات الجهاز يتم اختيار RCDs وفقًا للمتطلبات التنظيمية. لتحديد المقطع العرضي المسموح به للموصلات ، اعتمادًا على أقصى قوة ممكنة ، من الضروري استخدام الجدول الذي توفره الشركة المصنعة للمنتج ، لأن الكابلات غالبًا ما يتم إنتاجها وفقًا للمواصفات الفنية ، وليس وفقًا لـ GOST.

لها نفس العلامات ، الكابلات المنتجة وفقًا لـ GOST (يسار) و TU (يمين) تختلف بصريًا وخصائص أساسية

نظرًا لأنه من الممكن حساب قوة التيار الكهربائي من الطاقة التي تستهلكها الأجهزة وجهد الشبكة ، فمن الضروري تحديد قيم هذين المؤشرين بشكل صحيح.

الجهد في الشبكات المنزلية

يعتقد العديد من أصحاب الشقق أن جهد المرحلة القياسي لاحتياجات الأسرة هو حوالي 220 فولت.هذا صحيح في معظم الحالات. على الرغم من قبل GOST 29322-2014 من 01.10.2015 داخل الاتحاد الروسي ، كان من المقرر أن يتم الانتقال إلى نظام 230 فولت متوافق مع دول الجماعة الاقتصادية الأوروبية

يُسمح بانحراف 5٪ عن المعيار لأي فترة ، و 10٪ لفترة لا تتجاوز ساعة واحدة. وبالتالي ، وفقًا للقواعد القديمة ، يمكن أن تتذبذب قيمة الجهد في النطاق من 198 إلى 242 فولت ، ووفقًا لـ GOST الحالي - من 207 إلى 253 فولت.

هناك أيضًا حالات يكون فيها الجهد في الشبكة لفترة طويلة أقل بكثير من المعيار. ينشأ مثل هذا الموقف عندما تكون الطاقة الإجمالية للأجهزة الكهربائية المتصلة بالفرع أعلى بكثير من المخطط لها وعندما يتم تشغيل معظمها ، يحدث "انسحاب الشبكة".

تنشأ هذه المشكلة في مجال مسؤولية المنظمات المسؤولة عن توريد الكهرباء ، وترتبط مع الحمل الزائد لمحولات التوزيع ، وتدهور المحطات الفرعية أو مع عدم كفاية المقطع العرضي للأسلاك.

لا يؤدي انخفاض جهد الإدخال فقط إلى تغيير في المعلمة الحالية ورحلة الحماية المحتملة ، ولكن أيضًا إلى انهيار سريع للأجهزة الكهربائية التي تحتوي على محركات غير متزامنة أو إلكترونيات معقدة

لمعرفة المعنى الجهد الحقيقي من الضروري القياس بشكل دوري باستخدام الفولتميتر. إذا كانت المؤشرات "تسير" للغاية ، فمن الضروري التطبيق استقرار أو محول أكثر تكلفة مع وظيفة تخزين الطاقة.

الفروق في مفهوم الطاقة الكهربائية

تحتوي جميع الأجهزة التي تستهلك الكهرباء على معلمة مثل الطاقة. كلما ارتفع هذا المؤشر ، زادت الطاقة التي يستهلكها الجهاز من الدائرة.

هناك ثلاثة أنواع من الطاقة:

• نشط (ص). يميز معدل تحويل الطاقة الكهربائية إلى شكل آخر ، على سبيل المثال ، الكهرومغناطيسي أو الحراري. يجب أن يؤخذ في الاعتبار عند حساب تكاليف الطاقة التي لا رجعة فيها ، وبالتالي تكلفة الجهاز. وحدة القياس هي W.
• رد الفعل (س). يميز الطاقة التي تأتي من المصدر (المحول) إلى العناصر التفاعلية للمستهلكين (المكثفات ، اللفات الحركية) ، ولكن بعد ذلك تقريبًا على الفور يعود إلى المصدر. وحدة القياس هي W أو var (فك تشفير - فولت أمبير متفاعل).
• كامل (ق). يميز الحمل الذي يفرضه المستهلك على عناصر الدائرة. يتم استخدامه في حساب مساحة المقطع العرضي للكابل واختيار تصنيف الآلات ، أي يتم حساب القوة الحالية بالقدرة الكاملة لجميع الأجهزة الكهربائية المتصلة بالدائرة. وحدة القياس هي W أو V * A (V * A أمبير فولت).

يمكن إعادة حساب جميع هذه المعلمات من خلال زاوية الطور التي تحدث بين ناقل الجهد والتيار (و):

ص = ق * كوس (و);

س = ق * خطيئة (و);

ق² = ص² + س².

بالنسبة للأجهزة المنزلية ، التي يمكن أن تتجاوز فيها الطاقة الإجمالية بشكل ملحوظ النشط ، تتضمن الثلاجات والغسالات والمصابيح الفلورية وبعض المصابيح الموفرة للطاقة ، بالإضافة إلى وحدات إلكترونيات الطاقة.

تشير المحركات عادة إلى القوة النشطة والمعامل. في هذه الحالة ، يتم حساب الطاقة الإجمالية على النحو التالي: S = P / cos (f) = 750 / 0.78 = 962 واط

هناك أيضًا شيء مثل الذروة أو قوة البدء. والحقيقة هي أن تسريع المحركات يتطلب جهدًا أكبر بكثير من الحفاظ على دورانها. لذلك ، عند تشغيل أجهزة مثل الثلاجة أو الغسالة ، تحدث زيادة قصيرة في الحمل على قسم من الدائرة.

يمكن أن تكون التيارات البادئة أعلى عدة مرات من التيارات العاملة. عند حساب الضرورة أقسام الكابلات واختيار تصنيف الجهاز يجب أن يأخذ هذا في الاعتبار.

للقيام بذلك ، تحتاج إلى تحديد الجهاز مع أكبر فرق في قوة التشغيل والتشغيل وإضافته إلى القيمة الإجمالية. يمكن تجاهل تيارات البدء للأجهزة الأخرى ، لأن احتمال التشغيل المتزامن لإدراج محركات من مستهلكين مختلفين يكاد يكون صفرًا.

العلاقات الخطية والمرحلة

في الوقت الحاضر ، انتشرت ممارسة ربط الأغراض المنزلية بشبكات الكهرباء ثلاثية الطور.

هذا مبرر للأسباب التالية:

• استهلاك كبير للطاقة. في هذه الحالة ، سيكون تلخيص شبكة عالية الطاقة أحادية الطور غير منطقي للغاية بسبب المقطع العرضي الكبير للكابل واستهلاك المواد العالي للمحول.
• وجود أجهزة تعمل من ثلاث مراحل. إن تنفيذ الدائرة لتوصيل مثل هذا الجهاز بدائرة أحادية الطور ليس بسيطًا جدًا ومحفوفًا بالتداخل الذي يحدث ، على سبيل المثال ، عند بدء تشغيل المحرك الحثي.

هناك طريقتان لتوصيل الأجهزة ثلاثية الطور - "نجمة" و "مثلث".

رسم تخطيطي لنقل الكهرباء على ثلاث مراحل. اسم "النجم" و "المثلث" الذي تلقوه بسبب التشابه الهندسي مع هذه الأشياء

في الدوائر من نوع النجم ، تكون تيارات الطور والطور متطابقة ، والجهد الخطي أكبر 1.73 مرة من جهد الطور:

أنا_ل = أنا_و;

ش_ل = 1.73 * ش_و.

تشرح هذه الصيغة نسبة الجهد المعروفة للشبكات المنزلية والشبكات الصناعية ذات الجهد المنخفض بتردد 50 هرتز: 220/380 فولت (وفقًا لـ GOST: 230/400 فولت).

عند توصيل نوع مثلث ، على العكس ، يتزامن الجهد ، وتكون التيارات الخطية أكبر من تلك الطورية:

أنا_ل = 1.73 * أنا_و;

ش_ل = ش_و.

لا يمكن تطبيق هذه الصيغ إلا بحمل طور متماثل. إذا كان الاستهلاك الحالي عبر الكابلات مختلفًا (جهاز الاستقبال غير المتوازن) ، يتم إجراء الحسابات باستخدام قواعد الجبر المتجه ، ويتم تعويض التيار المتوازن الناتج بواسطة السلك المحايد. ومع ذلك ، بالنسبة للشبكات ذات الأجهزة المتصلة ، فإن مثل هذه الحالات نادرة.

علاقة الكميات الرئيسية

المشكلة الأكثر شيوعًا التي يواجهها المستهلكون العاديون هي حساب القوة الحالية الحقيقية. إذن كيف تحسب التيار بشكل صحيح وفقًا لقيم الجهد والقدرة المعروفة؟ من الضروري حلها عند إثبات قيم المقطع العرضي للنوى وتصنيف الماكينة ، مع وجود معلومات فنية حول الأجهزة التي سيتم تشغيلها في هذه الدائرة.

بعد حساب القوة الحالية ، غالبًا ما يتم اختيار الكبل الذي يحتوي على أصغر مقطع عرضي مسموح به. ومع ذلك ، هذا ليس صحيحًا دائمًا ، لأن هذا الحل يؤدي إلى قيود كبيرة عندما يكون من الضروري إضافة أجهزة كهربائية جديدة إلى الشبكة.

في بعض الأحيان ، من الضروري إجراء حسابات عكسية وتحديد الطاقة الإجمالية التي يمكن توصيلها بالأجهزة بجهد معروف وأقصى قوة تيار مسموح بها ، والتي تكون محدودة من خلال الأسلاك الموجودة.

يمكنك حل هاتين المشكلتين لدائرة أحادية الطور باستخدام صيغة بسيطة:

أنا = ق / ش;

ق = ش * أنا,

أين ق - القوة الإجمالية الواضحة لجميع المستهلكين للكهرباء.

مخطط دائري يعكس قانون أوم ويعبر عن اعتماد القوة والتيار والجهد والمقاومة مناسب لحساب معلمات دائرة أحادية الطور

لحل مشكلة حساب القوة الحالية من قيم الطاقة والجهد المعروفة أو المحسوبة في دائرة ثلاثية الطور ، تحتاج إلى معرفة إجمالي الحمل المفروض على كل مرحلة.

ويتم اختيار المقطع العرضي المطلوب لموصلات الكابلات ، والحد الأدنى المسموح به من تصنيف الماكينة على طول الخط الأكثر ازدحامًا ، مع الأخذ في الاعتبار ما يلي:

ق = 3 * الحد الأقصى {ق₁, ق₂, ق₃}.

أنا = ق / (ش * 1.73).

يمكن حساب القوة المسموح بها لكل مرحلة بالصيغة التالية:

ق_1,2,3 أنا * ش / 1.73,

أين أنا - الحد الأقصى الحالي المسموح به للأسلاك الموجودة.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

حساب قوة التيار بالتيار الكهربائي لاختيار قسم الكابلات:

تحديد استهلاك الطاقة لمجموعات الأجهزة الكهربائية كمثال لمنزل خاص:

يمكن حساب القوة الحالية لتحديد معلمات الأسلاك أو تحديد الطاقة المسموح بها في الدائرة الحالية بشكل مستقل. من أجل الحل الصحيح للمشكلة ، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار الفروق الدقيقة التي تنشأ في الممارسة العملية ، وليس فقط استخدام صيغ معروفة تعمل في ظل ظروف "مثالية".

إذا كانت لديك أسئلة حول موضوع المقالة أو يمكنك استكمال هذه المواد بمعلومات مثيرة للاهتمام ، فالرجاء ترك تعليقاتك في المربع أدناه.