Sådan beregnes effekt, strøm og spænding: principper og eksempler på beregning af indenlandske forhold

Ejere af lejligheder, private huse og andre elektrificerede genstande står ofte over for spørgsmålet om at bestemme værdierne for de vigtigste elektriske mængder, da det ikke er meget simpelt at beregne strøm ud fra den tilladte strømstyrke og kendte spænding eller at løse det inverse problem.

Direkte anvendelse af den berømte Ohms lov uden at tage hensyn til funktionerne i husholdningsnetværk og enheder kan føre til et forkert resultat.

I dette materiale vil vi forstå, hvad der er magt, og tale om, hvordan vi beregner denne indikator.

Grundlæggende begreber om mængder

Elektriske beregninger er baseret på velkendte forhold mellem strømstyrke (I, Ampere), spændingsværdi (U, Volt), effektværdi (P, Watt) og modstand (R, Ohm). Praktiske beregninger kræver normalt kendskab til værdierne for de første tre.

Vi vil advare dig om, at de numeriske udtryk for de anførte værdier ikke er nok - vi har brug for yderligere egenskaber, der afslører strømforbrugstilstanden.

Elektrisk strøm

Beregning af et tilstrækkeligt tværsnit af kernerne og graden af ​​effektbryder for en bestemt gren af ​​strømnettet udføres i henhold til værdien af ​​den maksimale strøm for dette afsnit. Dette er nødvendigt for at forhindre en brandssituation i ledningerne, som ofte fører til en brand.

arbejdsmiljø maskinparametre og RCD'er vælges i henhold til lovgivningsmæssige krav. For at bestemme det tilladte tværsnit af ledere, afhængigt af den maksimale mulige strømstyrke, er det nødvendigt at bruge tabellen, der er leveret af producenten af ​​produkterne, fordi kablerne oftest produceres i henhold til TU og ikke i henhold til GOST.

Med samme mærkning adskiller kabler, der er produceret i henhold til GOST (venstre) og TU (højre), både visuelt og i grundlæggende egenskaber

Da det er muligt at beregne den elektriske strømstyrke ud fra den strøm, der forbruges af enhederne og netværksspændingen, er det nødvendigt at bestemme værdien af ​​disse to indikatorer korrekt.

Spænding i husholdningsnetværk

Mange lejlighedsejere mener, at standardfasespændingen til husholdningsbehov er ca. 220 V.I de fleste tilfælde er dette sandt. Selvom af GOST 29322-2014 fra 01.10.2015 inden for Den Russiske Føderation skulle der ske en overgang til et 230 V-system, der er kompatibelt med EØF-landene

En afvigelse på 5% fra standarden er acceptabel for enhver periode og 10% for en periode på ikke over 1 time. I overensstemmelse med de gamle regler kan spændingsværdien således svinge i området fra 198 til 242 V, og ifølge den aktuelle GOST - fra 207 til 253 V.

Der er også tilfælde, hvor spændingen i netværket i lang tid er væsentligt lavere end den normative. En sådan situation opstår, når den samlede effekt af elektriske apparater, der er tilsluttet filialen, er meget højere end planlagt, og når størstedelen af ​​dem er tændt, forekommer "netværksafvikling".

Dette problem opstår inden for ansvarsområdet for organisationer, der er ansvarlige for forsyningen af ​​elektricitet, og det er forbundet med overbelastning af distributionstransformatorer, forringelse af transformatorstationer eller med utilstrækkelig tværsnit af ledninger.

En reduceret indgangsspænding fører ikke kun til en ændring af den aktuelle parameter og den mulige beskyttelsesrejse, men også til en hurtig nedbrydning af elektriske apparater, der indeholder asynkronmotorer eller kompleks elektronik

At finde ud af betydningen reel spænding det er nødvendigt med jævne mellemrum at måle ved hjælp af et voltmeter. Hvis indikatorerne er meget "gående", er anvendelse nødvendig stabilisator eller dyrere konverter med funktionen af ​​energilagring.

Nuancer i begrebet elektriske apparater

Alle enheder, der bruger strøm, har en parameter som strøm. Jo højere denne indikator er, jo mere energi tager enheden fra kredsløbet.

Der er tre typer strøm:

• Aktiv (P). Det kendetegner omdannelseshastigheden for elektrisk energi til en anden form, for eksempel elektromagnetisk eller termisk. Det skal tages i betragtning, når de irreversible energiomkostninger beregnes, og derfor udstyrets omkostninger. Målenheden er W.
• Reaktiv (Q). Det kendetegner energien, der kommer fra kilden (transformer) til forbrugerens reaktive elementer (kondensatorer, motorviklinger), men vender derefter næsten øjeblikkeligt tilbage til kilden. Måleenheden er W eller var (dekodning - volt-ampere reaktiv).
• Fuld (S). Det karakteriserer den belastning, som forbrugeren pålægger elementerne i kredsløbet. Det bruges til beregning af kablets tværsnitsareal og valg af maskinernes klassificering, dvs. strømstyrken beregnes ved fuld effekt af alle elektriske apparater, der er tilsluttet kredsløbet. Måleenheden er W eller V * A (V * A er en volt-ampere).

Alle disse parametre kan genberegnes gennem fasevinklen, der opstår mellem spændingsvektoren og strømmen (f):

P = S * cos (f);

Q = S * synd (f);

S² = P² + Q².

Til husholdningsapparater, hvor den samlede effekt betydeligt kan overstige den aktive, inkluderer køleskabe, vaskemaskiner, lysstofrør og nogle energibesparende lamper samt el-elektronikenheder.

Motorer angiver normalt aktiv effekt og koefficient. I dette tilfælde beregnes den samlede effekt som følger: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W

Der er også sådan noget som top eller startkraft. Faktum er, at for at accelerere motorerne kræver det meget mere kræfter end at opretholde deres rotation. Når du tænder for enheder som et køleskab eller en vaskemaskine, opstår der derfor en kortsigtet belastning i en del af kredsløbet.

Startstrømme kan være flere gange højere end de arbejdende. Ved beregning af det nødvendige kabelsektioner og valg af maskinens klassificering skal tage dette i betragtning.

For at gøre dette skal du bestemme enheden med den største forskel i start- og betjeningseffekt og føje den til den samlede værdi. Startstrømmen for andre enheder kan ignoreres, da sandsynligheden for samtidig drift ved inkludering af motorer fra forskellige forbrugere næsten er nul.

Lineære og faseforhold

I dag har praksisen med at forbinde husholdningsgenstande til trefasede elnettet spredt sig.

Dette er berettiget af følgende grunde:

• Betydeligt strømforbrug. I dette tilfælde vil opsummeringen af ​​et enfaset net med høj effekt være meget irrationelt på grund af det store tværsnit af kablet og det høje materialeforbrug i transformeren.
• Tilstedeværelsen af ​​enheder, der fungerer fra tre faser. Implementeringen af ​​kredsløbet til forbindelse af en sådan anordning til et enfasekredsløb er ikke meget simpelt og fyldt med interferens, der for eksempel opstår, når man starter en induktionsmotor.

Der er to måder at tilslutte trefasede enheder på - "stjerne" og "trekant".

Skematiske diagrammer over transmission af elektricitet i tre faser. Navnet "stjerne" og "trekant", de fik på grund af den geometriske lighed med disse objekter

I kredsløb af stjernetype er de lineære og fasestrømme identiske, og den lineære spænding er 1,73 gange større end fasespændingen:

jeg_l = jeg_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Denne formel forklarer det velkendte spændingsforhold for husholdningsnetværk og lavspændingsindustrielle netværk med en frekvens på 50 Hz: 220/380 V (ifølge den nye GOST: 230/400 V).

Når man tilslutter en trekanttype, tværtimod, falder spændingen sammen, og de lineære strømme er større end fasestrømmene:

jeg_l = 1.73 * jeg_f;

U_l = U_f.

Disse formler kan kun anvendes med en symmetrisk fasebelastning. Hvis strømforbruget på tværs af kablerne er anderledes (ubalanceret modtager), udføres beregningerne ved hjælp af reglerne for vektoralgebra, og den resulterende udligningsstrøm kompenseres af den neutrale ledning. For netværk med tilsluttede apparater er sådanne tilfælde imidlertid sjældne.

Forholdet mellem de vigtigste mængder

Det mest almindelige problem, som almindelige forbrugere står overfor, er at beregne den reelle aktuelle styrke. Så hvordan kan man beregne strømstyrken korrekt i henhold til kendte spændings- og effektværdier? Det er nødvendigt at løse det, når værdierne i tværsnittet af kernerne og maskinens bedømmelse underbygges, med tekniske oplysninger om de enheder, der vil blive drevet i dette kredsløb.

Efter beregning af strømstyrken vælges ofte kablet med det mindste tilladte tværsnit. Dette er dog ikke altid korrekt, da en sådan løsning fører til betydelige begrænsninger, når det er nødvendigt at tilføje nye elektriske apparater til netværket.

Nogle gange er det nødvendigt at udføre omvendte beregninger og bestemme, hvilken total effekt der kan tilsluttes enheder ved en kendt spænding og maksimal tilladelig strømstyrke, som er begrænset af en eksisterende ledning.

Du kan løse disse to problemer for et enkeltfasekredsløb ved hjælp af en simpel formel:

jeg = S / U;

S = U * jeg,

hvor S - den samlede tilsyneladende effekt hos alle elektriske forbrugere.

Cirkeldiagram, der reflekterer Ohms lov og udtrykker afhængighed af magt, strøm, spænding og modstand er velegnet til beregning af parametrene i et enfaset kredsløb

For at løse problemet med beregning af strømstyrken ud fra kendte eller beregnede værdier for strøm og spænding i et trefasekredsløb, skal du kende den samlede belastning, der pålægges hver fase.

Og det krævede tværsnit af kabelledere og maskinens mindste tilladte værdi vælges langs den travleste linje, i betragtning af at:

S = 3 * max {S₁, S₂, S₃}.

jeg = S / (U * 1.73).

Den tilladte effekt for hver fase kan beregnes med følgende formel:

S_1,2,3 jeg * U / 1.73,

hvor jeg - Den maksimalt tilladte strøm for eksisterende ledninger.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Beregning af strømstyrke efter magt for at vælge kabelsektionen:

Bestemmelse af strømforbruget for grupper af elektriske apparater som eksempel på et privat hus:

Beregningen af ​​strømstyrken til at bestemme ledningsparametrene eller bestemme den tilladte effekt i et eksisterende kredsløb kan udføres uafhængigt. For den rigtige løsning af problemet er det nødvendigt at tage højde for de nuancer, der opstår i praksis, og ikke kun bruge velkendte formler, der fungerer under ”ideelle” forhold.

Hvis du har spørgsmål om emnet i artiklen, eller du kan supplere dette materiale med interessant information, bedes du lade dine kommentarer stå i blokken nedenfor.