Berechnung von Leistung, Strom und Spannung: Grundsätze und Berechnungsbeispiele für häusliche Bedingungen

Eigentümer von Wohnungen, Privathäusern und anderen elektrifizierten Objekten stehen häufig vor dem Problem, die Werte der wichtigsten elektrischen Größen zu bestimmen, da es nicht sehr einfach ist, die Leistung aus der zulässigen Stromstärke und der bekannten Spannung zu berechnen oder das umgekehrte Problem zu lösen.

Die direkte Anwendung des berühmten Ohmschen Gesetzes ohne Berücksichtigung der Merkmale von Haushaltsnetzwerken und -geräten kann zu einem falschen Ergebnis führen.

In diesem Material werden wir verstehen, was Leistung ist, und darüber sprechen, wie dieser Indikator berechnet wird.

Grundlegende Mengenkonzepte

Elektrische Berechnungen basieren auf bekannten Beziehungen zwischen Stromstärke (I, Ampere), Spannungswert (U, Volt), Leistungswert (P, Watt) und Widerstand (R, Ohm). Praktische Berechnungen erfordern normalerweise die Kenntnis der Werte der ersten drei.

Wir werden Sie warnen, dass die numerischen Ausdrücke der aufgelisteten Werte nicht ausreichen - wir benötigen zusätzliche Eigenschaften, die den Stromverbrauchsmodus offenbaren.

Elektrischer Strom

Die Berechnung eines ausreichenden Querschnitts der Kerne und der Nennleistung des Leistungsschalters für einen bestimmten Zweig des Stromnetzes erfolgt gemäß dem Wert des maximalen Stroms für diesen Abschnitt. Dies ist notwendig, um eine Brandsituation in der Verkabelung zu verhindern, die häufig zu einem Brand führt.

Arbeiter Maschinenparameter und RCDs werden gemäß den gesetzlichen Anforderungen ausgewählt. Um den zulässigen Querschnitt der Leiter in Abhängigkeit von der maximal möglichen Stromstärke zu bestimmen, muss die vom Hersteller der Produkte bereitgestellte Tabelle verwendet werden, da die Kabel meistens nach TU und nicht nach GOST hergestellt werden.

Mit der gleichen Kennzeichnung unterscheiden sich Kabel, die gemäß GOST (links) und TU (rechts) hergestellt wurden, sowohl optisch als auch in ihren grundlegenden Eigenschaften

Da es möglich ist, die elektrische Stromstärke aus der von den Geräten verbrauchten Leistung und der Netzspannung zu berechnen, müssen die Werte dieser beiden Indikatoren korrekt bestimmt werden.

Spannung in Haushaltsnetzen

Viele Wohnungseigentümer glauben, dass die Standardphasenspannung für den Haushaltsbedarf ungefähr 220 V beträgt.In den meisten Fällen ist dies wahr. Obwohl von GOST 29322-2014 Ab dem 01.10.2015 sollte innerhalb der Russischen Föderation ein Übergang zu einem mit den EWG-Ländern kompatiblen 230-V-System erfolgen

Eine Abweichung von 5% vom Standard ist für jeden Zeitraum akzeptabel und 10% für einen Zeitraum von nicht mehr als 1 Stunde. Somit kann nach den alten Regeln der Spannungswert zwischen 198 und 242 V und nach dem aktuellen GOST zwischen 207 und 253 V liegen.

Es gibt auch Fälle, in denen die Spannung im Netzwerk über einen längeren Zeitraum deutlich unter der normativen Spannung liegt. Eine solche Situation tritt auf, wenn die Gesamtleistung der an die Zweigstelle angeschlossenen Elektrogeräte viel höher ist als geplant, und wenn die meisten von ihnen eingeschaltet sind, tritt ein „Netzwerkabbau“ auf.

Dieses Problem tritt im Verantwortungsbereich von Organisationen auf, die für die Stromversorgung verantwortlich sind, und ist mit Überlastung von Verteilungstransformatoren, Verschlechterung von Umspannwerken oder unzureichendem Kabelquerschnitt verbunden.

Eine reduzierte Eingangsspannung führt nicht nur zu einer Änderung des Stromparameters und der möglichen Schutzauslösung, sondern auch zu einem schnellen Ausfall von Elektrogeräten mit Asynchronmotoren oder komplexer Elektronik

Um die Bedeutung herauszufinden reale Spannung Es ist notwendig, regelmäßig mit einem Voltmeter zu messen. Wenn die Indikatoren sehr „laufen“, ist eine Anwendung erforderlich Stabilisator oder teurer Wandler mit der Funktion der Energiespeicherung.

Nuancen im Leistungskonzept von Elektrogeräten

Alle Geräte, die Strom verbrauchen, haben einen Parameter wie Strom. Je höher diese Anzeige ist, desto mehr Energie nimmt das Gerät aus dem Stromkreis auf.

Es gibt drei Arten von Energie:

• Aktiv (P.). Es charakterisiert die Umwandlungsrate elektrischer Energie in eine andere Form, beispielsweise elektromagnetisch oder thermisch. Dies muss bei der Berechnung der irreversiblen Energiekosten und damit der Kosten des Geräts berücksichtigt werden. Die Maßeinheit ist W.
• Reaktiv (Q.). Es charakterisiert die Energie, die von der Quelle (Transformator) zu den verbraucherreaktiven Elementen (Kondensatoren, Motorwicklungen) kommt, dann aber fast sofort zur Quelle zurückkehrt. Die Maßeinheit ist W oder var (Decodierung - Volt-Ampere-reaktiv).
• Voll (S.). Es charakterisiert die Last, die der Verbraucher den Elementen der Schaltung auferlegt. Es wird zur Berechnung der Querschnittsfläche des Kabels und zur Auswahl der Nennleistung der Maschinen verwendet, dh die Stromstärke wird bei voller Leistung aller an den Stromkreis angeschlossenen Elektrogeräte berechnet. Die Maßeinheit ist W oder V * A (V * A ist ein Voltampere).

Alle diese Parameter können über den Phasenwinkel zwischen Spannungsvektor und Strom neu berechnet werden (f):

P. = S. * cos (f);

Q. = S. * Sünde (f);

S.² = P.² + Q.².

Zu den Haushaltsgeräten, bei denen die Gesamtleistung die aktive Leistung erheblich übersteigen kann, gehören Kühlschränke, Waschmaschinen, Leuchtstofflampen und einige Energiesparlampen sowie Leistungselektronikeinheiten.

Motoren geben normalerweise Wirkleistung und Koeffizienten an. In diesem Fall wird die Gesamtleistung wie folgt berechnet: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W.

Es gibt auch so etwas wie Spitzen- oder Startleistung. Tatsache ist, dass das Beschleunigen der Motoren viel mehr Aufwand erfordert als das Aufrechterhalten ihrer Rotation. Wenn Sie Geräte wie einen Kühlschrank oder eine Waschmaschine einschalten, tritt daher ein kurzfristiger Lastanstieg in einem Kreislaufabschnitt auf.

Die Anlaufströme können um ein Vielfaches höher sein als die Arbeitsströme. Bei der Berechnung der notwendigen Kabelabschnitte und die Auswahl der Nennleistung der Maschine sollte dies berücksichtigen.

Dazu müssen Sie das Gerät mit dem größten Unterschied in Start- und Betriebsleistung ermitteln und zum Gesamtwert addieren. Anlaufströme anderer Geräte können ignoriert werden, da die Wahrscheinlichkeit eines gleichzeitigen Betriebs bei Einbeziehung von Motoren verschiedener Verbraucher nahezu Null beträgt.

Lineare und Phasenbeziehungen

Heutzutage hat sich die Praxis, Haushaltsgegenstände an dreiphasige Stromnetze anzuschließen, verbreitet.

Dies ist aus folgenden Gründen gerechtfertigt:

• Erheblicher Stromverbrauch. In diesem Fall ist die Zusammenfassung eines einphasigen Netzes mit hoher Leistung aufgrund des großen Kabelquerschnitts und des hohen Materialverbrauchs des Transformators sehr irrational.
• Das Vorhandensein von Geräten, die in drei Phasen arbeiten. Die Implementierung der Schaltung zum Verbinden einer solchen Vorrichtung mit einer einphasigen Schaltung ist nicht sehr einfach und mit Störungen behaftet, die beispielsweise beim Starten eines Induktionsmotors auftreten.

Es gibt zwei Möglichkeiten, dreiphasige Geräte anzuschließen - "Stern" und "Dreieck".

Schematische Darstellungen der Übertragung von Elektrizität in drei Phasen. Die Namen "Stern" und "Dreieck" erhielten sie aufgrund der geometrischen Ähnlichkeit mit diesen Objekten

In Sternschaltungen sind die linearen und Phasenströme identisch und die lineare Spannung ist 1,73-mal größer als die Phasenspannung:

Ich_l = Ich_f;

U._l = 1.73 * U._f.

Diese Formel erklärt das bekannte Spannungsverhältnis für Haushalts- und Niederspannungs-Industrienetze mit einer Frequenz von 50 Hz: 220/380 V (nach dem neuen GOST: 230/400 V).

Beim Anschließen eines Dreieckstyps fällt dagegen die Spannung zusammen und die linearen Ströme sind größer als die Phasenströme:

Ich_l = 1.73 * Ich_f;

U._l = U._f.

Diese Formeln können nur mit einer symmetrischen Phasenlast angewendet werden. Wenn die Stromaufnahme über die Kabel unterschiedlich ist (unsymmetrischer Empfänger), werden die Berechnungen nach den Regeln der Vektoralgebra durchgeführt und der resultierende Ausgleichsstrom durch den Neutralleiter kompensiert. In Netzwerken mit verbundenen Geräten sind solche Fälle jedoch selten.

Das Verhältnis der Hauptmengen

Das häufigste Problem für normale Verbraucher ist die Berechnung der tatsächlichen Stromstärke. Wie kann man also die Stromstärke anhand bekannter Spannungs- und Leistungswerte richtig berechnen? Es muss gelöst werden, wenn die Werte des Querschnitts der Kerne und die Nennleistung der Maschine untermauert werden und technische Informationen zu den Geräten vorliegen, die in diesem Stromkreis mit Strom versorgt werden.

Nach der Berechnung der Stromstärke wird häufig das Kabel mit dem kleinsten zulässigen Querschnitt ausgewählt. Dies ist jedoch nicht immer richtig, da eine solche Lösung zu erheblichen Einschränkungen führt, wenn neue elektrische Geräte zum Netzwerk hinzugefügt werden müssen.

Manchmal ist es notwendig, inverse Berechnungen durchzuführen und zu bestimmen, welche Gesamtleistung an Geräte mit einer bekannten Spannung und maximal zulässigen Stromstärke angeschlossen werden kann, was durch eine vorhandene Verkabelung begrenzt ist.

Sie können diese beiden Probleme für eine einphasige Schaltung mit einer einfachen Formel lösen:

Ich = S. / U.;

S. = U. * Ich,

wo S. - Gesamtscheinleistung aller Stromverbraucher.

Das Kreisdiagramm, das das Ohmsche Gesetz widerspiegelt und die Abhängigkeit von Leistung, Strom, Spannung und Widerstand ausdrückt, eignet sich zur Berechnung der Parameter einer Einphasenschaltung

Um das Problem der Berechnung der Stromstärke aus bekannten oder berechneten Werten für Leistung und Spannung in einem Dreiphasenstromkreis zu lösen, müssen Sie die Gesamtlast kennen, die jeder Phase auferlegt wird.

Der erforderliche Querschnitt der Kabelleiter und die minimal zulässige Nennleistung der Maschine werden entlang der am stärksten frequentierten Linie ausgewählt, wobei Folgendes berücksichtigt wird:

S. = 3 * max {S.₁, S.₂, S.₃}.

Ich = S. / (U. * 1.73).

Die zulässige Leistung für jede Phase kann nach folgender Formel berechnet werden:

S._1,2,3 Ich * U. / 1.73,

wo Ich - Der maximal zulässige Strom für vorhandene Verkabelung.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Berechnung der Stromstärke nach Leistung zur Auswahl des Kabelabschnitts:

Ermittlung des Stromverbrauchs von Gruppen von Elektrogeräten als Beispiel für ein Privathaus:

Die Berechnung der Stromstärke zur Bestimmung der Verdrahtungsparameter oder zur Bestimmung der zulässigen Leistung in einem vorhandenen Stromkreis kann unabhängig erfolgen. Für die korrekte Lösung des Problems ist es notwendig, die in der Praxis auftretenden Nuancen zu berücksichtigen und nicht nur bekannte Formeln zu verwenden, die unter „idealen“ Bedingungen funktionieren.

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