Τρόπος υπολογισμού ισχύος, ρεύματος και τάσης: αρχές και παραδείγματα υπολογισμού για οικιακές συνθήκες

Οι ιδιοκτήτες διαμερισμάτων, ιδιωτικών κατοικιών και άλλων ηλεκτροκίνητων αντικειμένων αντιμετωπίζουν συχνά το ζήτημα του προσδιορισμού των τιμών των κύριων ηλεκτρικών ποσοτήτων, καθώς δεν είναι πολύ απλό να υπολογιστεί η ισχύς από την επιτρεπόμενη ισχύ ρεύματος και τη γνωστή τάση ή να επιλυθεί το αντίστροφο πρόβλημα.

Η άμεση εφαρμογή του περίφημου νόμου του Ohm χωρίς να λαμβάνονται υπόψη τα χαρακτηριστικά των οικιακών δικτύων και συσκευών μπορεί να οδηγήσει σε εσφαλμένο αποτέλεσμα.

Σε αυτό το υλικό, θα καταλάβουμε τι είναι δύναμη και θα μιλήσουμε για τον τρόπο υπολογισμού αυτού του δείκτη.

Βασικές έννοιες των ποσοτήτων

Οι ηλεκτρικοί υπολογισμοί βασίζονται σε γνωστές σχέσεις μεταξύ ισχύος ρεύματος (I, Ampere), τιμής τάσης (U, Volt), τιμής ισχύος (P, Watt) και αντίστασης (R, Ohm). Οι πρακτικοί υπολογισμοί συνήθως απαιτούν γνώση των τιμών των πρώτων τριών.

Θα σας προειδοποιήσουμε ότι οι αριθμητικές εκφράσεις των τιμών που αναφέρονται δεν είναι αρκετές - χρειαζόμαστε πρόσθετα χαρακτηριστικά που αποκαλύπτουν τη λειτουργία κατανάλωσης ενέργειας.

Ηλεκτρικό ρεύμα

Ο υπολογισμός της επαρκούς διατομής των πυρήνων και η βαθμολογία του διακόπτη κυκλώματος για ένα συγκεκριμένο κλάδο του δικτύου ισχύος πραγματοποιείται σύμφωνα με την τιμή του μέγιστου ρεύματος για αυτό το τμήμα. Αυτό είναι απαραίτητο για την αποφυγή πυρκαγιάς στην καλωδίωση, η οποία συχνά οδηγεί σε πυρκαγιά.

Εργαζόμενοι παραμέτρους μηχανής και τα RCD επιλέγονται σύμφωνα με τις κανονιστικές απαιτήσεις. Για να προσδιορίσετε την επιτρεπόμενη διατομή των αγωγών, ανάλογα με τη μέγιστη δυνατή ισχύ ρεύματος, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε τον πίνακα που παρέχεται από τον κατασκευαστή του προϊόντος, επειδή τα καλώδια παράγονται συχνότερα σύμφωνα με τις τεχνικές προδιαγραφές και όχι σύμφωνα με το GOST.

Έχοντας την ίδια σήμανση, τα καλώδια που παράγονται σύμφωνα με το GOST (αριστερά) και το TU (δεξιά) διαφέρουν τόσο οπτικά όσο και στα βασικά χαρακτηριστικά

Εφόσον είναι δυνατό να υπολογιστεί η ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος από την ισχύ που καταναλώνουν οι συσκευές και η τάση δικτύου, είναι απαραίτητο να προσδιοριστούν σωστά οι τιμές αυτών των δύο δεικτών.

Τάση σε οικιακά δίκτυα

Πολλοί ιδιοκτήτες διαμερισμάτων πιστεύουν ότι η τυπική τάση φάσης για οικιακές ανάγκες είναι περίπου 220 V.Στις περισσότερες περιπτώσεις αυτό ισχύει. Αν και από GOST 29322-2014 από την 01.10.2015 εντός της Ρωσικής Ομοσπονδίας, επρόκειτο να πραγματοποιηθεί μετάβαση σε σύστημα 230 V συμβατό με τις χώρες της ΕΟΚ

Μια απόκλιση 5% από το πρότυπο είναι αποδεκτή για οποιαδήποτε περίοδο και 10% για περίοδο που δεν υπερβαίνει την 1 ώρα. Έτσι, σύμφωνα με τους παλιούς κανόνες, η τιμή τάσης μπορεί να κυμαίνεται από 198 έως 242 V και σύμφωνα με το τρέχον GOST - από 207 έως 253 V.

Υπάρχουν επίσης περιπτώσεις όπου η τάση στο δίκτυο για μεγάλο χρονικό διάστημα είναι σημαντικά χαμηλότερη από την κανονική. Μια τέτοια κατάσταση προκύπτει όταν η συνολική ισχύς των ηλεκτρικών συσκευών που είναι συνδεδεμένες με το υποκατάστημα είναι πολύ υψηλότερη από ό, τι είχε προγραμματιστεί και όταν η πλειοψηφία αυτών είναι ενεργοποιημένη, εμφανίζεται «διακοπή δικτύου».

Αυτό το πρόβλημα προκύπτει στον τομέα ευθύνης των οργανισμών που είναι υπεύθυνοι για την προμήθεια ηλεκτρικής ενέργειας και σχετίζεται με υπερφόρτωση μετασχηματιστών διανομής, φθορά υποσταθμών ή με ανεπαρκή διατομή καλωδίων.

Η μειωμένη τάση εισόδου οδηγεί όχι μόνο σε αλλαγή της τρέχουσας παραμέτρου και στο πιθανό ταξίδι προστασίας, αλλά και σε γρήγορη διακοπή ηλεκτρικών συσκευών που περιέχουν ασύγχρονους κινητήρες ή πολύπλοκα ηλεκτρονικά

Για να μάθετε το νόημα πραγματική τάση Είναι απαραίτητο να μετράτε περιοδικά χρησιμοποιώντας ένα βολτόμετρο. Εάν οι δείκτες είναι πολύ «περπάτημα», τότε απαιτείται εφαρμογή σταθεροποιητής ή ακριβότερος μετατροπέας με τη λειτουργία αποθήκευσης ενέργειας.

Αποχρώσεις στην έννοια της ισχύος των ηλεκτρικών συσκευών

Όλες οι συσκευές που καταναλώνουν ηλεκτρική ενέργεια έχουν μια παράμετρο όπως η ισχύς. Όσο υψηλότερη είναι αυτή η ένδειξη, τόσο περισσότερη ενέργεια παίρνει η συσκευή από το κύκλωμα.

Υπάρχουν τρεις τύποι ισχύος:

• Ενεργό (Π). Χαρακτηρίζει το ρυθμό μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε άλλη μορφή, για παράδειγμα, ηλεκτρομαγνητική ή θερμική. Πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τον υπολογισμό του μη αναστρέψιμου κόστους ενέργειας και, συνεπώς, του κόστους της συσκευής. Η μονάδα μέτρησης είναι W.
• Αντιδραστικό (Ερ). Χαρακτηρίζει την ενέργεια που προέρχεται από την πηγή (μετασχηματιστής) στα αντιδραστικά στοιχεία του καταναλωτή (πυκνωτές, περιελίξεις κινητήρα), αλλά στη συνέχεια επιστρέφει σχεδόν αμέσως στην πηγή. Η μονάδα μέτρησης είναι W ή var (αποκωδικοποίηση - βολτ-αμπέρ αντιδραστική).
• Πλήρης (Ν). Χαρακτηρίζει το φορτίο που επιβάλλει ο καταναλωτής στα στοιχεία του κυκλώματος. Χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της περιοχής διατομής του καλωδίου και την επιλογή της ονομασίας των μηχανών, δηλαδή η ισχύς ρεύματος υπολογίζεται στην πλήρη ισχύ όλων των ηλεκτρικών συσκευών που είναι συνδεδεμένες στο κύκλωμα. Η μονάδα μέτρησης είναι W ή V * A (V * A είναι ένα αμπέρ βολτ).

Όλες αυτές οι παράμετροι μπορούν να υπολογιστούν εκ νέου μέσω της γωνίας φάσης που εμφανίζεται μεταξύ του διανύσματος τάσης και του ρεύματος (στ):

Π = Ν * cos (στ);

Ερ = Ν * αμαρτία (στ);

Ν² = Π² + Ερ².

Στις οικιακές συσκευές, στις οποίες η συνολική ισχύς μπορεί να υπερβαίνει σημαντικά το ενεργό, περιλαμβάνονται ψυγεία, πλυντήρια ρούχων, λαμπτήρες φθορισμού και ορισμένοι λαμπτήρες εξοικονόμησης ενέργειας, καθώς και μονάδες ηλεκτρονικής ισχύος.

Οι κινητήρες συνήθως δείχνουν ενεργή ισχύ και συντελεστή. Σε αυτήν την περίπτωση, η συνολική ισχύς υπολογίζεται ως εξής: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W

Υπάρχει επίσης ένα πράγμα όπως η κορυφή ή η αρχική δύναμη. Το γεγονός είναι ότι για την επιτάχυνση των κινητήρων απαιτείται πολύ περισσότερη προσπάθεια από το να διατηρηθεί η περιστροφή τους. Επομένως, όταν ενεργοποιείτε συσκευές όπως ψυγείο ή πλυντήριο ρούχων, εμφανίζεται βραχυπρόθεσμη αύξηση του φορτίου σε ένα τμήμα του κυκλώματος.

Τα ρεύματα εκκίνησης μπορεί να είναι αρκετές φορές υψηλότερα από αυτά που λειτουργούν. Κατά τον υπολογισμό των απαραίτητων τμήματα καλωδίων και η επιλογή της βαθμολογίας του μηχανήματος θα πρέπει να το λάβει υπόψη.

Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να προσδιορίσετε τη συσκευή με τη μεγαλύτερη διαφορά στην ισχύ εκκίνησης και λειτουργίας και να την προσθέσετε στη συνολική τιμή. Τα ρεύματα εκκίνησης άλλων συσκευών μπορούν να αγνοηθούν, καθώς η πιθανότητα ταυτόχρονης λειτουργίας στην ένταξη κινητήρων από διαφορετικούς καταναλωτές είναι σχεδόν μηδενική.

Γραμμικές και φάσεις σχέσεις

Σήμερα, η πρακτική της σύνδεσης οικιακών αντικειμένων με τριφασικά ηλεκτρικά δίκτυα έχει εξαπλωθεί.

Αυτό δικαιολογείται για τους ακόλουθους λόγους:

• Σημαντική κατανάλωση ισχύος. Σε αυτήν την περίπτωση, το άθροισμα ενός μονοφασικού δικτύου υψηλής ισχύος θα είναι πολύ παράλογο λόγω της μεγάλης διατομής του καλωδίου και της υψηλής κατανάλωσης υλικού του μετασχηματιστή.
• Η παρουσία συσκευών που λειτουργούν από τρεις φάσεις. Η υλοποίηση του κυκλώματος για τη σύνδεση μιας τέτοιας συσκευής σε μονοφασικό κύκλωμα δεν είναι πολύ απλή και γεμάτη παρεμβολές που συμβαίνουν, για παράδειγμα, κατά την εκκίνηση ενός επαγωγικού κινητήρα.

Υπάρχουν δύο τρόποι σύνδεσης τριφασικών συσκευών - «αστέρι» και «τρίγωνο».

Σχηματικά διαγράμματα μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας σε τρεις φάσεις. Το όνομα «αστέρι» και «τρίγωνο» που έλαβαν λόγω της γεωμετρικής ομοιότητας με αυτά τα αντικείμενα

Στα κυκλώματα τύπου αστεριού, τα γραμμικά και τα ρεύματα φάσης είναι ίδια και η γραμμική τάση είναι 1,73 φορές μεγαλύτερη από την τάση φάσης:

Εγώ_λ = Εγώ_στ;

Ε_λ = 1.73 * Ε_στ.

Αυτός ο τύπος εξηγεί τη γνωστή αναλογία τάσης για οικιακά και βιομηχανικά δίκτυα χαμηλής τάσης με συχνότητα 50 Hz: 220/380 V (σύμφωνα με το νέο GOST: 230/400 V).

Κατά τη σύνδεση ενός τριγώνου τύπου, αντίθετα, η τάση συμπίπτει και τα γραμμικά ρεύματα είναι μεγαλύτερα από αυτά της φάσης:

Εγώ_λ = 1.73 * Εγώ_στ;

Ε_λ = Ε_στ.

Αυτοί οι τύποι μπορούν να εφαρμοστούν μόνο με συμμετρικό φορτίο φάσης. Εάν η τρέχουσα κατανάλωση στα καλώδια είναι διαφορετική (μη ισορροπημένος δέκτης), τότε οι υπολογισμοί πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας τους κανόνες της διανυσματικής άλγεβρας και το προκύπτον ρεύμα εξισορρόπησης αντισταθμίζεται από το ουδέτερο σύρμα. Ωστόσο, για δίκτυα με συνδεδεμένες συσκευές, τέτοιες περιπτώσεις είναι σπάνιες.

Η σχέση των κύριων ποσοτήτων

Το πιο κοινό πρόβλημα που αντιμετωπίζουν οι απλοί καταναλωτές είναι ο υπολογισμός της πραγματικής ισχύος. Λοιπόν, πώς να υπολογίσετε σωστά την ένταση σύμφωνα με γνωστές τιμές τάσης και ισχύος; Είναι απαραίτητο να επιλυθεί όταν τεκμηριώνονται οι τιμές της διατομής των πυρήνων και η βαθμολογία του μηχανήματος, έχοντας τεχνικές πληροφορίες σχετικά με τις συσκευές που θα τροφοδοτούνται σε αυτό το κύκλωμα.

Μετά τον υπολογισμό της τρέχουσας ισχύος, επιλέγεται συχνά το καλώδιο με τη μικρότερη επιτρεπόμενη διατομή. Ωστόσο, αυτό δεν είναι πάντα σωστό, καθώς μια τέτοια λύση οδηγεί σε σημαντικούς περιορισμούς όταν είναι απαραίτητο να προστεθούν νέες ηλεκτρικές συσκευές στο δίκτυο.

Μερικές φορές είναι απαραίτητο να πραγματοποιούνται αντίστροφοι υπολογισμοί και να προσδιορίζεται ποια συνολική ισχύς μπορεί να συνδεθεί με συσκευές με γνωστή τάση και μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύ ρεύματος, η οποία περιορίζεται από μια υπάρχουσα καλωδίωση.

Μπορείτε να λύσετε αυτά τα δύο προβλήματα για ένα μονοφασικό κύκλωμα χρησιμοποιώντας έναν απλό τύπο:

Εγώ = Ν / Ε;

Ν = Ε * Εγώ,

που Ν - συνολική φαινόμενη ισχύς όλων των καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας.

Το γράφημα πίτας που αντικατοπτρίζει το νόμο του Ohm και εκφράζει την εξάρτηση της ισχύος, του ρεύματος, της τάσης και της αντίστασης είναι κατάλληλο για τον υπολογισμό των παραμέτρων ενός μονοφασικού κυκλώματος

Για να επιλύσετε το πρόβλημα του υπολογισμού της τρέχουσας ισχύος από γνωστές ή υπολογισμένες τιμές ισχύος και τάσης σε ένα τριφασικό κύκλωμα, πρέπει να γνωρίζετε το συνολικό φορτίο που επιβάλλεται σε κάθε φάση.

Και η απαιτούμενη διατομή των αγωγών καλωδίων και η ελάχιστη επιτρεπόμενη βαθμολογία του μηχανήματος επιλέγονται κατά μήκος της πιο πολυσύχναστης γραμμής, λαμβάνοντας υπόψη ότι:

Ν = 3 * μέγ. {Ν₁, Ν₂, Ν₃}.

Εγώ = Ν / (Ε * 1.73).

Η επιτρεπόμενη ισχύς για κάθε φάση μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο:

Ν_1,2,3 Εγώ * Ε / 1.73,

που Εγώ - Το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα για υπάρχουσα καλωδίωση.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο σχετικά με το θέμα

Υπολογισμός ισχύος ρεύματος κατά ισχύ για να επιλέξετε το τμήμα καλωδίου:

Προσδιορισμός της κατανάλωσης ισχύος ομάδων ηλεκτρικών συσκευών ως παράδειγμα ιδιωτικής κατοικίας:

Ο υπολογισμός της τρέχουσας ισχύος για τον προσδιορισμό των παραμέτρων καλωδίωσης ή τον προσδιορισμό της επιτρεπόμενης ισχύος σε ένα υπάρχον κύκλωμα μπορεί να γίνει ανεξάρτητα. Για τη σωστή λύση του προβλήματος, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι αποχρώσεις που προκύπτουν στην πράξη και όχι μόνο να χρησιμοποιηθούν γνωστές φόρμουλες που λειτουργούν υπό «ιδανικές» συνθήκες.

Εάν έχετε ερωτήσεις σχετικά με το θέμα του άρθρου ή μπορείτε να συμπληρώσετε αυτό το υλικό με ενδιαφέρουσες πληροφορίες, αφήστε τα σχόλιά σας στο παρακάτω μπλοκ.