Comment calculer la puissance, le courant et la tension: principes et exemples de calcul pour les conditions domestiques

Les propriétaires d'appartements, de maisons privées et d'autres objets électrifiés sont souvent confrontés au problème de la détermination des valeurs des principales quantités électriques, car il n'est pas très simple de calculer la puissance à partir de l'intensité du courant admissible et de la tension connue ou de résoudre le problème inverse.

L'application directe de la fameuse loi d'Ohm sans tenir compte des caractéristiques des réseaux et des appareils domestiques peut conduire à un résultat incorrect.

Dans ce document, nous allons comprendre ce qu'est le pouvoir et parler de la façon de calculer cet indicateur.

Concepts de base des quantités

Les calculs électriques sont basés sur des relations bien connues entre l'intensité du courant (I, Ampère), la valeur de tension (U, Volt), la valeur de puissance (P, Watt) et la résistance (R, Ohm). Les calculs pratiques nécessitent généralement la connaissance des valeurs des trois premiers.

Nous vous avertirons que les expressions numériques des valeurs répertoriées ne suffisent pas - nous avons besoin de caractéristiques supplémentaires qui révèlent le mode de consommation d'énergie.

Courant électrique

Le calcul d'une section suffisante des noyaux et du calibre du disjoncteur pour une branche particulière du réseau électrique est effectué en fonction de la valeur du courant maximum possible pour cette section. Cela est nécessaire pour éviter une situation d'incendie dans le câblage, ce qui conduit souvent à un incendie.

Les travailleurs paramètres machine et les disjoncteurs différentiels sont sélectionnés en fonction des exigences réglementaires. Pour déterminer la section admissible des conducteurs, en fonction de l'intensité de courant maximale possible, il est nécessaire d'utiliser le tableau fourni par le fabricant des produits, car les câbles sont le plus souvent fabriqués selon TU et non selon GOST.

Ayant le même marquage, les câbles fabriqués conformément à GOST (gauche) et TU (droite) diffèrent à la fois visuellement et par leurs caractéristiques de base

Puisqu'il est possible de calculer la force du courant électrique à partir de la puissance consommée par les appareils et de la tension du réseau, il est nécessaire de déterminer correctement les valeurs de ces deux indicateurs.

Tension dans les réseaux domestiques

De nombreux propriétaires d'appartements pensent que la tension de phase standard pour les besoins des ménages est d'environ 220 V.Dans la plupart des cas, cela est vrai. Bien que par GOST 29322-2014 à partir du 01.10.2015 au sein de la Fédération de Russie, une transition vers un système 230 V compatible avec les pays de la CEE devait avoir lieu

Un écart de 5% par rapport à la norme est acceptable pour toute période et 10% pour une période ne dépassant pas 1 heure. Ainsi, selon les anciennes règles, la valeur de la tension peut fluctuer dans la plage de 198 à 242 V, et selon le courant GOST - de 207 à 253 V.

Il existe également des cas où la tension dans le réseau pendant une longue période est nettement inférieure à la normative. Une telle situation se produit lorsque la puissance totale des appareils électriques connectés à la branche est beaucoup plus élevée que prévu et lorsque la majorité d'entre eux sont allumés, un «rabattement du réseau» se produit.

Ce problème se pose dans le domaine de responsabilité des organismes chargés de la fourniture d'électricité, et il est lié à la surcharge des transformateurs de distribution, à la détérioration des sous-stations ou à la section insuffisante des fils.

Une tension d'entrée réduite entraîne non seulement une modification du paramètre de courant et le déclenchement possible de la protection, mais également une panne rapide des appareils électriques contenant des moteurs asynchrones ou des composants électroniques complexes

Pour découvrir le sens tension réelle il est nécessaire de mesurer périodiquement à l'aide d'un voltmètre. Si les indicateurs marchent beaucoup, alors l'application est nécessaire stabilisateur ou un convertisseur plus cher avec la fonction de stockage d'énergie.

Nuances dans le concept de puissance des appareils électriques

Tous les appareils consommant de l'électricité ont un paramètre tel que la puissance. Plus cet indicateur est élevé, plus l'appareil prend d'énergie du circuit.

Il existe trois types de pouvoir:

• Actif (P). Il caractérise le taux de conversion de l'énergie électrique sous une autre forme, par exemple électromagnétique ou thermique. Il doit être pris en compte lors du calcul des coûts énergétiques irréversibles, et donc du coût de l'appareil. L'unité de mesure est W.
• Réactif (Q). Il caractérise l'énergie qui provient de la source (transformateur) aux éléments réactifs du consommateur (condensateurs, enroulements de moteur), mais revient ensuite presque instantanément à la source. L'unité de mesure est W ou var (décodage - réactif volt-ampère).
• Complet (S). Il caractérise la charge que le consommateur impose aux éléments du circuit. Il est utilisé pour calculer la section transversale du câble et pour choisir la puissance nominale des machines, c'est-à-dire que l'intensité du courant est calculée à la pleine puissance de tous les appareils électriques connectés au circuit. L'unité de mesure est W ou V * A (V * A est un ampère volt).

Tous ces paramètres peuvent être recalculés à travers l'angle de phase qui se produit entre le vecteur tension et le courant (f):

P = S * cos (f);

Q = S * péché (f);

S² = P² + Q².

Aux appareils électroménagers, dans lesquels la puissance totale peut dépasser considérablement la puissance active, comprennent les réfrigérateurs, les machines à laver, les lampes fluorescentes et certaines lampes à économie d'énergie, ainsi que les unités d'électronique de puissance.

Les moteurs indiquent généralement la puissance active et le coefficient. Dans ce cas, la puissance totale est calculée comme suit: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W

Il existe également une puissance de pointe ou de démarrage. Le fait est que pour accélérer les moteurs, il faut beaucoup plus d'efforts que pour maintenir leur rotation. Par conséquent, lorsque vous allumez des appareils tels qu'un réfrigérateur ou une machine à laver, une augmentation de charge à court terme se produit sur une section du circuit.

Les courants de démarrage peuvent être plusieurs fois supérieurs à ceux de travail. Lors du calcul du nécessaire sections de câble et la sélection de la cote de la machine doit en tenir compte.

Pour ce faire, vous devez déterminer l'appareil avec la plus grande différence de puissance de démarrage et de fonctionnement et l'ajouter à la valeur totale. Les courants de démarrage d'autres appareils peuvent être ignorés, car la probabilité de fonctionnement simultané sur l'inclusion de moteurs de différents consommateurs est presque nulle.

Relations linéaires et de phase

De nos jours, la pratique de connecter des objets domestiques à des réseaux électriques triphasés s'est répandue.

Cela se justifie pour les raisons suivantes:

• Consommation électrique importante. Dans ce cas, la synthèse d'un réseau monophasé de forte puissance sera très irrationnelle en raison de la grande section du câble et de la forte consommation de matière du transformateur.
• La présence d'appareils fonctionnant en trois phases. La mise en œuvre du circuit de connexion d'un tel dispositif à un circuit monophasé n'est pas très simple et lourde d'interférences qui se produisent, par exemple, lors du démarrage d'un moteur à induction.

Il existe deux façons de connecter des appareils triphasés - «étoile» et «triangle».

Diagrammes schématiques de la transmission de l'électricité en trois phases. Le nom «étoile» et «triangle» qu'ils ont reçu en raison de la similitude géométrique avec ces objets

Dans les circuits en étoile, les courants linéaires et de phase sont identiques et la tension linéaire est 1,73 fois supérieure à la tension de phase:

Je_l = Je_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Cette formule explique le rapport de tension bien connu pour les réseaux domestiques et industriels basse tension avec une fréquence de 50 Hz: 220/380 V (selon le nouveau GOST: 230/400 V).

Lors de la connexion d'un type triangle, au contraire, la tension coïncide et les courants linéaires sont supérieurs à ceux de phase:

Je_l = 1.73 * Je_f;

U_l = U_f.

Ces formules ne peuvent être appliquées qu'avec une charge de phase symétrique. Si la consommation de courant à travers les câbles est différente (récepteur asymétrique), les calculs sont effectués en utilisant les règles de l'algèbre vectorielle, et le courant d'égalisation résultant est compensé par le fil neutre. Cependant, pour les réseaux avec des appareils connectés, de tels cas sont rares.

La relation des principales quantités

Le problème le plus courant rencontré par les consommateurs ordinaires est de calculer la force réelle actuelle. Alors, comment calculer correctement l'ampérage en fonction des valeurs connues de tension et de puissance? Il est nécessaire de le résoudre lors de la justification des valeurs de la section transversale des noyaux et de la puissance nominale de la machine, en ayant des informations techniques sur les appareils qui seront alimentés dans ce circuit.

Après avoir calculé la force du courant, le câble ayant la plus petite section admissible est souvent sélectionné. Cependant, cela n'est pas toujours correct, car une telle solution conduit à des limitations importantes lorsqu'il est nécessaire d'ajouter de nouveaux appareils électriques au réseau.

Parfois, il est nécessaire d'effectuer des calculs inverses et de déterminer quelle puissance totale peut être connectée à des appareils à une tension connue et à une intensité de courant maximale autorisée, qui est limitée par un câblage existant.

Vous pouvez résoudre ces deux problèmes pour un circuit monophasé à l'aide d'une formule simple:

Je = S / U;

S = U * Je,

où S - puissance apparente totale de tous les consommateurs électriques.

Un camembert reflétant la loi d'Ohm et exprimant la dépendance de la puissance, du courant, de la tension et de la résistance convient au calcul des paramètres d'un circuit monophasé

Pour résoudre le problème du calcul de l'intensité du courant à partir de valeurs connues ou calculées de puissance et de tension dans un circuit triphasé, vous devez connaître la charge totale imposée à chaque phase.

Et la section transversale requise des conducteurs de câble, et la valeur nominale minimale admissible de la machine sont sélectionnées le long de la ligne la plus fréquentée, compte tenu du fait que:

S = 3 * max {S₁, S₂, S₃}.

Je = S / (U * 1.73).

La puissance admissible pour chaque phase peut être calculée par la formule suivante:

S_1,2,3 Je * U / 1.73,

où Je - Le courant maximum autorisé pour le câblage existant.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Calcul de l'intensité du courant par la puissance pour sélectionner la section de câble:

Déterminer la consommation d'énergie de groupes d'appareils électriques comme exemple d'une maison privée:

Le calcul de l'intensité du courant pour déterminer les paramètres de câblage ou déterminer la puissance admissible dans un circuit existant peut être effectué indépendamment. Pour la solution correcte du problème, il est nécessaire de prendre en compte les nuances qui surviennent dans la pratique, et pas seulement d'utiliser des formules bien connues qui fonctionnent dans des conditions «idéales».

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