Kako izračunati snagu, struju i napon: principi i primjeri izračuna za domaće uvjete

Vlasnici stanova, privatnih kuća i drugih elektrificiranih objekata često se suočavaju s problemom utvrđivanja vrijednosti glavnih električnih veličina, jer nije vrlo jednostavno izračunati snagu iz dopuštene jačine struje i poznatog napona ili riješiti obrnuti problem.

Izravna primjena poznatog Ohmovog zakona bez uzimanja u obzir značajki kućanskih mreža i uređaja može dovesti do netočnog rezultata.

U ovom ćemo materijalu razumjeti što je snaga i razgovarati o tome kako izračunati ovaj pokazatelj.

Osnovni pojmovi o količinama

Električni proračuni temelje se na dobro poznatim odnosima između jakosti struje (I, Ampere), vrijednosti napona (U, Volt), vrijednosti snage (P, Watt) i otpora (R, Ohm). Praktični proračuni obično zahtijevaju poznavanje vrijednosti prve tri.

Upozorit ćemo vas da numerički izrazi navedenih vrijednosti nisu dovoljni - potrebne su nam dodatne karakteristike koje otkrivaju način potrošnje energije.

Električna struja

Izračunavanje dovoljnog presjeka jezgara i nazivne vrijednosti prekidača za pojedinu granu elektroenergetske mreže provodi se prema vrijednosti najveće moguće struje za ovaj odjeljak. To je potrebno kako bi se spriječila požarna situacija u ožičenju, što često dovodi do požara.

radna parametri stroja i RCD-ovi su odabrani prema regulatornim zahtjevima. Za određivanje dopuštenog presjeka vodiča, ovisno o najvećoj mogućoj jakosti struje, potrebno je koristiti tablicu koju je dao proizvođač proizvoda, jer se kabeli najčešće proizvode prema TU, a ne prema GOST-u.

Imajući iste oznake, kablovi proizvedeni u skladu s GOST (lijevo) i TU (desno) razlikuju se i vizualno i u osnovnim karakteristikama

Budući da je moguće izračunati snagu električne struje od snage koju troše uređaji i mrežnog napona, potrebno je ispravno odrediti vrijednosti ova dva pokazatelja.

Napon u kućanskim mrežama

Mnogi vlasnici stanova vjeruju da je standardni fazni napon za potrebe kućanstva približno 220 V.U većini slučajeva to je istina. Iako mimo GOST 29322-2014 od 01.10.2015. unutar Ruske Federacije trebao se izvršiti prijelaz na 230 V sustav kompatibilan sa zemljama EEZ-a

Odstupanje od 5% od norme prihvatljivo je za svako razdoblje, a 10% za razdoblje koje ne prelazi 1 sat. Dakle, prema starim pravilima, vrijednost napona može varirati u rasponu od 198 do 242 V, a prema trenutnom GOST - od 207 do 253 V.

Postoje i slučajevi gdje je napon u mreži dulje vrijeme znatno niži od normativnog. Takva situacija nastaje kada je ukupna snaga električnih uređaja spojenih na podružnicu puno veća od planirane i kada je većina njih uključena dolazi do „ispadanja mreže“.

Ovaj problem nastaje u zoni odgovornosti organizacija odgovornih za opskrbu električnom energijom, a povezan je s preopterećenjem distribucijskih transformatora, propadanjem trafostanica ili nedovoljnim presjekom žica.

Smanjeni ulazni napon dovodi ne samo do promjene trenutnog parametra i mogućeg isključivanja zaštite, već i do brzog prekida električnih uređaja koji sadrže asinkrone motore ili složenu elektroniku

Da biste saznali smisao stvarni napon Potrebno je povremeno mjeriti pomoću voltmetra. Ako su indikatori vrlo "hodni", tada je potrebna primjena stabilizator ili skuplji pretvarač s funkcijom skladištenja energije.

Nijanse u konceptu snage električnih uređaja

Svi uređaji koji troše električnu energiju imaju takav parametar kao što je snaga. Što je viši ovaj pokazatelj, više energije uređaj uzima iz kruga.

Postoje tri vrste snage:

• Aktivno (P). Karakterizira brzinu pretvorbe električne energije u drugi oblik, na primjer, elektromagnetski ili toplinski. Mora se uzeti u obzir pri izračunavanju nepovratnih troškova energije, a samim tim i troškova uređaja. Mjerna jedinica je W.
• Reaktivno (P). Karakterizira energiju koja dolazi od izvora (transformatora) do reaktivnih elemenata potrošača (kondenzatori, namotaji motora), ali se tada gotovo trenutno vraća u izvor. Mjerna jedinica je W ili var (dekodiranje - volt-amper reaktivno).
• Potpuno (S). Karakterizira opterećenje koje potrošač nameće elementima sklopa. Koristi se za izračunavanje površine poprečnog presjeka kabela i odabira ocjene strojeva, to jest, trenutna jakost izračunava se punom snagom svih električnih uređaja spojenih na krug. Mjerna jedinica je W ili V * A (V * A je voltanski amper).

Svi se ti parametri mogu preračunati kroz fazni kut koji se javlja između vektora napona i struje (f):

P = S * cos (f);

P = S * grijeh (f);

S² = P² + P².

K kućanskim aparatima, u kojima ukupna snaga može značajno premašiti aktivne, uključuju hladnjake, perilice rublja, fluorescentne i neke štedne žarulje, kao i jedinice za elektroničku struju.

Motori obično pokazuju aktivnu snagu i koeficijent. U ovom se slučaju ukupna snaga izračunava na sljedeći način: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W

Postoji i takva stvar kao vršna ili početna snaga. Činjenica je da za ubrzanje motora potrebno je puno više napora nego za održavanje njihove rotacije. Stoga, kada uključite uređaje poput hladnjaka ili perilice rublja, na dijelu kruga dolazi do kratkotrajnog povećanja opterećenja.

Pokretačke struje mogu biti nekoliko puta veće od radnih. Pri izračunavanju potrebnog sekcije kabela a izbor ocjena stroja trebao bi to uzeti u obzir.

Da biste to učinili, morate odrediti uređaj s najvećom razlikom u startnoj i radnoj snazi ​​i dodati ga ukupnoj vrijednosti. Pokretanje struje drugih uređaja može se zanemariti, jer je vjerojatnost istodobnog rada na uključivanju motora od različitih potrošača gotovo nula.

Linearni i fazni odnosi

Danas se raširila praksa povezivanja kućanskih objekata na trofazne elektroenergetske mreže.

To je opravdano iz sljedećih razloga:

• Značajna potrošnja energije. U ovom slučaju, zbrajanje jednofazne mreže velike snage bit će vrlo neracionalno zbog velikog presjeka kabela i velike potrošnje materijala transformatora.
• Prisutnost uređaja koji rade iz tri faze. Provedba kruga za spajanje takvog uređaja na jednofazni krug nije vrlo jednostavna i prepuna je smetnji koje se javljaju, na primjer, pri pokretanju indukcijskog motora.

Postoje dva načina spajanja trofaznih uređaja - "zvijezda" i "trokut".

Shematski dijagrami prijenosa električne energije u tri faze. Naziv "zvijezda" i "trokut" dobili su zbog geometrijske sličnosti s tim predmetima

U krugovima zvijezde, linearna i fazna struja su identične, a linearni napon 1,73 puta veći od faznog napona:

ja_l = ja_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Ova formula objašnjava dobro poznati omjer napona za kućne i niskonaponske industrijske mreže s frekvencijom 50 Hz: 220/380 V (prema novom GOST-u: 230/400 V).

Kod povezivanja tipa trokuta, naprotiv, napon se poklapa, a linearne struje su veće od faznih:

ja_l = 1.73 * ja_f;

U_l = U_f.

Te se formule mogu primijeniti samo s simetričnim faznim opterećenjem. Ako je potrošnja struje po kablovima različita (neuravnoteženi prijemnik), izračunavanja se provode prema pravilima vektorske algebre, a rezultirajuća izjednačujuća struja nadoknađuje se neutralnom žicom. Međutim, za mreže sa spojenim uređajima takvi su slučajevi rijetki.

Odnos glavnih količina

Najčešći problem s kojim se susreću obični potrošači je izračunavanje stvarne jakosti struje. Pa kako ispravno izračunati amperažu prema poznatim vrijednostima napona i snage? Potrebno ga je riješiti prilikom potvrđivanja vrijednosti presjeka jezgara i nazivne vrijednosti stroja, s tehničkim informacijama o uređajima koji će se napajati u ovom krugu.

Nakon izračuna jakosti struje, često se bira kabel s najmanjim dozvoljenim presjekom. Međutim, to nije uvijek ispravno, jer takvo rješenje dovodi do značajnih ograničenja kada je potrebno dodati nove električne uređaje u mrežu.

Ponekad je potrebno izvršiti obrnute proračune i utvrditi koja ukupna snaga može biti spojena na uređaje s poznatim naponom i najvećom dozvoljenom jakošću struje, koja je ograničena postojećim ožičenjem.

Ova dva problema za jednofazni krug možete riješiti jednostavnom formulom:

ja = S / U;

S = U * ja,

gdje S - ukupna prividna snaga svih potrošača električne energije.

Kopna shema koja odražava Ohmov zakon i izražava ovisnost snage, struje, napona i otpora pogodna je za izračunavanje parametara jednofaznog kruga

Da biste riješili problem izračunavanja jakosti struje iz poznatih ili izračunatih vrijednosti snage i napona u trofaznom krugu, morate znati ukupno opterećenje koje se postavlja na svaku fazu.

A potrebni presjek kablovskih vodiča i minimalna dopuštena ocjena stroja odabrani su uz najprometniju liniju, uzimajući u obzir da:

S = 3 * maks. {S₁, S₂, S₃}.

ja = S / (U * 1.73).

Dopuštena snaga za svaku fazu se može izračunati sljedećom formulom:

S_1,2,3 ja * U / 1.73,

gdje ja - Najveća dopuštena struja za postojeće ožičenje.

Zaključci i korisni video na temu

Izračun jakosti struje pomoću snage za odabir presjeka kabela:

Utvrđivanje potrošnje energije skupina električnih uređaja kao primjer privatne kuće:

Izračun trenutne snage za određivanje parametara ožičenja ili određivanje dozvoljene snage u postojećem krugu može se izvršiti neovisno. Za ispravno rješenje problema, potrebno je uzeti u obzir nijanse koje se javljaju u praksi, a ne samo koristiti poznate formule koje djeluju u "idealnim" uvjetima.

Ako imate pitanja o temi članka ili ovaj materijal možete nadopuniti zanimljivim informacijama, ostavite svoje komentare u donjem bloku.