Teljesítmény, áram és feszültség kiszámítása: a háztartási feltételek kiszámításának alapelvei és példái

Lakások, házak és egyéb elektromos tárgyak tulajdonosai gyakran szembesülnek a fő elektromos mennyiségek értékének meghatározásának kérdésével, mivel nem túl egyszerű kiszámítani az energiát a megengedett áramszilárdságból és az ismert feszültségből, vagy pedig megfordítani a fordított problémát.

A híres Ohmi törvény közvetlen alkalmazása a háztartási hálózatok és eszközök tulajdonságainak figyelembevétele nélkül helytelen eredményhez vezethet.

Ebben az anyagban megértjük, mi az erő, és beszélünk arról, hogyan kell kiszámítani ezt a mutatót.

A mennyiségek alapelvei

Az elektromos számítások az áramszilárdság (I, A), a feszültség (U, V), a teljesítmény (P, Watt) és az ellenállás (R, Ohm) közismert összefüggésein alapulnak. A gyakorlati számítások általában az első három értékének ismeretét igénylik.

Figyelmeztetjük Önt, hogy a felsorolt ​​értékek numerikus kifejezései nem elegendőek - további jellemzőkre van szükségünk, amelyek feltárják az energiafogyasztási módot.

Elektromos áram

A magok megfelelő keresztmetszetének és a megszakító névleges teljesítményének kiszámítását az energiahálózat egy adott ágára az e szakasz maximális áramának értéke alapján kell elvégezni. Ez szükséges a vezetékekben fellépő tűzhelyzet megelőzéséhez, amely gyakran tüzet okoz.

munka- gépi paraméterek és az RCD-ket a szabályozási követelmények szerint választják ki. A vezetők megengedett keresztmetszetének meghatározásához, a legnagyobb lehetséges áramszilárdságtól függően, a termékek gyártója által megadott táblázatot kell használni, mivel a kábeleket leggyakrabban TU, és nem a GOST szerint gyártják.

Ugyanaz a jelölés, a GOST (bal) és a TU (jobb) szerint gyártott kábelek vizuálisan és alapvető jellemzőik között egyaránt különböznek

Mivel az elektromos áram erősségét az eszközök fogyasztása és a hálózati feszültség alapján lehet kiszámítani, helyesen meg kell határozni e két mutató értékét.

Feszültség a háztartási hálózatokban

Sok lakástulajdonos úgy gondolja, hogy a háztartási igényekhez használt szokásos fázisfeszültség körülbelül 220 V.A legtöbb esetben ez igaz. Bár a GOST 29322-2014 2015.10.01-től az Orosz Föderáción belül az EGK-országokkal kompatibilis 230 V-os rendszerre való áttérésre kellett sor kerülni

A standardtól 5% -os eltérés bármely időszakra elfogadható, 10% -ot az egy óránál nem hosszabb időtartamra. Így a régi szabályok szerint a feszültség értéke 198 és 242 V között mozoghat, a jelenlegi GOST szerint pedig 207 és 253 V között lehet.

Vannak olyan esetek is, amikor a hálózat feszültsége hosszú ideig szignifikánsan alacsonyabb, mint a normatív. Ilyen helyzet akkor fordul elő, ha az ághoz csatlakoztatott elektromos készülékek összteljesítménye sokkal magasabb, mint a tervezett, és amikor ezek többsége be van kapcsolva, akkor „hálózat kihúzódik”.

Ez a probléma a villamosenergia-ellátásért felelős szervezetek felelősségi körében merül fel, és azzal jár az elosztó transzformátorok túlterhelésével, az alállomások károsodásával vagy a vezetékek nem megfelelő keresztmetszetével.

A csökkentett bemeneti feszültség nem csak az aktuális paraméter megváltozásához és a lehetséges védelmi kioldáshoz vezet, hanem aszinkronmotorokat vagy összetett elektronikát tartalmazó elektromos készülékek gyors lebontásához is vezet.

Hogy megtudja a jelentését valódi feszültség rendszeresen mérni kell egy voltmérővel. Ha a mutatók nagyon „járnak”, akkor alkalmazni kell stabilizátor vagy drágább energiaátalakító funkciójú átalakító.

Az elektromos készülékek hatalmának fogalmát érintő nuan

Minden elektromos áramot fogyasztó készülék rendelkezik egy olyan paraméterrel, mint a teljesítmény. Minél magasabb ez a jelző, annál több energiát vesz az eszköz az áramkörből.

Háromféle teljesítmény van:

• Aktív (P). Ez jellemzi az elektromos energia más formává történő átalakulásának sebességét, például elektromágneses vagy termikus. Ezt figyelembe kell venni a visszafordíthatatlan energiaköltségek, és így az eszköz költségeinek kiszámításakor. A mértékegység W.
• Reaktív (Q). Jellemzi azt az energiát, amely a forrásból (transzformátor) jut a fogyasztói reaktív elemekhez (kondenzátorok, motor tekercsek), de majdnem azonnal visszatér a forráshoz. A mértékegység W vagy var (dekódolás - volt-amper reaktív).
• Teljes (S). Ez jellemzi a fogyasztó által az áramkör elemeire gyakorolt ​​terhelést. Ezt használják a kábel keresztmetszetének kiszámításához és a gépek névleges típusának megválasztásához, azaz az áramszilárdságot az áramkörhöz csatlakoztatott összes elektromos készülék teljes teljesítményénél kiszámítják. A mértékegység W vagy V * A (V * A egy volt volt amper).

Ezeket a paramétereket újra kiszámolhatjuk a feszültségvektor és az áram közötti fázisszögen keresztül (f):

P = S * cos (f);

Q = S * bűn (f);

S² = P² + Q².

A háztartási készülékekhez, amelyekben az összteljesítmény jelentősen meghaladhatja az aktív energiát, tartoznak hűtőszekrények, mosógépek, fénycsövek és néhány energiatakarékos lámpák, valamint energiaelektronikai egységek.

A motorok általában az aktív teljesítményt és az együtthatót jelzik. Ebben az esetben a teljes energiát a következőképpen kell kiszámítani: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W

Van még olyan dolog, mint a csúcs vagy a kezdő teljesítmény. A helyzet az, hogy a motorok gyorsítása sokkal több erőfeszítést igényel, mint a forgásuk fenntartása. Ezért olyan eszközök bekapcsolásakor, mint például hűtőszekrény vagy mosógép, az áramkör egy szakaszán rövid távon jelentkezik a terhelés.

A kezdőáram többször is magasabb lehet, mint a működőké. A szükséges kiszámításakor kábel szakaszok és a gép minősítésének megválasztásakor ezt figyelembe kell venni.

Ehhez meg kell határoznia azt az eszközt, amelyben a legnagyobb különbség van az indítási és üzemeltetési teljesítményben, és hozzá kell adnia az összértékhez. Más készülékek indítási áramát nem lehet figyelembe venni, mivel az egyidejű működés valószínűsége a különböző fogyasztók motorjainak bevonásakor szinte nulla.

Lineáris és fázis kapcsolatok

Manapság elterjedt a háztartási tárgyak háromfázisú hálózatokhoz történő csatlakoztatásának gyakorlata.

Ez a következő okokból indokolt:

• Jelentős energiafogyasztás. Ebben az esetben a nagyteljesítményű egyfázisú hálózat összegzése nagyon irracionális lesz a kábel nagy keresztmetszete és a transzformátor nagy anyagfelhasználása miatt.
• Három fázisból működő eszközök jelenléte. Az ilyen eszköz egyfázisú áramkörhöz történő csatlakoztatására szolgáló áramkör megvalósítása nem túl egyszerű és tele van olyan zavarokkal, amelyek például indukciós motor indításakor jelentkeznek.

Kétféle módon lehet csatlakoztatni a háromfázisú eszközöket - a „csillag” és a „háromszög”.

A villamosenergia-átvitel sematikus ábrái három fázisban. A „csillag” és a „háromszög” név, amelyet ezekkel az objektumokkal mért geometriai hasonlóság miatt kaptak

Csillag típusú áramkörökben a lineáris és a fázisáram azonos, és a lineáris feszültség 1,73-szorosa nagyobb, mint a fázisfeszültség:

én_l = én_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Ez a képlet magyarázza a háztartási és alacsony feszültségű ipari hálózatok közismert feszültségarányát 50 Hz: 220/380 V frekvenciával (az új GOST: 230/400 V szerint).

Háromszög típusú csatlakoztatáskor éppen ellenkezőleg, a feszültség egybeesik, és a lineáris áramok nagyobbak, mint a fázisúak:

én_l = 1.73 * én_f;

U_l = U_f.

Ezek a képletek csak szimmetrikus fázisterheléssel alkalmazhatók. Ha a kábelek áramerőssége eltérő (kiegyensúlyozatlan vevő), akkor a számításokat a vektor algebra szabályai szerint hajtjuk végre, és a kapott kiegyenlítő áramot a semleges vezeték kompenzálja. A csatlakoztatott készülékekkel rendelkező hálózatok esetében azonban ilyen esetek ritkák.

A fő mennyiségek viszonya

A hétköznapi fogyasztók által leggyakrabban felmerülő probléma a valós áramszint kiszámítása. Tehát hogyan lehet helyesen kiszámítani az áramerősséget az ismert feszültség és teljesítmény értékek szerint? Ezt meg kell oldani, amikor igazolják a magok keresztmetszetének és a gép névleges értékeit, és rendelkeznek műszaki információkkal az ebben az áramkörben táplált eszközökről.

Az áramszilárdság kiszámítása után gyakran a legkisebb megengedett keresztmetszetű kábelt kell kiválasztani. Ez azonban nem mindig helyes, mivel egy ilyen megoldás jelentős korlátozásokhoz vezet, amikor új villamos készülékeket kell hozzáadni a hálózathoz.

Időnként inverz számításokat kell végezni, és meg kell határozni, hogy milyen teljes teljesítmény csatlakoztatható az eszközökhöz ismert feszültség és maximális megengedett áramszilárdság mellett, amelyet egy meglévő vezeték korlátoz.

Az egyfázisú áramkörökben ezt a két problémát egy egyszerű képlettel oldhatja meg:

én = S / U;

S = U * én,

ahol S - az összes villamos fogyasztó teljes látszólagos teljesítménye.

Az Ohm törvényét tükröző, a teljesítmény, az áram, a feszültség és az ellenállás függőségét kifejező kördiagram alkalmas az egyfázisú áramkör paramétereinek kiszámítására

A háromfázisú áramkörben az áramellátás ismert vagy kiszámított teljesítmény- és feszültségértékekből történő kiszámításának problémájának meg kell tudnia az egyes fázisokra eső teljes terhelést.

És a kábelvezetők szükséges keresztmetszetét és a gép minimális megengedett teljesítményét a legforgalmasabb vonal mentén választják meg, figyelembe véve, hogy:

S = 3 * max {S₁, S₂, S₃}.

én = S / (U * 1.73).

Az egyes fázisok megengedett teljesítménye az alábbi képlettel kiszámítható:

S_1,2,3 én * U / 1.73,

ahol én - A meglévő vezetékek maximális megengedett árama.

Következtetések és hasznos videó a témáról

Az áramerősség kiszámítása a kábelszakasz kiválasztásához:

Az elektromos készülékek csoportjának energiafogyasztásának meghatározása mint családi ház példa:

Az áramerősség kiszámítása a huzalozási paraméterek meghatározásához vagy a meglévő áramkör megengedhető teljesítményének meghatározásához függetlenül elvégezhető. A probléma helyes megoldásához figyelembe kell venni a gyakorlatban felmerülő árnyalatokat, és nem szabad csak az általánosan ismert képleteket használni, amelyek „ideális” körülmények között működnek.

Ha kérdése van a cikk témájával kapcsolatban, vagy érdekes információkkal kiegészítheti ezt az anyagot, kérjük, hagyja meg észrevételeit az alábbi blokkban.