כיצד לחשב כוח, זרם ומתח: עקרונות ודוגמאות לחישוב לתנאים ביתיים

בעלי דירות, בתים פרטיים וחפצים חשמלים אחרים עומדים לרוב בשאלת קביעת הערכים של כמויות החשמל העיקריות, מכיוון שלא פשוט מאוד לחשב כוח מכוח הזרם המותר ומתח ידוע או לפתור את הבעיה ההפוכה.

יישום ישיר של חוק המפורסם של אוהם מבלי לקחת בחשבון את התכונות של רשתות ומכשירים ביתיים יכול להוביל לתוצאה שגויה.

בחומר זה נבין מהו כוח ונדבר על איך לחשב מדד זה.

מושגים בסיסיים של כמויות

חישובי הנדסת חשמל מבוססים על קשרים ידועים בין חוזק זרם (אני, אמפר), ערך מתח (U, וולט), ערך כוח (P, ואט) והתנגדות (R, אוהם). חישובים מעשיים דורשים בדרך כלל ידע בערכים של שלושת הראשונים.

אנו נזהיר אתכם כי הביטויים המספריים של הערכים הרשומים אינם מספיקים - אנו זקוקים למאפיינים נוספים החושפים את מצב צריכת החשמל.

זרם חשמלי

חישוב חתך רוחב מספיק של הליבות ודירוג המפסק לסניף מסוים של רשת החשמל מתבצע בהתאם לערך הזרם המרבי האפשרי עבור קטע זה. זה הכרחי כדי למנוע מצב של שריפה בחיווט, מה שמוביל לרוב לשריפה.

עובדים פרמטרים של מכונה ו- RCDs נבחרים על פי דרישות הרגולציה. כדי לקבוע את חתך הרוחב המותר של מוליכים, תלוי בעוצמת הזרם המרבית האפשרית, יש צורך להשתמש בטבלה המסופקת על ידי יצרן המוצרים, מכיוון שהכבלים מיוצרים לרוב על פי TU ולא על פי GOST.

לאחר אותו סימון, כבלים המיוצרים בהתאם ל- GOST (משמאל) ו- TU (מימין) שונים זה מזה מבחינה חזותית והן במאפיינים בסיסיים

מכיוון שניתן לחשב את עוצמת הזרם החשמלי מההספק הנצרך על ידי המכשירים ומתח הרשת, יש צורך לקבוע נכון את ערכי שני המחוונים הללו.

מתח ברשתות ביתיות

בעלי דירות רבים מאמינים כי מתח הבמה הסטנדרטי לצרכי משק הבית הוא כ -220 וולט.ברוב המקרים זה נכון. אם כי על ידי GOST 29322-2014 החל מה- 01.10.2015 בתוך הפדרציה הרוסית, היה אמור להתקיים מעבר למערכת 230 וולט התואמת את מדינות ה- EEG

סטייה של 5% מהתקן מקובלת על כל תקופה, ו 10% לתקופה שלא תעלה על שעה. לפיכך, על פי הכללים הישנים, ערך המתח יכול לנוע בטווח שבין 198 ל 242 וולט, ועל פי ה- GOST הנוכחי - מ 207 ל 253 V.

ישנם גם מקרים בהם המתח ברשת לאורך זמן נמוך משמעותית מהנורמטיבי. מצב כזה מתעורר כאשר ההספק הכולל של מכשירי חשמל המחוברים לסניף הוא גבוה בהרבה מהמתוכנן וכאשר רובם מופעלים, מתרחשת "הסרת רשת".

בעיה זו מתעוררת בתחום האחריות של ארגונים האחראים על אספקת החשמל, והיא קשורה לעומס יתר על שנאי חלוקה, הידרדרות תחנות משנה או עם חתך בלתי מספיק של חוטים.

מתח כניסה מופחת מוביל לא רק לשינוי בפרמטר הנוכחי ולנסיעת ההגנה האפשרית, אלא גם לפירוק מהיר של מכשירי חשמל המכילים מנועים אסינכרוניים או אלקטרוניקה מורכבת.

לברר את המשמעות מתח אמיתי יש צורך מדידה מדי פעם באמצעות מד מתח. אם המחוונים מאוד "מהלכים", יש צורך ביישום מייצב או ממיר יקר יותר עם הפונקציה של אחסון אנרגיה.

ניואנסים במושג הכוח של מוצרי חשמל

לכל המכשירים הצורכים חשמל יש פרמטר כמו חשמל. ככל שמחוון זה גבוה יותר, כך המכשיר לוקח יותר אנרגיה מהמעגל.

ישנם שלושה סוגים של כוח:

• פעיל (ע). זה מאפיין את קצב ההמרה של אנרגיה חשמלית לצורה אחרת, למשל אלקטרומגנטית או תרמית. יש לקחת זאת בחשבון בעת ​​חישוב עלויות האנרגיה הבלתי הפיכות, ולכן עלות המכשיר. יחידת המידה היא W.
• תגובתי (ש). זה מאפיין את האנרגיה שמגיעה מהמקור (שנאי) לאלמנטים תגוביים של הצרכן (קבלים, פיתולי מנוע), אבל אז כמעט מייד חוזרת למקור. יחידת המידה היא W או var (פענוח - וולט-אמפר תגובתי).
• מלא (ס). זה מאפיין את העומס שהצרכן מטיל על אלמנטים של המעגל. הוא משמש בחישוב שטח חתך הכבל ובחירת דירוג המכונות, כלומר חוזק הזרם מחושב במלוא העוצמה של כל מכשירי החשמל המחוברים למעגל. יחידת המידה היא W או V * A (V * A הוא אמפר וולט).

ניתן לחשב מחדש את כל הפרמטרים הללו דרך זווית הפאז המתרחשת בין וקטור המתח לזרם (ו):

ע = ס * cos (ו);

ש = ס * חטא (ו);

ס² = ע² + ש².

למכשירי חשמל ביתיים, בהם ההספק הכולל יכול לחרוג באופן משמעותי מהפעילה, כוללים מקררים, מכונות כביסה, פלורסנט וכמה מנורות חסכוניות באנרגיה, וכן יחידות אלקטרוניות חשמל.

מנועים מעידים בדרך כלל על כוח פעיל ומקדם. במקרה זה, ההספק הכולל מחושב כדלקמן: S = P / cos (f) = 750 / 0.78 = 962 W

יש גם דבר כזה כוח או שיא מתחיל. העובדה היא שכדי להאיץ את המנועים נדרש מאמץ רב הרבה יותר מאשר לשמור על סיבובם. לכן, כשאתה מדליק מכשירים כמו מקרר או מכונת כביסה, מתרחש נחשול עומס לטווח קצר על חלק המעגל.

זרמי התחלה יכולים להיות גבוהים פי כמה מאלה העובדים. בעת חישוב הצורך קטעי כבלים ובחירת הדירוג של המכונה צריכה לקחת זאת בחשבון.

לשם כך עליכם לקבוע את המכשיר עם ההבדל הגדול ביותר בכוח ההתחלה וההפעלה ולהוסיף אותו לערך הכולל. ניתן להתעלם מזרמי ההתחלה של מכשירים אחרים, מכיוון שההסתברות להפעלה סימולטנית בהכללת מנועים מצרכנים שונים היא כמעט אפס.

קשרים לינאריים ושלביים

בימינו התרגול של חיבור חפצים ביתיים לרשת חשמל תלת פאזית.

זה מוצדק מהסיבות הבאות:

• צריכת חשמל משמעותית. במקרה זה, סיכום רשת הספק גבוהה חד-פאזית יהיה מאוד לא הגיוני בגלל חתך הכבלים הגדול וצריכת החומר הגבוהה של השנאי.
• נוכחות של מכשירים הפועלים משלושה שלבים. יישום המעגל לחיבור מכשיר כזה למעגל חד פאזי אינו פשוט ומלא בשיבושים המתרחשים, למשל, בעת הפעלת מנוע אינדוקציה.

ישנן שתי דרכים לחיבור התקנים תלת פאזיים - "כוכב" ו"משולש ".

דיאגרמות סכמטיות של העברת חשמל בשלושה שלבים. השם "כוכב" ו"משולש "שקיבלו בגלל הדמיון הגיאומטרי עם עצמים אלה

במעגלים מסוג כוכב, הזרמים הלינריים והפאזה זהים, והמתח הליניארי גדול פי 1.73 ממתח הפאזה:

אני_l = אני_ו;

U_l = 1.73 * U_ו.

נוסחה זו מסבירה את יחס המתח הידוע לרשתות תעשייתיות ביתיות ומתח נמוך עם תדר של 50 הרץ: 220/380 וולט (על פי GOST החדש: 230/400 וולט).

כשמחברים סוג משולש, נהפוך הוא, המתח עולה בקנה אחד, והזרמים הליניאריים גדולים יותר מאלה שנמצאים בשלב:

אני_l = 1.73 * אני_ו;

U_l = U_ו.

ניתן ליישם נוסחאות אלה רק בעומס פאזה סימטרי. אם צריכת הזרם בכבלים שונה (מקלט לא מאוזן), החישובים מבוצעים על פי כללי האלגברה הווקטורית, והזרם המשווה המתקבל מפוצה על ידי החוט הנייטרלי. עם זאת, עבור רשתות עם מכשירים מחוברים, מקרים כאלה נדירים.

הקשר של הכמויות העיקריות

הבעיה הנפוצה ביותר של צרכנים רגילים היא לחשב את חוזק הזרם האמיתי. אז איך מחשבים נכון את הקוטר לפי ערכים ידועים של מתח וכוח? יש לפתור אותה כאשר מאמצים את ערכי חתך הרוחב של הליבות ודירוג המכונה, תוך מידע טכני על המכשירים שיופעלו במעגל זה.

לאחר חישוב חוזק הזרם, לרוב נבחר הכבל עם חתך הרוחב הקטן ביותר. עם זאת, זה לא תמיד נכון, שכן פיתרון כזה מוביל למגבלות משמעותיות כאשר יש צורך להוסיף מכשירי חשמל חדשים לרשת.

לעיתים יש צורך לבצע חישובים הפוכים ולקבוע איזה כוח כולל ניתן לחבר למכשירים במתח ידוע ובעוצמת זרם מקסימלית המותרת, אשר מוגבלת על ידי חיווט קיים.

אתה יכול לפתור את שתי הבעיות הללו עבור מעגל חד פאזי באמצעות נוסחה פשוטה:

אני = ס / U;

ס = U * אני,

איפה ס - כוח לכאורה הכולל של כל צרכני החשמל.

תרשים עוגה המשקף את החוק של אוהם ומבטא את התלות של כוח, זרם, מתח והתנגדות מתאים לחישוב הפרמטרים של מעגל חד פאזי

כדי לפתור את בעיית חישוב חוזק הזרם מערכים ידועים או מחושבים של כוח ומתח במעגל תלת פאזי, עליכם לדעת את העומס הכולל המוטל על כל שלב.

והחתך החוצה של מוליכי הכבלים והדירוג המינימלי המותר של המכונה נבחרים לאורך הקו העמוס ביותר, בהתחשב בכך:

ס = 3 * מקסימום {ס₁, ס₂, ס₃}.

אני = ס / (U * 1.73).

ניתן לחשב את העוצמה המותרת לכל שלב לפי הנוסחה הבאה:

ס_1,2,3 אני * U / 1.73,

איפה אני - הזרם המרבי המותר לחיווט קיים.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

חישוב חוזק זרם בכוח לבחירת קטע הכבלים:

קביעת צריכת החשמל של קבוצות מוצרי חשמל כדוגמה לבית פרטי:

חישוב חוזק הזרם לקביעת פרמטרי החיווט או קביעת העוצמה המותרת במעגל קיים יכול להתבצע באופן עצמאי. לצורך הפיתרון הנכון של הבעיה, יש לקחת בחשבון את הניואנסים העולים בפועל ולא רק להשתמש בנוסחאות ידועות שפועלות בתנאים "אידיאליים".

אם יש לך שאלות בנושא המאמר או שאתה יכול להוסיף חומר זה למידע מעניין, השאר את התגובות שלך בבלוק למטה.