Cara mengira daya, arus dan voltan: prinsip dan contoh pengiraan untuk keadaan domestik

Pemilik pangsapuri, rumah persendirian dan objek elektrik lain sering menghadapi masalah menentukan nilai kuantiti elektrik utama, kerana tidak terlalu mudah untuk mengira kuasa dari kekuatan arus yang dibenarkan dan voltan yang diketahui atau untuk menyelesaikan masalah terbalik.

Pemakaian langsung undang-undang Ohm yang terkenal tanpa mengambil kira ciri rangkaian dan peranti isi rumah boleh menyebabkan hasil yang salah.

Dalam bahan ini, kita akan memahami apa itu kuasa dan membincangkan cara mengira penunjuk ini.

Konsep asas kuantiti

Pengiraan elektrik dibuat berdasarkan hubungan yang terkenal antara kekuatan arus (I, Ampere), nilai voltan (U, Volt), nilai daya (P, Watt) dan rintangan (R, Ohm). Pengiraan praktikal biasanya memerlukan pengetahuan mengenai nilai tiga yang pertama.

Kami akan memberi amaran kepada anda bahawa ungkapan berangka dari nilai yang disenaraikan tidak mencukupi - kami memerlukan ciri tambahan yang menunjukkan mod penggunaan kuasa.

Arus elektrik

Pengiraan keratan rentas teras yang mencukupi dan penilaian pemutus litar untuk cabang grid kuasa tertentu dilakukan mengikut nilai arus maksimum untuk bahagian ini. Ini diperlukan untuk mengelakkan keadaan kebakaran pada pendawaian, yang sering menyebabkan kebakaran.

Pekerja parameter mesin dan RCD dipilih mengikut keperluan peraturan. Untuk menentukan keratan rentas konduktor yang dibenarkan, bergantung pada kekuatan arus maksimum yang mungkin, perlu menggunakan jadual yang disediakan oleh pengeluar produk, kerana kabel paling kerap dihasilkan mengikut TU, dan bukan menurut GOST.

Dengan penandaan yang sama, kabel yang dihasilkan sesuai dengan GOST (kiri) dan TU (kanan) berbeza dari segi visual dan ciri asas

Oleh kerana mungkin untuk mengira kekuatan arus elektrik dari kuasa yang digunakan oleh peranti dan voltan rangkaian, perlu menentukan nilai kedua-dua indikator ini dengan betul.

Voltan dalam rangkaian isi rumah

Ramai pemilik pangsapuri percaya bahawa voltan fasa standard untuk keperluan isi rumah adalah sekitar 220 V.Dalam kebanyakan kes, ini benar. Walaupun oleh GOST 29322-2014 dari 01.10.2015 dalam Persekutuan Rusia, peralihan ke sistem 230 V yang serasi dengan negara-negara EEC akan dilakukan

Penyimpangan 5% dari standard boleh diterima untuk tempoh apa pun, dan 10% untuk jangka masa tidak melebihi 1 jam. Oleh itu, menurut peraturan lama, nilai voltan boleh berubah-ubah dalam lingkungan 198 hingga 242 V, dan mengikut GOST semasa - dari 207 hingga 253 V.

Terdapat juga kes di mana voltan dalam rangkaian untuk waktu yang lama jauh lebih rendah daripada normatif. Keadaan seperti itu timbul apabila kekuatan keseluruhan peralatan elektrik yang disambungkan ke cawangan jauh lebih tinggi daripada yang dirancangkan dan ketika kebanyakannya dihidupkan, "penarikan rangkaian" berlaku.

Masalah ini timbul dalam bidang tanggungjawab organisasi yang bertanggungjawab untuk pembekalan elektrik, dan ia berkaitan dengan pengubah pengedaran yang terlalu banyak, kerosakan pencawang atau dengan keratan rentas wayar yang tidak mencukupi.

Voltan input yang dikurangkan tidak hanya membawa kepada perubahan parameter semasa dan kemungkinan perjalanan perlindungan, tetapi juga kerosakan cepat peralatan elektrik yang mengandungi motor tak segerak atau elektronik kompleks

Untuk mengetahui maksudnya voltan sebenar adalah perlu untuk mengukur secara berkala menggunakan voltmeter. Sekiranya penunjuk sangat "berjalan", maka aplikasi perlu dilakukan penstabil atau penukar yang lebih mahal dengan fungsi penyimpanan tenaga.

Nuansa dalam konsep kekuatan peralatan elektrik

Semua peranti yang menggunakan elektrik mempunyai parameter seperti kuasa. Semakin tinggi penunjuk ini, semakin banyak tenaga yang diambil oleh peranti dari litar.

Terdapat tiga jenis kuasa:

• Aktif (P). Ini mencirikan kadar penukaran tenaga elektrik ke bentuk lain, misalnya, elektromagnetik atau termal. Ia mesti diambil kira semasa mengira kos tenaga yang tidak dapat dipulihkan, dan oleh itu kos peranti. Unit ukuran ialah W.
• Reaktif (Q). Ini mencirikan tenaga yang berasal dari sumber (transformer) ke elemen reaktif pengguna (kapasitor, belitan motor), tetapi kemudian kembali seketika ke sumbernya. Unit ukuran adalah W atau var (penyahkodan - volt-ampere reaktif).
• Penuh (S). Ini mencirikan beban yang dikenakan oleh pengguna pada elemen litar. Ia digunakan dalam mengira luas keratan rentas kabel dan memilih peringkat mesin, iaitu kekuatan arus dikira pada kuasa penuh semua peralatan elektrik yang disambungkan ke litar. Unit ukuran adalah W atau V * A (V * A adalah volt ampere).

Semua parameter ini dapat dikira semula melalui sudut fasa yang berlaku antara vektor voltan dan arus (f):

P = S * cos (f);

Q = S * dosa (f);

S² = P² + Q².

Untuk perkakas rumah, di mana jumlah daya dapat melebihi yang aktif, termasuk peti sejuk, mesin basuh, pendarfluor dan beberapa lampu penjimatan tenaga, serta unit elektronik kuasa.

Enjin biasanya menunjukkan daya aktif dan pekali. Dalam kes ini, jumlah daya dikira seperti berikut: S = P / cos (f) = 750 / 0.78 = 962 W

Terdapat juga perkara seperti daya puncak atau daya permulaan. Faktanya ialah untuk mempercepat enjin memerlukan lebih banyak usaha daripada mengekalkan putarannya. Oleh itu, apabila anda menghidupkan peranti seperti peti sejuk atau mesin basuh, lonjakan beban jangka pendek berlaku pada bahagian litar.

Arus permulaan boleh menjadi beberapa kali lebih tinggi daripada arus yang berfungsi. Semasa mengira yang diperlukan bahagian kabel dan pemilihan penilaian mesin harus mengambil kira perkara ini.

Untuk melakukan ini, anda perlu menentukan peranti dengan perbezaan kuasa permulaan dan operasi terbesar dan menambahkannya ke nilai keseluruhan. Arus permulaan peranti lain dapat diabaikan, kerana kebarangkalian operasi serentak pada kemasukan enjin dari pengguna yang berbeza hampir nol.

Hubungan linear dan fasa

Pada masa ini, amalan menghubungkan objek rumah tangga ke grid kuasa tiga fasa telah tersebar.

Ini dibenarkan kerana alasan berikut:

• Penggunaan tenaga yang ketara. Dalam kes ini, penjumlahan rangkaian kuasa tinggi fasa tunggal akan sangat tidak rasional kerana keratan rentas kabel yang besar dan penggunaan bahan pengubah yang tinggi.
• Kehadiran peranti yang beroperasi dari tiga fasa. Pelaksanaan litar untuk menyambungkan peranti sedemikian ke litar fasa tunggal tidak begitu mudah dan penuh dengan gangguan yang berlaku, misalnya, semasa memulakan motor aruhan.

Terdapat dua cara untuk menyambungkan peranti tiga fasa - "bintang" dan "segitiga".

Diagram skematik penghantaran elektrik dalam tiga fasa. Nama "bintang" dan "segitiga" yang mereka terima kerana kesamaan geometri dengan objek ini

Dalam litar jenis bintang, arus linear dan fasa adalah sama, dan voltan linier adalah 1.73 kali lebih besar daripada voltan fasa:

Saya_l = Saya_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Formula ini menerangkan nisbah voltan yang terkenal untuk rangkaian industri isi rumah dan voltan rendah dengan frekuensi 50 Hz: 220/380 V (mengikut GOST baru: 230/400 V).

Semasa menyambungkan jenis segitiga, sebaliknya, voltan bertepatan, dan arus linier lebih besar daripada arus fasa:

Saya_l = 1.73 * Saya_f;

U_l = U_f.

Rumus ini hanya dapat diaplikasikan dengan beban fasa simetri. Sekiranya penggunaan semasa melintasi kabel berbeza (penerima tidak seimbang), maka pengiraan dilakukan menggunakan peraturan aljabar vektor, dan arus penyamaan yang dihasilkan dikompensasikan oleh wayar neutral. Namun, untuk rangkaian dengan peralatan yang bersambung, kes seperti ini jarang berlaku.

Hubungan kuantiti utama

Masalah yang paling biasa dihadapi oleh pengguna biasa ialah mengira kekuatan arus sebenar. Jadi bagaimana cara mengira ampere dengan betul mengikut nilai voltan dan kuasa yang diketahui? Ini perlu untuk menyelesaikannya ketika membuktikan nilai keratan rentas dan penilaian mesin, mempunyai maklumat teknikal mengenai peranti yang akan dihidupkan dalam litar ini.

Setelah mengira kekuatan semasa, kabel dengan keratan rentas terkecil yang dibenarkan sering dipilih. Walau bagaimanapun, ini tidak selalu betul, kerana penyelesaian seperti itu membawa kepada batasan yang ketara apabila perlu menambahkan peralatan elektrik baru ke rangkaian.

Kadang kala perlu dilakukan pengiraan terbalik dan menentukan jumlah daya yang dapat disambungkan ke peranti pada voltan yang diketahui dan kekuatan arus maksimum yang dibenarkan, yang dibatasi oleh pendawaian yang ada.

Anda boleh menyelesaikan dua masalah ini untuk rangkaian fasa tunggal menggunakan formula mudah:

Saya = S / U;

S = U * Saya,

di mana S - jumlah kuasa nyata semua pengguna elektrik.

Carta pai yang menggambarkan hukum Ohm dan menyatakan pergantungan kuasa, arus, voltan dan rintangan sesuai untuk mengira parameter litar satu fasa

Untuk menyelesaikan masalah mengira kekuatan arus dari nilai daya dan voltan yang diketahui atau dikira dalam litar tiga fasa, anda perlu mengetahui jumlah beban yang dikenakan pada setiap fasa.

Bahagian keratan kabel yang diperlukan, dan nilai minimum mesin yang dibenarkan dipilih di sepanjang garis paling sibuk, memandangkan:

S = 3 * maksimum {S₁, S₂, S₃}.

Saya = S / (U * 1.73).

Kuasa yang dibenarkan untuk setiap fasa dapat dikira dengan formula berikut:

S_1,2,3 Saya * U / 1.73,

di mana Saya - Arus maksimum yang dibenarkan untuk pendawaian yang ada.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik tersebut

Pengiraan kekuatan semasa dengan kuasa untuk memilih bahagian kabel:

Menentukan penggunaan kuasa kumpulan peralatan elektrik sebagai contoh rumah persendirian:

Pengiraan kekuatan arus untuk menentukan parameter pendawaian atau menentukan daya yang dibenarkan dalam litar yang ada dapat dilakukan secara bebas. Untuk penyelesaian masalah yang betul, perlu mengambil kira nuansa yang timbul dalam praktik, dan tidak hanya menggunakan formula terkenal yang berfungsi dalam keadaan "ideal".

Sekiranya anda mempunyai pertanyaan mengenai topik artikel atau anda boleh melengkapkan bahan ini dengan maklumat yang menarik, sila tinggalkan komen anda di blok di bawah.