Hoe vermogen, stroom en spanning te berekenen: principes en voorbeelden van berekening voor huishoudelijke omstandigheden

Eigenaars van appartementen, privéwoningen en andere geëlektrificeerde objecten staan ​​vaak voor de kwestie van het bepalen van de waarden van de belangrijkste elektrische grootheden, aangezien het niet erg eenvoudig is om vermogen te berekenen uit de toelaatbare stroomsterkte en bekende spanning of om het omgekeerde probleem op te lossen.

Directe toepassing van de beroemde wet van Ohm zonder rekening te houden met de kenmerken van huishoudelijke netwerken en apparaten kan tot een onjuist resultaat leiden.

In dit materiaal zullen we begrijpen wat macht is en bespreken we hoe we deze indicator kunnen berekenen.

Basisconcepten van hoeveelheden

Elektrotechnische berekeningen zijn gebaseerd op bekende relaties tussen stroomsterkte (I, Ampère), spanningswaarde (U, Volt), vermogenswaarde (P, Watt) en weerstand (R, Ohm). Praktische berekeningen vereisen meestal kennis van de waarden van de eerste drie.

We zullen u waarschuwen dat de numerieke uitdrukkingen van de vermelde waarden niet voldoende zijn - we hebben aanvullende kenmerken nodig die de stroomverbruikmodus onthullen.

Elektrische stroom

Berekening van een voldoende doorsnede van de kernen en de classificatie van de stroomonderbreker voor een bepaalde tak van het elektriciteitsnet wordt uitgevoerd volgens de waarde van de maximaal mogelijke stroom voor deze sectie. Dit is nodig om een ​​brandsituatie in de bedrading te voorkomen, wat vaak tot brand leidt.

Werknemers machineparameters en aardlekschakelaars worden geselecteerd op basis van wettelijke vereisten. Om de toegestane doorsnede van geleiders te bepalen, is het, afhankelijk van de maximaal mogelijke stroomsterkte, noodzakelijk om de tabel te gebruiken die door de fabrikant van de producten is verstrekt, omdat de kabels meestal volgens TU worden geproduceerd en niet volgens GOST.

Met dezelfde markering, kabels geproduceerd in overeenstemming met GOST (links) en TU (rechts) verschillen zowel visueel als in basiskenmerken

Omdat het mogelijk is om de elektrische stroomsterkte te berekenen op basis van het stroomverbruik van de apparaten en de netwerkspanning, is het noodzakelijk om de waarden van deze twee indicatoren correct te bepalen.

Spanning in huishoudelijke netwerken

Veel appartementseigenaren zijn van mening dat de standaardfasespanning voor huishoudelijke behoeften ongeveer 220 V is.In de meeste gevallen is dit waar. Hoewel door GOST 29322-2014 Vanaf 01.10.2015 zou binnen de Russische Federatie een overgang naar een 230 V-systeem compatibel met de EEG-landen plaatsvinden

Een afwijking van 5% van de norm is acceptabel voor elke periode en 10% voor een periode van maximaal 1 uur. Dus volgens de oude regels kan de spanningswaarde fluctueren in het bereik van 198 tot 242 V en volgens de huidige GOST - van 207 tot 253 V.

Er zijn ook gevallen waarin de spanning in het netwerk lange tijd aanzienlijk lager is dan de norm. Een dergelijke situatie doet zich voor wanneer het totale vermogen van elektrische apparaten die op de vestiging zijn aangesloten veel hoger is dan gepland en wanneer het merendeel van de apparaten wordt ingeschakeld, treedt er een 'netwerkaftrekking' op.

Dit probleem doet zich voor op het gebied van verantwoordelijkheid van organisaties die verantwoordelijk zijn voor de levering van elektriciteit en wordt geassocieerd met overbelasting van distributietransformatoren, verslechtering van onderstations of met onvoldoende doorsnede van draden.

Een verlaagde ingangsspanning leidt niet alleen tot een wijziging in de huidige parameter en de mogelijke beschermingsuitschakeling, maar ook tot een snelle storing van elektrische apparaten met asynchrone motoren of complexe elektronica

Om de betekenis te achterhalen echte spanning het is noodzakelijk om periodiek te meten met behulp van een voltmeter. Als de indicatoren erg "lopend" zijn, is toepassing noodzakelijk stabilisator of duurdere converter met de functie van energieopslag.

Nuances in het concept van stroom van elektrische apparaten

Alle apparaten die elektriciteit verbruiken, hebben een dergelijke parameter als vermogen. Hoe hoger deze indicator, hoe meer energie het apparaat uit het circuit haalt.

Er zijn drie soorten stroom:

• Actief (P). Het kenmerkt de omzettingssnelheid van elektrische energie in een andere vorm, bijvoorbeeld elektromagnetisch of thermisch. Hiermee moet rekening worden gehouden bij het berekenen van de onomkeerbare energiekosten, en dus de kosten van het apparaat. De maateenheid is W.
• Reactief (Q). Het kenmerkt de energie die van de bron (transformator) naar de reactieve elementen van de consument (condensatoren, motorwikkelingen) komt, maar dan vrijwel onmiddellijk terugkeert naar de bron. De maateenheid is W of var (decodering - volt-ampère reactief).
• Vol (S). Het kenmerkt de belasting die de consument op de elementen van het circuit legt. Het wordt gebruikt bij het berekenen van de dwarsdoorsnede van de kabel en het kiezen van de classificatie van de machines, dat wil zeggen dat de stroomsterkte wordt berekend op het volledige vermogen van alle elektrische apparaten die op het circuit zijn aangesloten. De maateenheid is W of V * A (V * A is een voltampère).

Al deze parameters kunnen worden herberekend via de fasehoek die optreedt tussen de spanningsvector en stroom (f):

P = S * cos (f);

Q = S * zonde (f);

S² = P² + Q².

Tot huishoudelijke apparaten, waarbij het totale vermogen de actieve aanzienlijk kan overtreffen, omvatten koelkasten, wasmachines, fluorescentielampen en sommige spaarlampen, evenals vermogenselektronica-eenheden.

Motoren geven meestal het actieve vermogen en de coëfficiënt aan. In dit geval wordt het totale vermogen als volgt berekend: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W

Er bestaat ook zoiets als piek- of startvermogen. Het is een feit dat het versnellen van de motoren veel meer inspanning vergt dan het behouden van hun rotatie. Daarom treedt er bij het inschakelen van apparaten zoals een koelkast of een wasmachine een kortstondige toename van de belasting op een deel van het circuit op.

Startstromen kunnen meerdere malen hoger zijn dan de werkende. Bij het berekenen van het noodzakelijke kabelsecties en de selectie van de beoordeling van de machine moet hiermee rekening houden.

Om dit te doen, moet u het apparaat bepalen met het grootste verschil in start- en bedrijfsvermogen en dit optellen bij de totale waarde. De startstromen van andere apparaten kunnen worden genegeerd, omdat de kans op gelijktijdige werking op de opname van motoren van verschillende consumenten bijna nul is.

Lineaire en fase-relaties

Tegenwoordig is de praktijk van het aansluiten van huishoudelijke objecten op driefasige elektriciteitsnetten verspreid.

Dit is gerechtvaardigd om de volgende redenen:

• Aanzienlijk stroomverbruik. In dit geval zal de opsomming van een enkelfasig netwerk met een hoog vermogen zeer irrationeel zijn vanwege de grote doorsnede van de kabel en het hoge materiaalverbruik van de transformator.
• De aanwezigheid van apparaten die werken vanuit drie fasen. De implementatie van het circuit voor het aansluiten van een dergelijk apparaat op een enkelfasig circuit is niet erg eenvoudig en heeft veel interferentie die bijvoorbeeld optreedt bij het starten van een inductiemotor.

Er zijn twee manieren om driefasige apparaten aan te sluiten - "ster" en "driehoek".

Schematische diagrammen van het transport van elektriciteit in drie fasen. De naam "ster" en "driehoek" kregen ze vanwege de geometrische gelijkenis met deze objecten

In ster-type circuits zijn de lineaire en fasestromen identiek en is de lineaire spanning 1,73 keer groter dan de fasespanning:

Ik_l = Ik_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Deze formule verklaart de bekende spanningsverhouding voor industriële en laagspannings-industriële netwerken met een frequentie van 50 Hz: 220/380 V (volgens de nieuwe GOST: 230/400 V).

Bij het aansluiten van een driehoekstype valt de spanning daarentegen samen en zijn de lineaire stromen groter dan de fase-stromen:

Ik_l = 1.73 * Ik_f;

U_l = U_f.

Deze formules kunnen alleen worden toegepast met een symmetrische fasebelasting. Als het stroomverbruik op de kabels anders is (asymmetrische ontvanger), worden de berekeningen uitgevoerd volgens de regels van vectoralgebra en wordt de resulterende vereffeningsstroom gecompenseerd door de neutrale draad. Bij netwerken met aangesloten apparaten zijn dergelijke gevallen echter zeldzaam.

De relatie tussen de belangrijkste hoeveelheden

Het meest voorkomende probleem waarmee gewone consumenten worden geconfronteerd, is het berekenen van de werkelijke huidige sterkte. Dus hoe de stroomsterkte correct berekenen volgens bekende waarden van spanning en vermogen? Het is noodzakelijk om het op te lossen bij het onderbouwen van de waarden van de doorsnede van de kernen en de beoordeling van de machine, met technische informatie over de apparaten die in dit circuit worden gevoed.

Na berekening van de stroomsterkte wordt vaak gekozen voor de kabel met de kleinst toegestane doorsnede. Dit is echter niet altijd correct, aangezien een dergelijke oplossing tot aanzienlijke beperkingen leidt wanneer het nodig is om nieuwe elektrische apparaten aan het netwerk toe te voegen.

Soms is het nodig om inverse berekeningen uit te voeren en te bepalen welk totaal vermogen kan worden aangesloten op apparaten met een bekende spanning en een maximaal toelaatbare stroomsterkte, die wordt beperkt door een bestaande bedrading.

U kunt deze twee problemen voor een enkelfasig circuit oplossen met een eenvoudige formule:

Ik = S / U;

S = U * Ik,

waar S - totaal schijnbaar vermogen van alle elektrische verbruikers.

Cirkeldiagram dat de wet van Ohm weerspiegelt en de afhankelijkheid van vermogen, stroom, spanning en weerstand uitdrukt, is geschikt voor het berekenen van de parameters van een enkelfasig circuit

Om het probleem van het berekenen van de stroomsterkte uit bekende of berekende waarden van vermogen en spanning in een driefasig circuit op te lossen, moet u de totale belasting kennen die op elke fase wordt opgelegd.

En de vereiste doorsnede van kabelgeleiders en de minimaal toelaatbare waarde van de machine worden geselecteerd langs de drukste lijn, aangezien:

S = 3 * max {S₁, S₂, S₃}.

Ik = S / (U * 1.73).

Het toegestane vermogen voor elke fase kan worden berekend met de volgende formule:

S_1,2,3 Ik * U / 1.73,

waar Ik - De maximaal toelaatbare stroom voor bestaande bedrading.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Berekening van de huidige sterkte door vermogen om het kabelgedeelte te selecteren:

Bepalen van het stroomverbruik van groepen elektrische apparaten als voorbeeld van een privéwoning:

De berekening van de huidige sterkte om de bedradingsparameters te bepalen of de bepaling van het toegestane vermogen in een bestaand circuit kan onafhankelijk worden gedaan. Voor de juiste oplossing van het probleem is het noodzakelijk om rekening te houden met de nuances die in de praktijk ontstaan, en niet alleen bekende formules te gebruiken die onder 'ideale' omstandigheden werken.

Als u vragen heeft over het onderwerp van het artikel of u kunt dit materiaal aanvullen met interessante informatie, laat dan uw opmerkingen achter in het onderstaande blok.