Cum se calculează puterea, curentul și tensiunea: principii și exemple de calcul pentru condițiile casnice

Proprietarii de apartamente, case private și alte obiecte electrificate se confruntă adesea cu problema determinării valorilor principalelor cantități electrice, deoarece nu este foarte simplu să calculăm puterea din puterea admisibilă a curentului și tensiunea cunoscută sau să rezolvăm problema inversă.

Aplicarea directă a celebrei legi a lui Ohm fără a ține cont de caracteristicile rețelelor și dispozitivelor casnice poate duce la un rezultat incorect.

În acest material, vom înțelege ce este puterea și vom vorbi despre cum să calculăm acest indicator.

Conceptele de bază ale cantităților

Calculele electrice se bazează pe relații cunoscute între puterea curentului (I, Ampere), valoarea tensiunii (U, Volt), valoarea puterii (P, Watt) și rezistența (R, Ohm). Calculele practice necesită, de obicei, cunoașterea valorilor primelor trei.

Vă vom avertiza că expresiile numerice ale valorilor enumerate nu sunt suficiente - avem nevoie de caracteristici suplimentare care dezvăluie modul de consum de energie.

Curent electric

Calculul unei secțiuni transversale suficiente a miezurilor și ratingul întrerupătorului pentru o anumită ramură a rețelei de energie electrică se realizează în funcție de valoarea curentului maxim posibil pentru această secțiune. Acest lucru este necesar pentru a preveni o situație de incendiu în cablaj, care duce adesea la un incendiu.

de lucru parametrii mașinii iar RCD sunt selectate în conformitate cu cerințele de reglementare. Pentru a determina secțiunea transversală admisă a conductorilor, în funcție de puterea maximă a curentului, este necesar să folosiți tabelul furnizat de producătorul produsului, deoarece cablurile sunt produse cel mai adesea în conformitate cu TU, și nu în conformitate cu GOST.

Având aceeași marcaj, cablurile produse în conformitate cu GOST (stânga) și TU (dreapta) diferă atât vizual, cât și în caracteristicile de bază

Deoarece este posibil să se calculeze puterea curentului electric din puterea consumată de dispozitive și tensiunea de rețea, este necesar să se determine corect valorile acestor doi indicatori.

Tensiune în rețelele casnice

Mulți proprietari de apartamente consideră că tensiunea de fază standard pentru nevoile casnice este de aproximativ 220 V.În cele mai multe cazuri, acest lucru este adevărat. Deși prin GOST 29322-2014 începând cu 01.10.2015 în cadrul Federației Ruse, urma să aibă loc o tranziție la un sistem de 230 V compatibil cu țările CEE

O abatere de 5% de la standard este acceptabilă pentru orice perioadă și 10% pentru o perioadă care nu depășește 1 oră. Astfel, conform vechilor reguli, valoarea tensiunii poate fluctua în intervalul de la 198 la 242 V, iar în funcție de GOST-ul curent - de la 207 la 253 V.

Există, de asemenea, cazuri în care tensiunea în rețea pentru o lungă perioadă de timp este semnificativ mai mică decât normativul. O astfel de situație apare atunci când puterea totală a aparatelor electrice conectate la sucursală este mult mai mare decât cea planificată și atunci când majoritatea sunt pornite, apare „extragerea rețelei”.

Această problemă apare în zona de responsabilitate a organizațiilor responsabile cu furnizarea de energie electrică și este asociată cu supraîncărcarea transformatoarelor de distribuție, deteriorarea stațiilor sau cu o secțiune transversală insuficientă a firelor.

O tensiune redusă de intrare duce nu numai la o modificare a parametrului curent și a unei posibile deplasări de protecție, ci și la o defecțiune rapidă a aparatelor electrice care conțin motoare asincrone sau electronice complexe

Pentru a afla sensul tensiune reală este necesar să se măsoare periodic folosind un voltmetru. Dacă indicatorii sunt foarte „mersi”, atunci este necesară aplicarea stabilizator sau convertor mai scump cu funcția de stocare a energiei.

Nuanțe în conceptul de putere a aparatelor electrice

Toate dispozitivele care consumă energie electrică au un parametru precum puterea. Cu cât este mai mare acest indicator, cu atât este mai mare energie dispozitivul din circuit.

Există trei tipuri de putere:

• Activ (P). Caracterizează rata de conversie a energiei electrice într-o altă formă, de exemplu, electromagnetică sau termică. Trebuie să se țină seama de calculul costurilor de energie ireversibile și, prin urmare, de costul dispozitivului. Unitatea de măsură este W.
• Reactiv (Q). Caracterizează energia care vine de la sursă (transformator) la elementele reactive ale consumatorului (condensatoare, înfășurări ale motorului), dar apoi revine aproape instantaneu la sursă. Unitatea de măsură este W sau var (decodare - volt-ampere reactiv).
• Complet (S). Caracterizează sarcina pe care consumatorul o impune asupra elementelor circuitului. Se utilizează la calcularea zonei secțiunii transversale a cablului și la alegerea ratingului mașinilor, adică puterea curentă este calculată la puterea totală a tuturor aparatelor electrice conectate la circuit. Unitatea de măsură este W sau V * A (V * A este un amper volt).

Toți acești parametri pot fi recalculați prin unghiul de fază care apare între vectorul de tensiune și curent (f):

P = S * cos (f);

Q = S * păcatf);

S² = P² + Q².

La aparatele electrocasnice, în care puterea totală poate depăși semnificativ activele, includ frigidere, mașini de spălat, fluorescente și unele lămpi de economisire a energiei, precum și unități electronice de putere.

Motoarele indică de obicei puterea activă și coeficientul. În acest caz, puterea totală este calculată după cum urmează: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W

Există, de asemenea, așa ceva ca vârful sau puterea de pornire. Cert este că pentru a accelera motoarele necesită mult mai mult efort decât pentru a menține rotirea acestora. Prin urmare, atunci când porniți dispozitive precum frigider sau o mașină de spălat, apare o suprasarcină a sarcinii pe termen scurt pe o secțiune a circuitului.

Curenții de pornire pot fi de câteva ori mai mari decât cei de lucru. Când se calculează necesarul secțiuni de cablu iar selecția ratingului mașinii ar trebui să țină seama de acest lucru.

Pentru a face acest lucru, trebuie să determinați dispozitivul cu cea mai mare diferență în puterea de pornire și funcționare și să îl adăugați la valoarea totală. Curenții de pornire ai altor dispozitive pot fi ignorate, deoarece probabilitatea de funcționare simultană la includerea motoarelor de la diferiți consumatori este aproape zero.

Relații liniare și de fază

În zilele noastre, s-a răspândit practica conectării obiectelor casnice la rețelele electrice trifazate.

Acest lucru este justificat din următoarele motive:

• Consumul de energie semnificativ. În acest caz, rezumarea unei rețele de mare putere monofazate va fi foarte irațională datorită secțiunii mari a cablurilor și a consumului ridicat de materiale al transformatorului.
• Prezența dispozitivelor care funcționează din trei faze. Implementarea circuitului pentru conectarea unui astfel de dispozitiv la un circuit monofazat nu este foarte simplă și plină de interferențe care apar, de exemplu, la pornirea unui motor de inducție.

Există două modalități de conectare a dispozitivelor trifazate - „stea” și „triunghi”.

Scheme de transmitere a energiei electrice în trei faze. Numele „stea” și „triunghi” pe care le-au primit datorită asemănării geometrice cu aceste obiecte

În circuitele tip stea, curenții liniari și de fază sunt identici, iar tensiunea liniară este de 1,73 ori mai mare decât tensiunea de fază:

eu_L = eu_f;

U_L = 1.73 * U_f.

Această formulă explică binecunoscutul raport de tensiune pentru rețelele casnice și de joasă tensiune industrială cu o frecvență de 50 Hz: 220/380 V (conform noului GOST: 230/400 V).

La conectarea unui tip de triunghi, dimpotrivă, tensiunea coincide, iar curenții liniari sunt mai mari decât cei faza:

eu_L = 1.73 * eu_f;

U_L = U_f.

Aceste formule pot fi aplicate numai cu o sarcină de fază simetrică. Dacă consumul de curent între cabluri este diferit (receptor dezechilibrat), atunci calculele sunt efectuate folosind regulile algebrei vectoriale, iar curentul de egalizare rezultat este compensat de firul neutru. Cu toate acestea, pentru rețelele cu aparate conectate, astfel de cazuri sunt rare.

Relația principalelor cantități

Cea mai frecventă problemă cu care se confruntă consumatorii obișnuiți este calcularea puterii reale actuale. Deci, cum să calculați corect amperajul în funcție de valorile cunoscute ale tensiunii și puterii? Este necesar să o rezolvați atunci când fundamentați valorile secțiunii transversale a miezurilor și ratingul mașinii, având informații tehnice despre dispozitivele care vor fi alimentate în acest circuit.

După calcularea puterii curente, este deseori selectat cablul cu cea mai mică secțiune transversală admisibilă. Totuși, acest lucru nu este întotdeauna corect, deoarece o astfel de soluție duce la limitări semnificative atunci când este necesară adăugarea de noi aparate electrice în rețea.

Uneori este necesar să se efectueze calcule inverse și să se determine ce putere totală poate fi conectată la dispozitive la o tensiune cunoscută și o putere maximă de curent admisă, care este limitată de o cablare existentă.

Puteți rezolva aceste două probleme pentru un circuit monofazat folosind o formulă simplă:

eu = S / U;

S = U * eu,

unde S - puterea aparentă totală a tuturor consumatorilor de energie electrică.

Graficul care reflectă legea lui Ohm și exprimă dependența de putere, curent, tensiune și rezistență este potrivit pentru calcularea parametrilor unui circuit monofazat

Pentru a rezolva problema calculării puterii curente din valorile cunoscute sau calculate ale puterii și tensiunii într-un circuit trifazat, trebuie să știți sarcina totală impusă fiecărei faze.

Și secțiunea transversală necesară a conductoarelor de cablu și ratingul minim admis al mașinii sunt selectate de-a lungul celei mai aglomerate linii, având în vedere că:

S = 3 * max {S₁, S₂, S₃}.

eu = S / (U * 1.73).

Puterea admisă pentru fiecare fază poate fi calculată după următoarea formulă:

S_1,2,3 eu * U / 1.73,

unde eu - Curentul maxim admis pentru cablarea existentă.

Concluzii și video util pe această temă

Calcularea puterii curente cu puterea pentru a selecta secțiunea cablurilor:

Determinarea consumului de energie al grupurilor de aparate electrice ca exemplu de casă privată:

Calculul puterii curente pentru a determina parametrii de cablare sau pentru a determina puterea admisibilă într-un circuit existent se poate face independent. Pentru soluția corectă a problemei, este necesar să se țină seama de nuanțele care apar în practică și nu doar să se utilizeze formule cunoscute care funcționează în condiții „ideale”.

Dacă aveți întrebări despre subiectul articolului sau puteți suplimenta acest material cu informații interesante, vă rugăm să lăsați comentariile dvs. în blocul de mai jos.