Ako vypočítať výkon, prúd a napätie: zásady a príklady výpočtu pre domáce podmienky

Majitelia bytov, súkromných domov a iných elektrifikovaných objektov často čelia problému stanovovania hodnôt hlavných elektrických veličín, pretože nie je veľmi jednoduché vypočítať energiu z prípustnej sily prúdu a známeho napätia alebo vyriešiť inverzný problém.

Priame uplatňovanie slávneho Ohmovho zákona bez zohľadnenia vlastností domácich sietí a zariadení môže viesť k nesprávnemu výsledku.

V tomto materiáli pochopíme, čo je sila a hovoríme o tom, ako vypočítať tento ukazovateľ.

Základné pojmy množstiev

Elektrické výpočty sú založené na dobre známych vzťahoch medzi prúdovou silou (I, ampér), hodnotou napätia (U, Volt), hodnotou výkonu (P, Watt) a odporom (R, Ohm). Praktické výpočty si zvyčajne vyžadujú znalosti hodnôt prvých troch.

Upozorňujeme vás, že číselné výrazy uvedených hodnôt nie sú dostatočné - potrebujeme ďalšie charakteristiky, ktoré odhaľujú režim spotreby energie.

Elektrický prúd

Výpočet dostatočného prierezu jadier a hodnotenie ističa pre konkrétnu vetvu výkonovej siete sa vykonáva podľa hodnoty maximálneho prúdu pre tento úsek. Je to potrebné, aby sa zabránilo požiaru v elektroinštalácii, čo často vedie k požiaru.

pracovný parametre stroja a RCD sa vyberajú podľa regulačných požiadaviek. Na určenie prípustného prierezu vodičov v závislosti od maximálnej možnej sily prúdu je potrebné použiť tabuľku uvedenú výrobcom výrobkov, pretože káble sa najčastejšie vyrábajú podľa TU, a nie podľa GOST.

Káble vyrobené podľa GOST (vľavo) a TU (vpravo) majú rovnaké označenie, čo sa týka vizuálnych aj základných charakteristík

Pretože je možné vypočítať silu elektrického prúdu z energie spotrebovanej zariadeniami a zo sieťového napätia, je potrebné správne určiť hodnoty týchto dvoch ukazovateľov.

Napätie v domácich sieťach

Mnoho majiteľov bytov verí, že štandardné fázové napätie pre potreby domácnosti je približne 220 V.Vo väčšine prípadov je to pravda. Aj keď do GOST 29322-2014 od 1. 10. 2015 v Ruskej federácii sa mal uskutočniť prechod na systém 230 V kompatibilný s krajinami EHS

Odchýlka 5% od normy je prijateľná pre akékoľvek obdobie a 10% pre obdobie nepresahujúce 1 hodinu. Podľa starých pravidiel sa teda hodnota napätia môže pohybovať v rozmedzí od 198 do 242 V a podľa súčasného GOST - od 207 do 253 V.

Existujú aj prípady, keď je napätie v sieti po dlhú dobu výrazne nižšie ako normatívne. Takáto situácia nastane, keď je celkový výkon elektrických spotrebičov pripojených k pobočke omnoho vyšší, ako sa plánovalo, a keď sa zapne väčšina z nich, dôjde k „výpadku siete“.

Tento problém vzniká v oblasti zodpovednosti organizácií zodpovedných za dodávku elektriny a je spojený s preťažením distribučných transformátorov, poškodením rozvodní alebo nedostatočným prierezom vodičov.

Znížené vstupné napätie vedie nielen k zmene aktuálneho parametra a možnému vypnutiu ochrany, ale aj k rýchlemu výpadku elektrických spotrebičov obsahujúcich asynchrónne motory alebo zložitú elektroniku.

Zistiť význam skutočné napätie je potrebné pravidelne merať pomocou voltmetra. Ak sú indikátory veľmi „chôdza“, potom je potrebná aplikácia stabilizátor alebo drahší prevodník s funkciou ukladania energie.

Nuansy v koncepcii výkonu elektrických spotrebičov

Všetky zariadenia spotrebúvajúce elektrinu majú taký parameter ako výkon. Čím vyšší je tento indikátor, tým viac energie zariadenie zaberá z okruhu.

Existujú tri druhy energie:

• Aktívny (P). Charakterizuje rýchlosť premeny elektrickej energie na inú formu, napríklad elektromagnetickú alebo tepelnú. Musí sa to zohľadniť pri výpočte nezvratných nákladov na energiu, a tým aj nákladov na zariadenie. Mernou jednotkou je W.
• Reaktívne (Q). Charakterizuje energiu, ktorá pochádza zo zdroja (transformátora) na reaktívne prvky zákazníka (kondenzátory, vinutia motora), ale potom sa takmer okamžite vracia do zdroja. Mernou jednotkou je W alebo var (dekódovanie - volt-ampérová reaktívna).
• Plný (S). Charakterizuje záťaž, ktorú spotrebiteľ kladie na prvky obvodu. Používa sa pri výpočte prierezovej plochy kábla a pri výbere výkonu strojov, to znamená, že prúdová sila sa počíta pri plnom výkone všetkých elektrických spotrebičov pripojených k obvodu. Mernou jednotkou je W alebo V * A (V * A je voltový ampér).

Všetky tieto parametre možno prepočítať pomocou fázového uhla, ktorý sa vyskytuje medzi vektorom napätia a prúdom (F):

P = S * cos (F);

Q = S * hriech (F);

S² = P² + Q².

K domácim spotrebičom, v ktorých môže celkový výkon výrazne presiahnuť aktívny, patria chladničky, práčky, žiarivky a niektoré energeticky úsporné žiarovky, ako aj jednotky výkonovej elektroniky.

Motory obvykle označujú činný výkon a koeficient. V tomto prípade sa celkový výkon vypočíta takto: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W

Existuje tiež niečo ako špičková alebo štartovacia sila. Faktom je, že na zrýchlenie motorov je potrebné oveľa viac úsilia ako na udržanie ich rotácie. Preto keď zapnete zariadenia, ako je chladnička alebo práčka, v časti okruhu dôjde ku krátkodobému prepätiu.

Štartovacie prúdy môžu byť niekoľkokrát vyššie ako pracovné. Pri výpočte potrebného káblové sekcie a pri výbere klasifikácie stroja by sa to malo zohľadniť.

Aby ste to dosiahli, musíte určiť zariadenie s najväčším rozdielom v počiatočnom a prevádzkovom výkone a pridať ho k celkovej hodnote. Štartovacie prúdy iných zariadení sa môžu ignorovať, pretože pravdepodobnosť súbežnej prevádzky pri zahrnutí motorov od rôznych spotrebiteľov je takmer nulová.

Lineárne a fázové vzťahy

V súčasnosti sa rozšírila prax spájania domácich predmetov s trojfázovými elektrickými sieťami.

Je to opodstatnené z týchto dôvodov:

• Významná spotreba energie. V tomto prípade bude zhrnutie jednofázovej vysokovýkonnej siete veľmi iracionálne kvôli veľkému prierezu káblov a vysokej spotrebe materiálu transformátora.
• Prítomnosť zariadení pracujúcich z troch fáz. Realizácia obvodu na pripojenie takého zariadenia k jednofázovému obvodu nie je príliš jednoduchá a je rušená rušením, ku ktorému dochádza napríklad pri spúšťaní indukčného motora.

Existujú dva spôsoby pripojenia trojfázových zariadení - „hviezda“ a „trojuholník“.

Schematické schémy prenosu elektriny v troch fázach. Meno „hviezda“ a „trojuholník“, ktoré dostali kvôli geometrickej podobnosti s týmito objektmi

V obvodoch hviezdneho typu sú lineárne a fázové prúdy identické a lineárne napätie je 1,73-krát väčšie ako fázové napätie:

ja_l = ja_F;

U_l = 1.73 * U_F.

Tento vzorec vysvetľuje známy pomer napätia pre priemyselné domácnosti v domácnosti a nízkeho napätia s frekvenciou 50 Hz: 220/380 V (podľa nového GOST: 230/400 V).

Pri pripájaní trojuholníka sa naopak napätie zhoduje a lineárne prúdy sú väčšie ako fázové prúdy:

ja_l = 1.73 * ja_F;

U_l = U_F.

Tieto vzorce je možné aplikovať iba so symetrickým fázovým zaťažením. Ak je spotreba prúdu cez káble odlišná (nevyvážený prijímač), potom sa výpočty uskutočňujú podľa pravidiel vektorovej algebry a výsledný vyrovnávací prúd sa kompenzuje neutrálnym vodičom. V prípade sietí s pripojenými zariadeniami sú však takéto prípady zriedkavé.

Vzťah hlavných množstiev

Najbežnejším problémom, ktorému čelia bežní spotrebitelia, je výpočet skutočnej aktuálnej sily. Ako správne vypočítať prúd podľa známych hodnôt napätia a výkonu? Je potrebné to vyriešiť pri preukazovaní hodnôt prierezu jadier a menovitého výkonu stroja a mať technické informácie o zariadeniach, ktoré budú napájané v tomto obvode.

Po vypočítaní sily prúdu sa často vyberie kábel s najmenším prípustným prierezom. Nie je to však vždy správne, pretože také riešenie vedie k významným obmedzeniam, keď je potrebné do siete pridať nové elektrické spotrebiče.

Niekedy je potrebné vykonať inverzné výpočty a určiť, aký celkový výkon môže byť pripojený k zariadeniam pri známom napätí a maximálnej povolenej prúdovej sile, ktorá je obmedzená existujúcim zapojením.

Tieto dva problémy môžete vyriešiť pre jednofázový obvod pomocou jednoduchého vzorca:

ja = S / U;

S = U * ja,

kde S - celková zdanlivá sila všetkých elektrických spotrebičov.

Koláčový graf odrážajúci Ohmov zákon a vyjadrujúci závislosť výkonu, prúdu, napätia a odporu je vhodný na výpočet parametrov jednofázového obvodu

Ak chcete vyriešiť problém výpočtu sily prúdu zo známych alebo vypočítaných hodnôt výkonu a napätia v trojfázovom obvode, musíte poznať celkové zaťaženie každej fázy.

A požadovaný prierez káblových vodičov a minimálny prípustný výkon stroja sa vyberajú pozdĺž najrušnejšej linky, pričom sa berie do úvahy toto:

S = 3 * max {S₁, S₂, S₃}.

ja = S / (U * 1.73).

Prípustný výkon pre každú fázu sa môže vypočítať podľa tohto vzorca:

S_1,2,3 ja * U / 1.73,

kde ja - Maximálny povolený prúd pre existujúce káble.

Závery a užitočné video na túto tému

Výpočet sily prúdu výberom časti kábla:

Určenie spotreby energie skupín elektrických spotrebičov ako príklad súkromného domu:

Výpočet intenzity prúdu na určenie parametrov zapojenia alebo na určenie prípustného výkonu v existujúcom obvode sa môže vykonať nezávisle. Pre správne riešenie problému je potrebné vziať do úvahy nuansy, ktoré sa vyskytujú v praxi, a nielen používať dobre známe vzorce, ktoré fungujú v „ideálnych“ podmienkach.

Ak máte otázky týkajúce sa témy článku alebo môžete tento materiál doplniť zaujímavými informáciami, zanechajte svoje komentáre v nižšie uvedenom bloku.