Hur man beräknar effekt, ström och spänning: principer och exempel på beräkning för inhemska förhållanden

Ägare av lägenheter, privata hus och andra elektrifierade objekt står ofta inför frågan om att bestämma värdena på de viktigaste elektriska kvantiteterna, eftersom det inte är så enkelt att beräkna effekt från den tillåtna strömstyrkan och kända spänning eller att lösa det omvända problemet.

Direkt tillämpning av den berömda Ohms lagen utan att ta hänsyn till funktionerna i hushållens nätverk och enheter kan leda till ett felaktigt resultat.

I det här materialet kommer vi att förstå vad makt är och prata om hur man beräknar denna indikator.

Grundläggande begrepp för mängder

Elektriska beräkningar baseras på välkända förhållanden mellan strömstyrka (I, Ampere), spänningsvärde (U, Volt), effektvärde (P, Watt) och motstånd (R, Ohm). Praktiska beräkningar kräver vanligtvis kunskap om värdena för de första tre.

Vi varnar dig för att de numeriska uttryck för de listade värdena inte är tillräckliga - vi behöver ytterligare egenskaper som avslöjar energiförbrukningsläget.

Elektrisk ström

Beräkning av ett tillräckligt tvärsnitt av kärnorna och graden av effektbrytaren för en viss gren av kraftnätet utförs i enlighet med värdet på den maximala möjliga strömmen för detta avsnitt. Detta är nödvändigt för att förhindra en brandssituation i ledningarna, vilket ofta leder till en brand.

arbetsdag maskinparametrar och RCD: er väljs enligt lagkrav. För att bestämma det tillåtna tvärsnittet för ledare, beroende på maximal möjlig strömstyrka, är det nödvändigt att använda tabellen som tillhandahålls av tillverkaren av produkten, eftersom kablarna oftast tillverkas enligt TU och inte enligt GOST.

Med samma märkning skiljer kablar som producerats i enlighet med GOST (vänster) och TU (höger) både visuellt och i grundläggande egenskaper

Eftersom det är möjligt att beräkna den elektriska strömstyrkan från den effekt som förbrukas av enheterna och nätverksspänningen, är det nödvändigt att korrekt bestämma värdena för dessa två indikatorer.

Spänning i hushållsnät

Många lägenhetsägare tror att standardfasspänningen för hushållets behov är cirka 220 V.I de flesta fall är detta sant. Även av GOST 29322-2014 från och med 01.10.2015 inom Ryssland skulle en övergång till ett 230 V-system som är kompatibelt med EEG-länderna äga rum

En avvikelse på 5% från standarden är acceptabel för varje period och 10% för en period som inte överstiger 1 timme. Enligt de gamla reglerna kan spänningsvärdet således variera i området från 198 till 242 V, och enligt den aktuella GOST - från 207 till 253 V.

Det finns också fall där spänningen i nätet under en lång tid är betydligt lägre än den normativa. En sådan situation uppstår när den totala kraften hos elektriska apparater som är anslutna till grenen är mycket högre än planerat och när majoriteten av dem är påslagen inträffar ”nätverksneddragning”.

Detta problem uppstår inom ansvarsområdet för organisationer som är ansvariga för elförsörjningen, och det är förknippat med överbelastning av distributionstransformatorer, försämring av transformatorstationer eller med otillräckligt tvärsnitt av ledningar.

En reducerad ingångsspänning leder inte bara till en förändring av den aktuella parametern och en möjlig skyddsutlösning, utan också till en snabb nedbrytning av elektriska apparater som innehåller asynkronmotorer eller komplex elektronik

Att ta reda på betydelsen verklig spänning det är nödvändigt att regelbundet mäta med hjälp av en voltmeter. Om indikatorerna är mycket "promenader" är applikation nödvändig stabilisator eller dyrare omvandlare med funktionen energilagring.

Nyanser i konceptet för elektriska apparater

Alla enheter som förbrukar el har en parameter som ström. Ju högre indikator, desto mer energi tar enheten från kretsen.

Det finns tre typer av kraft:

• Aktiv (P). Den karakteriserar omvandlingshastigheten för elektrisk energi till en annan form, till exempel elektromagnetisk eller termisk. Det måste beaktas vid beräkning av de irreversibla energikostnaderna, och därför kostnaden för enheten. Måttenheten är W.
• Reaktiv (Q). Det kännetecknar energin som kommer från källan (transformator) till konsumentens reaktiva element (kondensatorer, motorlindningar), men återgår nästan omedelbart till källan. Måttenheten är W eller var (avkodning - volt-ampere reaktiv).
• Fullständig (S). Det kännetecknar den belastning som konsumenten påför kretsens element. Den används för att beräkna kabelns tvärsnittsarea och välja maskinens klassificering, det vill säga strömstyrkan beräknas med full effekt för alla elektriska apparater som är anslutna till kretsen. Måttenheten är W eller V * A (V * A är en voltampere).

Alla dessa parametrar kan beräknas igenom fasvinkeln som uppstår mellan spänningsvektorn och strömmen (f):

P = S * cos (f);

Q = S * synd (f);

S² = P² + Q².

Till hushållsapparater, där den totala effekten kraftigt kan överstiga den aktiva, inkluderar kylskåp, tvättmaskiner, lysrör och en del energisparande lampor, samt kraftelektronik.

Motorer indikerar vanligtvis aktiv effekt och koefficient. I detta fall beräknas den totala effekten enligt följande: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W

Det finns också något som topp eller startkraft. Faktum är att för att accelerera motorerna krävs mycket mer ansträngning än att upprätthålla sin rotation. Därför, när du sätter på enheter som kylskåp eller tvättmaskin, inträffar en kortsiktig belastning i en del av kretsen.

Startströmmar kan vara flera gånger högre än de fungerande. Vid beräkning av nödvändigt kabelsektioner och valet av maskinens klassificering bör ta hänsyn till detta.

För att göra detta måste du bestämma enheten med den största skillnaden i start- och driftseffekt och lägga till den till det totala värdet. Startströmmarna för andra anordningar kan ignoreras, eftersom sannolikheten för samtidig drift vid införandet av motorer från olika konsumenter är nästan noll.

Linjära och fasförhållanden

Nuförtiden har praxis att ansluta hushållsföremål till trefas kraftnät spridit sig.

Detta är motiverat av följande skäl:

• Betydande strömförbrukning. I detta fall kommer summeringen av ett enfas nät med hög effekt att vara mycket irrationellt på grund av kabelns stora tvärsnitt och transformatorns höga materialförbrukning.
• Förekomsten av enheter som arbetar från tre faser. Implementeringen av kretsen för att ansluta en sådan anordning till en enfas-krets är inte så enkel och full av störningar som uppstår, till exempel vid start av en induktionsmotor.

Det finns två sätt att ansluta trefas enheter - "stjärna" och "triangel".

Schematiska diagram över överföring av el i tre faser. Namnet "stjärna" och "triangel" fick de på grund av den geometriska likheten med dessa objekt

I kretsar av stjärntyp är linjär- och fasströmmar identiska och linjärspänningen är 1,73 gånger större än fasspänningen:

jag_l = jag_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Denna formel förklarar det välkända spänningsförhållandet för hushålls- och lågspänningsnätverk med en frekvens på 50 Hz: 220/380 V (enligt den nya GOST: 230/400 V).

När du ansluter en triangeltyp, tvärtom, sammanfaller spänningen och linjära strömmar är större än fasströmmarna:

jag_l = 1.73 * jag_f;

U_l = U_f.

Dessa formler kan endast tillämpas med en symmetrisk fasbelastning. Om strömförbrukningen över kablarna är annorlunda (obalanserad mottagare) utförs beräkningarna med hjälp av reglerna för vektoralgebra, och den resulterande utjämningsströmmen kompenseras av den neutrala tråden. Men för nätverk med anslutna apparater är sådana fall sällsynta.

Förhållandet mellan de viktigaste kvantiteterna

Det vanligaste problemet för vanliga konsumenter är att beräkna den verkliga strömstyrkan. Så hur kan man beräkna strömstyrkan korrekt enligt kända värden på spänning och effekt? Det är nödvändigt att lösa det när man styrker värdena på kärnans tvärsnitt och maskinens klassificering, med teknisk information om enheterna som kommer att drivas i denna krets.

Efter beräkning av strömstyrkan väljs ofta kabeln med det minsta tillåtna tvärsnittet. Detta är dock inte alltid korrekt, eftersom en sådan lösning leder till betydande begränsningar när det är nödvändigt att lägga till nya elektriska apparater i nätverket.

Ibland är det nödvändigt att göra omvända beräkningar och bestämma vilken total effekt som kan anslutas till enheter med en känd spänning och maximal tillåten strömstyrka, vilket begränsas av en befintlig ledning.

Du kan lösa dessa två problem för en enfas krets med en enkel formel:

jag = S / U;

S = U * jag,

var S - total elektrisk konsumenters synliga effekt.

Cirkeldiagram som återspeglar Ohms lag och uttrycker beroende av effekt, ström, spänning och motstånd är lämplig för att beräkna parametrarna för en enfas krets

För att lösa problemet med att beräkna strömstyrkan utifrån kända eller beräknade värden på effekt och spänning i en trefas krets måste du veta den totala belastningen som belastas varje fas.

Och det erforderliga tvärsnittet av kabelledare och maskinens minimaltillstånd väljs längs den livligaste linjen, med tanke på att:

S = 3 * max {S₁, S₂, S₃}.

jag = S / (U * 1.73).

Den tillåtna effekten för varje fas kan beräknas med följande formel:

S_1,2,3 jag * U / 1.73,

var jag - Den maximala tillåtna strömmen för befintliga ledningar.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Beräkning av strömstyrka med makt för att välja kabelsektionen:

Bestämma strömförbrukningen för grupper av elektriska apparater som ett exempel på ett privat hus:

Beräkningen av strömstyrkan för att bestämma kopplingsparametrarna eller bestämma den tillåtna effekten i en befintlig krets kan göras oberoende. För rätt lösning av problemet är det nödvändigt att ta hänsyn till nyanserna som uppstår i praktiken och inte bara använda välkända formler som fungerar under ”ideala” förhållanden.

Om du har frågor om artikelns ämne eller om du kan komplettera detta material med intressant information, vänligen lämna dina kommentarer i blocket nedan.