Cách tính công suất, dòng điện và điện áp: nguyên tắc và ví dụ tính toán cho điều kiện trong nước

Chủ sở hữu căn hộ, nhà riêng và các vật nhiễm điện khác thường phải đối mặt với vấn đề xác định giá trị của các đại lượng điện chính, vì không đơn giản để tính công suất từ ​​cường độ dòng điện cho phép và điện áp đã biết hoặc để giải quyết vấn đề nghịch đảo.

Áp dụng trực tiếp luật Ohm nổi tiếng mà không tính đến các tính năng của mạng gia đình và thiết bị có thể dẫn đến kết quả không chính xác.

Trong tài liệu này, chúng ta sẽ hiểu sức mạnh là gì và nói về cách tính chỉ số này.

Khái niệm cơ bản về số lượng

Tính toán điện dựa trên mối quan hệ nổi tiếng giữa cường độ dòng điện (I, Ampe), giá trị điện áp (U, Volt), giá trị công suất (P, Oát) và điện trở (R, Ohm). Tính toán thực tế thường đòi hỏi kiến ​​thức về các giá trị của ba đầu tiên.

Chúng tôi sẽ cảnh báo bạn rằng các biểu thức số của các giá trị được liệt kê là không đủ - chúng tôi cần các đặc điểm bổ sung cho thấy chế độ tiêu thụ năng lượng.

Dòng điện

Việc tính toán một mặt cắt đủ của các lõi và đánh giá bộ ngắt mạch cho một nhánh cụ thể của mạng điện được thực hiện theo giá trị của dòng điện tối đa có thể cho phần này. Điều này là cần thiết để ngăn chặn tình huống cháy trong hệ thống dây điện, thường dẫn đến hỏa hoạn.

Công nhân thông số máy và RCD được lựa chọn theo yêu cầu quy định. Để xác định tiết diện cho phép của dây dẫn, tùy thuộc vào cường độ dòng điện tối đa có thể, cần sử dụng bảng do nhà sản xuất sản phẩm cung cấp, vì cáp thường được sản xuất theo TU, và không theo GOST.

Có cùng dấu, cáp được sản xuất theo GOST (trái) và TU (phải) khác nhau cả về đặc điểm trực quan và cơ bản

Vì có thể tính toán cường độ dòng điện từ công suất tiêu thụ của các thiết bị và điện áp mạng, nên cần xác định chính xác các giá trị của hai chỉ số này.

Điện áp trong mạng gia đình

Nhiều chủ sở hữu căn hộ tin rằng điện áp pha tiêu chuẩn cho nhu cầu hộ gia đình là khoảng 220 V.Trong hầu hết các trường hợp điều này là đúng. Mặc dù ĐIỂM 29322-2014 từ ngày 01.10.2015 tại Liên bang Nga, đã diễn ra quá trình chuyển đổi sang hệ thống 230 V tương thích với các nước EEC

Độ lệch 5% so với tiêu chuẩn được chấp nhận trong bất kỳ khoảng thời gian nào và 10% trong khoảng thời gian không quá 1 giờ. Do đó, theo các quy tắc cũ, giá trị điện áp có thể dao động trong phạm vi từ 198 đến 242 V và theo GOST hiện tại - từ 207 đến 253 V.

Cũng có trường hợp điện áp trong mạng trong một thời gian dài thấp hơn đáng kể so với tiêu chuẩn. Một tình huống như vậy phát sinh khi tổng công suất của các thiết bị điện được kết nối với chi nhánh cao hơn nhiều so với kế hoạch và khi phần lớn trong số chúng được bật, xảy ra sự cố rút mạng mạng.

Vấn đề này phát sinh trong phạm vi trách nhiệm của các tổ chức chịu trách nhiệm cung cấp điện, và nó có liên quan đến quá tải máy biến áp phân phối, suy giảm các trạm biến áp hoặc có mặt cắt dây không đủ.

Điện áp đầu vào giảm không chỉ dẫn đến thay đổi thông số hiện tại và hành trình bảo vệ có thể, mà còn dẫn đến sự cố nhanh chóng của các thiết bị điện có chứa động cơ không đồng bộ hoặc điện tử phức tạp

Để tìm hiểu ý nghĩa điện áp thực cần định kỳ đo bằng vôn kế. Nếu các chỉ số đi bộ rất cao, thì ứng dụng là cần thiết chất ổn định hoặc bộ chuyển đổi đắt tiền hơn với chức năng lưu trữ năng lượng.

Các vấn đề trong khái niệm sức mạnh của các thiết bị điện

Tất cả các thiết bị tiêu thụ điện có một tham số như năng lượng. Chỉ báo này càng cao, thiết bị càng lấy nhiều năng lượng từ mạch điện.

Có ba loại sức mạnh:

• Hoạt động (P). Nó đặc trưng cho tốc độ chuyển đổi năng lượng điện sang dạng khác, ví dụ, điện từ hoặc nhiệt. Nó phải được tính đến khi tính toán chi phí năng lượng không thể đảo ngược, và do đó chi phí của thiết bị. Đơn vị đo là W.
• Phản ứng (Q). Nó đặc trưng năng lượng từ nguồn (máy biến áp) đến các bộ phận phản ứng của người tiêu dùng (tụ điện, cuộn dây động cơ), nhưng sau đó gần như ngay lập tức trở về nguồn. Đơn vị đo là W hoặc var (giải mã - volt-ampere phản ứng).
• Đầy đủ (S). Nó đặc trưng cho tải mà người tiêu dùng áp đặt lên các phần tử của mạch. Nó được sử dụng để tính diện tích mặt cắt của cáp và chọn định mức của máy, nghĩa là cường độ dòng điện được tính bằng toàn bộ công suất của tất cả các thiết bị điện được nối với mạch. Đơn vị đo là W hoặc V * A (V * A là một volt volt).

Tất cả các tham số này có thể được tính toán lại thông qua góc pha xảy ra giữa vectơ điện áp và dòng điện (f):

P = S * cos (f);

Q = S * tội lỗi (f);

S² = P² + Q².

Đối với các thiết bị gia dụng, trong đó tổng công suất có thể vượt quá đáng kể so với hoạt động, bao gồm tủ lạnh, máy giặt, đèn huỳnh quang và một số đèn tiết kiệm năng lượng, cũng như các thiết bị điện tử công suất.

Động cơ thường chỉ ra công suất và hệ số hoạt động. Trong trường hợp này, tổng công suất được tính như sau: S = P / cos (f) = 750 / 0.78 = 962 W

Cũng có một thứ như sức mạnh đỉnh cao hoặc khởi đầu. Thực tế là để tăng tốc các động cơ đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn là duy trì vòng quay của chúng. Do đó, khi bạn bật các thiết bị như tủ lạnh hoặc máy giặt, tải trọng tăng ngắn hạn xảy ra trên một phần của mạch điện.

Dòng khởi động có thể cao hơn nhiều lần so với dòng làm việc. Khi tính toán cần thiết phần cáp và việc lựa chọn đánh giá của máy nên tính đến điều này.

Để làm điều này, bạn cần xác định thiết bị có sự khác biệt lớn nhất về công suất khởi động và vận hành và thêm nó vào tổng giá trị. Dòng khởi động của các thiết bị khác có thể bị bỏ qua, vì xác suất hoạt động đồng thời trên sự bao gồm các động cơ từ những người tiêu dùng khác nhau là gần như bằng không.

Mối quan hệ tuyến tính và pha

Ngày nay, thực tế kết nối các vật dụng trong gia đình với lưới điện ba pha đã lan rộng.

Điều này là hợp lý vì những lý do sau:

• Tiêu thụ điện năng đáng kể. Trong trường hợp này, việc tóm tắt một mạng công suất cao một pha sẽ rất bất hợp lý do tiết diện cáp lớn và mức tiêu thụ vật liệu cao của máy biến áp.
• Sự hiện diện của các thiết bị hoạt động từ ba giai đoạn. Việc thực hiện mạch để kết nối một thiết bị như vậy với mạch một pha không đơn giản và gây ra nhiễu, ví dụ như khi khởi động động cơ cảm ứng.

Có hai cách để kết nối các thiết bị ba pha - Ngôi sao ngôi sao và hình tam giác.

Sơ đồ truyền tải điện theo ba giai đoạn. Cái tên Ngôi sao ngôi sao và hình tam giác họ nhận được do sự tương đồng về mặt hình học với những vật thể này

Trong các mạch loại sao, dòng điện tuyến tính và pha giống hệt nhau và điện áp tuyến tính lớn hơn 1,73 lần so với điện áp pha:

Tôi_tôi = Tôi_f;

Bạn_tôi = 1.73 * Bạn_f.

Công thức này giải thích tỷ lệ điện áp nổi tiếng cho các mạng công nghiệp gia đình và điện áp thấp với tần số 50 Hz: 220/380 V (theo GOST mới: 230/400 V).

Khi kết nối một loại hình tam giác, ngược lại, điện áp trùng với dòng điện tuyến tính lớn hơn dòng pha:

Tôi_tôi = 1.73 * Tôi_f;

Bạn_tôi = Bạn_f.

Những công thức này chỉ có thể được áp dụng với tải pha đối xứng. Nếu mức tiêu thụ hiện tại trên các dây cáp là khác nhau (máy thu không cân bằng), thì việc tính toán được thực hiện bằng cách sử dụng các quy tắc của đại số vectơ và dòng điện cân bằng kết quả được bù bằng dây trung tính. Tuy nhiên, đối với các mạng có thiết bị được kết nối, trường hợp như vậy là rất hiếm.

Mối quan hệ của số lượng chính

Vấn đề phổ biến nhất mà người tiêu dùng thông thường phải đối mặt là tính toán sức mạnh hiện tại thực sự. Vậy làm thế nào để tính toán chính xác cường độ dòng điện theo các giá trị đã biết của điện áp và công suất? Cần phải giải quyết nó khi chứng minh các giá trị của mặt cắt ngang của lõi và xếp hạng của máy, có thông tin kỹ thuật về các thiết bị sẽ được cấp nguồn trong mạch này.

Sau khi tính toán cường độ hiện tại, cáp có tiết diện nhỏ nhất cho phép thường được chọn. Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng đúng, vì một giải pháp như vậy dẫn đến những hạn chế đáng kể khi cần thêm các thiết bị điện mới vào mạng.

Đôi khi, cần phải thực hiện các tính toán nghịch đảo và xác định tổng công suất nào có thể được kết nối với các thiết bị ở điện áp đã biết và cường độ dòng điện tối đa cho phép, được giới hạn bởi một hệ thống dây hiện có.

Bạn có thể giải quyết hai vấn đề này cho mạch một pha bằng công thức đơn giản:

Tôi = S / Bạn;

S = Bạn * Tôi,

ở đâu S - tổng công suất biểu kiến ​​của tất cả người tiêu dùng điện.

Biểu đồ hình tròn phản ánh định luật Ohm và biểu thị sự phụ thuộc của công suất, dòng điện, điện áp và điện trở phù hợp để tính toán các tham số của mạch một pha

Để giải quyết vấn đề tính toán cường độ dòng điện từ các giá trị công suất và điện áp đã biết hoặc đã tính trong mạch ba pha, bạn cần biết tổng tải được đặt vào mỗi pha.

Và mặt cắt cần thiết của dây dẫn cáp và xếp hạng tối thiểu cho phép của máy được chọn dọc theo đường bận nhất, xem xét rằng:

S = 3 * tối đa {S₁, S₂, S₃}.

Tôi = S / (Bạn * 1.73).

Công suất cho phép cho từng pha có thể được tính theo công thức sau:

S_1,2,3 Tôi * Bạn / 1.73,

ở đâu Tôi - Dòng điện tối đa cho phép đối với hệ thống dây hiện có.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Tính toán cường độ hiện tại theo công suất để chọn phần cáp:

Xác định mức tiêu thụ điện của các nhóm thiết bị điện như một ví dụ về nhà riêng:

Việc tính toán cường độ dòng điện để xác định các tham số nối dây hoặc xác định công suất cho phép trong mạch hiện có có thể được thực hiện độc lập. Để có giải pháp chính xác cho vấn đề, cần phải tính đến các sắc thái phát sinh trong thực tế, và không chỉ sử dụng các công thức nổi tiếng hoạt động trong các điều kiện lý tưởng của ED.

Nếu bạn có câu hỏi về chủ đề của bài viết hoặc bạn có thể bổ sung tài liệu này bằng thông tin thú vị, vui lòng để lại ý kiến ​​của bạn trong khối bên dưới.