Com calcular potència, corrent i tensió: principis i exemples de càlculs per a condicions domèstiques

Els propietaris d'apartaments, cases privades i altres objectes electrificats sovint s'enfronten a la qüestió de determinar els valors de les magnituds elèctriques bàsiques, ja que calcular la potència en funció de la intensitat de corrent admissible i una tensió coneguda o resoldre el problema invers no és molt senzill. .

L'aplicació directa de la coneguda llei d'Ohm sense tenir en compte les característiques de les xarxes i dispositius domèstics pot donar lloc a un resultat incorrecte.

En aquest material entendrem què és el poder i us explicarem com calcular aquest indicador.

Conceptes bàsics de quantitats

Els càlculs elèctrics es basen en relacions conegudes entre el corrent (I, Ampere), la tensió (U, Volt), el valor de potència (P, Watt) i la resistència (R, Ohm). Els càlculs pràctics solen requerir el coneixement dels valors dels tres primers.

Us advertim que les expressions numèriques dels valors enumerats no són suficients: calen característiques addicionals que revelin el mode de consum d'energia.

Intensitat del corrent elèctric

El càlcul de la secció transversal suficient dels conductors i el valor nominal de l'interruptor per a una branca específica de la xarxa elèctrica es realitza d'acord amb el valor de la intensitat de corrent màxima possible per a aquesta secció. Això és necessari per evitar que el cablejat s'incendi, que sovint provoca un incendi.

Treballadors paràmetres de la màquina i els RCD es seleccionen d'acord amb els requisits reglamentaris.Per determinar la secció transversal admissible dels nuclis en funció de la força de corrent màxima possible, cal fer servir la taula proporcionada pel fabricant del producte, ja que els cables es produeixen més sovint segons les especificacions i no segons GOST.

Tenint les mateixes marques, els cables produïts d'acord amb GOST (esquerra) i TU (dreta) difereixen tant visualment com en característiques bàsiques

Com que la força del corrent elèctric es pot calcular en funció de la potència consumida pels dispositius i la tensió de la xarxa, cal determinar correctament els valors d'aquests dos indicadors.

Tensió domèstica

Molts propietaris d'apartaments creuen que la tensió de fase estàndard per a les necessitats domèstiques és d'aproximadament 220 V. En la majoria dels casos, això és cert. Encara que GOST 29322-2014 a partir de l'10/01/2015 dins de la Federació Russa s'havia de passar a un sistema de 230 V compatible amb els països de la CEE.

Una desviació del 5% de l'estàndard és acceptable per a qualsevol període, i del 10% per a un període no superior a 1 hora. Per tant, segons les antigues regles, el valor de la tensió pot fluctuar en el rang de 198 a 242 V i, segons el GOST actual, de 207 a 253 V.

També hi ha casos en què la tensió a la xarxa durant molt de temps és significativament inferior a la estàndard. Aquesta situació es produeix quan la potència total dels aparells elèctrics connectats a la branca és molt superior a la prevista i quan la majoria d'ells estan encesos es produeix una "amortització de la xarxa".

Aquest problema es produeix a l'àrea de responsabilitat de les organitzacions responsables del subministrament d'electricitat i s'associa amb la sobrecàrrega dels transformadors de distribució, el deteriorament de les subestacions o la secció transversal insuficient del cable.

Una tensió d'entrada reduïda no només comporta un canvi en el paràmetre actual i un possible dispar de la protecció, sinó també una ràpida ruptura d'aparells elèctrics que contenen motors elèctrics asíncrons o electrònica complexa.

Per esbrinar el significat tensió real cal prendre mesures periòdicament amb un voltímetre. Si els indicadors fluctuen molt, cal utilitzar-los estabilitzador o un convertidor més car amb funció d'emmagatzematge d'electricitat.

Matisos en el concepte de potència dels aparells elèctrics

Tots els dispositius que consumeixen electricitat tenen un paràmetre com la potència. Com més alt sigui aquest indicador, més energia agafa el dispositiu del circuit.

Hi ha tres tipus de poder:

• Actiu (P). Caracteritza la velocitat de conversió d'energia elèctrica en una altra forma, per exemple electromagnètica o tèrmica. S'ha de tenir en compte a l'hora de calcular els costos irreversibles de l'electricitat i, per tant, el cost de funcionament del dispositiu. Unitat de mesura - W.
• Reactiu (Q). Caracteritza l'energia que prové de la font (transformador) als elements reactius del consumidor (condensadors, bobinatges del motor), però després torna gairebé instantàniament a la font. La unitat de mesura és W o var (la interpretació és volt-ampere reactiu).
• Complet (S). Caracteritza la càrrega que el consumidor imposa als elements del circuit. S'utilitza per calcular l'àrea de la secció transversal del cable i triar la classificació de les màquines, és a dir, la intensitat actual es calcula en funció de la potència total de tots els aparells elèctrics connectats al circuit. La unitat de mesura és W o V*A (V*A - volts amperes).

Tots aquests paràmetres es poden recalcular mitjançant l'angle de fase que es produeix entre el vector de tensió i el corrent (f):

P = S *cos(f);

Q = S *pecat(f);

S² = P² + Q².

Els dispositius domèstics en què la potència total pot superar significativament la potència activa inclouen neveres, rentadores, llums fluorescents i algunes làmpades d'estalvi d'energia, així com unitats d'electrònica de potència.

En els motors s'acostuma a indicar la potència activa i el coeficient. En aquest cas, la potència total es calcula de la següent manera: S = P / cos(f) = 750 / 0,78 = 962 W

També hi ha una potència màxima o d'arrencada. El fet és que accelerar els motors requereix molt més esforç que mantenir la seva rotació. Per tant, quan engegueu electrodomèstics com una nevera o una rentadora, es produeix un sobrecàrrega a curt termini en una secció del circuit.

Els corrents d'arrencada poden ser diverses vegades superiors als corrents de funcionament. Quan es calcula el requerit seccions de cable A l'hora de seleccionar el valor nominal de la màquina, això s'ha de tenir en compte.

Per fer-ho, cal determinar el dispositiu amb la major diferència de potència d'arrencada i funcionament i afegir-lo al valor total. Es poden ignorar els corrents d'arrencada d'altres dispositius, ja que la probabilitat d'activació simultània de motors per a diferents consumidors és pràcticament nul·la.

Relacions lineals i de fase

Actualment, s'ha generalitzat la pràctica de connectar objectes de la llar a xarxes elèctriques trifàsiques.

Això es justifica pels motius següents:

• Consum d'energia important. En aquest cas, connectar una xarxa monofàsica d'alta potència serà molt irracional a causa de la gran secció transversal del cable i l'elevat consum de material del transformador.
• Disponibilitat de dispositius que funcionen en tres fases. La implementació d'un circuit per connectar aquest dispositiu a un circuit monofàsic no és molt senzilla i està plena d'interferències que es produeixen, per exemple, quan s'engega un motor asíncron.

Hi ha dues maneres de connectar dispositius trifàsics: "estrella" i "triangle".

Esquemes esquemàtics de transmissió de potència en tres fases. Van rebre el nom d'"estrella" i "triangle" per la seva similitud geomètrica amb aquests objectes

En els circuits de tipus estrella, els corrents lineals i de fase són idèntics i la tensió lineal és 1,73 vegades més gran que la tensió de fase:

jo_l = jo_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Aquesta fórmula explica la relació de tensió coneguda per a xarxes domèstiques i industrials de baixa tensió amb una freqüència de 50 Hz: 220 / 380 V (segons el nou GOST: 230 / 400 V).

Amb una connexió triangular, per contra, la tensió és la mateixa i els corrents lineals són més grans que els corrents de fase:

jo_l = 1.73 * jo_f;

U_l = U_f.

Aquestes fórmules només es poden utilitzar amb càrregues de fase simètriques. Si el consum de corrent entre els cables és diferent (receptor desequilibrat), els càlculs es realitzen mitjançant les regles de l'àlgebra vectorial i el corrent d'equalització resultant es compensa amb el cable neutre. Tanmateix, per a xarxes amb electrodomèstics connectats, aquests casos són rars.

Relació entre magnituds bàsiques

La tasca més comuna a què s'enfronten els consumidors corrents és calcular la força actual real. Llavors, com calcular correctament l'amperatge en funció dels valors de potència i tensió coneguts? Cal resoldre-ho justificant els valors de la secció transversal dels nuclis i la qualificació de la màquina, disposant d'informació tècnica sobre els dispositius que s'alimentaran en aquest circuit.

Després de calcular el corrent, sovint es seleccionen cables amb la secció transversal més petita permesa. Tanmateix, això no sempre és correcte, ja que aquesta solució comporta restriccions importants quan cal afegir nous electrodomèstics a la xarxa.

De vegades cal fer càlculs inversos i determinar quina potència total es pot connectar als dispositius a una tensió coneguda i un corrent màxim admissible, que està limitat pel cablejat existent.

Podeu resoldre aquests dos problemes per a un circuit monofàsic mitjançant una fórmula senzilla:

jo = S / U;

S = U * jo,

On S – Potència total total de tots els consumidors elèctrics.

Un gràfic circular que reflecteixi la llei d'Ohm i expressi la dependència de la potència, el corrent, la tensió i la resistència és adequat per calcular els paràmetres d'un circuit monofàsic.

Per resoldre el problema de calcular el corrent utilitzant valors coneguts o calculats de potència i tensió en un circuit trifàsic, cal conèixer la càrrega total imposada a cada fase.

Tant la secció requerida dels nuclis del cable com la capacitat mínima admissible de la màquina es seleccionen segons la línia més ocupada, tenint en compte que:

S = 3 * màxim{S₁, S₂, S₃}.

jo = S / (U * 1.73).

La potència admissible per a cada fase es pot calcular mitjançant la fórmula següent:

S_1,2,3 jo * U / 1.73,

On jo – corrent màxima admissible per al cablejat existent.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Càlcul de la intensitat del corrent per potència per seleccionar la secció del cable: