Kuidas arvutada võimsust, voolu ja pinget: koduste tingimuste arvutamise põhimõtted ja näited

Korterite, eramajade ja muude elektrifitseeritud objektide omanikud seisavad sageli silmitsi elektriliste põhisuuruste väärtuste määramise küsimusega, kuna võimsuse arvutamine lubatud voolutugevuse ja teadaoleva pinge alusel ei ole kuigi lihtne. pöördprobleem.

Tuntud Ohmi seaduse otsene rakendamine ilma majapidamisvõrkude ja -seadmete omadusi arvesse võtmata võib viia vale tulemuseni.

Selles materjalis mõistame, mis on võimsus, ja ütleme teile, kuidas seda indikaatorit arvutada.

Koguste põhimõisted

Elektriarvutused põhinevad üldtuntud seostel voolu (I, Ampere), pinge (U, Volt), võimsuse väärtuse (P, Watt) ja takistuse (R, Ohm) vahel. Praktilised arvutused nõuavad tavaliselt esimese kolme väärtuste tundmist.

Hoiatame, et loetletud väärtuste arvulistest avaldistest ei piisa - vaja on lisaomadusi, mis näitavad energiatarbimise režiimi.

Elektrivoolu tugevus

Konkreetse elektrivõrgu haru juhtmete piisava ristlõike ja kaitselüliti nimiväärtuse arvutamine toimub vastavalt selle lõigu maksimaalse võimaliku voolutugevuse väärtusele. See on vajalik juhtmestiku süttimise vältimiseks, mis sageli põhjustab tulekahju.

Töölised masina parameetrid ja RCD-d valitakse vastavalt regulatiivsetele nõuetele.Südamike lubatud ristlõike määramiseks sõltuvalt maksimaalsest võimalikust voolutugevusest on vaja kasutada toote tootja esitatud tabelit, kuna kaablid toodetakse enamasti spetsifikatsioonide, mitte GOST-i järgi.

Sama märgistusega GOST (vasakul) ja TU (paremal) järgi toodetud kaablid erinevad nii visuaalselt kui ka põhiomaduste poolest.

Kuna elektrivoolu tugevust saab arvutada seadmete tarbitud võimsuse ja võrgupinge põhjal, on vaja nende kahe indikaatori väärtused õigesti määrata.

Majapidamise pinge

Paljud korteriomanikud usuvad, et standardne faasipinge majapidamisvajaduste jaoks on ligikaudu 220 V. Enamikul juhtudel on see tõsi. Kuigi GOST 29322-2014 alates 10.01.2015 pidi Vene Föderatsioonis toimuma üleminek EMÜ riikidega ühilduvale 230 V süsteemile.

5% kõrvalekalle standardist on lubatud mis tahes perioodi kohta ja 10% kuni 1 tunni jooksul. Seega võib vanade reeglite kohaselt pinge väärtus kõikuda vahemikus 198–242 V ja praeguse GOST-i järgi - 207–253 V.

Samuti on juhtumeid, kui võrgu pinge on pikka aega tavalisest oluliselt madalam. Selline olukord tekib siis, kui haruga ühendatud elektriseadmete koguvõimsus on kavandatust palju suurem ja enamiku neist sisselülitamisel tekib "võrgu katkestus".

See probleem ilmneb elektrivarustuse eest vastutavate organisatsioonide vastutusalas ja on seotud jaotustrafode ülekoormusega, alajaamade riknemise või ebapiisava traadi ristlõikega.

Vähenenud sisendpinge ei põhjusta mitte ainult vooluparameetri muutumist ja võimalikku kaitse väljalülitumist, vaid ka asünkroonseid elektrimootoreid või keerulist elektroonikat sisaldavate elektriseadmete kiiret rikki.

Et teada saada tähendust tegelik pinge peate perioodiliselt tegema mõõtmisi voltmeetriga. Kui näitajad kõiguvad tugevalt, siis tuleb seda kasutada stabilisaator või kallim elektrisalvestusfunktsiooniga muundur.

Nüansid elektriseadmete võimsuse mõistes

Kõigil elektrit tarbivatel seadmetel on selline parameeter nagu võimsus. Mida kõrgem on see indikaator, seda rohkem energiat seade vooluringist võtab.

Toidet on kolme tüüpi:

• Aktiivne (P). Iseloomustab elektrienergia muundamise kiirust muusse vormi, näiteks elektromagnetiliseks või termiliseks. Seda tuleb elektrienergia pöördumatute kulude ja seega ka seadme ekspluatatsioonikulu arvutamisel arvestada. Mõõtühik - W.
• Reaktiivne (K). Iseloomustab energiat, mis tuleb allikast (trafost) tarbija reaktiivsetele elementidele (kondensaatorid, mootori mähised), kuid naaseb seejärel peaaegu koheselt allikasse. Mõõtühikuks on W või var (tõlgendus on reaktiivne volt-amper).
• täis (S). Iseloomustab koormust, mille tarbija vooluringi elementidele avaldab. Seda kasutatakse kaabli ristlõikepinna arvutamisel ja masinate reitingu valimisel, see tähendab, et voolutugevus arvutatakse kõigi ahelaga ühendatud elektriseadmete täisvõimsuse põhjal. Mõõtühikuks on W või V*A (V*A – voltampreid).

Kõiki neid parameetreid saab ümber arvutada faasinurga kaudu, mis tekib pingevektori ja voolu vahel (f):

P = S *cos(f);

K = S *patt(f);

S² = P² + K².

Kodumajapidamises kasutatavad seadmed, mille koguvõimsus võib aktiivvõimsust oluliselt ületada, on külmikud, pesumasinad, luminofoor- ja mõned säästulambid, aga ka jõuelektroonikaseadmed.

Mootorite puhul on tavaliselt näidatud aktiivvõimsus ja koefitsient. Sel juhul arvutatakse koguvõimsus järgmiselt: S = P / cos(f) = 750 / 0,78 = 962 W

On olemas ka selline asi nagu tipp- või stardivõimsus. Fakt on see, et mootorite kiirendamine nõuab palju rohkem pingutusi kui nende pöörlemise säilitamine. Seega, kui lülitate sisse sellised seadmed nagu külmkapp või pesumasin, tekib vooluringi mõnes osas lühiajaline koormuse tõus.

Käivitusvoolud võivad olla mitu korda suuremad kui töövoolud. Vajaliku arvutamisel kaabli sektsioonid Masina nimiväärtuse valimisel tuleb seda arvesse võtta.

Selleks peate määrama seadme, millel on suurim erinevus käivitus- ja töövõimsuses, ning lisama selle koguväärtusele. Teiste seadmete käivitusvoolusid võib ignoreerida, kuna erinevate tarbijate mootorite samaaegse aktiveerimise tõenäosus on praktiliselt null.

Lineaarsed ja faasisuhted

Tänapäeval on laialt levinud tava ühendada majapidamisobjektid kolmefaasiliste elektrivõrkudega.

See on õigustatud järgmistel põhjustel:

• Märkimisväärne energiakulu. Sellisel juhul on suure võimsusega ühefaasilise võrgu ühendamine kaabli suure ristlõike ja trafo suure materjalikulu tõttu väga irratsionaalne.
• Kolmefaasiliste seadmete saadavus. Sellise seadme ühefaasilise vooluringiga ühendamise ahela rakendamine ei ole väga lihtne ja on täis häireid, mis tekivad näiteks asünkroonse mootori käivitamisel.

Kolmefaasiliste seadmete ühendamiseks on kaks võimalust - "täht" ja "kolmnurk".

Jõuülekande skemaatilised diagrammid kolmes faasis. Nad said nimed "täht" ja "kolmnurk" nende geomeetrilise sarnasuse tõttu nende objektidega

Tähetüüpi ahelates on lineaar- ja faasivoolud identsed ning lineaarpinge on 1,73 korda suurem kui faasipinge:

I_l = I_f;

U_l = 1.73 * U_f.

See valem selgitab teadaolevat pingesuhet kodumajapidamiste ja madalpinge tööstusvõrkude jaoks sagedusega 50 Hz: 220 / 380 V (vastavalt uuele GOST-ile: 230 / 400 V).

Kolmnurkühenduse korral on pinge vastupidi sama ja lineaarsed voolud on suuremad kui faasivoolud:

I_l = 1.73 * I_f;

U_l = U_f.

Neid valemeid saab kasutada ainult sümmeetriliste faasikoormustega. Kui kaablite voolutarve on erinev (vastuvõtja tasakaalustamata), tehakse arvutused vektoralgebra reeglite järgi ja tekkiv tasandusvool kompenseeritakse nulljuhtmega. Kuid ühendatud kodumasinatega võrkude puhul on sellised juhtumid haruldased.

Põhisuuruste vaheline seos

Kõige tavalisem ülesanne, millega tavatarbijad silmitsi seisavad, on tegeliku voolutugevuse arvutamine. Kuidas siis teadaolevate pinge- ja võimsusväärtuste põhjal voolutugevust õigesti arvutada? See tuleb lahendada, põhjendades südamike ristlõike väärtusi ja masina reitingut, omades tehnilist teavet sellesse vooluringi toidetavate seadmete kohta.

Pärast voolu arvutamist valitakse sageli väikseima lubatud ristlõikega kaablid. See ei ole aga alati õige, kuna selline lahendus toob kaasa olulisi piiranguid, kui on vaja võrku lisada uusi elektriseadmeid.

Mõnikord on vaja teha pöördarvutusi ja määrata, millist koguvõimsust saab seadmetele ühendada teadaoleva pinge ja maksimaalse lubatud vooluga, mis on piiratud olemasoleva juhtmestikuga.

Need kaks probleemi ühefaasilise vooluahela jaoks saate lahendada lihtsa valemi abil:

I = S / U;

S = U * I,

Kus S – kõigi elektritarbijate koguvõimsus.

Ühefaasilise ahela parameetrite arvutamiseks sobib Ohmi seadust kajastav sektordiagramm, mis väljendab võimsuse, voolutugevuse, pinge ja takistuse sõltuvust

Voolu arvutamise probleemi lahendamiseks teadaolevate või arvutatud võimsuse ja pinge väärtuste abil kolmefaasilises vooluringis peate teadma igale faasile avaldatavat kogukoormust.

Nii nõutav kaablisüdamike ristlõige kui ka masina minimaalne lubatud nimiväärtus valitakse kõige tihedama liiklusega liini järgi, arvestades, et:

S = 3 * max{S₁, S₂, S₃}.

I = S / (U * 1.73).

Iga faasi lubatud võimsust saab arvutada järgmise valemi abil:

S_1,2,3 I * U / 1.73,

Kus I – olemasoleva juhtmestiku maksimaalne lubatud vool.

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Voolutugevuse arvutamine võimsuse järgi kaabli ristlõike valimiseks: