Ako vypočítať výkon, prúd a napätie: princípy a príklady výpočtov pre domáce podmienky
Majitelia bytov, súkromných domov a iných elektrifikovaných objektov sa často stretávajú s otázkou určenia hodnôt základných elektrických veličín, pretože výpočet výkonu na základe prípustnej sily prúdu a známeho napätia alebo riešenie inverzného problému nie je príliš jednoduché. .
Priama aplikácia známeho Ohmovho zákona bez zohľadnenia vlastností domácich sietí a zariadení môže viesť k nesprávnemu výsledku.
V tomto materiáli pochopíme, čo je sila a povieme vám, ako vypočítať tento ukazovateľ.
Obsah článku:
Základné pojmy veličín
Elektrické výpočty sú založené na dobre známych vzťahoch medzi prúdom (I, Ampere), napätím (U, Volt), hodnotou výkonu (P, Watt) a odporom (R, Ohm). Praktické výpočty zvyčajne vyžadujú znalosť hodnôt prvých troch.
Upozorňujeme, že číselné vyjadrenia uvedených hodnôt nestačia - sú potrebné ďalšie charakteristiky, ktoré odhalia režim spotreby energie.
Sila elektrického prúdu
Výpočet dostatočného prierezu vodičov a menovitého výkonu ističa pre konkrétnu vetvu elektrickej siete sa vykonáva podľa hodnoty maximálnej možnej prúdovej sily pre tento úsek. Je to potrebné, aby sa zabránilo vznieteniu elektroinštalácie, čo často vedie k požiaru.
Robotníci parametre stroja a RCD sa vyberajú podľa regulačných požiadaviek.Na určenie prípustného prierezu žíl v závislosti od maximálnej možnej sily prúdu je potrebné použiť tabuľku poskytnutú výrobcom produktu, pretože káble sa najčastejšie vyrábajú podľa špecifikácií, a nie podľa GOST.
Pretože silu elektrického prúdu možno vypočítať na základe energie spotrebovanej zariadeniami a sieťového napätia, je potrebné správne určiť hodnoty týchto dvoch indikátorov.
Napätie v domácnosti
Mnohí majitelia bytov sa domnievajú, že štandardné fázové napätie pre potreby domácnosti je približne 220 V. Vo väčšine prípadov je to pravda. Hoci GOST 29322-2014 od 1.10.2015 v rámci Ruskej federácie malo dôjsť k prechodu na 230 V systém kompatibilný s krajinami EHS.
Odchýlka 5 % od normy je prijateľná pre akékoľvek obdobie a 10 % pre obdobie nepresahujúce 1 hodinu. Takže podľa starých pravidiel môže hodnota napätia kolísať v rozmedzí od 198 do 242 V a podľa súčasnej GOST - od 207 do 253 V.
Existujú aj prípady, keď je napätie v sieti po dlhú dobu výrazne nižšie ako štandardné. Táto situácia nastáva vtedy, keď je celkový výkon elektrospotrebičov pripojených na pobočku oveľa vyšší ako plánovaný a keď je väčšina z nich zapnutá, dochádza k „výpadku siete“.
Tento problém sa vyskytuje v oblasti zodpovednosti organizácií zodpovedných za dodávku elektriny a súvisí s preťažením distribučných transformátorov, zhoršením stavu rozvodní alebo nedostatočným prierezom vodičov.
Aby sme zistili význam skutočné napätie musíte pravidelne vykonávať merania pomocou voltmetra. Ak ukazovatele veľmi kolíšu, potom je potrebné použiť stabilizátor alebo drahší menič s funkciou akumulácie elektriny.
Nuansy v koncepcii výkonu elektrických spotrebičov
Všetky zariadenia, ktoré spotrebúvajú elektrickú energiu, majú taký parameter ako výkon. Čím je tento indikátor vyšší, tým viac energie zariadenie odoberá z okruhu.
Existujú tri typy výkonu:
- Aktívne (P). Charakterizuje rýchlosť premeny elektrickej energie na inú formu, napríklad elektromagnetickú alebo tepelnú. Treba to brať do úvahy pri výpočte nenávratných nákladov na elektrickú energiu, a teda aj nákladov na prevádzku zariadenia. Jednotka merania - W.
- Reaktívne (Q). Charakterizuje energiu, ktorá prichádza zo zdroja (transformátora) do reaktívnych prvkov spotrebiteľa (kondenzátory, vinutia motora), ale potom sa takmer okamžite vráti do zdroja. Jednotkou merania je W alebo var (interpretácia je reaktívny voltampér).
- Úplné (S). Charakterizuje zaťaženie, ktoré spotrebiteľ kladie na prvky obvodu. Používa sa pri výpočte prierezovej plochy kábla a výbere hodnotenia strojov, to znamená, že prúdová sila sa vypočíta na základe plného výkonu všetkých elektrických spotrebičov pripojených k okruhu. Jednotkou merania je W alebo V*A (V*A – voltampéry).
Všetky tieto parametre je možné prepočítať pomocou fázového uhla, ktorý sa vyskytuje medzi vektorom napätia a prúdom (f):
P = S *cos(f);
Q = S *hriech(f);
S2 = P2 + Q2.
Medzi zariadenia pre domácnosť, v ktorých môže celkový výkon výrazne prevyšovať činný výkon, patria chladničky, práčky, žiarivky a niektoré úsporné žiarivky, ako aj jednotky výkonovej elektroniky.
Existuje aj niečo ako špičkový alebo štartovací výkon. Faktom je, že zrýchľovanie motorov vyžaduje oveľa viac úsilia ako udržiavanie ich rotácie. Preto, keď zapnete spotrebiče, ako je chladnička alebo práčka, na časti okruhu dôjde ku krátkodobému prepätiu.
Štartovacie prúdy môžu byť niekoľkonásobne vyššie ako prevádzkové prúdy. Pri výpočte požadovaného káblové úseky Pri výbere nominálnej hodnoty stroja by sa to malo brať do úvahy.
Aby ste to dosiahli, musíte určiť zariadenie s najväčším rozdielom v štartovacom a prevádzkovom výkone a pripočítať ho k celkovej hodnote. Štartovacie prúdy iných zariadení možno ignorovať, pretože pravdepodobnosť súčasnej aktivácie motorov pre rôznych spotrebiteľov je prakticky nulová.
Lineárne a fázové vzťahy
V súčasnosti sa rozšírila prax pripojenia domácich predmetov k trojfázovým elektrickým sieťam.
Je to opodstatnené z nasledujúcich dôvodov:
- Značná spotreba energie. V tomto prípade bude pripojenie vysokovýkonnej jednofázovej siete veľmi iracionálne kvôli veľkému prierezu kábla a vysokej spotrebe materiálu transformátora.
- Dostupnosť zariadení pracujúcich na troch fázach. Implementácia obvodu na pripojenie takéhoto zariadenia k jednofázovému obvodu nie je príliš jednoduchá a je plná rušenia, ku ktorému dochádza napríklad pri spúšťaní asynchrónneho motora.
Existujú dva spôsoby pripojenia trojfázových zariadení - „hviezda“ a „trojuholník“.
V obvodoch hviezdicového typu sú lineárne a fázové prúdy identické a lineárne napätie je 1,73-krát väčšie ako fázové napätie:
jal = jaf;
Ul = 1.73 * Uf.
Tento vzorec vysvetľuje známy pomer napätia pre domácnosti a nízkonapäťové priemyselné siete s frekvenciou 50 Hz: 220 / 380 V (podľa nového GOST: 230 / 400 V).
Pri trojuholníkovom zapojení je naopak napätie rovnaké a lineárne prúdy sú väčšie ako fázové prúdy:
jal = 1.73 * jaf;
Ul = Uf.
Tieto vzorce je možné použiť len so symetrickým fázovým zaťažením. Ak je spotreba prúdu v kábloch odlišná (nevyvážený prijímač), výpočty sa vykonajú pomocou pravidiel vektorovej algebry a výsledný vyrovnávací prúd je kompenzovaný neutrálnym vodičom. V prípade sietí s pripojenými domácimi spotrebičmi sú však takéto prípady zriedkavé.
Vzťah medzi základnými veličinami
Najbežnejšou úlohou bežných spotrebiteľov je výpočet skutočnej sily prúdu. Ako teda správne vypočítať prúd na základe známych hodnôt napätia a výkonu? Je potrebné to vyriešiť zdôvodnením prierezových hodnôt jadier a menovitého výkonu stroja s technickými informáciami o zariadeniach, ktoré budú napájané do tohto obvodu.
Po výpočte prúdu sa často vyberajú káble s najmenším prípustným prierezom. Nie je to však vždy správne, keďže takéto riešenie vedie k výrazným obmedzeniam, keď je potrebné do siete pridať nové elektrospotrebiče.
Niekedy je potrebné vykonať spätné výpočty a určiť, aký celkový výkon je možné pripojiť k zariadeniam pri známom napätí a maximálnom prípustnom prúde, ktorý je obmedzený existujúcou elektroinštaláciou.
Tieto dva problémy pre jednofázový obvod môžete vyriešiť pomocou jednoduchého vzorca:
ja = S / U;
S = U * ja,
Kde S – celkový celkový výkon všetkých elektrických spotrebičov.
Ak chcete vyriešiť problém výpočtu prúdu pomocou známych alebo vypočítaných hodnôt výkonu a napätia v trojfázovom obvode, musíte poznať celkové zaťaženie každej fázy.
Požadovaný prierez káblových žíl a minimálny povolený výkon stroja sa vyberajú podľa najvyťaženejšej linky, pričom sa berie do úvahy, že:
S = 3 * max{S1, S2, S3}.
ja = S / (U * 1.73).
Prípustný výkon pre každú fázu možno vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:
S1,2,3 ja * U / 1.73,
Kde ja – maximálny povolený prúd pre existujúce vedenie.
Závery a užitočné video na túto tému
Výpočet sily prúdu podľa výkonu pre výber prierezu kábla:
Určenie spotreby energie skupín elektrických spotrebičov na príklade súkromného domu:
Môžete vypočítať prúdovú silu a určiť parametre zapojenia alebo sami určiť prípustný výkon v existujúcom okruhu. Na správne vyriešenie problému je potrebné vziať do úvahy nuansy, ktoré vznikajú v praxi, a nielen používať známe vzorce, ktoré fungujú za „ideálnych“ podmienok.
Ak máte otázky k téme článku alebo môžete k tomuto materiálu pridať zaujímavé informácie, zanechajte svoje pripomienky v bloku nižšie.
Vo výrobe sa zvyčajne používajú trojfázové obvody, pretože tam je potrebný veľký výkon. V domoch a bytoch stačí jedna fáza. Môžete robiť výpočty alebo si len pamätať: na osvetlenie postačuje medený drôt s prierezom 1,5 štvorcových mm, ale pre zásuvky je lepšie vziať prierez 2,5. To je dostatočné pre domáce spotrebiče. Ale veľké ohrievače vody sú napájané samostatným káblom s prierezom 4 kV a napojené na samostatné vedenie s vlastným automatickým ističom.
Nerozumiem, ak je všetko také jednoduché a štandardné pre každý byt, prečo sú tieto informácie uvedené vyššie? "Môžete robiť výpočty alebo sa môžete len zapamätať." A ako to funguje? Načo ich potom robiť, keď už poznáme výsledok. Toto je veľmi kontroverzné tvrdenie, na tvojom mieste by som s takýmito vyjadreniami a komentármi spomalil, inak niekomu narobíš problémy.
Pekný deň, Sergey.
Máš pravdu – nie je to také jednoduché. Komentár Vladimíra je založený na informáciách, ktoré kolujú po sieti - často „zabúdajú“ na „Pravidlá pre výstavbu elektroinštalácie“ a hovoria o prierezoch bytových rozvodov takto: „spravidla sa používajú drôty...“ a potom hovoria o 1,5, 2,5 štvorcoch, ktoré spomínal Vladimír.
PUE, zdôrazňujem, vyžaduje výpočty, varovanie: ak je výsledok menší ako minimálna časť uvedená v tabuľke, mala by sa použiť tabuľková časť. K môjmu komentáru som pripojil snímku obrazovky tejto požiadavky.