Upoštevajte, da se ne strinjam s tabo. Vedno bodite razpoloženi

Pri ustvarjanju novega ožičenja je pogosto potrebno izračunati moč električnih naprav, ki se nahajajo v isti sobi ali na isti liniji. Marsikdo ima s tem težave. V tem članku bomo pogledali, kajuporablja za štetje in kako ga pravilno uporabljati.

Izračun moči tokovne porabe je potreben za pravilen izračun preseka žic, nakup strojev in zaščito sistema pred preobremenitvami in požarom. Izračun skupni znesek prav tako bo lastniku pomagal izbrati pravi stabilizator za vhod v stanovanje. Napačni izračuni lahko povzročijo resne posledice, zato bodite pozorni na informacije, opisane v našem članku.

Osnovna pravila in pojmi

Izračunajte jakost toka

V delujočem omrežju je moč toka enostavno določiti z multimetrom, tako da ga preklopite v način ampermetra. Toda ta možnost je primerna le, če vse že deluje. Poskušamo narediti izračun po projektu, zato nam trik z ampermetrom ne ustreza.

Zakaj morate poznati trenutno moč? Za prava izbira prereza kabla in stroja. Izračuna se po formuli I=P/(U×cosφ), kjer je I jakost toka, P je moč naprave, U je omrežna napetost. Zgoraj predstavljena formula velja za enofazno omrežje. Za trifazno se uporablja I=P/(1,73×U×cosφ). Kosinus Phi v našem primeru kaže faktor moči.

primer:na isti liniji visi hladilnik z močjo 150 W, mikrovalovna pečica (800 W), električni grelnik vode (1300 W) in mešalnik (1500 W). Vse to je vključeno hkrati. Najdemo učinkovita sila tok: I=(150+800+1300+1500)/220*0,95=17,94 Amper. Za takšno obremenitev sta potrebna 2,5 mm2 kabel in 25 amperski odklopnik.

Kako najti moč naprave, ki delujejo na isti liniji? Za te potrošnike je treba sešteti vse podatke o potnih listih. Za kosinus Phi velja, da je 0,95, kar je najbližje realnosti, čeprav se v nekaterih primerih šteje, da je 1.

Če so na omrežje priključeni »mastni« porabniki, kot je kotel, pečica, električni kotel ali električna trda tla, potem je bolj smiselno uporabiti koeficient phi na ravni 0,8. V skladu s tem velja, da je za eno fazo napetost 220 voltov, za tri faze - 380 voltov.

Malo teorije

Zdaj pa poglejmo trenutno formula električne energije. Najprej ugotovimo, kaj je to. Moč je hitrost, s katero energija teče iz ene oblike v drugo, se pretvarja ali porablja. Meri se v vatih. Tok enega ampera ima moč enega vata ob potencialni razliki enega vata.

Formula, ki se uporablja za izračun, jeP = I*U. Ta indikator prikazuje, koliko naprava "poje" med delovanjem.

Pozor:obstajajo različne vrste moč. Treba jih je razlikovati, da pravilno sestavite ožičenje in izračunate standarde za nakup kablov in strojev.

Vrste

Obstajata dve glavni vrsti indikatorjev:

1. Nazivna. Tisti, ki ga naprava porabi na časovno enoto. Za hladilnik je to 150 vatov, za mikrovalovno pečico, odvisno od nastavitev - 600-800 vatov, za žarnico 65 ali 99 vatov itd.
2. Začetek. Formula za izračun moči Ta vrsta se ne razlikuje od klasične, kljub dejstvu, da lahko začetna vrednost presega nominalno vrednost za red velikosti. Na primer, isti hladilnik v trenutku zagona porabi do 2 kW energije, potrebne za zagon motorja in vseh sistemov.

Glavna stvar, ki jo morate vedeti o začetni moči, je, da je začasna in kratkoročna, vendar jo je treba upoštevati pri ustvarjanju ožičenja. Običajno se za to naredi rezerva. Na primer, kabel 2,5 kvadrata lahko prenese do 4,5 kW in na njem je nameščen stroj 25A. Torej, če vaš skupni koeficient na liniji doseže 4 ali 4,3, potem je bolje, da ne tvegate in namestite dodatno linijo, namesto da bi nekega dne vaše ožičenje preprosto izgorelo.

Vedeti, čemu je moč enaka električni tok Za vsako napravo na liniji izberite tiste, ki lahko delujejo hkrati. Preberite o Tehnične specifikacije vaših naprav, nato seštejte moč vseh povezanih. Nato dobljenemu številu dodajte 30% za vse vrste vleke in motenj - to bo rezerva za težave pri zagonu.

Pri načrtovanju električne opreme in izračunu kablov ter zagonske in zaščitne opreme je pomembno pravilno izračunati moč in tok električne opreme. V tem članku je razloženo, kako najti te nastavitve.

Kaj je moč

Ko električni grelec ali motor deluje, proizvaja toploto ali deluje mehansko delo, katerega merska enota je 1 joule (J).

Ena glavnih značilnosti električne opreme– moč, ki prikazuje količino toplote ali opravljenega dela v 1 sekundi in izražena v vatih (W):

1W=1J/1s.

V elektrotehniki se 1W sprosti, ko pri napetosti 1V teče tok 1A:

Po Ohmovem zakonu lahko moč najdete tudi tako, da poznate upor obremenitve in tok ali napetost:

P=U*I=I*I*R=(U*U)/R, kjer je:

• P (W) - moč električnega aparata;
• I (A) – tok, ki teče skozi napravo;
• R (Ohm) – upornost naprave;
• U (V) – napetost.

Nazivna moč se imenuje moč pri nazivnih parametrih omrežja in nazivni obremenitvi gredi motorja.

Da bi ugotovili količino porabljene električne energije v celotnem obdobju delovanja, jo je treba pomnožiti s časom delovanja naprave. Naučena vrednost se meri v kWh.

Izračun v omrežjih izmenične in enosmerne napetosti

Električno omrežje, ki napaja električne naprave, je lahko treh vrst:

• stalni pritisk;
• izmenični enofazni;
• izmenično trifazno.

Za vsako vrsto izračuni uporabljajo lastno formulo moči.

Izračun v omrežju enosmerne napetosti

Večina preprosti izračuni se proizvajajo v enosmernem napajalnem omrežju. Moč električnih naprav, ki so nanj priključene, je neposredno sorazmerna s tokom in napetostjo, za njeno iskanje pa se uporablja formula:

Na primer, v elektromotorju z nazivnim tokom 4,55 A, priključenem na napajanje 220 V, je moč 1000 vatov ali 1 kW.

In obratno, pri znani omrežni napetosti in moči se tok izračuna po formuli:

Enofazne obremenitve

V omrežju, v katerem ni elektromotorjev, pa tudi v gospodinjskem električnem omrežju lahko uporabite formule za omrežje s konstantno napetostjo.

zanimivo V gospodinjskem napajalniku 220 V lahko tok izračunamo po poenostavljeni formuli: 1kW=5A.

Moč izmenični tok je težje izračunati. Te naprave poleg delovne energije porabljajo tudi jalovo energijo, formula pa je:

prikazuje skupno porabo energije naprave. Če želite izvedeti aktivno komponento, morate upoštevati cosφ– parameter, ki prikazuje delež delovne energije v skupni vrednosti:

Rakt=Rotot*cosφ=U*I*cosφ.

V skladu s tem je Rototal = Rakt/cosφ.

Na primer, pri elektromotorju s Pakt 1 kW in cosφ 0,7 bo skupna energija, ki jo porabi naprava, 1,43 kW, tok pa 6,5 ​​A.

Izračun v trifaznem omrežju

Trifazno električno omrežje je mogoče predstaviti kot tri enofazna omrežja. Vendar pa se v enofaznih omrežjih uporablja koncept "fazne napetosti" (Uph), izmerjen med nevtralno in fazno žico, v omrežju 0,4 kV, ki je enak 220 V. V trifaznih električnih omrežjih se namesto "faze" uporablja koncept "linearne napetosti" (Ulin), merjen med linearnimi žicami in v omrežju 0,4 kV, ki je enak 380V:

Ulin=Uph√3.

Zato je formula za aktivno obremenitev, na primer električni kotel, videti takole:

Pri določanju moči elektromotorja je treba upoštevati cosφ, izraz ima naslednjo obliko:

P=U*I*√3*cosφ.

V praksi je ta parameter običajno znan, vendar je treba ugotoviti tok. Za to se uporablja naslednji izraz:

I=P/(U*√3*cosφ).

Na primer, za električni motor 3 kW (3000 W) in cosφ 0,7 je izračun naslednji:

I=3000/(380*√3*0,7)=5,8A.

zanimivo Namesto izračunov lahko predpostavimo, da v trifaznem 380V omrežju 1kW ustreza 2A.

Konjska moč

V nekaterih primerih se pri določanju moči avtomobilov uporablja zastarela merska enota "konjska moč".

To enoto je leta 1789 uvedel James White, po katerem je enota za moč poimenovana 1 vat. Za gradnjo ga je najel pivovar parni motor za črpalko, ki lahko nadomesti konja. Da bi ugotovili, kakšen motor potrebujejo, so vzeli konja in ga vpregli za črpanje vode.

Menijo, da je pivovar vzel najmočnejšega konja in ga prisilil, da dela brez počitka. Realna moč konja je 1,5-krat manjša.

Pri oblikovanju katerega koli električna vezja se izvede izračun moči. Na podlagi tega se naredi izbira glavni elementi in izračuna se dovoljena obremenitev. Če izračun za tokokrog enosmernega toka ni težak (v skladu z Ohmovim zakonom je treba tok pomnožiti z napetostjo - P = U * I), potem z izračunom moči izmeničnega toka ni tako preprosto. Za razlago se boste morali sklicevati na osnove elektrotehnike, ne da bi se spuščali v podrobnosti, bomo dali povzetek glavne teze.

Skupna moč in njene komponente

V izmeničnih tokokrogih se izračuni moči izvajajo ob upoštevanju zakonov sinusoidnih sprememb napetosti in toka. V zvezi s tem je bil uveden koncept skupne moči (S), ki vključuje dve komponenti: reaktivno (Q) in aktivno (P). Grafični opis teh količin je mogoče narediti s trikotnikom moči (glej sliko 1).

Aktivna komponenta (P) se nanaša na moč tovora (nepovratna pretvorba električne energije v toploto, svetlobo itd.). Ta vrednost se meri v vatih (W), na ravni gospodinjstev je običajno izračunati v kilovatih (kW), v industrijskem sektorju - megavati (mW).

Reaktivna komponenta (Q) opisuje kapacitivno in induktivno električno obremenitev v tokokrogu izmeničnega toka, merska enota te količine je Var.

V skladu z grafični prikaz, lahko razmerja v trikotniku moči opišemo z elementarnimi trigonometrične identitete, ki omogoča uporabo naslednje formule:

• S = √P 2 +Q 2, – za polno moč;
• in Q = U*I*cos⁡ φ in P = U*I*sin φ – za reaktivne in aktivne komponente.

Ti izračuni veljajo za enofazno omrežje (na primer gospodinjstvo 220 V), za izračun moči trifaznega omrežja (380 V) morate formulam dodati množitelj - √3 (s simetričnim); obremenitev) ali seštejte moči vseh faz (če je obremenitev nesimetrična).

Da bi bolje razumeli proces vpliva komponent skupne moči, razmislimo o "čisti" manifestaciji obremenitve v aktivni, induktivni in kapacitivni obliki.

Aktivna obremenitev

Vzemimo hipotetično vezje, ki uporablja "čist" aktivni upor in ustrezen vir izmenične napetosti. Grafični opis delovanja takšnega vezja je prikazan na sliki 2, kjer so prikazani glavni parametri za določeno časovno območje (t).

Vidimo lahko, da sta napetost in tok sinhronizirana v fazi in frekvenci, medtem ko ima moč dvojno frekvenco. Upoštevajte, da je smer te količine pozitivna in nenehno narašča.

Kapacitivno breme

Kot je razvidno iz slike 3, se graf značilnosti kapacitivnega bremena nekoliko razlikuje od aktivnega.

Frekvenca nihanj kapacitivne moči je dvakrat večja od frekvence spremembe sinusne napetosti. Kar zadeva skupno vrednost tega parametra, je v eni harmonski periodi enaka nič. Hkrati pa tudi ni opaziti povečanja energije (∆W). Ta rezultat kaže, da se njegovo gibanje dogaja v obe smeri verige. Se pravi, ko se napetost poveča, se naboj kopiči v kapacitivnosti. Ko pride do negativnega polcikla, se akumulirani naboj izprazni v tokokrog.

Med procesom akumulacije energije v obremenitveni kapacitivnosti in kasnejšim praznjenjem št koristno delo.

Induktivna obremenitev

Spodnji graf prikazuje naravo "čiste" induktivne obremenitve. Kot lahko vidimo, se je spremenila samo smer povečanja, enaka nič.

Negativni učinki reaktivne obremenitve

V zgornjih primerih so bile obravnavane možnosti, kjer je obstajala "čista" jalova obremenitev. Faktor vpliva aktivnega upora ni bil upoštevan. V takih pogojih je reaktivni učinek enak nič, kar pomeni, da ga lahko zanemarimo. Kot razumete, v realne razmere to je nemogoče. Tudi če bi hipotetično taka obremenitev obstajala, ni mogoče izključiti odpornosti bakrenih ali aluminijastih vodnikov kabla, potrebnega za priključitev na vir energije.

Reaktivna komponenta se lahko manifestira v obliki segrevanja aktivnih komponent vezja, na primer motorja, transformatorja, povezovalnih žic, napajalnega kabla itd. Za to se porabi določena količina energije, kar vodi do zmanjšanja osnovnih lastnosti.

Jalova moč vpliva na tokokrog na naslednji način:

• ne proizvaja nobenega koristnega dela;
• povzroča resne izgube in nenormalne obremenitve električnih naprav;
• lahko povzroči resno nesrečo.

Zato pri ustreznih izračunih za električni tokokrog ni mogoče izključiti vpliva induktivnih in kapacitivnih obremenitev in po potrebi zagotoviti uporabo tehnični sistemi da bi to nadomestil.

Izračun porabe energije

V vsakdanjem življenju se morate pogosto ukvarjati z izračunom porabe energije, na primer za preverjanje dovoljena obremenitev za ožičenje pred priključitvijo porabnika električne energije, ki zahteva veliko virov (klimatska naprava, kotel, električni štedilnik itd.). Takšen izračun je potreben tudi pri izbiri odklopnikov za razdelilno ploščo, prek katere je stanovanje priključeno na napajanje.

V takšnih primerih ni treba računati moči po toku in napetosti, dovolj je sešteti porabo energije vseh naprav, ki so lahko vklopljene hkrati. Ne da bi se vključili v izračune, lahko to vrednost za vsako napravo ugotovite na tri načine:

Pri izračunih je treba upoštevati, da se lahko zagonska moč nekaterih električnih naprav bistveno razlikuje od nazivne. Za gospodinjske naprave ta parameter skoraj nikoli ni naveden tehnično dokumentacijo, zato se je treba sklicevati na ustrezno tabelo, ki vsebuje povprečne vrednosti parametrov zagonske moči za različne naprave (priporočljivo je izbrati največjo vrednost).

No, ne najlažji. Če sem povsem natančen, je zelo težko. Toda to je eden od osnovnih konceptov tako fizike kot drugih znanstvenih disciplin povezanih z elektriko. IN Vsakdanje življenje tudi ta koncept moramo pogosto uporabljati.

Ne da bi se spuščali v podrobno razlago njegove narave, bomo za razumevanje procesov, povezanih z njim, uporabili analogijo s tokom. Voda teče z višjega območja navzdol. Za električni tok je situacija približno enaka, teče od točke z visokim potencialom do točke z nizkim potencialom. Velikost potencialne razlike se imenuje napetost, označena s črko U in merjena v enotah, imenovanih volti.

Vrnimo se spet k toku. Ko voda teče z višine v nižino, se določena količina prenese iz enega kraja v drugega. Ko tok teče, se zgodi približno enako: določena količina električne energije se prenese z enega mesta na drugega. Obstaja izraz za merjenje tega procesa jakost toka, je opredeljena kot količina električne energije, ki preteče skozi enoto časa. Po analogiji s tokom to pomeni, koliko vode je prešlo skozi izbrano območje na enoto časa. Jakost toka je označena s simbolom I za njeno merjenje obstaja posebna enota - amper.

Ta dva koncepta - in jakost toka - delujeta kot glavni značilnosti električnega toka.

Voda, ki teče od zgoraj navzdol, nosi s seboj določeno energijo. Ko zadene na primer lopatico turbine, povzroči, da se slednja vrti in opravi določeno količino dela. Na enak način lahko električni tok opravlja delo. To delo, opravljeno v eni sekundi, je moč. Običajno se označuje s črko P in se meri v vatih.

Delo, ki ga opravi voda med padanjem, je odvisno od količine vode, ki udari ob lopatice turbine, in višine, s katere pada. Več vode in večjo višino, s katerega pade, več dela je. Prav tako večja kot sta napetost (višinska razlika za vodo) in tok (tj. količina vode), večje je opravljeno delo in s tem tudi moč električnega toka.

Če poskušamo formalizirati ta koncept, potem lahko vse izrazimo s preprosto formulo:

kjer je: P - moč električnega toka, v vatih;

I - jakost toka, v amperih;

U - napetost, v voltih.

To je osnovna formula, s katero lahko določite moč električnega toka.

Vendar električni tok ne teče nekje v abstraktnih pogojih, ampak v realnih tokokrogih, ki imajo svoje značilnosti. Zlasti ima vodnik upor, napetost U in tok I pa sta medsebojno povezana v tokokrogu, kjer teče D.C. skozi upor po Ohmovem zakonu. Torej, če je potrebno, se lahko moč v tokokrogu izrazi z uporom ali pa se značilnosti tokokroga lahko upoštevajo v izrazu za moč glede na tok in napetost, povezanih z Ohmovim zakonom.

Ker ima vezje upor, se vsa energija ne porabi za koristno delo. Nekaj ​​se ga izgubi, ko gre skozi verigo. Zato dohodna energija, tj. Moč energenta mora biti večja od moči, potrebne za opravljanje določenega dela. Izpolnjena mora biti tako imenovana energijska bilanca - moč, ki jo dovaja vir, mora biti enaka obremenitvi in ​​izgubi moči v vodniku električnega toka.

Tako ga lahko dobite splošna ideja o tem, kaj je moč električnega toka, kako se določa, od česa je odvisna.