Hvordan beregne effekt, strøm og spenning: prinsipper og eksempler på beregning for hjemlige forhold

Eiere av leiligheter, private hus og andre elektrifiserte gjenstander står ofte overfor spørsmålet om å bestemme verdiene til de viktigste elektriske mengdene, siden det ikke er veldig enkelt å beregne effekt ut fra tillatt strømstyrke og kjent spenning eller å løse det inverse problemet.

Direkte anvendelse av den berømte Ohms lov uten å ta hensyn til funksjonene i husholdningsnettverk og enheter kan føre til et feil resultat.

I dette materialet vil vi forstå hva makt er og snakke om hvordan du beregner denne indikatoren.

Grunnleggende konsepter av mengder

Elektriske beregninger er basert på kjente forhold mellom strømstyrke (I, Ampere), spenningsverdi (U, Volt), effektverdi (P, Watt) og motstand (R, Ohm). Praktiske beregninger krever vanligvis kunnskap om verdiene til de tre første.

Vi vil advare deg om at de numeriske uttrykkene for de listede verdiene ikke er nok - vi trenger ytterligere egenskaper som avslører strømforbruksmodus.

Elektrisk strøm

Beregning av et tilstrekkelig tverrsnitt av kjernene og graden av effektbryteren for en bestemt gren av strømnettet utføres i samsvar med verdien av den maksimale mulige strømmen for denne seksjonen. Dette er nødvendig for å forhindre en brannsituasjon i ledningene, noe som ofte fører til brann.

arbeids maskinparametere og RCD-er velges i henhold til myndighetskrav. For å bestemme det tillatte tverrsnittet av ledere, avhengig av maksimal mulig strømstyrke, er det nødvendig å bruke tabellen levert av produsenten av produktene, fordi kablene oftest produseres i henhold til TU, og ikke i henhold til GOST.

Med samme merking skiller kabler produsert i henhold til GOST (venstre) og TU (høyre) både visuelt og i grunnleggende egenskaper

Siden det er mulig å beregne den elektriske strømstyrken fra kraften som forbrukes av enhetene og nettverksspenningen, er det nødvendig å bestemme verdiene til disse to indikatorene riktig.

Spenning i husholdningsnettverk

Mange huseiere mener at den faste fasespenningen for husholdningenes behov er omtrent 220 V.I de fleste tilfeller er dette sant. Selv om av GOST 29322-2014 fra 01.10.2015 innen Russland, skulle en overgang til et 230 V-system som er kompatibelt med EØF-landene finne sted

Et avvik på 5% fra standarden er akseptabelt for enhver periode, og 10% for en periode som ikke overstiger 1 time. I samsvar med de gamle reglene kan spenningsverdien svinge i området fra 198 til 242 V, og i henhold til gjeldende GOST - fra 207 til 253 V.

Det er også tilfeller der spenningen i nettet i lang tid er betydelig lavere enn det normative. En slik situasjon oppstår når den totale kraften til elektriske apparater som er koblet til grenen er mye høyere enn planlagt, og når de fleste av dem er slått på, oppstår "nettverksnedtrapping".

Dette problemet oppstår innen ansvarsområdet til organisasjoner som er ansvarlige for tilførsel av elektrisitet, og det er forbundet med overbelastning av distribusjonstransformatorer, forringelse av transformatorstasjoner eller med utilstrekkelig tverrsnitt av ledninger.

En redusert inngangsspenning fører ikke bare til en endring i gjeldende parameter og en mulig beskyttelsestur, men også til en rask sammenbrudd av elektriske apparater som inneholder asynkronmotorer eller kompleks elektronikk

For å finne ut meningen reell spenning Det er nødvendig å periodisk måle med et voltmeter. Hvis indikatorene er veldig "gående", er bruk nødvendig stabilisator eller dyrere omformer med funksjonen energilagring.

Nyanser i konseptet med elektriske apparater

Alle enheter som bruker strøm har en parameter som strøm. Jo høyere denne indikatoren er, jo mer energi tar enheten fra kretsen.

Det er tre typer strøm:

• Aktiv (P). Den kjennetegner konverteringshastigheten av elektrisk energi til en annen form, for eksempel elektromagnetisk eller termisk. Det må tas i betraktning når du beregner de irreversible energikostnadene, og derfor kostnadene for enheten. Målenheten er W.
• Reaktiv (Q). Den kjennetegner energien som kommer fra kilden (transformator) til forbrukerens reaktive elementer (kondensatorer, motorviklinger), men vender så nesten umiddelbart tilbake til kilden. Målenheten er W eller var (dekoding - volt-ampere reaktiv).
• Full (S). Det kjennetegner belastningen som forbrukeren påfører elementene i kretsen. Den brukes til å beregne tverrsnittsarealet til kabelen og velge rangeringen av maskinene, det vil si at strømstyrken beregnes ved full effekt for alle elektriske apparater som er koblet til kretsen. Målenheten er W eller V * A (V * A er en voltampere).

Alle disse parametrene kan beregnes på nytt gjennom fasevinkelen som oppstår mellom spenningsvektoren og strømmen (f):

P = S * cos (f);

Q = S * synd (f);

S² = P² + Q².

Til husholdningsapparater, der den totale kraften betydelig kan overstige den aktive, inkluderer kjøleskap, vaskemaskiner, lysstoffrør og noen energisparende lamper, så vel som kraftelektronikk.

Motorer indikerer vanligvis aktiv kraft og koeffisient. I dette tilfellet beregnes den totale effekten som følger: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W

Det er også noe som topp eller startkraft. Faktum er at for å akselerere motorene krever mye mer krefter enn å opprettholde rotasjonen. Når du slår på enheter som kjøleskap eller vaskemaskin, oppstår det derfor en kortsiktig belastningsøkning på en del av kretsen.

Startstrømmer kan være flere ganger høyere enn de som arbeider. Ved beregning av nødvendig kabelseksjoner og valg av maskinens vurdering bør ta hensyn til dette.

For å gjøre dette, må du bestemme enheten med den største forskjellen i start- og driftskraft og legge den til den totale verdien. Startstrømmene til andre enheter kan ignoreres, siden sannsynligheten for samtidig drift på inkludering av motorer fra forskjellige forbrukere er nesten null.

Lineære og faseforhold

Nå for tiden har praksisen med å koble husholdningsobjekter til trefaset kraftnett spredd seg.

Dette er berettiget av følgende grunner:

• Betydelig strømforbruk. I dette tilfellet vil oppsummeringen av et enfaset nett med høy effekt være veldig irrasjonelt på grunn av kabelens store tverrsnitt og transformatorens høye materialforbruk.
• Tilstedeværelsen av enheter som opererer fra tre faser. Implementeringen av kretsen for å koble en slik anordning til en enfase-krets er ikke veldig enkel og full av forstyrrelser som for eksempel oppstår når man starter en induksjonsmotor.

Det er to måter å koble til trefaseenheter - "stjerne" og "trekant".

Skjematiske diagrammer overføring av elektrisitet i tre faser. Navnet “stjerne” og “trekant” fikk de på grunn av den geometriske likheten med disse objektene

I kretser av stjernetype er lineære og fasestrømmer identiske, og den lineære spenningen er 1,73 ganger større enn fasespenningen:

jeg_l = jeg_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Denne formelen forklarer det velkjente spenningsforholdet for husholdnings- og lavspent industrielle nettverk med en frekvens på 50 Hz: 220/380 V (i henhold til den nye GOST: 230/400 V).

Når du kobler til en trekanttype, snarere tvert imot, spenningen faller sammen, og de lineære strømningene er større enn fasestrømmene:

jeg_l = 1.73 * jeg_f;

U_l = U_f.

Disse formlene kan bare brukes med en symmetrisk fasebelastning. Hvis strømforbruket over kablene er forskjellig (ubalansert mottaker), blir beregningene utført ved å bruke reglene for vektoralgebra, og den resulterende utjevningsstrømmen kompenseres av nøytraltråden. For nettverk med tilkoblede apparater er slike tilfeller imidlertid sjeldne.

Forholdet mellom hovedmengdene

Det vanligste problemet for vanlige forbrukere er å beregne den reelle strømstyrken. Så hvordan korrekt beregne strømstyrken i henhold til kjente verdier for spenning og effekt? Det er nødvendig å løse det når du underbygger verdiene for tverrsnittet til kjernene og maskinens rangering, med teknisk informasjon om enhetene som vil bli drevet i denne kretsen.

Etter å ha beregnet strømstyrken velges ofte kabelen med det minste tillatte tverrsnittet. Dette er imidlertid ikke alltid riktig, siden en slik løsning fører til betydelige begrensninger når det er nødvendig å legge nye elektriske apparater til nettverket.

Noen ganger er det nødvendig å utføre inverse beregninger og bestemme hvilken total effekt som kan kobles til enheter med en kjent spenning og maksimal tillatt strømstyrke, som er begrenset av en eksisterende ledning.

Du kan løse disse to problemene for en enfase-krets ved å bruke en enkel formel:

jeg = S / U;

S = U * jeg,

hvor S - total tilsynelatende kraft for alle elektriske forbrukere.

Kakediagram som gjenspeiler Ohms lov og uttrykker avhengighet av kraft, strøm, spenning og motstand er egnet for å beregne parametrene til en enfaset krets

For å løse problemet med å beregne strømstyrken fra kjente eller beregnede verdier for kraft og spenning i en trefaset krets, må du vite den totale belastningen som pålegges hver fase.

Og ønsket tverrsnitt av kabelledere, og den minste tillatte graden av maskinen velges langs den travleste linjen, med tanke på at:

S = 3 * maks {S₁, S₂, S₃}.

jeg = S / (U * 1.73).

Den tillatte kraften for hver fase kan beregnes med følgende formel:

S_1,2,3 jeg * U / 1.73,

hvor jeg - Maksimal tillatt strøm for eksisterende ledninger.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Beregning av strømstyrke etter kraft for å velge kabelseksjonen:

Bestemme strømforbruket til grupper av elektriske apparater som et eksempel på et privat hus:

Beregningen av strømstyrken for å bestemme ledningsparametrene eller bestemme den tillatte kraften i en eksisterende krets kan gjøres uavhengig. For riktig løsning av problemet er det nødvendig å ta hensyn til nyansene som oppstår i praksis, og ikke bare bruke kjente formler som fungerer under "ideelle" forhold.

Hvis du har spørsmål om emnet for artikkelen, eller du kan supplere dette materialet med interessant informasjon, vennligst legg igjen kommentarene i blokken nedenfor.