A teljesítmény, az áram és a feszültség kiszámítása: számítási elvek és példák a háztartási körülményekhez
A lakások, magánházak és egyéb villamosított objektumok tulajdonosai gyakran szembesülnek az alapvető elektromos mennyiségek meghatározásának kérdésével, mivel a teljesítmény kiszámítása a megengedett áramerősség és ismert feszültség alapján vagy az inverz probléma megoldása nem túl egyszerű. .
A jól ismert Ohm-törvény közvetlen alkalmazása a háztartási hálózatok és eszközök jellemzőinek figyelembevétele nélkül helytelen eredményhez vezethet.
Ebben az anyagban megértjük, mi a teljesítmény, és elmondjuk, hogyan kell kiszámítani ezt a mutatót.
A cikk tartalma:
A mennyiségek alapfogalmai
Az elektromos számítások az áram (I, Amper), a feszültség (U, Volt), a teljesítményérték (P, Watt) és az ellenállás (R, Ohm) közötti jól ismert összefüggéseken alapulnak. A gyakorlati számításokhoz általában az első három értékének ismerete szükséges.
Figyelmeztetjük, hogy a felsorolt értékek numerikus kifejezései nem elegendőek - további jellemzőkre van szükség, amelyek felfedik az energiafogyasztási módot.
Elektromos áram erőssége
A vezetékek elegendő keresztmetszetének és a megszakító névleges értékének kiszámítása az elektromos hálózat egy adott ágához az erre a szakaszra vonatkozó maximális áramerősség értékének megfelelően történik. Erre azért van szükség, hogy megakadályozzuk a vezetékek meggyulladását, ami gyakran tüzet okoz.
Munkások gép paraméterei és az RCD-ket a szabályozási követelményeknek megfelelően választják ki.A magok megengedett keresztmetszetének meghatározásához a maximális lehetséges áramerősségtől függően a termék gyártója által biztosított táblázatot kell használni, mivel a kábeleket leggyakrabban specifikációk szerint gyártják, és nem a GOST szerint.
Mivel az elektromos áram erőssége az eszközök által fogyasztott teljesítmény és a hálózati feszültség alapján számítható ki, helyesen kell meghatározni e két mutató értékét.
Háztartási feszültség
Sok lakástulajdonos úgy véli, hogy a háztartási igények szabványos fázisfeszültsége körülbelül 220 V. A legtöbb esetben ez igaz. Habár GOST 29322-2014 2015. 10. 01-től az Orosz Föderációban át kellett állni az EGK-országokkal kompatibilis 230 V-os rendszerre.
A szabványtól való eltérés 5%-os bármely időszakra, 10%-os 1 órát meg nem haladó időtartamra elfogadható. Így a régi szabályok szerint a feszültség értéke 198 és 242 V között, a jelenlegi GOST szerint pedig 207 és 253 V között ingadozhat.
Vannak olyan esetek is, amikor a hálózat feszültsége hosszú ideig jelentősen alacsonyabb, mint a normál. Ez a helyzet akkor áll elő, ha az ágra csatlakoztatott elektromos készülékek összteljesítménye jóval magasabb a tervezettnél, és amikor a legtöbbjük be van kapcsolva, „hálózat leállás” következik be.
Ez a probléma a villamosenergia-ellátásért felelős szervezetek felelősségi körében jelentkezik, és az elosztó transzformátorok túlterhelésével, az alállomások leromlásával vagy a vezetékek elégtelen keresztmetszetével jár.
Hogy megtudja a jelentését valós feszültség időszakonként méréseket kell végeznie voltmérővel. Ha a mutatók nagymértékben ingadoznak, akkor használni kell stabilizátor vagy egy drágább átalakító áramtároló funkcióval.
Árnyalatok az elektromos készülékek teljesítményének fogalmában
Minden elektromos áramot fogyasztó eszköznek van olyan paramétere, mint a teljesítmény. Minél magasabb ez a mutató, annál több energiát vesz fel a készülék az áramkörből.
Háromféle teljesítmény létezik:
- Aktív (P). Az elektromos energia más formává, például elektromágneses vagy termikus átalakítási sebességét jellemzi. A villamos energia visszafordíthatatlan költségeinek, így a készülék üzemeltetési költségének számításakor figyelembe kell venni. Mértékegység - W.
- Reaktív (K). Azt az energiát jellemzi, amely a forrásból (transzformátorból) a fogyasztó reaktív elemeihez (kondenzátorok, motortekercsek) érkezik, de aztán szinte azonnal visszatér a forráshoz. A mértékegység W vagy var (az értelmezés reaktív volt-amper).
- Teljes (S). A fogyasztó által az áramkör elemeire gyakorolt terhelést jellemzi. A kábel keresztmetszeti területének kiszámításakor és a gépek besorolásának kiválasztásakor használják, vagyis az áramerősséget az áramkörhöz csatlakoztatott összes elektromos készülék teljes teljesítménye alapján számítják ki. A mértékegység W vagy V*A (V*A – volt amper).
Mindezek a paraméterek újraszámíthatók a feszültségvektor és az áram közötti fázisszög segítségével (f):
P = S *kötözősaláta(f);
K = S *bűn(f);
S2 = P2 + K2.
Azok a háztartási készülékek, amelyekben az összteljesítmény jelentősen meghaladhatja az aktív teljesítményt: hűtőszekrények, mosógépek, fénycsövek és egyes energiatakarékos lámpák, valamint teljesítményelektronikai egységek.
Létezik olyan is, hogy csúcs vagy induló teljesítmény. A helyzet az, hogy a motorok felgyorsítása sokkal több erőfeszítést igényel, mint a forgásuk fenntartása. Ezért amikor olyan készülékeket kapcsol be, mint a hűtőszekrény vagy a mosógép, az áramkör egy szakaszán rövid távú terhelési túlfeszültség lép fel.
Az indítóáramok többszörösek lehetnek, mint az üzemi áramok. A szükséges kiszámításakor kábelszakaszok A gép névleges értékének kiválasztásakor ezt figyelembe kell venni.
Ehhez meg kell határozni azt az eszközt, amelynél a legnagyobb az indítási és üzemi teljesítménykülönbség, és hozzá kell adni az összértékhez. Más készülékek indítási áramát figyelmen kívül lehet hagyni, mivel a motorok egyidejű aktiválásának valószínűsége a különböző fogyasztók számára gyakorlatilag nulla.
Lineáris és fáziskapcsolatok
Napjainkban elterjedt a háztartási tárgyak háromfázisú elektromos hálózatokhoz való csatlakoztatásának gyakorlata.
Ez a következő okok miatt indokolt:
- Jelentős energiafogyasztás. Ebben az esetben a nagy teljesítményű egyfázisú hálózat csatlakoztatása nagyon irracionális lesz a kábel nagy keresztmetszete és a transzformátor nagy anyagfelhasználása miatt.
- Három fázisban működő készülékek elérhetősége. Az ilyen eszköz egyfázisú áramkörhöz történő csatlakoztatására szolgáló áramkör megvalósítása nem túl egyszerű, és tele van interferenciával, amely például egy aszinkron motor indításakor lép fel.
A háromfázisú eszközök csatlakoztatásának két módja van - „csillag” és „háromszög”.
A csillag típusú áramkörökben a lineáris és a fázisáramok azonosak, és a lineáris feszültség 1,73-szor nagyobb, mint a fázisfeszültség:
énl = énf;
Ul = 1.73 * Uf.
Ez a képlet megmagyarázza a háztartási és kisfeszültségű ipari hálózatok ismert feszültségarányát 50 Hz frekvenciájú: 220 / 380 V (az új GOST szerint: 230 / 400 V).
Háromszög csatlakozással éppen ellenkezőleg, a feszültség ugyanaz, és a lineáris áramok nagyobbak, mint a fázisáramok:
énl = 1.73 * énf;
Ul = Uf.
Ezek a képletek csak szimmetrikus fázisterhelésekkel használhatók. Ha az áramfelvétel a kábeleken eltérő (kiegyensúlyozatlan vevő), akkor a számításokat a vektoralgebra szabályai szerint végezzük, és a kapott kiegyenlítő áramot a nulla vezeték kompenzálja. A csatlakoztatott háztartási készülékekkel rendelkező hálózatok esetében azonban az ilyen esetek ritkák.
Alapmennyiségek kapcsolata
A hétköznapi fogyasztók leggyakoribb feladata a tényleges áramerősség kiszámítása. Tehát hogyan kell helyesen kiszámítani az áramerősséget az ismert feszültség- és teljesítményértékek alapján? Meg kell oldani a magok keresztmetszeti értékeinek és a gép névleges értékének indoklásával, műszaki információk birtokában az áramkörbe táplált eszközökről.
Az áramerősség kiszámítása után gyakran a legkisebb megengedett keresztmetszetű kábeleket választják ki. Ez azonban nem mindig helyes, mivel egy ilyen megoldás jelentős korlátozásokhoz vezet, ha új elektromos készülékeket kell a hálózathoz hozzáadni.
Néha fordított számításokat kell végezni, és meg kell határozni, hogy mekkora összteljesítményt lehet csatlakoztatni ismert feszültségű és megengedett legnagyobb áramerősségű eszközökhöz, amelyet a meglévő vezetékek korlátoznak.
Az egyfázisú áramkör két problémáját egy egyszerű képlet segítségével oldhatja meg:
én = S / U;
S = U * én,
Ahol S – az összes elektromos fogyasztó összteljesítménye.
A háromfázisú áramkör ismert vagy számított teljesítmény- és feszültségértékeivel történő áramszámítási probléma megoldásához ismernie kell az egyes fázisokra kifejtett teljes terhelést.
Mind a kábelmagok szükséges keresztmetszetét, mind a gép minimálisan megengedett névleges értékét a legforgalmasabb vonal szerint választjuk ki, figyelembe véve, hogy:
S = 3 * max{S1, S2, S3}.
én = S / (U * 1.73).
Az egyes fázisok megengedett teljesítménye a következő képlettel számítható ki:
S1,2,3 én * U / 1.73,
Ahol én – a meglévő vezetékek legnagyobb megengedett áramerőssége.
Következtetések és hasznos videó a témában
Az áramerősség számítása teljesítmény alapján a kábelkeresztmetszet kiválasztásához:
Elektromos készülékcsoportok energiafogyasztásának meghatározása egy magánház példáján:
Kiszámíthatja az áramerősséget a huzalozási paraméterek meghatározásához, vagy saját maga határozza meg a megengedett teljesítményt egy meglévő áramkörben. A probléma helyes megoldásához figyelembe kell venni a gyakorlatban felmerülő árnyalatokat, és nem csak olyan jól ismert képleteket kell használni, amelyek „ideális” körülmények között működnek.
Ha kérdései vannak a cikk témájával kapcsolatban, vagy érdekes információkat adhat hozzá ehhez az anyaghoz, kérjük, hagyja meg észrevételeit az alábbi blokkban.
A gyártás során általában háromfázisú áramköröket használnak, mivel ott nagy teljesítményre van szükség. A házakban és lakásokban egy fázis elegendő. Számításokat végezhet, vagy csak emlékezhet: világításhoz elegendő egy 1,5 négyzet mm keresztmetszetű rézhuzal, de az aljzatokhoz jobb, ha 2,5 keresztmetszetet veszünk. Ez elegendő háztartási készülékekhez. De a nagy vízmelegítőket külön kábel látja el, amelynek keresztmetszete 4 kV, és külön vezetékhez csatlakozik saját automatikus megszakítóval.
Nem értem, ha minden ilyen egyszerű és szabványos minden lakásnál, akkor egyáltalán miért van fent ez az információ? – Tudsz számolni, vagy csak memorizálhatsz. És hogyan működik? Akkor minek csináljuk, ha már tudjuk az eredményt. Ez egy nagyon ellentmondásos kijelentés, a helyedben lassítanám az ilyen kijelentésekkel, megjegyzésekkel, különben problémát okozol valakinek.
Jó napot, Sergey.
Igazad van – ez nem ilyen egyszerű. Vlagyimir megjegyzése a hálózaton keringő információkon alapul - gyakran „elfelejtik” az „Elektromos berendezések építésének szabályait”, és a következőképpen beszélnek a lakások vezetékeinek keresztmetszeteiről: „általában vezetékeket használnak...” és aztán 1,5, 2,5 négyzetről beszélnek, amit Vladimir említett.
A PUE, hangsúlyozom, számításokat igényel, figyelmeztetés: ha az eredmény kisebb, mint a táblázatban megadott minimális szakasz, akkor a táblázatos részt kell használni. Hozzászólásomhoz csatoltam egy képernyőképet erről a követelményről.