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

Eiere av leiligheter, private hus og andre elektrifiserte objekter står ofte overfor spørsmålet om å bestemme verdiene av grunnleggende elektriske mengder, siden det ikke er veldig enkelt å beregne kraften basert på tillatt strømstyrke og en kjent spenning eller løse det omvendte problemet .

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

I dette materialet vil vi forstå hva kraft er og fortelle deg hvordan du beregner denne indikatoren.

Grunnleggende begreper om mengder

Elektriske beregninger er basert på velkjente sammenhenger mellom strøm (I, Ampere), spenning (U, Volt), effektverdi (P, Watt) og motstand (R, Ohm). Praktiske beregninger krever vanligvis kunnskap om verdiene til de tre første.

Vi advarer deg om at numeriske uttrykk for de oppførte verdiene ikke er nok - det er nødvendig med ytterligere egenskaper som avslører strømforbruksmodusen.

Elektrisk strømstyrke

Beregningen av det tilstrekkelige tverrsnittet av lederne og karakteren til strømbryteren for en spesifikk gren av det elektriske nettverket utføres i henhold til verdien av maksimal mulig strømstyrke for denne seksjonen. Dette er nødvendig for å hindre at ledningene tar fyr, noe som ofte resulterer i brann.

Arbeidere maskinparametere og jordfeilbrytere velges i henhold til regulatoriske krav.For å bestemme det tillatte tverrsnittet av kjernene avhengig av maksimal mulig strømstyrke, er det nødvendig å bruke tabellen levert av produktprodusenten, fordi kablene oftest produseres i henhold til spesifikasjoner, og ikke i henhold til GOST.

Med de samme merkingene, er kabler produsert i samsvar med GOST (venstre) og TU (høyre) forskjellige både visuelt og i grunnleggende egenskaper

Siden styrken til den elektriske strømmen kan beregnes basert på strømmen som forbrukes av enhetene og nettverksspenningen, er det nødvendig å bestemme verdiene til disse to indikatorene riktig.

Husholdningsspenning

Mange leilighetseiere tror at standard fasespenning for husholdningsbehov er omtrent 220 V. I de fleste tilfeller er dette sant. Selv om GOST 29322-2014 fra 10/01/2015 innenfor den russiske føderasjonen skulle det være en overgang til et 230 V-system kompatibelt med EEC-landene.

Et avvik på 5 % fra standarden er akseptabelt for enhver periode, og 10 % for en periode som ikke overstiger 1 time. Således, i henhold til 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 når spenningen i nettverket i lang tid er betydelig lavere enn standarden. Denne situasjonen oppstår når den totale effekten til elektriske apparater koblet til grenen er mye høyere enn planlagt, og når de fleste av dem er slått på, oppstår det en "nettverksavbrudd".

Dette problemet oppstår i ansvarsområdet til organisasjoner som er ansvarlige for forsyning av elektrisitet, og er forbundet med overbelastning av distribusjonstransformatorer, forringelse av transformatorstasjoner eller utilstrekkelig ledningstverrsnitt.

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

For å finne ut meningen reell spenning du må med jevne mellomrom ta målinger ved hjelp av et voltmeter. Hvis indikatorene svinger sterkt, er det nødvendig å bruke stabilisator eller en dyrere omformer med strømlagringsfunksjon.

Nyanser i konseptet med kraft til elektriske apparater

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

Det er tre typer strøm:

• Aktiv (P). Karakteriserer hastigheten for konvertering av elektrisk energi til en annen form, for eksempel elektromagnetisk eller termisk. Det må tas i betraktning når du beregner de irreversible kostnadene for elektrisitet, og derfor kostnadene ved å betjene enheten. Måleenhet – W.
• Reaktiv (Q). Karakteriserer energien som kommer fra kilden (transformatoren) til de reaktive elementene til forbrukeren (kondensatorer, motorviklinger), men returnerer deretter nesten umiddelbart til kilden. Måleenheten er W eller var (tolkningen er reaktiv volt-ampere).
• Full (S). Karakteriserer belastningen som forbrukeren påfører kretselementene. Den brukes ved beregning av tverrsnittsarealet til kabelen og valg av rangering av maskinene, det vil si at strømstyrken beregnes basert på full effekt til alle elektriske apparater koblet til kretsen. Måleenheten er W eller V*A (V*A – volt ampere).

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

P = S *cos(f);

Q = S *synd(f);

S² = P² + Q².

Husholdningsapparater der den totale effekten betydelig kan overstige den aktive effekten inkluderer kjøleskap, vaskemaskiner, lysrør og noen energisparende lamper, samt kraftelektronikkenheter.

På motorer er aktiv effekt og koeffisient vanligvis indikert. I dette tilfellet beregnes den totale effekten som følger: S = P / cos(f) = 750 / 0,78 = 962 W

Det er også noe som heter topp- eller startkraft. Faktum er at akselererende motorer krever mye mer innsats enn å opprettholde rotasjonen. Derfor, når du slår på apparater som kjøleskap eller vaskemaskin, oppstår det en kortvarig belastningsøkning på en del av kretsen.

Startstrømmene kan være flere ganger høyere enn driftsstrømmene. Ved beregning av nødvendig kabelseksjoner Når du velger maskinens nominelle verdi, bør dette tas i betraktning.

For å gjøre dette, må du bestemme enheten med størst forskjell i start- og driftskraft og legge den til den totale verdien. Startstrømmene til andre enheter kan ignoreres, siden sannsynligheten for samtidig aktivering av motorer for forskjellige forbrukere er praktisk talt null.

Lineære og faseforhold

I dag har praksisen med å koble husholdningsgjenstander til trefasede elektriske nettverk blitt utbredt.

Dette er begrunnet av følgende grunner:

• Betydelig energiforbruk. I dette tilfellet vil det være svært irrasjonelt å koble til et høyeffekts enfaset nettverk på grunn av kabelens store tverrsnitt og det høye materialforbruket til transformatoren.
• Tilgjengelighet av enheter som opererer på tre faser. Implementeringen av en krets for å koble en slik enhet til en enfasekrets er ikke veldig enkel og er full av interferens som oppstår, for eksempel når du starter en asynkronmotor.

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

Skjematiske diagrammer av kraftoverføring i tre faser. De fikk navnet "stjerne" og "trekant" på grunn av deres geometriske likhet med disse objektene

I stjernekretser er de lineære og fasestrømmene 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 kjente spenningsforholdet for husholdnings- og lavspente industrielle nettverk med en frekvens på 50 Hz: 220 / 380 V (i henhold til den nye GOST: 230 / 400 V).

Med en trekantforbindelse, tvert imot, er spenningen den samme, og de lineære strømmene er større enn fasestrømmene:

Jeg_l = 1.73 * Jeg_f;

U_l = U_f.

Disse formlene kan bare brukes med symmetriske fasebelastninger. Hvis strømforbruket over kablene er forskjellig (ubalansert mottaker), utføres beregninger ved å bruke reglene for vektoralgebra, og den resulterende utjevningsstrømmen kompenseres av den nøytrale ledningen. Men for nettverk med tilkoblede husholdningsapparater er slike tilfeller sjeldne.

Sammenheng mellom grunnmengder

Den vanligste oppgaven vanlige forbrukere står overfor er å beregne den faktiske strømstyrken. Så hvordan beregner man strømstyrken riktig basert på kjente spennings- og effektverdier? Det er nødvendig å løse det ved å rettferdiggjøre tverrsnittsverdiene til kjernene og vurderingen til maskinen, ha teknisk informasjon om enhetene som vil bli drevet inn i denne kretsen.

Etter strømberegning velges ofte kabler med minste tillatte tverrsnitt. Dette er imidlertid ikke alltid riktig, siden en slik løsning fører til betydelige begrensninger når det er nødvendig å legge til nye elektriske apparater i nettverket.

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

Du kan løse disse to problemene for en enfasekrets ved å bruke en enkel formel:

Jeg = S / U;

S = U * Jeg,

Hvor S – total totaleffekt for alle elektriske forbrukere.

Et kakediagram som reflekterer Ohms lov og uttrykker avhengigheten av kraft, strøm, spenning og motstand er egnet for å beregne parametrene til en enfasekrets

For å løse problemet med å beregne strøm ved å bruke kjente eller beregnede verdier av kraft og spenning i en trefasekrets, må du vite den totale belastningen som påføres hver fase.

Både det nødvendige tverrsnittet av kabelkjernene og den minste tillatte karakteren til maskinen velges i henhold til den travleste linjen, med tanke på at:

S = 3 * maks{S₁, S₂, S₃}.

Jeg = S / (U * 1.73).

Den tillatte effekten for hver fase kan beregnes ved hjelp av følgende formel:

S_1,2,3 Jeg * U / 1.73,

Hvor Jeg – maksimal tillatt strøm for eksisterende kabling.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Beregning av strømstyrke ved effekt for valg av kabeltverrsnitt: