Hur man beräknar effekt, ström och spänning: principer och exempel på beräkningar för hushållsförhållanden

Ägare av lägenheter, privata hus och andra elektrifierade objekt ställs ofta inför frågan om att bestämma värdena för grundläggande elektriska storheter, eftersom det inte är särskilt enkelt att beräkna effekten baserat på den tillåtna strömstyrkan och en känd spänning eller lösa det omvända problemet. .

Direkt tillämpning av den välkända Ohms lag utan att ta hänsyn till egenskaperna hos hushållsnätverk och enheter kan leda till ett felaktigt resultat.

I det här materialet kommer vi att förstå vad kraft är och berätta hur du beräknar denna indikator.

Grundläggande begrepp om kvantiteter

Elektriska beräkningar är baserade på välkända samband mellan ström (I, Ampere), spänning (U, Volt), effektvärde (P, Watt) och resistans (R, Ohm). Praktiska beräkningar kräver vanligtvis kunskap om värdena för de tre första.

Vi varnar dig för att numeriska uttryck för de listade värdena inte räcker - ytterligare egenskaper behövs som avslöjar strömförbrukningsläget.

Elektrisk strömstyrka

Beräkningen av ledarnas tillräckliga tvärsnitt och strömbrytarens klassificering för en specifik gren av det elektriska nätverket utförs enligt värdet av den maximala möjliga strömstyrkan för denna sektion. Detta är nödvändigt för att förhindra att ledningarna tar eld, vilket ofta leder till brand.

Arbetare maskinparametrar och jordfelsbrytare väljs enligt myndighetskrav.För att bestämma det tillåtna tvärsnittet av kärnorna beroende på den maximala möjliga strömstyrkan, är det nödvändigt att använda tabellen som tillhandahålls av produkttillverkaren, eftersom kablarna oftast produceras enligt specifikationer och inte enligt GOST.

Med samma märkning skiljer sig kablar tillverkade i enlighet med GOST (vänster) och TU (höger) både visuellt och i grundläggande egenskaper

Eftersom styrkan på den elektriska strömmen kan beräknas baserat på den effekt som förbrukas av enheterna och nätverksspänningen, är det nödvändigt att korrekt bestämma värdena för dessa två indikatorer.

Hushållsspänning

Många lägenhetsägare tror att standardfasspänningen för hushållens behov är cirka 220 V. I de flesta fall är detta sant. Fastän GOST 29322-2014 från 10/01/2015 inom Ryska federationen skulle det ske en övergång till ett 230 V-system kompatibelt med EEG-länderna.

En avvikelse på 5 % från standarden är acceptabel för alla perioder och 10 % för en period som inte överstiger 1 timme. Således, enligt de gamla reglerna, kan spänningsvärdet fluktuera i intervallet från 198 till 242 V, och enligt nuvarande GOST - från 207 till 253 V.

Det finns också fall när spänningen i nätverket under lång tid är betydligt lägre än standarden. Denna situation uppstår när den totala effekten av elektriska apparater som är anslutna till filialen är mycket högre än planerat och när de flesta av dem är påslagna uppstår en "nätverksavbrott".

Detta problem uppstår inom ansvarsområdet för organisationer som är ansvariga för elförsörjning och är förknippat med överbelastning av distributionstransformatorer, försämring av transformatorstationer eller otillräckligt trådtvärsnitt.

En reducerad inspänning leder inte bara till en förändring av strömparametern och eventuell utlösning av skyddet, utan också till snabba haverier av elektriska apparater som innehåller asynkrona elmotorer eller komplex elektronik

För att ta reda på meningen verklig spänning du måste regelbundet göra mätningar med en voltmeter. Om indikatorerna fluktuerar mycket, är det nödvändigt att använda stabilisator eller en dyrare omvandlare med ellagringsfunktion.

Nyanser i begreppet kraft för elektriska apparater

Alla enheter som förbrukar el har en sådan parameter som ström. Ju högre denna indikator är, desto mer energi tar enheten från kretsen.

Det finns tre typer av kraft:

• Aktiva (P). Karakteriserar hastigheten för omvandling av elektrisk energi till en annan form, till exempel elektromagnetisk eller termisk. Det måste beaktas vid beräkning av de irreversibla kostnaderna för el, och därför kostnaden för att driva enheten. Måttenhet – W.
• Reaktiv (F). Karakteriserar energin som kommer från källan (transformatorn) till konsumentens reaktiva element (kondensatorer, motorlindningar), men som sedan nästan omedelbart återgår till källan. Måttenheten är W eller var (tolkningen är reaktiv volt-ampere).
• Full (S). Karakteriserar belastningen som konsumenten lägger på kretselementen. Den används vid beräkning av kabelns tvärsnittsarea och vid val av maskinernas klassificering, det vill säga att strömstyrkan beräknas baserat på den fulla effekten av alla elektriska apparater som är anslutna till kretsen. Måttenheten är W eller V*A (V*A – volt ampere).

Alla dessa parametrar kan räknas om genom fasvinkeln som uppstår mellan spänningsvektorn och strömmen (f):

P = S *cos(f);

F = S *synd(f);

S² = P² + F².

Hushållsapparater där den totala effekten avsevärt kan överstiga den aktiva effekten inkluderar kylskåp, tvättmaskiner, lysrör och vissa energisnåla lampor, samt kraftelektronikenheter.

På motorer anges vanligtvis aktiv effekt och koefficient. I detta fall beräknas den totala effekten enligt följande: S = P / cos(f) = 750 / 0,78 = 962 W

Det finns också något sådant som topp- eller starteffekt. Faktum är att accelererande motorer kräver mycket mer ansträngning än att behålla sin rotation. Därför, när du slår på apparater som ett kylskåp eller en tvättmaskin, uppstår en kortvarig belastningsvåg på en del av kretsen.

Startströmmar kan vara flera gånger högre än driftströmmar. Vid beräkning av det nödvändiga kabelsektioner När du väljer maskinens nominella värde bör detta beaktas.

För att göra detta måste du bestämma enheten med den största skillnaden i start- och driftseffekt och lägga till den till det totala värdet. Startströmmarna för andra enheter kan ignoreras, eftersom sannolikheten för samtidig aktivering av motorer för olika konsumenter är praktiskt taget noll.

Linjära och fassamband

Nuförtiden har bruket att ansluta hushållsobjekt till trefasiga elektriska nätverk blivit utbredd.

Detta är motiverat av följande skäl:

• Betydande energiförbrukning. I det här fallet kommer det att vara mycket irrationellt att ansluta ett högeffekts enfasnät på grund av kabelns stora tvärsnitt och transformatorns höga materialförbrukning.
• Tillgänglighet för enheter som fungerar i tre faser. Implementeringen av en krets för att ansluta en sådan enhet till en enfaskrets är inte särskilt enkel och är fylld med störningar som uppstår, till exempel när en asynkronmotor startas.

Det finns två sätt att ansluta trefasenheter - "stjärna" och "triangel".

Schematiska diagram av kraftöverföring i tre faser. De fick namnet "stjärna" och "triangel" på grund av deras geometriska likhet med dessa objekt

I stjärnkretsar är de linjära och fasströmmarna identiska, och den linjära spänningen är 1,73 gånger större än fasspänningen:

jag_l = jag_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Denna formel förklarar det kända spänningsförhållandet för hushålls- och lågspänningsindustrinätverk med en frekvens på 50 Hz: 220 / 380 V (enligt den nya GOST: 230 / 400 V).

Med en triangelanslutning, tvärtom, är spänningen densamma, och de linjära strömmarna är större än fasströmmarna:

jag_l = 1.73 * jag_f;

U_l = U_f.

Dessa formler kan endast användas med symmetriska fasbelastningar. Om strömförbrukningen över kablarna är annorlunda (obalanserad mottagare), utförs beräkningar med reglerna för vektoralgebra, och den resulterande utjämningsströmmen kompenseras av den neutrala ledningen. Men för nätverk med anslutna hushållsapparater är sådana fall sällsynta.

Samband mellan baskvantiteter

Den vanligaste uppgiften för vanliga konsumenter är att beräkna den faktiska strömstyrkan. Så hur man korrekt beräknar strömstyrka baserat på kända spännings- och effektvärden? Det är nödvändigt att lösa det genom att motivera kärnornas tvärsnittsvärden och maskinens klassificering, ha teknisk information om enheterna som kommer att drivas i denna krets.

Efter beräkning av strömmen väljs ofta kablar med minsta tillåtna tvärsnitt. Detta är dock inte alltid korrekt, eftersom en sådan lösning leder till betydande begränsningar när det är nödvändigt att lägga till nya elektriska apparater till nätverket.

Ibland är det nödvändigt att utföra omvända beräkningar och bestämma vilken total effekt som kan anslutas till enheter med en känd spänning och maximalt tillåten ström, som begränsas av befintliga ledningar.

Du kan lösa dessa två problem för en enfaskrets med en enkel formel:

jag = S / U;

S = U * jag,

Var S – total total effekt för alla elförbrukare.

Ett cirkeldiagram som reflekterar Ohms lag och uttrycker beroendet av effekt, ström, spänning och resistans är lämpligt för att beräkna parametrarna för en enfaskrets

För att lösa problemet med att beräkna ström med hjälp av kända eller beräknade värden på effekt och spänning i en trefaskrets, måste du känna till den totala belastningen på varje fas.

Både den erforderliga tvärsektionen av kabelkärnorna och den minsta tillåtna kapaciteten för maskinen väljs enligt den mest trafikerade linjen, med tanke på att:

S = 3 * max{S₁, S₂, S₃}.

jag = S / (U * 1.73).

Den tillåtna effekten för varje fas kan beräknas med följande formel:

S_1,2,3 jag * U / 1.73,

Var jag – maximalt tillåten ström för befintlig ledning.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Beräkning av strömstyrka med effekt för val av kabeltvärsnitt: