Часто владельцам жилья и строений с электроснабжением бывает сложно самостоятельно определить основные электрические параметры, например, мощность при known токе и напряжении или же наоборот.
Использование закона Ома без учёта специфики бытовых электросетей и приборов может дать неточное значение.
Этот материал поможет разобраться с понятием мощности и научиться считать её.
Основные понятия величин
Расчеты в электротехнике основываются на известных соотношениях между током (Ампер), напряжением (Вольт), мощностью (Ватт) и сопротивлением (Ом). Для практических расчетов часто нужны значения тока, напряжения и мощности.
Для описания потребления электроэнергии недостаточно перечисления численных значений — необходимы и характеристики режима использования энергии.
Сила электрического тока
Чтобы избежать возгорания проводки и последующих пожаров, расчет сечения жил и номинала автоматического выключателя для каждой ветки электросети выполняют исходя из максимально возможной силы тока на этом участке.
Рабочие параметры автоматовВыбор УЗО производится в соответствии с нормативами. Максимально допустимое сечение жил устанавливается исходя из максимального тока и определяется по таблице, указанной производителем. Кабели чаще производятся по техническим условиям (ТУ), чем по государственным стандартам (ГОСТ).
Чтобы вычислить силу электрического тока, нужно знать мощность, которую потребляют приборы, и напряжение сети.
Напряжение в бытовых сетях
Многие собственники квартир полагают, что обычное напряжение в фазе для домашнего использования примерно составляет 220 Вольт. В большинстве ситуаций это верное утверждение. ГОСТ 29322-2014С первого октября двадцать пятнадцатого года в России должно было произойти переключение на электрическую сеть напряжением 230 Вольт, совместимую с сетями стран Евразийского экономического Союза.
Разрешается отклонение на 5% от эталона для любых сроков, а на 10% – на срок до одного часа. По старым правилам напряжение может колебаться в диапазоне от 198 до 242 В, по действующему ГОСТу – от 207 до 253 В.
Иногда напряжение в электросети долгое время падает ниже нормы. Это случается, когда общая мощностью подсоединенных к линии потребителей превышает расчетную, и при включении многих устройств происходит снижение напряжения в сети.
Проблема обусловлена перегруженностью трансформаторов, износом подстанций и малым сечением проводов, что относится к зоне ответственности организаций, занимающихся поставкой электроэнергии.
Для выяснения значения реального напряженияРегулярно измеряйте напряжение вольтметром. При значительных колебаниях напряжения требуется принять меры. стабилизатораИли же можно использовать более дорогой преобразователь, имеющий функцию накопления электрической энергии.
Нюансы в понятии мощности электроприборов
Все электроприборы обладают мощностью. Чем выше значение этого параметра, тем больше энергии аппарат потребляет из сети.
Всего существует три вида мощности:
- Активная (P).Определяет скорость преобразования электрической энергии в другие виды, такие как электромагнитное или тепловое излучение. Важно учитывать её для расчета невозвратных энергетических потерь устройства и его себестоимости. Измеряется в ваттах.
- Реактивная (Q).Описывает энергию, которая поступает от источника (трансформатора) к реактивным компонентам потребителя (конденсаторы, обмотки двигателя), но быстро возвращается в источник. Измеряется в ваттах или варах (вольтамперы реактивные).
- Полная (S).Определяет нагрузку, которую пользователь предъявляет к элементам электрической цепи. Используют для расчёта сечения кабеля и выбора номинала автоматов, то есть рассчитывают силу тока по полной мощности всех подключённых в сеть электроприборов. Единица измерения – Вт или В*А (В*А — вольт-амперы).
Все данные параметры можно вычислить по углу смещения фаз между напряжением и током. f):
P = S * cos(f);
Q = S * sin(f);
S2 = P2 + Q2.
К приборам для дома, где максимальная потребляемая мощность заметно больше используемой, относятся холодильники, стиральные машины, люминесцентные и часть экономичных ламп, а также устройства силовой электроники.
Существует понятие пиковой мощности, которая необходима для запуска устройств. Для разгона двигателей требуется больше усилий, чем для их поддержания в работе. В результате включения приборов, таких как холодильник или стиральная машина, наблюдается кратковременный скачок нагрузки на участке цепи.
Начальные значения сигналов могут превышать рабочие в разы. При определении требуемого… сечения кабелейПри выборе номинала автомата стоит принимать во внимание это.
Для этого нужно выбрать прибор с наибольшей разницей между стартовой и рабочей мощностью и прибавить ее к общему значению. Стартовые токи остальных устройств можно не учитывать, так как вероятность одновременного включения двигателей у разных потребителей почти равна нулю.
Линейные и фазные соотношения
Триёхфазные электросети всё чаще используются для подключения бытовых приборов.
Это обосновано по следующим причинам:
- Значительное потребление электроэнергии.Подключение однофазной сети большой мощности в данном случае нецелесообразно из-за значительного сечения кабеля и высокой потребности в материалах для трансформатора.
- Наличие приборов, работающих от трех фаз.Подключение этого устройства к однофазному электросетью затруднительно и может привести к помехам, например, во время запуска асинхронного электродвигателя.
Для подсоединения трёхфазных устройств применяют две схемы: «звезду» и «треугольник».
В системах типа «звезда» линейные и фазовые токи совпадают, а линейное напряжение превосходит фазное в 1,73 раза.
Iл = Iф;
Uл = 1.73 * Uф.
Данная формула иллюстрирует общеизвестное соотношение напряжений в бытовых и маломощных промышленных сетях с частотой 50 Гц: 220/380 В (в соответствии с новым ГОСТом: 230/400 В).
При типе соединения «треугольник» напряжение одинаково, а линейные токи превышают фазные.
Iл = 1.73 * Iф;
Uл = Uф.
Формулы действуют только при симметричной нагрузке фаз. При разнице потребления тока по кабелям (несимметричный приемник) расчеты ведут векторной алгеброй, а выравнивающий ток компенсируют нейтральным проводом. В сетях с бытовыми приборами подобные случаи редки.
Взаимосвязь основных величин
Потребителям часто требуется рассчитать ток в электрической цепи. Как правильно определить ампераж, зная напряжение и мощность? Необходимо это для обоснования сечения жил и номинала автомата, основываясь на технических характеристиках устройств, которые будут подключены к этой цепи.
После расчета величины тока иногда подбирают кабели с минимально разрешенным сечением. Такой подход может стать проблемой при подключении дополнительных электроустановок.
Иногда требуется рассчитать максимальную общую мощность подключаемых приборов при заданном напряжении и максимально допустимом токе, который определяется параметрами действующей электропроводки.
Для решения двух задач, касающихся однофазной цепи, можно применить простую формулу.
I = S / U;
S = U * I,
где SОбщий суммарный потребляемый электроэнергией всеми приборами.
Чтобы рассчитать силу тока в трехфазной сети, зная мощность и напряжение, требуется определить общую нагрузку каждой фазы.
Необходимо подобрать сечение жил кабеля и минимально допустимый номинал автомата по самой нагруженной линии, исходя из того что:
S = 3 * max{S1, S2, S3}.
I = S / (U * 1.73).
Мощность каждой фазы можно рассчитать по этой формуле:
S1,2,3 < S / 3 = I * U / 1.73,
где IПредельная величина силы тока, которую может выдержать имеющаяся проводка.
Выводы и полезное видео по теме
Определение силы тока по мощности при выборе сечения кабеля.
Расчет потребляемой мощности электроустановок в доме.
Самостоятельное вычисление силы тока для определения параметров проводки или допустимой мощности в существующей цепи возможно.
Если у вас возникли вопросы по статье или есть что добавить к ней, оставьте свой комментарий ниже.