Жильцы квартир, домов и владельцы прочих электрооборудованных строений регулярно сталкиваются с необходимостью определения значений главных электрических показателей. Вычисление мощности по допустимой силе тока и известному напряжению или решение обратной задачи представляется сложной задачей.
Использование закона Ома без учета особенностей бытовых сетей и приборов может давать неправильные результаты.
В данном тексте будет разобрано понятие мощности и рассмотрен способ её вычисления.
Основные понятия величин
Электротехнические расчёты основаны на известных соотношениях между силой тока, напряжением, мощностью и сопротивлением.
Перечисление числовых выражений указанных величин неполно — необходимы дополнительные сведения о режиме потребления электроэнергии.
Сила электрического тока
Расчет допустимого сечения жил и номинала автомата для отдельного участка электрической сети выполняют исходя из максимального для него значения силы тока. Это требуется для исключения возможности перегрева проводов, который может стать причиной возгорания и пожара.
Рабочие параметры автоматов Выбор УЗО производится в соответствии с нормативными требованиями. Для установления допустимого сечения жил при разной силе тока следует обращаться к таблице, предоставленной производителем, так как кабель чаще всего изготавливается по Техническим условиям, а не по ГОСТу.
Чтобы рассчитать силу электрического тока, нужно верно установить мощность, которую потребляют приборы, и напряжение сети.
Напряжение в бытовых сетях
Большинство жильцов полагают, что обычное напряжение в фазе для домашнего использования примерно составляет 220 В. Чаще всего это верно. ГОСТ 29322-2014 С 1 октября 2015 года в России планировалось перейти на систему напряжения 230 В, совместимую с системами стран Евразийского экономического союза.
Разрешается отклонение в 5% от эталона для любого срока, а в 10% – только на период не более часа. Согласно старым нормам напряжение может меняться в пределах 198–242 В, по действующему ГОСТу – 207–253 В.
Бывают ситуации, когда сетевое напряжение долгое время существенно меньше нормы.
Проблема обусловлена перегруженностью распределительных трансформаторов, изношенностью подстанций и нехваткой сечения проводов в сетях электроснабжения.
Для выяснения значения реального напряжения Необходимо регулярно измерять напряжение с помощью вольтметра. При резких колебаниях показателей следует применить… стабилизатора Или же использовать преобразователь, обладающий функцией накопления энергии, но по цене выше.
Нюансы в понятии мощности электроприборов
Все электроприборы имеют показатель мощности. Чем выше его значение, тем больше энергии устройство берет из сети.
Всего существует три вида мощности:
- Активная (P). Определяет быстроту преобразования электрической энергии в другие формы, такие как электромагнитная или тепловая. Важно её принимать во внимание при определении непоправимых расходов электроэнергии, а соответственно, и затрат на эксплуатацию устройства. Измеряется в ваттах.
- Реактивная (Q). Это энергия, которая поступает от источника (трансформатора) к реактивным элементам потребителя (конденсаторы, обмотки двигателя), а затем практически сразу же возвращается к источнику. Единицей измерения является ватт или вар (расшифровка – вольт-ампер реактивный).
- Полная (S). Определяет силу нагрузки, которую потребители воздействуют на элементы электрической цепи. С её помощью определяют площадь сечения кабеля и номинал автоматов. При расчете силы тока учитывается полная мощность всех подключенных электроприборов. Единицы измерения – Вт или В*А.
Все эти параметры можно рассчитать через угол сдвига фаз между вектором напряжения и током. f):
P = S * cos(f);
Q = S * sin(f);
S2 = P2 + Q2.
К бытовым приборам, где максимальная потребляемая мощность заметно больше реальной нагрузки, относятся холодильники, стиральные машины, люминесцентные и часть энергосберегающих ламп, а также устройства силовой электроники.
Существуют понятия пиковой и стартовой мощности. Для запуска двигателя необходим больший уровень усилия, чем для его поддержания в работе. Включение устройств, например холодильника или стиральной машины, приводит к кратковременному скачку нагрузки на участке электрической цепи.
Начальные токмо podendo превышать рабочие значения во много раз. Для расчета требуется… сечения кабелей При выборе номинала автомата нужно принимать во внимание данное обстоятельство.
Чтобы найти это значение, нужно определить прибор с наибольшим 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
Все чаще бытовые приборы подключают к трехфазным электрическим сетям.
Это обосновано по следующим причинам:
- Значительное потребление электроэнергии. Подключение однофазной сети большой мощности в данном случае оказывается экономически нецелесообразным из-за необходимости использования кабелей с большим сечением и трансформаторов с большой материалоёмкостью.
- Наличие приборов, работающих от трех фаз. Подключение этого устройства к однофазной сети сложно и может привести к помехам, например, при запуске асинхронного двигателя.
Для подсоединения трёхфазных устройств применяются два метода: «звезда» и «треугольник».
В звёздной системе тока линий и фазы равны, а линейное напряжение превышает фазное на 1,73.
Iл = Iф;
Uл = 1.73 * Uф.
Данная формула иллюстрирует известную зависимость напряжений в бытовых и маловольтных промышленных сетях с частотой 50 Гц: 220/380 В (согласно новому ГОСТу: 230/400 В).
При типе соединения треугольник напряжения совпадают, а линейные токи превышают фазные.
Iл = 1.73 * Iф;
Uл = Uф.
Использовать эти формулы возможно только при симметричной фазной нагрузке. При разнице тока по кабелям (несимметричный приемник) расчеты осуществляют с помощью векторной алгебры, а выравнивающий ток компенсируют через нейтральный провод. В сетях с бытовыми приборами такие ситуации встречаются редко.
Взаимосвязь основных величин
Потребители часто сталкиваются с задачей расчета силы тока в электрической цепи. Как правильно определить ампераж при известных значениях напряжения и мощности? Решение этой задачи необходимо для обоснования сечения жил и номинала автомата, зная технические характеристики устройств, которые будут подключены к этой цепи.
После расчета силы тока зачастую подбирают кабели с минимально разрешенным сечением. Но подобный подход не всегда уместен, поскольку он ставит предел расширению сети новыми электроустройствами.
Не всегда просто рассчитать максимальную суммарную мощность подключаемых устройств при фиксированном напряжении и предельном токе, заданном имеющейся проводкой.
Для однофазного контура можно решить эти две задачи с помощью простого выражения.
I = S / U;
S = U * I,
где S Общий объём потребления энергии всеми электроприборами.
Чтобы рассчитать силу тока в трехфазной цепи при известных или вычисленных значениях мощности и напряжения, нужно знать общую нагрузку на каждую фазу.
Необходимое сечение жил кабеля и минимально допустимый номинал автомата подбирают по наименее разгруженной линии.
S = 3 * max{S1, S2, S3}.
I = S / (U * 1.73).
Для расчета допустимой мощности каждой фазы используется следующая формула:
S1,2,3 < S / 3 = I * U / 1.73,
где I Предельная мощность тока, которую может выдержать текущая электропроводка.
Выводы и полезное видео по теме
Расчет сильного тока по мощности при выборе сечения провода.
Расчёт энергопотребления бытовых устройств в загородном доме.
Для расчёта силы тока для определения параметров проводки или допустимой мощности в действующей цепи можно воспользоваться самостоятельным решением. Однако для корректного результата необходимо учитывать практические нюансы, а не полагаться только на формулы, применяемые к «идеальным» условиям.
Если возникли вопросы по статье или хотите поделиться дополнительной информацией, оставьте комментарий ниже.