Kā aprēķināt jaudu, strāvu un spriegumu: aprēķināšanas principi un piemēri sadzīves apstākļiem

Dzīvokļu, privātmāju un citu elektrificētu objektu īpašnieki bieži saskaras ar jautājumu par galveno elektrisko lielumu vērtību noteikšanu, jo nav ļoti vienkārši aprēķināt jaudu no pieļaujamās strāvas stipruma un zināmā sprieguma vai atrisināt apgriezto problēmu.

Slavenā Ohmas likuma tieša piemērošana, neņemot vērā sadzīves tīklu un ierīču īpašības, var izraisīt nepareizu rezultātu.

Šajā materiālā mēs sapratīsim, kas ir jauda, ​​un runāsim par to, kā aprēķināt šo rādītāju.

Daudzumu pamatjēdzieni

Elektrisko aprēķinu pamatā ir labi zināmas attiecības starp strāvas stiprumu (I, ampērs), sprieguma vērtību (U, voltiem), jaudas vērtību (P, vati) un pretestību (R, omu). Praktiskiem aprēķiniem parasti ir jāzina pirmās trīs vērtības.

Mēs brīdināsim jūs, ka uzskaitīto vērtību skaitliskā izteiksme nav pietiekama - mums ir nepieciešami papildu raksturlielumi, kas atklāj enerģijas patēriņa režīmu.

Elektriskā strāva

Pietiekama serdeņu šķērsgriezuma aprēķināšana un ķēdes pārtraucēja nominālvērtība noteiktai elektrotīkla filiālei tiek veikta pēc šīs sekcijas maksimālās iespējamās strāvas vērtības. Tas ir nepieciešams, lai novērstu ugunsgrēka situāciju elektroinstalācijā, kas bieži izraisa ugunsgrēku.

Strādnieki mašīnas parametri un RCD tiek izvēlēti atbilstoši normatīvajām prasībām. Lai noteiktu pieļaujamo vadītāju šķērsgriezumu, atkarībā no maksimālās iespējamās strāvas stiprības, ir jāizmanto izstrādājumu ražotāja sniegtā tabula, jo kabeļi visbiežāk tiek ražoti saskaņā ar TU, nevis saskaņā ar GOST.

Ar vienādu marķējumu kabeļi, kas ražoti saskaņā ar GOST (pa kreisi) un TU (pa labi), atšķiras gan vizuāli, gan pēc pamatīpašībām

Tā kā ir iespējams aprēķināt elektriskās strāvas stiprumu no ierīču patērētās jaudas un tīkla sprieguma, ir nepieciešams pareizi noteikt šo divu indikatoru vērtības.

Spriegums sadzīves tīklos

Daudzi dzīvokļu īpašnieki uzskata, ka parastais fāzes spriegums mājsaimniecības vajadzībām ir aptuveni 220 V.Vairumā gadījumu tā ir taisnība. Lai arī pēc GOST 29322-2014 no 01.10.2015. Krievijas Federācijā bija jāveic pāreja uz 230 V sistēmu, kas savietojama ar EEK valstīm

Jebkuram periodam ir pieļaujama 5% novirze no standarta un 10% laika posms, kas nepārsniedz 1 stundu. Tādējādi saskaņā ar vecajiem noteikumiem sprieguma vērtība var svārstīties diapazonā no 198 līdz 242 V, un saskaņā ar pašreizējo GOST - no 207 līdz 253 V.

Ir arī gadījumi, kad spriegums tīklā ilgu laiku ir ievērojami zemāks par normatīvo. Šāda situācija rodas, ja filiālei pievienoto elektrisko ierīču kopējā jauda ir daudz lielāka, nekā plānots, un, kad lielākā daļa no tām ir ieslēgtas, notiek “tīkla izņemšana”.

Šī problēma rodas par elektrības piegādi atbildīgo organizāciju atbildības jomā, un tā ir saistīta ar sadales transformatoru pārslodzi, apakšstaciju pasliktināšanos vai ar nepietiekamu vadu šķērsgriezumu.

Samazināts ieejas spriegums ne tikai maina pašreizējo parametru un iespējamo aizsardzības pārtraukumu, bet arī ātri sabojā elektriskās ierīces, kas satur asinhronos motorus vai sarežģītu elektroniku.

Lai uzzinātu nozīmi reālais spriegums periodiski ir nepieciešams izmērīt, izmantojot voltmetru. Ja indikatori ir ļoti “staigājoši”, tad piemērošana ir nepieciešama stabilizators vai dārgāks pārveidotājs ar enerģijas uzkrāšanas funkciju.

Nianses elektrisko ierīču jaudas jēdzienā

Visām ierīcēm, kas patērē elektrību, ir tāds parametrs kā jauda. Jo augstāks ir šis indikators, jo vairāk enerģijas ierīce saņem no ķēdes.

Pastāv trīs enerģijas veidi:

• Aktīvs (Lpp). Tas raksturo elektriskās enerģijas pārvēršanas ātrumu citā formā, piemēram, elektromagnētiskā vai termiskajā. Tas ir jāņem vērā, aprēķinot neatgriezeniskas enerģijas izmaksas, tātad arī ierīces izmaksas. Mērvienība ir W.
• Reaktīvs (Q). Tas raksturo enerģiju, kas nāk no avota (transformatora) līdz patērētāja reaktīvajiem elementiem (kondensatoriem, motora tinumiem), bet pēc tam gandrīz uzreiz atgriežas pie avota. Mērvienība ir W vai var (dekodēšana - reaktīva uz volt-ampēru).
• Pilns (S). Tas raksturo slodzi, ko patērētājs uzliek ķēdes elementiem. To izmanto, aprēķinot kabeļa šķērsgriezuma laukumu un izvēloties mašīnu reitingu, tas ir, strāvas stiprumu aprēķina ar visu elektrisko ierīču pilnu jaudu, kas savienota ar ķēdi. Mērvienība ir W vai V * A (V * A ir volt ampērs).

Visus šos parametrus var pārrēķināt, izmantojot fāzes leņķi, kas rodas starp sprieguma vektoru un strāvu (f):

Lpp = S * cos (f);

Q = S * grēks (f);

S² = Lpp² + Q².

Mājsaimniecības ierīcēm, kurās kopējā jauda var ievērojami pārsniegt aktīvo, ietilpst ledusskapji, veļas mazgājamās mašīnas, dienasgaismas un dažas enerģijas taupīšanas spuldzes, kā arī barošanas elektronikas bloki.

Dzinēji parasti norāda aktīvo jaudu un koeficientu. Šajā gadījumā kopējo jaudu aprēķina šādi: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W

Ir arī tāda lieta kā virsotne vai sākuma jauda. Fakts ir tāds, ka motoru paātrināšanai ir vajadzīgas daudz lielākas pūles nekā to rotācijas uzturēšanai. Tāpēc, ieslēdzot tādas ierīces kā ledusskapis vai veļas mazgājamā mašīna, ķēdes sadaļā notiek īslaicīgs slodzes pieaugums.

Starta strāvas var būt vairākas reizes lielākas nekā strādājošās. Aprēķinot nepieciešamo kabeļu sekcijas un, izvēloties mašīnas novērtējumu, tas būtu jāņem vērā.

Lai to izdarītu, jums jānosaka ierīce ar vislielākajām sākuma un darbības jaudas atšķirībām un jāpievieno tā kopējai vērtībai. Citu ierīču starta strāvas var neņemt vērā, jo vienlaicīgas darbības varbūtība, iekļaujot dažādu patērētāju motorus, ir gandrīz nulle.

Lineāras un fāzes attiecības

Mūsdienās ir izplatījusies prakse savienot sadzīves priekšmetus ar trīsfāžu elektrotīkliem.

Tas ir pamatots šādu iemeslu dēļ:

• Ievērojams enerģijas patēriņš. Šajā gadījumā vienfāzes lieljaudas tīkla apkopošana būs ļoti neracionāla liela kabeļa šķērsgriezuma un transformatora lielā materiāla patēriņa dēļ.
• Ierīču klātbūtne, kas darbojas no trim fāzēm. Ķēdes ieviešana šādas ierīces pievienošanai vienfāzes ķēdei nav ļoti vienkārša, un tā ir pilna ar traucējumiem, kas rodas, piemēram, iedarbinot indukcijas motoru.

Trīsfāzu ierīces var savienot divos veidos - “zvaigzne” un “trīsstūris”.

Elektroenerģijas pārvades shematiskas shēmas trīs fāzēs. Nosaukums “zvaigzne” un “trīsstūris”, ko viņi saņēmuši ģeometriskās līdzības dēļ ar šiem objektiem

Zvaigžņu tipa ķēdēs lineārā un fāzes strāva ir identiska, un lineārais spriegums ir 1,73 reizes lielāks par fāzes spriegumu:

Es_l = Es_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Šī formula izskaidro labi zināmo sprieguma attiecību mājsaimniecības un zemsprieguma rūpnieciskajiem tīkliem ar frekvenci 50 Hz: 220/380 V (saskaņā ar jauno GOST: 230/400 V).

Savienojot trīsstūra tipu, gluži pretēji, spriegums sakrīt, un lineārās strāvas ir lielākas nekā fāzes:

Es_l = 1.73 * Es_f;

U_l = U_f.

Šīs formulas var izmantot tikai ar simetrisku fāzes slodzi. Ja strāvas patēriņš pa kabeļiem ir atšķirīgs (nesabalansēts uztvērējs), tad aprēķinus veic, izmantojot vektora algebras noteikumus, un iegūto izlīdzinošo strāvu kompensē ar neitrālo vadu. Tomēr tīkliem ar savienotām ierīcēm šādi gadījumi ir reti.

Galveno daudzumu attiecības

Visizplatītākā problēma, ar kuru saskaras parastie patērētāji, ir faktiskās strāvas stipruma aprēķināšana. Tātad, kā pareizi aprēķināt strāvas stiprumu atbilstoši zināmajām sprieguma un jaudas vērtībām? Tas ir jāatrisina, pamatojot serdeņu šķērsgriezuma vērtības un iekārtas nominālvērtību, ja ir tehniskā informācija par ierīcēm, kuras darbosies šajā ķēdē.

Pēc pašreizējās stiprības aprēķināšanas bieži tiek izvēlēts kabelis ar mazāko pieļaujamo šķērsgriezumu. Tomēr tas ne vienmēr ir pareizi, jo šāds risinājums rada ievērojamus ierobežojumus, kad tīklam jāpievieno jaunas elektroierīces.

Dažreiz ir nepieciešams veikt apgrieztus aprēķinus un noteikt, kādu kopējo jaudu var savienot ar ierīcēm ar zināmu spriegumu un maksimālo pieļaujamo strāvas stiprumu, ko ierobežo esošā elektroinstalācija.

Šīs vienas vienfāzes ķēdes problēmas var atrisināt, izmantojot vienkāršu formulu:

Es = S / U;

S = U * Es,

kur S - visu elektrisko patērētāju kopējā redzamā jauda.

Vienfāzes ķēdes parametru aprēķināšanai piemērots diagrammas gabals, kas atspoguļo Ohmas likumu un izsaka jaudas, strāvas, sprieguma un pretestības atkarību

Lai atrisinātu problēmu, kas saistīta ar strāvas stipruma aprēķināšanu no zināmajām vai aprēķinātajām jaudas un sprieguma vērtībām trīsfāzu ķēdē, jums jāzina katrai fāzei uzliktā kopējā slodze.

Nepieciešamais kabeļu vadītāju šķērsgriezums un minimālais pieļaujamais iekārtas nominālais lielums tiek izvēlēts gar aktīvāko līniju, ņemot vērā, ka:

S = 3 * maks. {S₁, S₂, S₃}.

Es = S / (U * 1.73).

Katras fāzes pieļaujamo jaudu var aprēķināt pēc šādas formulas:

S_1,2,3 Es * U / 1.73,

kur Es - esošo vadu maksimālā pieļaujamā strāva.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Strāvas stipruma aprēķins pēc jaudas, lai izvēlētos kabeļa sekciju:

Elektroierīču grupu enerģijas patēriņa noteikšana kā privātmājas piemērs:

Strāvas stipruma aprēķināšanu, lai noteiktu vadu parametrus vai noteiktu pieļaujamo jaudu esošajā ķēdē, var veikt neatkarīgi. Lai pareizi atrisinātu problēmu, ir jāņem vērā nianses, kas rodas praksē, un nav tikai jāizmanto labi zināmas formulas, kas darbojas “ideālos” apstākļos.

Ja jums ir jautājumi par raksta tēmu vai arī varat papildināt šo materiālu ar interesantu informāciju, lūdzu, atstājiet savus komentārus zemāk esošajā blokā.