Proprietarii de apartamente, case particulare și alte obiecte electrificate se confruntă adesea cu problema determinării valorilor principalelor cantități electrice, deoarece nu este foarte simplu să calculăm puterea din puterea curentă admisibilă și tensiunea cunoscută sau să rezolvăm problema inversă.
Aplicarea directă a celebrei legi a lui Ohm fără a ține cont de caracteristicile rețelelor și dispozitivelor casnice poate duce la un rezultat incorect.
În acest material, vom înțelege ce este puterea și vom vorbi despre cum să calculăm acest indicator.
Conceptele de bază ale cantităților
Calculele electrice se bazează pe relații cunoscute între puterea curentului (I, Ampere), valoarea tensiunii (U, Volt), valoarea puterii (P, Watt) și rezistența (R, Ohm). Calculele practice necesită, de obicei, cunoașterea valorilor primelor trei.
Vă vom avertiza că expresiile numerice ale valorilor enumerate nu sunt suficiente - avem nevoie de caracteristici suplimentare care dezvăluie modul de consum de energie.
Curent electric
Calculul unei secțiuni transversale suficiente a conductoarelor și ratingul întrerupătorului pentru o anumită ramură a rețelei de energie electrică se realizează în funcție de valoarea curentului maxim posibil pentru această secțiune. Acest lucru este necesar pentru a preveni o situație de incendiu în cablaj, care duce adesea la un incendiu.
Parametrii de funcționare a mașinilor și RCD sunt selectate în conformitate cu cerințele de reglementare. Pentru a determina secțiunea transversală admisă a miezurilor, în funcție de puterea maximă posibilă a curentului, este necesar să folosiți tabelul furnizat de producătorul produselor, deoarece cablurile sunt produse cel mai adesea în conformitate cu TU, și nu în conformitate cu GOST.
Având aceeași marcaj, cablurile produse în conformitate cu GOST (stânga) și TU (dreapta) diferă atât vizual, cât și în caracteristicile de bază
Deoarece este posibil să se calculeze puterea curentului electric din puterea consumată de dispozitive și tensiunea de rețea, este necesar să se determine corect valorile acestor doi indicatori.
Tensiune în rețelele casnice
Mulți proprietari de apartamente consideră că tensiunea de fază standard pentru nevoile casnice este de aproximativ 220 V. În cele mai multe cazuri, acest lucru este adevărat. Deși prin GOST 29322-2014 începând cu 01.10.2015 în cadrul Federației Ruse, urma să aibă loc o tranziție la un sistem de 230 V compatibil cu țările CEE
O abatere de 5% de la standard este acceptabilă pentru orice perioadă și 10% pentru o perioadă care nu depășește 1 oră. Astfel, conform vechilor reguli, valoarea tensiunii poate varia în intervalul 198 - 242 V, iar în funcție de GOST-ul curent - de la 207 la 253 V.
Există, de asemenea, cazuri în care tensiunea în rețea pentru o lungă perioadă de timp este semnificativ mai mică decât normativul. O astfel de situație apare atunci când puterea totală a aparatelor electrice conectate la sucursală este mult mai mare decât cea planificată și atunci când majoritatea sunt pornite, apare „extragerea rețelei”.
Această problemă apare în zona de responsabilitate a organizațiilor responsabile cu furnizarea de energie electrică și este asociată cu supraîncărcarea transformatoarelor de distribuție, deteriorarea stațiilor sau cu o secțiune transversală insuficientă a firelor.
O tensiune de intrare redusă duce nu numai la o modificare a parametrului de rezistență curent și la o posibilă declanșare a protecției, dar și la o defecțiune rapidă a aparatelor electrice care conțin motoare asincrone sau electronice complexe
Pentru a afla valoarea tensiunii reale, este necesar să se măsoare periodic folosind un voltmetru. Dacă indicatorii sunt foarte „mersi”, atunci este necesar să folosiți un stabilizator sau un convertor mai scump cu funcția unui dispozitiv de stocare a energiei.
Nuanțe în conceptul de putere a aparatelor electrice
Toate dispozitivele care consumă energie electrică au un parametru precum puterea. Cu cât este mai mare acest indicator, cu atât este mai mare energie dispozitivul din circuit.
Există trei tipuri de putere:
- Activ (P). Caracterizează rata de conversie a energiei electrice într-o altă formă, de exemplu, electromagnetică sau termică. Trebuie să se țină seama de calculul costurilor de energie ireversibile și, prin urmare, de costul dispozitivului. Unitatea de măsură este W.
- Reactiv (Q). Caracterizează energia care vine de la sursă (transformator) la elementele reactive ale consumatorului (condensatoare, înfășurări ale motorului), dar apoi revine aproape instantaneu la sursă. Unitatea de măsură este W sau var (decodare - volt-ampere reactiv).
- Complet (S). Caracterizează sarcina pe care consumatorul o impune asupra elementelor circuitului. Se folosește la calcularea ariei în secțiune transversală a cablului și la alegerea ratingului mașinilor, adică calculul puterii curente se realizează la puterea maximă a tuturor aparatelor electrice conectate la circuit. Unitatea de măsură este W sau V * A (V * A este un amper volt).
Toți acești parametri pot fi recalculați prin unghiul de fază care apare între vectorul de tensiune și curent (f):
P = S * cos (f);
Q = S * păcatf);
S2 = P2 + Q2.
La aparatele electrocasnice, în care puterea totală poate depăși semnificativ activele, includ frigidere, mașini de spălat, fluorescente și unele lămpi de economisire a energiei, precum și unități electronice de putere.
Motoarele indică de obicei puterea activă și coeficientul. În acest caz, puterea totală este calculată după cum urmează: S = P / cos (f) = 750 / 0,78 = 962 W
Există, de asemenea, așa ceva ca vârful sau puterea de pornire. Cert este că pentru a accelera motoarele necesită mult mai mult efort decât pentru a menține rotirea acestora. Prin urmare, atunci când porniți dispozitive precum frigider sau o mașină de spălat, apare o suprasarcină a sarcinii pe termen scurt pe o secțiune a circuitului.
Curenții de pornire pot fi de câteva ori mai mari decât cei de lucru. Atunci când se calculează secțiunea necesară a cablului și se selectează ratingul mașinii, acest lucru trebuie luat în considerare.
Pentru a face acest lucru, trebuie să determinați dispozitivul cu cea mai mare diferență în puterea de pornire și funcționare și să îl adăugați la valoarea totală. Curenții de pornire ai altor dispozitive pot fi ignorate, deoarece probabilitatea de funcționare simultană la includerea motoarelor de la diferiți consumatori este aproape zero.
Relații liniare și de fază
Acum, practica conectării obiectelor de uz casnic la rețelele electrice trifazate a câștigat popularitate.
Acest lucru este justificat din următoarele motive:
- Consumul de energie semnificativ. În acest caz, rezumarea unei rețele monofazate de mare putere va fi foarte irațională datorită secțiunii mari a cablului și a consumului ridicat de material al transformatorului.
- Prezența dispozitivelor care funcționează din trei faze. Implementarea circuitului pentru conectarea unui astfel de dispozitiv la un circuit monofazat nu este foarte simplă și plină de interferențe care apar, de exemplu, la pornirea unui motor de inducție.
Există două modalități de conectare a dispozitivelor trifazate - „stea” și „triunghi”.
Scheme de transmitere a energiei electrice în trei faze. Numele „stea” și „triunghi” pe care le-au primit datorită asemănării geometrice cu aceste obiecte
În circuitele tip stea, curenții liniari și de fază sunt identici, iar tensiunea liniară este de 1,73 ori mai mare decât tensiunea de fază:
euL = euf;
UL = 1.73 * Uf.
Această formulă explică binecunoscutul raport de tensiune pentru rețelele industriale casnice și de joasă tensiune cu o frecvență de 50 Hz: 220/380 V (conform noului GOST: 230/400 V).
La conectarea unui tip de triunghi, dimpotrivă, tensiunea coincide, iar curenții liniari sunt mai mari decât cei faza:
euL = 1.73 * euf;
UL = Uf.
Aceste formule pot fi utilizate numai cu o sarcină de fază simetrică. Dacă consumul curent al cablurilor este diferit (receptor dezechilibrat), atunci calculele sunt efectuate folosind regulile algebrei vectoriale, iar curentul de egalizare rezultat este compensat de firul neutru. Cu toate acestea, pentru rețelele cu aparate conectate, astfel de cazuri sunt rare.
Relația principalelor cantități
Cea mai comună sarcină cu care se confruntă consumatorii obișnuiți este calcularea puterii actuale. Deci, cum să calculați corect amperajul în funcție de valorile cunoscute ale tensiunii și puterii? Este necesar să o rezolvați atunci când fundamentați valorile secțiunii transversale a miezurilor și ratingul mașinii, având informații tehnice despre dispozitivele care vor fi alimentate în acest circuit.
După calcularea puterii curente, este deseori selectat cablul cu cea mai mică secțiune transversală admisibilă. Totuși, acest lucru nu este întotdeauna corect, deoarece o astfel de soluție duce la limitări semnificative atunci când este necesară adăugarea de noi aparate electrice în rețea.
Uneori este necesar să se efectueze calcule inverse și să se determine ce putere totală poate fi conectată la dispozitive la o tensiune cunoscută și o putere maximă de curent admisă, care este limitată de cablarea existentă.
Puteți rezolva aceste două probleme pentru un circuit monofazat folosind o formulă simplă:
eu = S / U;
S = U * eu,
Unde S - puterea aparentă totală a tuturor consumatorilor de energie electrică.
Graficul care reflectă legea lui Ohm și exprimă dependența de putere, curent, tensiune și rezistență este potrivit pentru calcularea parametrilor unui circuit monofazat
Pentru a rezolva problema calculării puterii curente din valorile cunoscute sau calculate ale puterii și tensiunii într-un circuit trifazat, trebuie să știți sarcina totală impusă fiecărei faze.
Și secțiunea transversală necesară a conductoarelor de cablu și ratingul minim admis al mașinii sunt selectate de-a lungul celei mai aglomerate linii, având în vedere că:
S = 3 * max {S1, S2, S3}.
eu = S / (U * 1.73).
Puterea admisă pentru fiecare dintre faze poate fi calculată după următoarea formulă:
S1,2,3 eu * U / 1.73,
Unde eu - Curentul maxim admisibil pentru cablarea existentă.
Calculul puterii curente prin putere pentru selectarea secțiunii transversale a cablurilor:
Determinarea consumului de energie al grupurilor de aparate electrice ca exemplu de casă privată:
Calculul puterii curente pentru a determina parametrii de cablare sau pentru a determina puterea admisibilă într-un circuit existent se poate face independent. Pentru soluția corectă a problemei, este necesar să se țină seama de nuanțele care apar în practică și nu doar să se utilizeze formule cunoscute care funcționează în condiții „ideale”.
Dacă aveți întrebări despre subiectul articolului sau puteți suplimenta acest material cu informații interesante, vă rugăm să lăsați comentariile dvs. în blocul de mai jos.