Sådan beregnes effekt, strøm og spænding: principper og eksempler på beregninger for boligforhold

Ejere af lejligheder, private huse og andre elektrificerede genstande står ofte over for spørgsmålet om at bestemme værdierne af grundlæggende elektriske mængder, da det ikke er meget let at beregne effekten baseret på den tilladte strømstyrke og en kendt spænding eller løse omvendt problem.

Direkte anvendelse af den velkendte Ohms lov uden at tage hensyn til egenskaberne ved husholdningsnetværk og -enheder kan føre til et forkert resultat.

I dette materiale vil vi forstå, hvad magt er og fortælle dig, hvordan du beregner denne indikator.

Grundlæggende begreber om mængder

Elektriske beregninger er baseret på velkendte sammenhænge mellem strøm (I, Ampere), spænding (U, Volt), effektværdi (P, Watt) og modstand (R, Ohm). Praktiske beregninger kræver normalt kendskab til værdierne af de tre første.

Vi advarer dig om, at numeriske udtryk for de anførte værdier ikke er nok - yderligere egenskaber er nødvendige, der afslører strømforbrugstilstanden.

Elektrisk strømstyrke

Beregningen af ​​det tilstrækkelige tværsnit af ledere og værdien af ​​afbryderen for en specifik gren af ​​det elektriske netværk udføres i henhold til værdien af ​​den maksimalt mulige strøm for denne sektion. Dette er nødvendigt for at forhindre, at ledningerne går i brand, hvilket ofte resulterer i brand.

Arbejdere maskinparametre og fejlstrømsafbrydere er udvalgt i henhold til lovmæssige krav.For at bestemme det tilladte tværsnit af kernerne afhængigt af den maksimalt mulige strømstyrke er det nødvendigt at bruge tabellen leveret af produktproducenten, fordi kablerne oftest produceres i henhold til specifikationer og ikke i henhold til GOST.

Med de samme markeringer adskiller kabler produceret i overensstemmelse med GOST (venstre) og TU (højre) sig både visuelt og i grundlæggende egenskaber

Da styrken af ​​den elektriske strøm kan beregnes baseret på den strøm, der forbruges af enhederne og netværksspændingen, er det nødvendigt at bestemme værdierne af disse to indikatorer korrekt.

Husholdningsspænding

Mange lejlighedsejere mener, at standardfasespændingen til husholdningsbehov er cirka 220 V. I de fleste tilfælde er dette sandt. Selvom GOST 29322-2014 fra 10/01/2015 inden for Den Russiske Føderation skulle der være en overgang til et 230 V-system kompatibelt med EEC-landene.

En afvigelse på 5% fra standarden er acceptabel for enhver periode, og 10% for en periode, der ikke overstiger 1 time. I henhold til de gamle regler kan spændingsværdien således svinge i området fra 198 til 242 V, og ifølge den nuværende GOST - fra 207 til 253 V.

Der er også tilfælde, hvor spændingen i netværket i lang tid er betydeligt lavere end standarden. Denne situation opstår, når den samlede effekt af elektriske apparater forbundet til filialen er meget højere end planlagt, og når de fleste af dem er tændt, opstår der en "netværksnedtrækning".

Dette problem opstår inden for ansvarsområdet for organisationer, der er ansvarlige for forsyning af elektricitet, og er forbundet med overbelastning af distributionstransformatorer, forringelse af transformerstationer eller utilstrækkeligt ledningstværsnit.

En reduceret indgangsspænding fører ikke kun til en ændring i den aktuelle parameter og mulig udløsning af beskyttelsen, men også til hurtig nedbrud af elektriske apparater indeholdende asynkrone elektriske motorer eller kompleks elektronik

For at finde ud af betydningen reel spænding du skal med jævne mellemrum tage målinger ved hjælp af et voltmeter. Hvis indikatorerne svinger meget, er det nødvendigt at bruge stabilisator eller en dyrere omformer med en el-lagringsfunktion.

Nuancer i begrebet magt af elektriske apparater

Alle enheder, der forbruger elektricitet, har en sådan parameter som strøm. Jo højere denne indikator er, jo mere energi tager enheden fra kredsløbet.

Der er tre typer strøm:

• Aktiv (P). Karakteriserer hastigheden for omdannelse af elektrisk energi til en anden form, for eksempel elektromagnetisk eller termisk. Det skal tages i betragtning ved beregning af de irreversible omkostninger ved elektricitet og derfor omkostningerne ved at betjene enheden. Måleenhed – W.
• Reaktiv (Q). Karakteriserer den energi, der kommer fra kilden (transformatoren) til forbrugerens reaktive elementer (kondensatorer, motorviklinger), men vender derefter næsten øjeblikkeligt tilbage til kilden. Måleenheden er W eller var (fortolkningen er reaktiv volt-ampere).
• Fuld (S). Karakteriserer den belastning, som forbrugeren påfører kredsløbselementerne. Det bruges ved beregning af kablets tværsnitsareal og valg af maskinernes rating, det vil sige, at strømstyrken beregnes baseret på den fulde effekt af alle elektriske apparater forbundet til kredsløbet. Måleenheden er W eller V*A (V*A – volt ampere).

Alle disse parametre kan genberegnes gennem fasevinklen, der opstår mellem spændingsvektoren og strømmen (f):

P = S *cos(f);

Q = S *synd(f);

S² = P² + Q².

Husholdningsenheder, hvor den samlede effekt væsentligt kan overstige den aktive effekt, omfatter køleskabe, vaskemaskiner, lysstofrør og nogle energibesparende lamper samt strømelektronikenheder.

På motorer er aktiv effekt og koefficient normalt angivet. I dette tilfælde beregnes den samlede effekt som følger: S = P / cos(f) = 750 / 0,78 = 962 W

Der er også sådan noget som peak eller starteffekt. Faktum er, at acceleration af motorer kræver meget mere indsats end at opretholde deres rotation. Derfor, når du tænder for apparater såsom et køleskab eller vaskemaskine, opstår der en kortvarig belastningsstigning på en del af kredsløbet.

Startstrømme kan være flere gange højere end driftsstrømme. Ved beregning af det nødvendige kabelsektioner Når du vælger maskinens nominelle værdi, skal dette tages i betragtning.

For at gøre dette skal du bestemme enheden med den største forskel i start- og driftseffekt og tilføje den til den samlede værdi. Startstrømmene for andre enheder kan ignoreres, da sandsynligheden for samtidig aktivering af motorer for forskellige forbrugere praktisk talt er nul.

Lineære og faseforhold

I dag er praksis med at forbinde husholdningsgenstande til trefasede elektriske netværk blevet udbredt.

Dette er begrundet af følgende årsager:

• Betydeligt energiforbrug. I dette tilfælde vil tilslutning af et højeffekt enfaset netværk være meget irrationelt på grund af kablets store tværsnit og transformatorens høje materialeforbrug.
• Tilgængelighed af enheder, der fungerer på tre faser. Implementeringen af ​​et kredsløb til at forbinde en sådan enhed til et enkeltfaset kredsløb er ikke særlig simpelt og er fyldt med interferens, der for eksempel opstår ved start af en asynkronmotor.

Der er to måder at forbinde trefasede enheder på - "stjerne" og "trekant".

Skematiske diagrammer af kraftoverførsel i tre faser. De modtog navnet "stjerne" og "trekant" på grund af deres geometriske lighed med disse objekter

I stjernekredsløb er de lineære og fasestrømme identiske, og den lineære spænding er 1,73 gange større end fasespændingen:

jeg_l = jeg_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Denne formel forklarer det kendte spændingsforhold for husholdnings- og lavspændingsindustrinetværk med en frekvens på 50 Hz: 220 / 380 V (ifølge den nye GOST: 230 / 400 V).

Med en trekantforbindelse er spændingen tværtimod den samme, og de lineære strømme er større end fasestrømmene:

jeg_l = 1.73 * jeg_f;

U_l = U_f.

Disse formler kan kun bruges med symmetriske fasebelastninger. Hvis strømforbruget over kablerne er forskelligt (ubalanceret modtager), udføres beregninger ved hjælp af reglerne for vektoralgebra, og den resulterende udligningsstrøm kompenseres af den neutrale ledning. Men for netværk med tilsluttede husholdningsapparater er sådanne tilfælde sjældne.

Sammenhæng mellem grundmængder

Den mest almindelige opgave for almindelige forbrugere er at beregne den aktuelle strømstyrke. Så hvordan beregnes strømstyrken korrekt baseret på kendte spændings- og effektværdier? Det er nødvendigt at løse det ved at retfærdiggøre tværsnitsværdierne af kernerne og maskinens rating, have tekniske oplysninger om de enheder, der vil blive strømforsynet til dette kredsløb.

Efter beregning af strømmen vælges ofte kabler med det mindste tilladte tværsnit. Dette er dog ikke altid korrekt, da en sådan løsning fører til betydelige begrænsninger, når det er nødvendigt at tilføje nye elektriske apparater til netværket.

Nogle gange er det nødvendigt at udføre omvendte beregninger og bestemme, hvilken total effekt der kan tilsluttes til enheder ved en kendt spænding og maksimalt tilladt strøm, som er begrænset af eksisterende ledninger.

Du kan løse disse to problemer for et enfaset kredsløb ved hjælp af en simpel formel:

jeg = S / U;

S = U * jeg,

Hvor S – den samlede effekt af alle elektriske forbrugere.

Et cirkeldiagram, der afspejler Ohms lov og udtrykker afhængigheden af ​​effekt, strøm, spænding og modstand, er velegnet til at beregne parametrene for et enkeltfaset kredsløb

For at løse problemet med at beregne strøm ved hjælp af kendte eller beregnede værdier af effekt og spænding i et trefaset kredsløb, skal du kende den samlede belastning på hver fase.

Både det påkrævede tværsnit af kabelkernerne og den mindste tilladte kapacitet for maskinen vælges i henhold til den travleste linje, i betragtning af at:

S = 3 * max{S₁, S₂, S₃}.

jeg = S / (U * 1.73).

Den tilladte effekt for hver fase kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

S_1,2,3 jeg * U / 1.73,

Hvor jeg – maksimalt tilladt strøm for eksisterende ledninger.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Beregning af strømstyrke ved effekt til valg af kabeltværsnit: