Tehon, virran ja jännitteen laskeminen: periaatteet ja esimerkit laskelmista kotioloissa

Asuntojen, omakotitalojen ja muiden sähköistettyjen kohteiden omistajat kohtaavat usein kysymyksen sähköisten perussuureiden arvojen määrittämisestä, koska tehon laskeminen sallitun virranvoimakkuuden ja tunnetun jännitteen perusteella tai käänteisen ongelman ratkaiseminen ei ole kovin yksinkertaista. .

Tunnetun Ohmin lain suora soveltaminen ottamatta huomioon kotitalouksien verkkojen ja laitteiden ominaisuuksia voi johtaa virheelliseen tulokseen.

Tässä materiaalissa ymmärrämme, mikä teho on, ja kerromme, kuinka tämä indikaattori lasketaan.

Summien peruskäsitteet

Sähkölaskelmat perustuvat tunnettuihin suhteisiin virran (I, Ampere), jännitteen (U, Volt), tehoarvon (P, Watt) ja vastuksen (R, Ohm) välillä. Käytännön laskelmat edellyttävät yleensä kolmen ensimmäisen arvojen tuntemista.

Varoitamme, että lueteltujen arvojen numeeriset lausekkeet eivät riitä - tarvitaan lisäominaisuuksia, jotka paljastavat virrankulutustilan.

Sähkövirran voimakkuus

Tietyn sähköverkon haaran johtimien riittävän poikkileikkauksen ja katkaisijan nimellisarvon laskenta suoritetaan tämän osan suurimman mahdollisen virranvoimakkuuden arvon mukaan. Tämä on tarpeen johdotuksen syttymisen estämiseksi, mikä usein johtaa tulipaloon.

Työntekijät koneen parametrit ja RCD:t valitaan säädösten vaatimusten mukaisesti.Sydämien sallitun poikkileikkauksen määrittämiseksi suurimmasta mahdollisesta virranvoimakkuudesta riippuen on käytettävä tuotteen valmistajan toimittamaa taulukkoa, koska kaapelit valmistetaan useimmiten eritelmien mukaan, ei GOST:n mukaan.

GOST:n (vasen) ja TU:n (oikea) mukaisesti valmistetut kaapelit, joilla on samat merkinnät, eroavat sekä visuaalisesti että perusominaisuuksiltaan

Koska sähkövirran voimakkuus voidaan laskea laitteiden kuluttaman tehon ja verkkojännitteen perusteella, on tarpeen määrittää näiden kahden indikaattorin arvot oikein.

Kotitalouden jännite

Monet asunnonomistajat uskovat, että vakiovaihejännite kotitalouksien tarpeisiin on noin 220 V. Useimmissa tapauksissa tämä pitää paikkansa. Siitä huolimatta GOST 29322-2014 10.1.2015 alkaen Venäjän federaatiossa oli tarkoitus siirtyä 230 V järjestelmään, joka on yhteensopiva ETY-maiden kanssa.

5 %:n poikkeama standardista on hyväksyttävissä mille tahansa ajanjaksolle ja 10 %:n poikkeama enintään 1 tunnin ajanjaksolle. Siten vanhojen sääntöjen mukaan jännitearvo voi vaihdella välillä 198 - 242 V ja nykyisen GOST:n mukaan - 207 - 253 V.

On myös tapauksia, joissa verkon jännite on pitkään huomattavasti pienempi kuin tavallinen. Tämä tilanne syntyy, kun haaraan kytkettyjen sähkölaitteiden kokonaisteho on paljon suunniteltua suurempi ja kun suurin osa niistä kytketään päälle, tapahtuu "verkon katkeaminen".

Tämä ongelma esiintyy sähkön toimittamisesta vastaavien organisaatioiden vastuualueella, ja se liittyy jakelumuuntajien ylikuormitukseen, sähköasemien vaurioitumiseen tai riittämättömään johdon poikkileikkaukseen.

Pienentynyt tulojännite ei johda vain virran parametrin muutokseen ja mahdolliseen suojauksen laukeamiseen, vaan myös asynkronisia sähkömoottoreita tai monimutkaista elektroniikkaa sisältävien sähkölaitteiden nopeaan rikkoutumiseen.

Selvittääksesi merkityksen todellinen jännite sinun on suoritettava säännöllisesti mittauksia volttimittarilla. Jos indikaattorit vaihtelevat suuresti, sitä on käytettävä stabilointiaine tai kalliimpi muuntaja, jossa on sähkön varastointitoiminto.

Vivahteita sähkölaitteiden tehon käsitteessä

Kaikilla sähköä kuluttavilla laitteilla on sellainen parametri kuin teho. Mitä korkeampi tämä indikaattori, sitä enemmän virtaa laite ottaa piiristä.

Tehoja on kolmea tyyppiä:

• Aktiivinen (P). Kuvaa sähköenergian muuntumisnopeutta toiseen muotoon, esimerkiksi sähkömagneettiseen tai termiseen. Se on otettava huomioon laskettaessa sähkön peruuttamattomia kustannuksia ja siten laitteen käyttökustannuksia. Mittayksikkö - W.
• Reaktiivinen (K). Luonnehtii energiaa, joka tulee lähteestä (muuntaja) kuluttajan reaktiivisiin elementteihin (kondensaattorit, moottorin käämit), mutta palaa sitten melkein välittömästi lähteeseen. Mittayksikkö on W tai var (tulkinta reaktiivinen volttiampeeri).
• täynnä (S). Kuvaa kuormitusta, jonka kuluttaja kohdistaa piirielementteihin. Sitä käytetään laskettaessa kaapelin poikkipinta-alaa ja valittaessa koneiden luokitusta, eli virran voimakkuus lasketaan kaikkien piiriin kytkettyjen sähkölaitteiden täyden tehon perusteella. Mittayksikkö on W tai V*A (V*A – volttiampeeria).

Kaikki nämä parametrit voidaan laskea uudelleen vaihekulman kautta, joka esiintyy jännitevektorin ja virran välillä (f):

P = S *cos(f);

K = S *synti(f);

S² = P² + K².

Kotitalouslaitteita, joissa kokonaisteho voi merkittävästi ylittää pätötehon, ovat jääkaapit, pesukoneet, loistelamput ja jotkut energiansäästölamput sekä tehoelektroniikkayksiköt.

Moottoreissa pätöteho ja kerroin ilmoitetaan yleensä. Tässä tapauksessa kokonaisteho lasketaan seuraavasti: S = P / cos(f) = 750 / 0,78 = 962 W

On myös sellainen asia kuin huippu- tai käynnistysteho. Tosiasia on, että moottoreiden kiihdyttäminen vaatii paljon enemmän vaivaa kuin niiden pyörimisen ylläpitäminen. Siksi, kun käynnistät laitteita, kuten jääkaapin tai pesukoneen, piirin osassa tapahtuu lyhytaikainen kuormituspiikki.

Käynnistysvirrat voivat olla useita kertoja suurempia kuin käyttövirrat. Tarvittavaa laskettaessa kaapelin osat Tämä tulee ottaa huomioon valittaessa koneen nimellisarvoa.

Tätä varten sinun on määritettävä laite, jolla on suurin ero käynnistys- ja käyttötehossa, ja lisättävä se kokonaisarvoon. Muiden laitteiden käynnistysvirrat voidaan jättää huomiotta, koska todennäköisyys moottoreiden samanaikaiselle aktivoitumiselle eri kuluttajille on käytännössä nolla.

Lineaariset ja vaihesuhteet

Nykyään käytäntö kodin esineiden liittämisestä kolmivaiheisiin sähköverkkoihin on yleistynyt.

Tämä on perusteltua seuraavista syistä:

• Merkittävä energiankulutus. Tässä tapauksessa suuritehoisen yksivaiheverkon kytkeminen on erittäin irrationaalista kaapelin suuren poikkileikkauksen ja muuntajan suuren materiaalinkulutuksen vuoksi.
• Kolmessa vaiheessa toimivien laitteiden saatavuus. Piirin toteuttaminen tällaisen laitteen kytkemiseksi yksivaiheiseen piiriin ei ole kovin yksinkertaista ja on täynnä häiriöitä, joita esiintyy esimerkiksi käynnistettäessä asynkronista moottoria.

Kolmivaiheisten laitteiden yhdistämiseen on kaksi tapaa - "tähti" ja "kolmio".

Kaaviokaaviot voimansiirrosta kolmessa vaiheessa. He saivat nimet "tähti" ja "kolmio" niiden geometrisen samankaltaisuuden vuoksi näiden esineiden kanssa

Tähtityyppisissä piireissä lineaari- ja vaihevirrat ovat identtiset ja lineaarinen jännite on 1,73 kertaa suurempi kuin vaihejännite:

minä_l = minä_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Tämä kaava selittää tunnetun jännitesuhteen kotitalouksien ja pienjännitteisten teollisuusverkkojen taajuudella 50 Hz: 220 / 380 V (uuden GOST:n mukaan: 230 / 400 V).

Kolmiokytkennällä päinvastoin jännite on sama ja lineaariset virrat ovat suurempia kuin vaihevirrat:

minä_l = 1.73 * minä_f;

U_l = U_f.

Näitä kaavoja voidaan käyttää vain symmetristen vaihekuormien kanssa. Jos virrankulutus kaapeleiden välillä on erilainen (epäsymmetrinen vastaanotin), laskelmat suoritetaan vektorialgebran säännöillä ja tuloksena oleva tasausvirta kompensoidaan nollajohdolla. Verkoissa, joihin on kytketty kodinkoneet, tällaiset tapaukset ovat kuitenkin harvinaisia.

Perussuureiden välinen suhde

Tavallisten kuluttajien yleisin tehtävä on todellisen virranvoimakkuuden laskeminen. Joten kuinka laskea ampeerit oikein tunnettujen jännite- ja tehoarvojen perusteella? Se on ratkaistava perustelemalla ytimien poikkileikkausarvot ja koneen luokitus, jolla on tekniset tiedot laitteista, jotka kytketään tähän piiriin.

Virran laskemisen jälkeen valitaan usein kaapelit, joilla on pienin sallittu poikkipinta. Tämä ei kuitenkaan aina pidä paikkaansa, koska tällainen ratkaisu johtaa merkittäviin rajoituksiin, kun verkkoon on tarpeen lisätä uusia sähkölaitteita.

Joskus on tarpeen suorittaa käänteisiä laskelmia ja määrittää, mikä kokonaisteho voidaan kytkeä laitteisiin tunnetulla jännitteellä ja suurimmalla sallitulla virralla, jota rajoittavat olemassa olevat johdotukset.

Voit ratkaista nämä kaksi ongelmaa yksivaiheiselle piirille yksinkertaisella kaavalla:

minä = S / U;

S = U * minä,

Missä S – kaikkien sähkönkuluttajien kokonaisteho.

Ohmin lakia heijastava ympyräkaavio, joka ilmaisee tehon, virran, jännitteen ja resistanssin riippuvuuden, sopii yksivaiheisen piirin parametrien laskemiseen

Jotta voit ratkaista virran laskentaongelman käyttämällä tunnettuja tai laskettuja tehon ja jännitteen arvoja kolmivaiheisessa piirissä, sinun on tiedettävä kunkin vaiheen kokonaiskuorma.

Sekä vaadittu kaapelin johtimien poikkileikkaus että koneen pienin sallittu teho valitaan vilkkaimman linjan mukaan ottaen huomioon, että:

S = 3 * max{S₁, S₂, S₃}.

minä = S / (U * 1.73).

Jokaisen vaiheen sallittu teho voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

S_1,2,3 minä * U / 1.73,

Missä minä – suurin sallittu virta olemassa oleville johdotuksille.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Virran voimakkuuden laskenta tehon mukaan kaapelin poikkileikkauksen valinnassa: