- Основни понятия за количествата
- Линейни и фазови отношения
- Съотношение на основните количества
- Заключения и полезно видео по темата
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Собствениците на апартаменти, частни къщи и други електрифицирани обекти често се сблъскват с въпроса за определяне на стойностите на основните електрически величини, тъй като не е много лесно да се изчисли мощността чрез допустимия ток и известното напрежение или да се реши обратния проблем.
Прякото прилагане на добре познатия закон на Ом, без да се вземат предвид особеностите на битовите мрежи и уреди, може да доведе до неправилен резултат.
В тази статия ще разберем каква е мощността и как да изчислим този индикатор.
Основни понятия за количествата
За електрически ток съществуват известни зависимости между основни величини, като сила ( I, ампер), напрежение ( U, волт), мощност ( P, w) и съпротивление на веригата ( R, ом). Обикновено, за решаване на реални проблеми, използвайте първите три параметъра, всеки от които на практика има свои нюанси.
Електрически ток
Изчисляването на достатъчно напречно сечение на жилата и номиналната стойност на прекъсвача за даден клон на електрическата мрежа се извършва съгласно стойността на максималния ток за тази секция. Това е необходимо, за да се предотврати запалването на кабелите, което често предизвиква пожар.
Работните параметри на автоматите и RCD се избират според нормативните изисквания. За да се определи допустимото напречно сечение на ядрата в зависимост от максималната възможна сила на тока, е необходимо да се използва таблицата, предоставена от производителя на продукта, тъй като кабелите най-често се произвеждат според спецификациите, а не по ГОСТ.
Със същата маркировка кабелите, произведени по ГОСТ (вляво) и ТУ (вдясно) се различават както визуално, така и по отношение на основните им характеристики.
Тъй като е възможно да се изчисли силата на електрическия ток от консумираната от устройствата мощност и от мрежовото напрежение, е необходимо правилно да се определят стойностите на тези два индикатора.
Напрежение в битовите мрежи
Много собственици на апартаменти вярват, че стандартното напрежение във фазата за битови нужди е приблизително 220 V. В повечето случаи това е вярно. Въпреки че според ГОСТ 29322-2014, от 10 октомври 2015 г., преходът към 230 V система, съвместима с държавите от ЕС, трябваше да се осъществи в рамките на Руската федерация.
Отклонение от 5% от стандарта е допустимо за всеки период и 10% за период, който не надвишава 1 час. По този начин, съгласно старите правила, стойността на напрежението може да варира в диапазона от 198 до 242 V, а според сегашния ГОСТ - от 207 до 253 V.
Има и случаи, когато напрежението в мрежата за дълго време е значително по-ниско от стандартното. Такава ситуация възниква, когато общата мощност на електрическите уреди, свързани с клон, е много по-висока от планираната и когато по-голямата част от тях са включени, се появява „мрежово потъване“.
Този проблем възниква в сферата на отговорност на организациите, отговорни за снабдяването с електроенергия, и е свързана с претоварване на разпределителните трансформатори, влошаване на подстанциите или с недостатъчно напречно сечение на проводниците.
Намаленото входно напрежение не само води до промяна в текущия параметър и възможно задействане на защита, но също така и до бърза повреда на електрически устройства, съдържащи асинхронни електродвигатели или сложна електроника
За да се определи стойността на действителното напрежение, е необходимо периодично да се правят измервания с помощта на волтметър. Ако индикаторите са силно „разхождащи се“, тогава е необходимо да се използва стабилизатор или по-скъп конвертор с функцията на устройство за акумулиране на енергия.
Нюансите в концепцията за електроуреди
Всички електрически консуматори имат такъв параметър като мощност. Колкото по-голям е този индикатор, толкова повече енергия ще поеме устройството от веригата.
Общо има три вида мощност:
- Active ( P ). Той характеризира скоростта на прехвърляне на електрическа енергия в друга форма, например електромагнитна или термична. Тя трябва да бъде взета предвид при изчисляването на необратимата цена на електроенергията, а оттам и на разходите за експлоатация на устройството. Единица за измерване - ватове.
- Реактивно ( Q ). Той характеризира енергията, която идва от източника (трансформатора) към реактивните елементи на потребителя (кондензатори, моторни намотки), но след това почти веднага се връща към източника. Единица за измерване - W или var (транскрипт - реактивен волта-ампер).
- Пълна ( S ). Той характеризира натоварването, което потребителят налага на елементите на веригата. Той се използва при изчисляването на напречното сечение на кабела и избора на номиналната стойност на автомата, т.е. изчисляването на силата на тока се извършва от пълната мощност на всички електрически уреди, свързани към веригата. Единицата за измерване е W или V * A (B * A е волта ампер).
Всички тези параметри могат да бъдат преизчислени през фазовия ъгъл, който възниква между вектора на напрежението и тока ( f ):
P = S * cos ( f );
Q = S * sin ( f );
S 2 = P 2 + Q 2 .
Домакинските уреди, в които общата мощност може значително да надвишава активните, включват хладилници, перални машини, флуоресцентни и някои енергоспестяващи лампи, както и устройства за силова електроника.
Двигателите обикновено показват активната мощност и съотношението. В този случай общата мощност се изчислява, както следва: S = P / cos (f) = 750 / 0, 78 = 962 W
Има и такова нещо като пик или начална сила. Факт е, че за разпръскване на двигатели е необходимо много повече усилия, отколкото да се поддържа тяхната ротация. Затова при включване на уреди като хладилник или перална машина има краткосрочен скок на натоварването на веригата.
Началните токове могат да бъдат няколко пъти по-високи от работниците. При изчисляване на необходимото напречно сечение на кабелите и избора на номиналната стойност на машината това трябва да се вземе предвид.
За да направите това, трябва да определите устройството с най-голяма разлика между стартовия и работния капацитет и да го добавите към общата стойност. Стартовите токове на други устройства могат да бъдат пренебрегнати, тъй като вероятността едновременното задействане да се включат двигателите за различни потребители е почти нулева.
Линейни и фазови отношения
В днешно време практиката на свързване на битови предмети с трифазни електрически мрежи е широко разпространена.
Това е оправдано поради следните причини:
- Значителна консумация на енергия. В този случай въвеждането на еднофазна мрежа с висока мощност ще бъде много неефективно поради голямото напречно сечение на кабела и високата консумация на материал на трансформатора.
- Наличието на устройства, работещи на три фази. Изпълнението на схемата за свързване на такова устройство към еднофазна верига не е много проста и е изпълнена със смущения, които възникват например при стартиране на асинхронен двигател.
Има два начина за свързване на трифазни устройства - “звезда” и “триъгълник”.
Схематични схеми на електропредаване в три фази. Те получиха името „звезда“ и „триъгълник“ поради геометричното си сходство с тези обекти.
В звездните вериги, линейните и фазовите токове са идентични, а напрежението на линията е 1, 73 пъти фазното напрежение:
I l = I f ;
U l = 1.73 * Uf .
Тази формула обяснява познатото съотношение на напреженията за битови и нисковолтови промишлени мрежи с честота 50 Hz: 220/380 V (според новия ГОСТ: 230/400 V).
При свързване на тип триъгълник, напротив, напрежението е същото, а линейните токове са по-фазови:
I l = 1, 73 * f ;
U l = U f .
Тези формули могат да се прилагат само със симетричен фазов товар. Ако консумацията на ток по кабелите е различна (асиметричен приемник), изчисленията се извършват по правилата на векторната алгебра, а полученият изравнителен ток се компенсира от неутралния проводник. Въпреки това, за мрежи с свързани домакински уреди такива случаи са рядкост.
Съотношение на основните количества
Най-често срещаният проблем, с който се сблъскват обикновените потребители, е да се изчисли действителната сила на тока. И така, как правилно да се изчисли ампеража от известни стойности на напрежение и мощност? Необходимо е да се реши, когато се оправдаят стойностите на напречното сечение на ядрата и номиналната стойност на автомата, с техническа информация за устройствата, които ще се подават в тази верига.
След изчисляване на тока, често избирайте кабела с най-малкото допустимо напречно сечение. Това обаче не винаги е правилно, тъй като подобно решение води до значителни ограничения в необходимостта от добавяне на нови уреди в мрежата.
Понякога е необходимо да се извършат обратни изчисления и да се определи каква обща мощност може да бъде свързана към устройствата с известно напрежение и максимално допустимата сила на тока, която е ограничена от съществуващите кабели.
За да решите тези два проблема за еднофазна верига, можете да използвате проста формула:
I = s / u ;
S = U * I,
където S е общата обща мощност на всички електрически консуматори.
Една кръгова диаграма, отразяваща закона на Ом и изразяваща зависимостта на мощност, ток, напрежение и съпротивление е подходяща за изчисляване на параметрите на еднофазна верига
За да решите проблема с изчисляването на тока от известни или изчислени стойности на мощност и напрежение в трифазна верига, трябва да знаете общото натоварване на всяка фаза.
Необходимото напречно сечение на кабелните жила и минимално допустимата номинална стойност на машината се избират от най-натоварената линия, като се има предвид, че:
S = 3 * max { S1, S2, S3 }.
I = S / ( U * 1.73).
Допустимата мощност за всяка от фазите може да се изчисли по следната формула:
S 1, 2, 3 <S / 3 = I * U / 1, 73,
където I е максимално допустимият ток за съществуващите кабели.
Заключения и полезно видео по темата
Изчисляване на силата на тока по мощност за избора на кабелната секция:
Определяне на групите електрически консуматори на електроуреди на примера на частна къща:
Изчисляването на тока за определяне на параметрите на окабеляването или определянето на допустимата мощност в съществуваща верига може да се извърши самостоятелно. За правилното решаване на проблема е необходимо да се вземат предвид нюансите, които възникват на практика, а не просто да се използват добре познатите формули, които работят в „идеални“ условия.
Ако имате въпроси относно темата на статията или можете да добавите този материал с интересна информация, моля, оставете коментарите си в полето по-долу.