Cara mengira kuasa, arus dan voltan: prinsip dan contoh pengiraan untuk keadaan domestik

Pemilik pangsapuri, rumah persendirian dan objek elektrik lain sering berhadapan dengan persoalan menentukan nilai kuantiti elektrik asas, kerana tidak begitu mudah untuk mengira kuasa berdasarkan kekuatan arus yang dibenarkan dan voltan yang diketahui atau menyelesaikannya. masalah songsang.

Penggunaan langsung undang-undang Ohm yang terkenal tanpa mengambil kira ciri rangkaian dan peranti isi rumah boleh membawa kepada keputusan yang salah.

Dalam bahan ini kita akan memahami apa itu kuasa dan memberitahu anda cara mengira penunjuk ini.

Konsep asas kuantiti

Pengiraan elektrik adalah berdasarkan hubungan yang terkenal antara arus (I, Ampere), voltan (U, Volt), nilai kuasa (P, Watt) dan rintangan (R, Ohm). Pengiraan praktikal biasanya memerlukan pengetahuan tentang nilai tiga yang pertama.

Kami memberi amaran kepada anda bahawa ungkapan berangka nilai yang disenaraikan tidak mencukupi - ciri tambahan diperlukan yang mendedahkan mod penggunaan kuasa.

Kekuatan arus elektrik

Pengiraan keratan rentas konduktor yang mencukupi dan penarafan pemutus litar untuk cawangan tertentu rangkaian elektrik dijalankan mengikut nilai arus maksimum yang mungkin untuk bahagian ini. Ini adalah perlu untuk mengelakkan pendawaian daripada terbakar, yang sering mengakibatkan kebakaran.

Pekerja parameter mesin dan RCD dipilih mengikut keperluan kawal selia.Untuk menentukan keratan rentas teras yang dibenarkan bergantung pada kekuatan semasa maksimum yang mungkin, perlu menggunakan jadual yang disediakan oleh pengeluar produk, kerana kabel paling kerap dihasilkan mengikut spesifikasi, dan bukan mengikut GOST.

Mempunyai tanda yang sama, kabel yang dihasilkan mengikut GOST (kiri) dan TU (kanan) berbeza secara visual dan dalam ciri asas

Oleh kerana kekuatan arus elektrik boleh dikira berdasarkan kuasa yang digunakan oleh peranti dan voltan rangkaian, adalah perlu untuk menentukan dengan betul nilai kedua-dua penunjuk ini.

Voltan isi rumah

Ramai pemilik pangsapuri percaya bahawa voltan fasa standard untuk keperluan isi rumah adalah kira-kira 220 V. Dalam kebanyakan kes, ini adalah benar. Walaupun GOST 29322-2014 mulai 10/01/2015 di dalam Persekutuan Rusia terdapat peralihan kepada sistem 230 V yang serasi dengan negara EEC.

Sisihan 5% daripada standard boleh diterima untuk sebarang tempoh, dan 10% untuk tempoh tidak melebihi 1 jam. Oleh itu, mengikut peraturan lama, nilai voltan boleh turun naik dalam julat dari 198 hingga 242 V, dan mengikut GOST semasa - dari 207 hingga 253 V.

Terdapat juga kes apabila voltan dalam rangkaian untuk masa yang lama jauh lebih rendah daripada yang standard. Keadaan ini timbul apabila jumlah kuasa peralatan elektrik yang disambungkan ke cawangan jauh lebih tinggi daripada yang dirancang dan apabila kebanyakannya dihidupkan, "penyelesaian rangkaian" berlaku.

Masalah ini berlaku dalam bidang tanggungjawab organisasi yang bertanggungjawab untuk membekalkan elektrik, dan dikaitkan dengan lebihan beban transformer pengedaran, kemerosotan pencawang atau keratan rentas wayar yang tidak mencukupi.

Voltan input yang dikurangkan membawa bukan sahaja kepada perubahan dalam parameter semasa dan kemungkinan perlindungan yang tersandung, tetapi juga kepada kerosakan pesat peralatan elektrik yang mengandungi motor elektrik tak segerak atau elektronik kompleks

Untuk mengetahui maksudnya voltan sebenar anda perlu mengambil ukuran secara berkala menggunakan voltmeter. Sekiranya penunjuk sangat berfluktuasi, maka perlu digunakan penstabil atau penukar yang lebih mahal dengan fungsi penyimpanan elektrik.

Nuansa dalam konsep kuasa peralatan elektrik

Semua peranti yang menggunakan elektrik mempunyai parameter seperti kuasa. Semakin tinggi penunjuk ini, semakin banyak tenaga yang diambil oleh peranti daripada litar.

Terdapat tiga jenis kuasa:

• aktif (P). Mencirikan kadar penukaran tenaga elektrik kepada bentuk lain, contohnya elektromagnet atau haba. Ia mesti diambil kira apabila mengira kos elektrik yang tidak dapat dipulihkan, dan oleh itu kos pengendalian peranti. Unit ukuran – W.
• Reaktif (Q). Mencirikan tenaga yang datang dari sumber (pengubah) kepada unsur reaktif pengguna (kapasitor, belitan motor), tetapi kemudian hampir serta-merta kembali ke sumber. Unit ukuran ialah W atau var (tafsiran ialah volt-ampere reaktif).
• penuh (S). Mencirikan beban yang dikenakan oleh pengguna pada elemen litar. Ia digunakan apabila mengira luas keratan rentas kabel dan memilih penarafan mesin, iaitu, kekuatan semasa dikira berdasarkan kuasa penuh semua peralatan elektrik yang disambungkan ke litar. Unit ukuran ialah W atau V*A (V*A – volt ampere).

Semua parameter ini boleh dikira semula melalui sudut fasa yang berlaku antara vektor voltan dan arus (f):

P = S *cos(f);

Q = S *dosa(f);

S² = P² + Q².

Peranti isi rumah yang jumlah kuasa boleh melebihi kuasa aktif dengan ketara termasuk peti sejuk, mesin basuh, pendarfluor dan beberapa lampu penjimat tenaga, serta unit elektronik kuasa.

Pada motor, kuasa aktif dan pekali biasanya ditunjukkan. Dalam kes ini, jumlah kuasa dikira seperti berikut: S = P / cos(f) = 750 / 0.78 = 962 W

Terdapat juga perkara seperti kuasa puncak atau permulaan. Hakikatnya ialah mempercepatkan enjin memerlukan lebih banyak usaha daripada mengekalkan putarannya. Oleh itu, apabila anda menghidupkan peralatan seperti peti sejuk atau mesin basuh, lonjakan beban jangka pendek berlaku pada bahagian litar.

Arus permulaan boleh menjadi beberapa kali lebih tinggi daripada arus operasi. Apabila mengira yang diperlukan bahagian kabel Apabila memilih nilai nominal mesin, ini harus diambil kira.

Untuk melakukan ini, anda perlu menentukan peranti dengan perbezaan terbesar dalam kuasa permulaan dan operasi dan tambahkannya kepada jumlah nilai. Arus permulaan peranti lain boleh diabaikan, kerana kebarangkalian pengaktifan serentak motor untuk pengguna yang berbeza boleh dikatakan sifar.

Hubungan linear dan fasa

Pada masa kini, amalan menyambungkan objek rumah kepada rangkaian elektrik tiga fasa telah meluas.

Ini dibenarkan atas sebab-sebab berikut:

• Penggunaan tenaga yang ketara. Dalam kes ini, penyambungan rangkaian fasa tunggal berkuasa tinggi akan menjadi sangat tidak rasional disebabkan oleh keratan rentas kabel yang besar dan penggunaan bahan yang tinggi bagi pengubah.
• Ketersediaan peranti yang beroperasi pada tiga fasa. Pelaksanaan litar untuk menyambungkan peranti sedemikian ke litar fasa tunggal tidak begitu mudah dan penuh dengan gangguan yang berlaku, sebagai contoh, apabila memulakan motor tak segerak.

Terdapat dua cara untuk menyambungkan peranti tiga fasa - "bintang" dan "segi tiga".

Gambar rajah skema penghantaran kuasa dalam tiga fasa. Mereka menerima nama "bintang" dan "segi tiga" kerana persamaan geometri mereka dengan objek ini

Dalam litar jenis bintang, arus linear dan fasa adalah sama, dan voltan linear adalah 1.73 kali lebih besar daripada voltan fasa:

saya_l = saya_f;

U_l = 1.73 * U_f.

Formula ini menerangkan nisbah voltan yang diketahui untuk rangkaian industri isi rumah dan voltan rendah dengan frekuensi 50 Hz: 220 / 380 V (mengikut GOST baharu: 230 / 400 V).

Dengan sambungan segitiga, sebaliknya, voltan adalah sama, dan arus linear lebih besar daripada arus fasa:

saya_l = 1.73 * saya_f;

U_l = U_f.

Formula ini hanya boleh digunakan dengan beban fasa simetri. Jika penggunaan semasa merentas kabel adalah berbeza (penerima tidak seimbang), maka pengiraan dijalankan menggunakan peraturan algebra vektor, dan arus penyamaan yang terhasil dikompensasikan oleh wayar neutral. Walau bagaimanapun, untuk rangkaian dengan perkakas rumah yang bersambung, kes sedemikian jarang berlaku.

Hubungan antara kuantiti asas

Tugas yang paling biasa dihadapi oleh pengguna biasa ialah mengira kekuatan semasa sebenar. Jadi bagaimana untuk mengira amperage dengan betul berdasarkan nilai voltan dan kuasa yang diketahui? Ia adalah perlu untuk menyelesaikannya dengan mewajarkan nilai keratan rentas teras dan penarafan mesin, mempunyai maklumat teknikal tentang peranti yang akan dikuasakan ke dalam litar ini.

Selepas mengira arus, kabel dengan keratan rentas terkecil yang dibenarkan sering dipilih. Walau bagaimanapun, ini tidak selalu betul, kerana penyelesaian sedemikian membawa kepada sekatan yang ketara apabila perlu menambah peralatan elektrik baharu ke rangkaian.

Kadang-kadang adalah perlu untuk menjalankan pengiraan terbalik dan menentukan jumlah kuasa yang boleh disambungkan ke peranti pada voltan yang diketahui dan arus maksimum yang dibenarkan, yang dihadkan oleh pendawaian sedia ada.

Anda boleh menyelesaikan dua masalah ini untuk litar satu fasa menggunakan formula mudah:

saya = S / U;

S = U * saya,

di mana S – jumlah kuasa keseluruhan semua pengguna elektrik.

Carta pai yang mencerminkan hukum Ohm dan menyatakan pergantungan kuasa, arus, voltan dan rintangan sesuai untuk mengira parameter litar fasa tunggal

Untuk menyelesaikan masalah mengira arus menggunakan nilai kuasa dan voltan yang diketahui atau dikira dalam litar tiga fasa, anda perlu mengetahui jumlah beban yang dikenakan pada setiap fasa.

Kedua-dua keratan rentas teras kabel yang diperlukan dan penarafan minimum mesin yang dibenarkan dipilih mengikut talian paling sibuk, memandangkan:

S = 3 * maks{S₁, S₂, S₃}.

saya = S / (U * 1.73).

Kuasa yang dibenarkan untuk setiap fasa boleh dikira menggunakan formula berikut:

S_1,2,3 saya * U / 1.73,

di mana saya – arus maksimum yang dibenarkan untuk pendawaian sedia ada.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik ini

Pengiraan kekuatan semasa dengan kuasa untuk memilih keratan rentas kabel: