Hoe vermogen, stroom en spanning te berekenen: principes en voorbeelden van berekeningen voor huishoudelijke omstandigheden

Eigenaars van appartementen, privéwoningen en andere geëlektrificeerde objecten worden vaak geconfronteerd met de vraag hoe ze de waarden van elektrische basisgrootheden moeten bepalen, omdat het berekenen van het vermogen op basis van de toegestane stroomsterkte en een bekende spanning of het oplossen van het inverse probleem niet erg eenvoudig is .

Directe toepassing van de bekende wet van Ohm zonder rekening te houden met de kenmerken van huishoudelijke netwerken en apparaten kan tot een onjuist resultaat leiden.

In dit materiaal zullen we begrijpen wat kracht is en u vertellen hoe u deze indicator kunt berekenen.

Basisconcepten van hoeveelheden

Elektrische berekeningen zijn gebaseerd op bekende relaties tussen stroom (I, Ampere), spanning (U, Volt), vermogenswaarde (P, Watt) en weerstand (R, Ohm). Praktische berekeningen vereisen meestal kennis van de waarden van de eerste drie.

We waarschuwen u dat numerieke uitdrukkingen van de vermelde waarden niet voldoende zijn: er zijn aanvullende kenmerken nodig die de stroomverbruikmodus onthullen.

Elektrische stroomsterkte

De berekening van de voldoende doorsnede van de geleiders en het vermogen van de stroomonderbreker voor een specifieke tak van het elektrische netwerk wordt uitgevoerd op basis van de waarde van de maximaal mogelijke stroom voor deze sectie. Dit is nodig om te voorkomen dat de bedrading vlam vat, wat vaak tot brand leidt.

Werknemers machineparameters en aardlekschakelaars worden geselecteerd op basis van de wettelijke vereisten.Om de toegestane doorsnede van de kernen te bepalen, afhankelijk van de maximaal mogelijke stroomsterkte, is het noodzakelijk om de tabel van de productfabrikant te gebruiken, omdat de kabels meestal volgens specificaties worden geproduceerd, en niet volgens GOST.

Met dezelfde markeringen verschillen kabels geproduceerd in overeenstemming met GOST (links) en TU (rechts) zowel visueel als qua basiskenmerken

Omdat de sterkte van de elektrische stroom kan worden berekend op basis van het stroomverbruik van de apparaten en de netwerkspanning, is het noodzakelijk om de waarden van deze twee indicatoren correct te bepalen.

Huishoudelijke spanning

Veel appartementeigenaren zijn van mening dat de standaard fasespanning voor huishoudelijke behoeften ongeveer 220 V bedraagt. In de meeste gevallen is dit waar. Hoewel GOST 29322-2014 vanaf 10/01/2015 zou er binnen de Russische Federatie een overgang plaatsvinden naar een 230 V-systeem dat compatibel is met de EEG-landen.

Een afwijking van 5% van de norm is voor iedere periode acceptabel, en 10% voor een periode van maximaal 1 uur. Volgens de oude regels kan de spanningswaarde dus schommelen in het bereik van 198 tot 242 V, en volgens de huidige GOST - van 207 tot 253 V.

Er zijn ook gevallen waarin de spanning in het netwerk lange tijd aanzienlijk lager is dan de standaardspanning. Deze situatie doet zich voor wanneer het totale vermogen van de op het filiaal aangesloten elektrische apparaten veel hoger is dan gepland en wanneer de meeste ervan zijn ingeschakeld, treedt er een "netwerkstoring" op.

Dit probleem doet zich voor op het gebied van de verantwoordelijkheid van organisaties die verantwoordelijk zijn voor de levering van elektriciteit, en houdt verband met overbelasting van distributietransformatoren, verslechtering van onderstations of onvoldoende draaddoorsnede.

Een verlaagde ingangsspanning leidt niet alleen tot een verandering in de stroomparameter en mogelijk uitschakelen van de beveiliging, maar ook tot een snelle uitval van elektrische apparaten die asynchrone elektromotoren of complexe elektronica bevatten

Om de betekenis te achterhalen echte spanning u moet periodiek metingen uitvoeren met een voltmeter. Als de indicatoren sterk fluctueren, is het noodzakelijk om te gebruiken stabilisator of een duurdere omvormer met elektriciteitsopslagfunctie.

Nuances in het concept van de kracht van elektrische apparaten

Alle apparaten die elektriciteit verbruiken hebben zo'n parameter als stroom. Hoe hoger deze indicator, hoe meer energie het apparaat uit het circuit haalt.

Er zijn drie soorten macht:

• Actief (P). Karakteriseert de snelheid van omzetting van elektrische energie in een andere vorm, bijvoorbeeld elektromagnetisch of thermisch. Hiermee moet rekening worden gehouden bij het berekenen van de onomkeerbare elektriciteitskosten, en dus de kosten van het gebruik van het apparaat. Meeteenheid – W.
• Reactief (Q). Karakteriseert de energie die afkomstig is van de bron (transformator) naar de reactieve elementen van de consument (condensatoren, motorwikkelingen), maar vervolgens vrijwel onmiddellijk terugkeert naar de bron. De meeteenheid is W of var (interpretatie is reactieve volt-ampère).
• Vol (S). Karakteriseert de belasting die de consument oplegt aan de circuitelementen. Het wordt gebruikt bij het berekenen van het dwarsdoorsnedeoppervlak van de kabel en het kiezen van de classificatie van de machines, dat wil zeggen dat de huidige sterkte wordt berekend op basis van het volledige vermogen van alle elektrische apparaten die op het circuit zijn aangesloten. De meeteenheid is W of V*A (V*A – voltampère).

Al deze parameters kunnen opnieuw worden berekend via de fasehoek die optreedt tussen de spanningsvector en de stroom (F):

P = S *omdat(F);

Q = S *zonde(F);

S² = P² + Q².

Huishoudelijke apparaten waarbij het totale vermogen het actieve vermogen aanzienlijk kan overschrijden, zijn onder meer koelkasten, wasmachines, fluorescentielampen en sommige spaarlampen, evenals vermogenselektronica-eenheden.

Op motoren worden meestal het actieve vermogen en de coëfficiënt aangegeven. In dit geval wordt het totale vermogen als volgt berekend: S = P / cos(f) = 750 / 0,78 = 962 W

Er bestaat ook zoiets als piek- of startvermogen. Feit is dat het versnellen van motoren veel meer inspanning vergt dan het handhaven van hun rotatie. Wanneer u apparaten zoals een koelkast of wasmachine inschakelt, vindt er daarom een ​​kortstondige belastingpiek plaats op een deel van het circuit.

Aanloopstromen kunnen meerdere malen hoger zijn dan bedrijfsstromen. Bij het berekenen van de vereiste kabel secties Bij het selecteren van de nominale waarde van de machine moet hiermee rekening worden gehouden.

Om dit te doen, moet u het apparaat met het grootste verschil in start- en bedrijfsvermogen bepalen en dit bij de totale waarde optellen. De startstromen van andere apparaten kunnen worden genegeerd, omdat de kans op gelijktijdige activering van motoren voor verschillende consumenten vrijwel nul is.

Lineaire en faserelaties

Tegenwoordig is de praktijk van het aansluiten van huishoudelijke voorwerpen op driefasige elektrische netwerken wijdverbreid geworden.

Dit is gerechtvaardigd om de volgende redenen:

• Aanzienlijk energieverbruik. In dit geval zal het aansluiten van een enkelfasig netwerk met hoog vermogen zeer irrationeel zijn vanwege de grote kabeldoorsnede en het hoge materiaalverbruik van de transformator.
• Beschikbaarheid van apparaten die op drie fasen werken. De implementatie van een circuit voor het aansluiten van een dergelijk apparaat op een enkelfasig circuit is niet erg eenvoudig en is beladen met interferentie die bijvoorbeeld optreedt bij het starten van een asynchrone motor.

Er zijn twee manieren om driefasige apparaten aan te sluiten: "ster" en "driehoek".

Schematische diagrammen van krachtoverbrenging in drie fasen. Ze kregen de naam “ster” en “driehoek” vanwege hun geometrische gelijkenis met deze objecten

In stervormige circuits zijn de lineaire en fasestromen identiek en is de lineaire spanning 1,73 keer groter dan de fasespanning:

I_l = I_F;

U_l = 1.73 * U_F.

Deze formule verklaart de bekende spanningsverhouding voor huishoudelijke en industriële laagspanningsnetwerken met een frequentie van 50 Hz: 220 / 380 V (volgens de nieuwe GOST: 230 / 400 V).

Bij een driehoeksverbinding is de spanning daarentegen hetzelfde en zijn de lineaire stromen groter dan de fasestromen:

I_l = 1.73 * I_F;

U_l = U_F.

Deze formules kunnen alleen worden gebruikt bij symmetrische fasebelastingen. Als het stroomverbruik over de kabels verschillend is (ongebalanceerde ontvanger), worden berekeningen uitgevoerd met behulp van de regels van de vectoralgebra en wordt de resulterende egalisatiestroom gecompenseerd door de neutrale draad. Voor netwerken met aangesloten huishoudelijke apparaten zijn dergelijke gevallen echter zeldzaam.

Verband tussen basisgrootheden

De meest voorkomende taak waarmee gewone consumenten worden geconfronteerd, is het berekenen van de werkelijke stroomsterkte. Dus hoe bereken je de stroomsterkte correct op basis van bekende spannings- en vermogenswaarden? Het is noodzakelijk om dit op te lossen door de dwarsdoorsnedewaarden van de kernen en de beoordeling van de machine te rechtvaardigen, met technische informatie over de apparaten die in dit circuit zullen worden aangesloten.

Na het berekenen van de stroom worden vaak kabels met de kleinst toegestane doorsnede geselecteerd. Dit is echter niet altijd correct, omdat een dergelijke oplossing tot aanzienlijke beperkingen leidt wanneer het nodig is om nieuwe elektrische apparaten aan het netwerk toe te voegen.

Soms is het nodig om omgekeerde berekeningen uit te voeren en te bepalen welk totaal vermogen kan worden aangesloten op apparaten met een bekende spanning en maximaal toegestane stroom, die wordt beperkt door de bestaande bedrading.

Je kunt deze twee problemen voor een enkelfasig circuit oplossen met behulp van een eenvoudige formule:

I = S / U;

S = U * I,

Waar S – totaal totaal vermogen van alle elektrische verbruikers.

Een cirkeldiagram dat de wet van Ohm weerspiegelt en de afhankelijkheid van vermogen, stroom, spanning en weerstand uitdrukt, is geschikt voor het berekenen van de parameters van een eenfasig circuit

Om het probleem van het berekenen van de stroom op te lossen met behulp van bekende of berekende waarden van vermogen en spanning in een driefasig circuit, moet u de totale belasting kennen die aan elke fase wordt opgelegd.

Zowel de vereiste doorsnede van de kabelkernen als de minimaal toegestane capaciteit van de machine worden geselecteerd op basis van de drukste lijn, rekening houdend met het volgende:

S = 3 * maximaal{S₁, S₂, S₃}.

I = S / (U * 1.73).

Het toegestane vermogen voor elke fase kan worden berekend met behulp van de volgende formule:

S_1,2,3 I * U / 1.73,

Waar I – maximaal toegestane stroom voor bestaande bedrading.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Berekening van de stroomsterkte door vermogen voor het selecteren van de kabeldoorsnede: