Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности расчета мощности по току и напряжению

Особенности расчета мощности по току и напряжению

Чтобы электропроводка и все электрическое оборудование, которое имеется в доме, работало исправно и правильно, необходимо правильно сделать вычисление мощности по току и электронапряжению, поскольку при неправильно подобранных показателях может возникнуть короткое замыкание или возгорание. Как сделать расчёт потребляемой мощности по току и напряжению, как вычисляется сила тока, формула через мощность и напряжение и другое, далее.

Как узнать силу тока, зная мощность и напряжения

Чтобы ответить на вопрос, как определить ток, необходимо поделить электронапряжение на общее число ватт. При этом сделать все необходимые вычисления можно самостоятельно, а можно прибегнуть к специальному онлайн-калькулятору.

Расчет мощностного показателя по амперам и ваттам

Узнать потребление электроэнергии по токовой силе резистора можно умножением первой на сопротивление, выражаемое в Омах. В итоге, получится значение, представленное в вольтах, перемноженных на ом. Получится ампер.

Обратите внимание! Если нет сопротивления, нужно поделить ваттный показатель на токовую энергию, то есть следует поделить ватты на амперы и получится значение электроэнергии в вольтах. Понять мощностное показание через величину электричества с электронапряжением, можно умножив соответствующие показания с устройства.

Расчет электроэнергии через электромощность и электронапряжение

Формулы для расчета тока в трехфазной сети

Подсчитать токовую энергию в трехфазной сети сложно, поскольку вместе одной фазы есть три. К тому же, сложность заключается в использовании нескольких схем соединения. Трудность состоит в симметрии или ее отсутствии во время распределения нагрузки по фазам.

Для определения силы тока в трехфазной сети, нужно общее число ватт поделить на показатель 1,73, перемноженный на напряжение и косинус мощностного коэффициента, который отражает активную и реактивную составляющую сопротивления нагрузки. Что касается однофазной сети, то из выражения для подсчета убирается показатель 1,73. Остается формула I = P/(U*cos φ).

Формула подсчета электротока в трехфазной сети

Как рассчитать ампераж

Ампераж является значением электротока, которое выражена в амперах. Рассчитать ампераж можно так: I=P/U.

Подсчет ампеража

Расчет потребляемой мощности

Электромощность является величиной, которая отвечает за факт скорости изменения или передачи электрической энергии. Есть полная и активная мощностная нагрузка, а также активная и реактивная. Полная вычисляется так: S = √ (P2 + Q2), где P является активной частью, а Q реактивной. Для нахождения потребляемого мощностного показателя необходимо знать число электротока, которое потребляется нагрузкой, а также питательное напряжение, которое выдается при помощи источника.

Что касается бытового определения потребляемой электрической энергии, необходимо вычислить общее количество ватт питания электрических приборов и паспортные данные номинальной силы электротока котла. Как правило, все электрические приборы работают с переменным током и напряжением в 220 вольт. Для вычисления тока проще всего воспользоваться амперметром. Зная первый и второй параметры, реально узнать величину потребляемой энергии.

Стоит указать, что измерить мощность через напряжение или сделать расчет мощности по сопротивлению и напряжению возможно не только формулой, но и прибором. Для этого можно воспользоваться мультиметром с токоизмерительными клещами или специализированным измерителем — ваттметром.

Обратите внимание! Оба работают по одному и тому же принципу, указанному в руководстве по их эксплуатации.

Подсчет потребляемой мощности

Мощность, ток и напряжение — три составляющие расчета проводки в доме. Узнать все необходимые параметры в любой сети просто при помощи формул, представленных выше. От этих значений будет зависеть исправность работы всей домашней электрики и безопасность ее владельца.

Как рассчитать мощность электрического тока?

Большинство бытовых приборов, подключаемых к сети, характеризуются таким параметром, как электрическая мощность устройства. С физической точки зрения мощность представляет собой количественное выражение совершаемой работы. Поэтому для оценки эффективности того или иного устройства вам необходимо знать нагрузку, которую он будет создавать в цепи. Далее мы рассмотрим особенности самого понятия и как найти мощность тока, обладая различными характеристиками самого устройства и электрической сети.

Читайте так же:
Размеры картофелесажалки для мотоблока чертеж размеры

Понятие электрической мощности и способы ее расчета

С электротехнической точки зрения она представляет собой количественное выражение взаимодействия энергии с материалом проводников и элементами при протекании тока в электрической цепи. Из-за наличия электрического сопротивления во всех деталях, задействованных в проведения электротока, направленное движение заряженных частиц встречает препятствие на пути следования. Это и обуславливает столкновение носителей заряда, электроэнергия переходит в другие виды и выделяется в виде излучения, тепла или механической энергии в окружающее пространство. Преобразование одного вида в другой и есть потребляемая мощность прибора или участка электрической цепи.

В зависимости от параметров источника тока и напряжения мощность также имеет отличительные характеристики. В электротехнике обозначается S, P и Q, единица измерения согласно международной системы СИ – ватты. Вычислить мощность можно через различные параметры приборов и электрических приборов. Рассмотрим каждый из них более детально.

Через напряжение и ток

Наиболее актуальный способ, чтобы рассчитать мощность в цепях постоянного тока – это использование данных о силе тока и приложенного напряжения. Для этого вам необходимо использовать формулу расчета: P = U*I

  • P – активная мощность;
  • U – напряжение приложенное к участку цепи;
  • I — сила тока, протекающего через соответствующий участок.

Этот вариант подходит только для активной нагрузки, где постоянный ток не обеспечивает взаимодействия с реактивной составляющей цепи. Чтобы найти мощность вам нужно выполнить произведение силы тока на напряжение. Обе величины должны находиться в одних единицах измерения – Вольты и Амперы, тогда результат также получится в Ваттах. Можно использовать и другие способы кВ, кА, мВ, мА, мкВ, мкА и т.д., но и параметр мощности пропорционально изменит свой десятичный показатель.

Через напряжение и сопротивление

Для большинства электрических устройств известен такой параметр, как внутреннее сопротивление, которое принимается за константу на весь период их эксплуатации. Так как бытовые или промышленные единицы подключаются к источнику с известным номиналом напряжения, определять мощность достаточно просто. Активная мощность находится из предыдущего соотношения и закона Ома для участка цепи, согласно которого ток на участке прямо пропорционален величине приложенного напряжения и имеет обратную пропорциональность к сопротивлению:

I = U/R

Если выражение для вычисления токовой нагрузки подставить в предыдущую формулу, то получится такое выражение для определения мощности:

P = U*(U/R)=U 2 /R

  • P – величина нагрузки;
  • U – приложенная разность потенциалов;
  • R – сопротивление нагрузки.

Через ток и сопротивление

Бывает ситуация, когда разность потенциалов, приложенная к электрическому прибору, неизвестна или требует трудоемких вычислений, что не всегда удобно. Особенно актуален данный вопрос, если несколько устройств подключены последовательно и вам неизвестно, каким образом потребляемая электроэнергия распределяется между ними. Подход в определении здесь ничем не отличается от предыдущего способа, за основу берется базовое утверждение, что электрическая нагрузка рассчитывается как P = U×I, с той разницей, что напряжение нам не известно.

Поэтому ее мы также выведем из закона Ома, согласно которого нам известно, что падение напряжения на каком-либо отрезке линии или электроустановки прямо пропорционально току, протекающему по этому участку и сопротивлению отрезка цепи:

U=I*R

после того как выражение подставить в формулу мощности, получим:

P = (I*R)*I =I 2 *R

Как видите, мощность будет равна квадрату силы тока умноженной на сопротивление.

Полная мощность в цепи переменного тока

Сети переменного тока кардинально отличаются от постоянного тем, что изменение электрических величин, приводит к появлению не только активной, но и реактивной составляющей. В итоге суммарная мощность будет также состоять активной и реактивной энергии:

Суммарная мощность

  • S – полная мощность
  • P – активная составляющая – возникает при взаимодействии электротока с активным сопротивлением;
  • Q – реактивная составляющая – возникает при взаимодействии электротока с реактивным сопротивлением.
Читайте так же:
Перила из профильной трубы своими руками фото

Также составляющие вычисляются через тригонометрические функции, так:

P = U*I*cosφ

Q = U*I*sinφ

что активно используется в расчете электрических машин.

Треугольник мощностей

Рис. 1. Треугольник мощностей

Пример расчета полной мощности для электродвигателя

Отдельный интерес представляет собой нагрузка, подключенная к трехфазной сети, так как электрические величины, протекающие в ней, напрямую зависят от номинальной нагрузки каждой из фаз. Но для наглядности примера мы не будем рассматривать, как найти мощность несимметричного прибора, так как это довольно сложная задача, а приведем пример расчета трехфазного двигателя.

Особенность питания и асинхронной и синхронной электрической машины заключается в том, что на обмотки может подаваться и фазное и линейное напряжение. Тот или иной вариант, как правило, обуславливается способом соединения обмоток электродвигателя. Тогда мощность будет вычисляться по формуле:

В случае выполнения расчетов с линейным напряжением, чтобы найти мощность формула примет вид:

Мощность и линейное напряжение

Активная и реактивная мощности будут вычисляться по аналогии с сетями переменного тока, как было рассмотрено ранее.

Теперь рассмотрим вычисления на примере конкретной электрической машины асинхронного типа. Следует отметить, что официальная производительность, указываемая в паспортных данных электродвигателя – это полезная мощность, которую двигатель может выдать при совершении оборотов вала. Однако полезная кардинально отличается от полной, которую можно вычислить за счет коэффициента мощности.

Шильд электродвигателя

Рис. 2. Шильд электродвигателя

Как видите, для вычислений с шильда мы возьмем следующую информацию об электродвигателе:

  • полезная производительность – 3 кВт, а в переводе на систему измерения – 3000 Вт;
  • коэффициент полезного действия – 80%, а в пересчете для вычислений будем пользоваться показателем 0,8;
  • тригонометрическая функция соотношения активных и реактивных составляющих – 0,74%;
  • напряжение, при соединении обмоток треугольником составит 220 В;
  • сила тока при том же способе соединения – 13,3 А.

С таким перечнем характеристик можно воспользоваться несколькими способами:

S = 1,732*220*13,3 = 5067 Вт

Чтобы найти искомую величину, сначала определяем активную составляющую:

P = Pполезная / КПД = 3000/0.8 = 3750 Вт

Далее полную по способу деления активной на коэффициент cos φ:

S = P/cos φ = 3750/0.74 = 5067 Вт

Как видите, и в первом, и во втором случае искомая величина получилась одинакового значения.

Примеры задач

Для примера рассмотрим вычисление на участках электрической цепи с последовательным и параллельным соединением элементов. Первый вариант предусматривает ситуацию, когда все детали соединяются друг за другом от одного полюса источника питания до другого.

Последовательная расчетная цепь

Рис. 3. Последовательная расчетная цепь

Как видите на рисунке, в качестве источника мы используем батарейку с номинальным напряжением 9 В и три резистора по 10, 20 и 30 Ом соответственно. Так как номинальный ток нам не известен, расчет произведем через напряжение и сопротивление:

P = U 2 /R = 81 / (10+20+30) = 1.35 Вт

Для параллельной схемы подключения возьмем в качестве примера участок цепи с двумя резисторами и одним источником тока:

Параллельная схема подключения

Рис. 4. Параллельная схема подключения

Как видите, для удобства расчетов нам нужно привести параллельно подключенные резисторы к схеме замещения, из чего получится:

Тогда искомый номинал нагрузки мы можем узнать через значение тока и сопротивления:

Способ расчета показателя силы тока при выборе нужного сечения проводов

Наша компания предоставляет услуги по разработке электропроекта в квартирах. Мы подготовили для Вас эту статью с полезной информацией. Надеемся, что Вам она пригодится.

В течение реализации электропроекта, чтобы вычислить возможную потерю напряжения, необходимо обязательно знать такие величины, как нагрузка и длина всех отдельных участков в сети. Только после этого можно будет непосредственно начинать проектирование расположения электрической сети. С имеющимися показателями составляется расчетная схема. Она различна для 3-фазных сетей и 1-фазных.

В первом случае вычисленная нагрузка сети делится на три части, которые распределяются одинаково по 3-м фазам. Однако на практике не всегда получается распределить нагрузку равномерно. Точнее всего это можно сделать с сетями, в которых работают 3-фазные двигатели. Если же в них применяются 1-фазные потребители, то сделать это намного сложнее. Такие сети с 3-фазными двигателями устанавливаются в городских системах снабжения электричеством потребителей. В них обычно действуют 1-фазные приемники электричества, поэтому в расчете нагрузки, поделенной на три равные части, всегда есть небольшие отклонения. Но во время проектирования устанавливаются равные части показателя нагрузки. Такой подход позволяет упростить процесс проектирования. Обычно делается расчетная схема только на одну линейную часть сети, т.е. на одну фазу. Показатели к остальным фазам берутся, как равносильные. В схеме обозначаются дополнительно места монтирования плавких предохранителей и аппаратов защиты сети от возможных сбоев и аварийных ситуаций.

Читайте так же:
Наждачный круг для заточки твердосплавных резцов

Кроме всего этого во время проектирования электрической сети нужно обязательно учитывать особенность плана здания и разреза его помещений. Это необходимо потому, что в некоторых помещениях ранее уже была установлена электропроводка. На ней обычно указываются электротоки и мощность подключаемых приборов, в число которых входят розетки, осветительные приборы и т.п.

Способ расчета силы тока во время составления проекта базируется на уже существующем плане жилого населенного пункта или производственного предприятия. На нем обозначаются все точки включения разных групп электроприемников. Это могут быть отдельные дома, или просто знания производственного предприятия. При отсутствии такого плана невозможно сделать точный проект проектирования электросети. От этого в последующем зависит качество проведения электромонтажных работ.

На схеме длина отдельного участка электросети помечается согласно выбранному масштабу плана в целом. Если же чертежа нет, то тогда длины отдельных участков сети помечаются в реальном размере. Только в таком случае можно составить проект электросети без погрешностей.

Когда записывается расчетная схема электросети, соблюдать масштабирование, при нанесении на нее участков сети, не обязательно. Главное, чтобы верно были нанесены участки соединения отрезков электросети.

На рисунке А показан пример схемы электрической линии наружного монтажа. По ней доставляется ток в населенный пункт силой в 380/220В. На ней начерчены участки сети, которые измеряются в метрах. Они располагаются, как слева, так и сверху. Показана и нагрузка с помощью стрелок вправо и вниз. На них указаны расчетные мощности. Их измеряют в киловаттах. На приведенном примере схемы главной, магистральной линией является отрезок АБВ. От него идут ответвления. Это отрезки ВЕ, БД, ВГ.

Вычисление расчетных мощностей электросети

Вычисление расчетных мощностей электросети (нагрузок) достаточно сложная работа. Она выполняется, как при создании проекта «с нуля», так и во время реконструкции объекта и его сетей. Каждый из подключенных приборов (люстра, телевизор, холодильник и т.д.) берут от сети определенное номинальное число мощности при заданном номинальном значении напряжения на зажимах. Данная мощность берется за расчетную величину для конкретного приемника электричества. Потом осуществляется определение значения расчетной мощности для электродвигателя сети. Данная работа намного сложнее, чем предыдущая. Полученный верный результат зависит от крутящегося момента. Он связан с двигателем подключаемых механизмов, в число которых входят вентилятор, станок и транспортер. Вычисленная номинальная мощность помечается на корпусе двигателя. Данный показатель отличается от фактически существующей мощности. Получается, что, например, нагрузка токарного станка число не константное. Оно меняется от толщины стружки, которая снимается с детали, а также от размера объекта обработки.

Вычисление расчетной мощности двигателя является трудной задачей еще и потому, что в ходе работы следует принимать во внимание количество возможно подсоединенных приемников электричества. А это играет важную роль в ходе проведения электромонтажных работ.

Примером тому выступает высчитывание нагрузки для электросети, которая предназначена для обеспечения энергией мастерской. Там функционируют тридцать электрических двигателей. Часть из них всегда работают без остановки. К ним относят двигатели вентиляторов. А вот двигатели станков работают в режиме с определенными перерывами. Часть из них вообще функционируют с неполной нагрузкой. Поэтому расчетная мощность сети в этой ситуации признается за переменную величину. Всегда берется данное значение с запасом, т.е. максимальный показатель. После определяется максимальный средний показатель за промежуток времени, равный тридцати минутам.

Читайте так же:
Угол заточки ножа определение

Формула расчета мощности электрических приемников, определяемой в кВт.

Р = Кс х Ру

Кc – коэффициент, показывающий величину спроса при максимально возможной нагрузке. Данный показатель рассчитывается при максимальном числе приемников. Если определяется коэффициент двигателя, то необходимо обязательно рассчитывать нагрузку приемников каждого в отдельности.

Py – мощность определенной группы электрических приемников, которая узнается путем сложения номинальной мощности всех приемников. Рассчитывается в кВт.

Вычисление показателя расчетного тока электрической линии, как для одного приемника, так и для группы.

Когда предстоит задача отобрать диаметр сечения электрического прибора, тогда нужно обязательно выяснить и размер расчетного тока. Определяется два показателя. Один базируется на показателе плотности, а другой на условиях нагревания.

Формула вычисления расчетного тока 3-х фазного электрического приемника.

Где Р – нагрузка приемника, рассчитываемая в кВт.

Un- величина номинального напряжения приемника в комплекте с зажимами. Определяется, как величина линейного, межфазного напряжения в сети
Cos ? — константная величина мощности приемника.

Выше представленная формула используется для расчета мощности тока из группы однофазных или 3-х фазных приемников. Ко всему этому прилагается условие того, все имеющиеся приемники подсоединяются в одинаковых размерах к каждой отдельной фазе из трех возможных. Есть же специальная формула расчета мощности для 1-фазного приемника или нескольких, образующих группу, подсоединенных только к одной фазе 3-фазной сети.

Uнф – значение номинального напряжения каждого отдельного приемника, которое равно показателю фазного напряжения сети. В этом месте и осуществляется подсоединение приемников. Вычисляется значение в ваттах.

Cos ? — константная величина мощности приемника. Для лампочек света и нагревательных приборов данное значение равно единице. Это делает процесс расчета быстрее и проще.
Вычисление тока по существующей расчетной схеме электросети

Для примера берем электросеть небольшого жилого поселка. Она изображена на рисунке А. На нем расчетная нагрузка каждого отдельного дома, которая присоединяется к общей линии электросети, изображается с помощью стрелок. В конце стрелки написано значение, высчитанное в киловаттах. Чтобы создать проект проведения электричества в жилой поселок и отобрать необходимый диаметр сечения проводов, нужно вычислить нагрузку на все имеющиеся участки.

Расчет производится на базе первого закона Кирхгофа. Он говорит, что для любой точки электросети общая сумма поступающих токов может быть равна суммарному значению всех выходящих токов. Этот закон используется только для расчета нагрузок, выраженных в киловаттах.

Пример

Требуется найти наилучший, с точки зрения оптимальности, вариант распределения нагрузки по разным участкам электрической линии. Так на участке, длина которого равна восьмидесяти метров, в самой завершающей точке Г, где происходит вход его в общую сеть, нагрузка равна девяти киловаттам. На ответвлении в сорок метров нагрузка уже рассчитывается путем сложения нагрузок от домов, примыкающих к конечной точке ответвления ВГ. Т.е. 9+6=15 кВт. Чуть далее, на расстоянии в пятьдесят метров, нагрузка в точке В уже равна сумме трех показателей, а именно 15+4+5=24 кВт.

Таким же способом происходит расчет и всех оставшихся участков электросети. Чтобы сделать работу проще и быстрее, все вышеперечисленные значения указываются в строго определенном порядке. На рисунке А величины длины участков электролинии отмечаются в порядке слева и сверху, а нагрузка – справа и снизу. И наконец, любое проектирование электросети обязательно должно учитывать токи в электроустановочных зданиях, где происходит утечка.

Читайте так же:
Перевод прочности в твердость

Задание

Например, в ситуации с мастерской, 4-хпроводная электролиния, характеризуемая напряжением в 380/220В, осуществляет питание 30 электрических двигателей. Получается, что сумма мощностей равна сорока восьми киловаттам. Т.е. Py1 = 48 кВт. Сумма мощностей лампочек для света равна двум киловаттам. Ру2 = 2 кВт. Константное значение на спрос для осветительной и силовой нагрузки равно соответственно Кс2=0,9 и Кс1=0,35. Среднее константное значение мощности для всей в целом установки равно cos ф=0,75. Вопрос: вычислить расчетный ток электролинии.

Сначала производим расчет нагрузки электрических двигателей.

P1 = 0,35 х 48 =16,8 кВт

Далее рассчитываем расчетную нагрузку для осветительных приборов.

Теперь считаем конечную сумму мощностей.

Р= 16,8 + 1,8= 18,6 кВт.

Итого, расчетный ток вычисляем по формуле

Вычислив приблизительное значение расчетного тока, можно проверить правильность создания проекта прокладывания электросети и проведения монтажных работ.

Калькулятор мощности – расчет по току, напряжению, сопротивлению

С помощью калькулятора мощности вы можете самостоятельно выполнить расчет мощности по току и напряжению для однофазных (220 В) и трехфазных сетей (380 В). Программа также рассчитывает мощность через сопротивление и напряжение, или через ток и сопротивление согласно закону Ома. Значение cos φ принимается согласно указаниям технического паспорта прибора, усредненным значениям таблиц ниже или рассчитываются самостоятельно по формулам. Без необходимости рекомендуем не изменять коэффициент и оставлять равным 0.95. Чтобы получить результат расчета, нажмите кнопку «Рассчитать».

Смежные нормативные документы:

  • СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа»
  • СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»
  • СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства»
  • ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности»
  • ГОСТ 10434-82 «Соединения контактные электрические. Классификация»
  • ГОСТ Р 50571.1-93 «Электроустановки зданий»

Формулы расчета мощности

Мощность — это физическая величина, равная отношению количества работы ко времени совершения этой работы.
Мощность электрического тока (P) — это величина, характеризующая скорость преобразования электрической энергии в другие виды энергии. Международная единица измерения — Ватт (Вт/W).

— Мощность по току и напряжению (постоянный ток): P = I × U
— Мощность по току и напряжению (переменный ток однофазный): P = I × U × cos φ
— Мощность по току и напряжению (переменный ток трехфазный): P = I × U × cos φ × √3
— Мощность по току и сопротивлению: P = I 2 × R
— Мощность по напряжению и сопротивлению: P = U 2 / R

  • I – сила тока, А;
  • U – напряжение, В;
  • R – сопротивление, Ом;
  • cos φ – коэффициент мощности.

Расчет мощности (закон Ома)

Расчет косинуса фи (cos φ)

φ – угол сдвига между фазой тока и напряжения, причем если последний опережает ток сдвиг считается положительным, если отстает, то отрицательным.

cos φ – безразмерная величина, которая равна отношению активной мощности к полной и показывает насколько эффективно используется энергия.

Формула расчета косинуса фи: cos φ = S / P

  • S – полная мощность, ВА (Вольт-ампер);
  • P – активная мощность, Вт.

Активная мощность (P) — реальная, полезная, настоящая мощность, эта нагрузка поглощает всю энергию и превращает ее в полезную работу, например, свет от лампочки. Сдвиг по фазе отсутствует.

Формула расчета активной мощности: P (Вт) = I × U × cos φ

Реактивная мощность (Q) — безваттная (бесполезная) мощность, которая характеризуется тем, что не участвует в работе, а передается обратно к источнику. Наличие реактивной составляющей считается вредной характеристикой цепи, поскольку главная цель существующего электроснабжения — это сокращение издержек, а не перекачивание ее туда и обратно. Такой эффект создают катушки и конденсаторы.

Формула расчета реактивной мощности: P (ВАР) = I × U × sin φ

Полная мощность электроприбора (S) — это суммарная величина, которая включает в себе как активную, так и реактивную составляющие мощности.

Формула расчета полной мощности: S (ВА) = I × U или S = √( P 2 + Q 2 )

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector