Как посчитать силу тока через мощность электроприборов: нагрузка в однофазных и трехфазных сетях
Знать в амперах силу тока, протекающего в цепи, важно для расчета сечения провода, которым прокладывается проводка, и выбора автомата, предохраняющего сеть от перегрузок. Большее, чем нужно, значение сечения вызывает дополнительные затраты, меньшее — вызовет перегрев электропроводки, что чревато расплавлением изоляции кабеля и пожаром.
Правильный выбор автомата также важен, так как большой запас по току окажется бесполезен, если выключатель сработает поздно, и оборудование успеет выйти из строя, а слишком маленький запас вызовет очень частое срабатывание аварийного отключения при повышении потребляемой мощности в допустимых пределах.
Сила тока в розетке на 220 В обычно не превышает 6 ампер. Это значит, что суммарная мощность подключенных к розетке электроприборов не должна превышать 1300 Вт. В противном случае требуется укладка особых проводов с увеличенным сечением.
Как посчитать силу тока через мощность электроприборов: нагрузка в однофазных и трехфазных сетях • Мир электрики
Вычисление мощности
Формула мощности электрического тока и принцип расчета будут отличаться при рассмотрении цепей постоянного и переменного токов. Постоянный ток используется в бортовой сети автомобилей, портативных устройствах, питающем напряжении троллейбусов. Переменный — применяется в электрической проводке зданий, мощных электродвигателях и генераторах.
При постоянном напряжении
Чтобы предположить значение тока, нужно знать мощность используемых потребителей электроэнергии. Расчет тока по мощности производится из этой величины по формуле:
где I — сила тока, U — напряжение в сети, P — суммарная мощность, которую будут потреблять подключенные устройства.
При переменном напряжении
Для питания электрических сетей домашних и офисных зданий используется переменное напряжение. Его применение обосновано несколькими причинами:
А для питания устройств постоянного тока применяются разного рода выпрямители.
Мощность переменного тока сильно зависит от параметров питаемой нагрузки. Поэтому формула электрической мощности в переменных сетях приобретает вид:
В таких цепях это активная мощность, то есть превращающаяся при работе в другие виды энергии: электромагнитную и тепловую.
Существует и реактивная мощность. Она определяет энергию, подаваемую с источника питания в реактивные элементы, а затем возвращаемая этими элементами обратно. Формула мощности тока для реактивных цепей имеет вид:
Здесь sinφ характеризует вклад в полную мощность индуктивных и конденсаторных элементов. Измеряется реактивная мощность в таких единицах, как вар (вольт-ампер реактивный).
В промышленных электросетях распространены трехфазные системы. Их преимущества важны для индустрии:
- Более экономная передача электричества на дальние расстояния;
- Уменьшение затрат при создании электродвигателей 3-х фазной системы;
- Равномерность механической нагрузки на электрогенератор.
Особенностью трехфазных систем электрического тока является то, что напряжение в этих системах используется повышенное, равное 380 В. При распределенной по трем ветвям нагрузке это приводит к уменьшению рабочего тока по отношению к однофазной системе, в которой рабочим напряжением принято 220 В. Формула для расчета мощности в трехфазной цепи будет иметь следующий вид:
Повышающий коэффициент 1,73 здесь связан с распределённой нагрузкой и меньшим влиянием реактивной составляющей в таких системах.
Рассчитать значение переменного тока, зная потребляемую мощность, легко по указанным формулам. Например, для однофазной сети:
Как правильно сделать расчет мощности трехфазной сети
Для того, чтобы узнать мощность потребляемого электричества по напряжения и току, нужно знать сколько энергии потребляется. Для этого нужно сопоставить все используемые энерго потребители (узнать количество потребляемой энергии тем или иным предметом можно прочитав информацию на бирке, корпусе или же паспортных данных прибора).
Также следует знать свой тип мощности в трехфазной цепи: равномерная (симметричная) или неравномерная (несимметричная).
Особенность симметричной нагрузки является то, что распределение нагрузки по фазам проходит равносильно (некие небольшие разбежности не принимаются к вниманию), а в нулевом проводе мощность трехфазного тока равна 0.
При несимметричной нагрузке ток по всем фазам разный. Например, если с помощью трехфазной сети освещается здание, где в первому ряду горят все 12 ламп, во второму 6-ая лампа не горит, а в последнем не горит 11-ая.
В такой ситуации нужно воспользоваться клещами определить отдельно ток во всех фазах.
Формулы для правильного исчисления полной мощности трехфазной цепи
Мощность — является физической мерой, в которой время выполнения работы равняется количеству этой работы.
P(мощь электрического тока) — единица, обозначающая скорость, с которой электрическое питание преобразуется в другие типы питания. Единицей измерения является Ватт (Вт/W).
Формула мощности для:
— Постоянного тока: P = I(сила тока, А) × U(напряжение,В).Расчет тока по мощности тоже происходит по этой формуле.
— Переменного тока фазной сети: P = I × U × cos(коэффициент мощности) × √3
Cos – коэффициент мощности, показывающий эффективность использования энергии, равносильно соотношению полной мощности к активной.
Cos = S(полная мощность, ВА) / P(активная мощность Вт)
Активная мощность (P) — реальная мощность, в которой энергия поглощаемая нагрузкой превращается в реальную работу. Примером этого процесса является свет.
P (Вт) = I × U × cos
Реактивная мощность (Q) — без ваттная мощность, не берет участие непосредственно в процессе, а просто возвращается назад к первоисточнику.
P (ВАР) = I × U × sin
Полная мощность электрического датчика (S) — величина, состоящая как с реактивной мощности, так и с активной.
S (ВА) = I × U или S = √(P2 + Q2)
Как рассчитать мощность трехфазной сети: формулы для расчета показателей
Характеристики трехфазной системы
Трехфазная система электропитания характеризуется несколькими значениями напряжения и тока. Все зависит от того, между какими точками схемы производятся измерения:
Соотношение между данными параметрами:
При симметричном распределении нагрузки токи во всех проводах равны. В четырехпроводной схеме (с заземленным нулем) ток в нулевом проводнике отсутствует, поэтому даже при обрыве нуля сеть продолжает нормально функционировать.
В том случае, когда потребление энергии по фазам различается, в нейтральном проводе протекает некоторый ток. Полный обрыв нейтрального проводника вызывает перекос фаз, поэтому напряжение на проводах может измениться в диапазоне от нуля до линейного.
Важно! Поэтому для правильного расчета и уменьшения нагрузки на генераторное оборудование в реактивных цепях устанавливают корректоры коэффициента мощности. Цепи с корректором приближают коэффициент cosϕ к единице.
Измерение реактивной мощности в трехфазных цепях
- электросауна (12 кВт) — 60 А;
- электроплита (10 кВт) — 50 А;
- варочная панель (8 кВт) — 40 А;
- электроводонагреватель проточный (6 кВт) — 30 А;
- посудомоечная машина (2,5 кВт) — 12,5 А;
- стиральная машина (2,5 кВт) — 12,5 А;
- джакузи (2,5 кВт) — 12,5 А;
- кондиционер (2,4 кВт) — 12 А;
- СВЧ-печь (2,2 кВт) — 11 А;
- электроводонагреватель накопительный (2 кВт) — 10 А;
- электрочайник (1,8 кВт) — 9 А;
- утюг (1,6 кВт) — 8 А;
- солярий (1,5 кВт) — 7,5 А;
- пылесос (1,4 кВт) — 7 А;
- мясорубка (1,1 кВт) — 5,5 А;
- тостер (1 кВт) — 5 А;
- кофеварка (1 кВт) — 5 А;
- фен (1 кВт) — 5 А;
- настольный компьютер (0,5 кВт) — 2,5 А;
- холодильник (0,4 кВт) — 2 А.
Видео
Наиболее простым примером может считаться расчет потребления энергии симметричной нагрузкой. Сколько будет потреблять электроэнергии трехфазный асинхронный двигатель, подключенный в сеть с линейным напряжением 380 В, и потребляющий ток 10 А по каждой фазе? Коэффициент мощности cosϕ=0.76. Тогда потребляемая мощность равна:
- Фазное напряжение – 220 В;
- Потребление по линиям – 10 А, 5 А, 2 А;
- Первые две фазы подключены к активной нагрузке (электроплита, чайник);
- Третья нагружена на люминесцентные светильники с cosϕ=0,5.
Pобщ=Uа∙Iа∙cosϕа+ Ub∙Ib∙cosϕb+ Uc∙Ic∙cosϕc=220∙10+220∙5+220∙2∙0,5=3520 ВА.
Используя онлайн калькулятор расчетов, можно избавиться от большинства ошибок и сократить время вычислений. Требуется лишь правильно ввести данные по текущим параметрам
