Как рассчитать мощность, силу тока и напряжение: принципы и примеры расчета для бытовых условий
Содержание:
Как рассчитать число ампер в сети
На практике применяют разные схемы вычислений. В частности, пользуются автоматизированными программами (калькуляторами). Такие инструменты предлагают бесплатно специализированные сайты в режиме онлайн. Ниже представлены формулы и примеры, которые помогут рассчитывать электрические параметры самостоятельно.
Как узнать ток, зная мощность и напряжение
Источник питания постоянного тока (аккумулятор) обеспечивает напряжение на выходе 12 Вольт. Известна мощность потребления – 2 Вт. Как рассчитать ампераж, показано на примере:
I=P/U=2/12=0,167 А.
К сведению. Для удобства на практике применяют дробные и кратные величины. В данном примере – 167 мА (миллиампер).
Как узнать напряжение, зная силу тока
Выше показано, как посчитать амперы, зная мощность и напряжение. Эту же формулу используют для обратного действия. Если сила тока равна 200 мА, при мощности 2 Вт в точках измерения, прибор покажет следующее напряжение:
U = P/I = 2/0,2 = 10 V.
Как рассчитать мощность, зная силу тока и напряжение
Результат можно вычислить с помощью следующего примера:
P = I*U = 0,2 * 10 = 2 Вт.
Формулы для расчета мощности
В левой части рисунка приведена формула для расчета механической мощности:
- А – полезная работа в Джоулях;
- t – временной период, за который выполнена эта операция.
Как определить мощность цепи, имея тестер сопротивления
В реальных условиях существенное влияние оказывает электрическое сопротивление проводника. Выбрав соответствующий режим, можно узнать действительное значение с помощью мультитестера. Переключатель устанавливают в положение, которое соответствует определенному диапазону. Переходят от больших значений к малым до появления индикации на экране.
При R=20 Ом, зная силу тока I= 200 мА, мощность вычисляют по следующей формуле:
P = I2*R = 0,04*20 = 0,8 Вт.
При необходимости уточняют напряжение:
U = I*R = 0,2*20 = 4 V.
Формула расчета сечения провода
Площадь сечения цилиндрического проводника вычисляют по стандартной геометрической формуле подсчета:
S = π * (D/2)2,
где:
- π – число Пи (3,14);
- D – диаметр.
При отсутствии специализированных инструментов узнавать размер можно с применением подручных средств. Взяв карандаш или другую подходящую основу с одинаковой шириной по продольной оси, наматывают последовательно провод. Приложив конструкцию к линейке, уточняют длину. Делением на количество витков получают диаметр проводника. Далее пользуются рассмотренной выше формулой.
Таблица ватт ампер для выбора сечения проводников по максимальному току (суммарной мощности потребления)
| Площадь сечения, мм кв. | Материал проводника | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Алюминий | Медь | |||||||
| Напряжение 220 V | Напряжение 380 V | Напряжение 220 V | Напряжение 380 V | |||||
| Ток (I), А | Мощность потребления (P), киловатт за час | I | P | I | P | I | P | |
| 2,5 | 20 | 4,4 | 19 | 12,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 28 | 6,1 | 23 | 15,1 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 36 | 7,9 | 30 | 19,8 | 46 | 10,1 | 40 | 26,4 |
| 10 | 50 | 11 | 39 | 25,7 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 60 | 13,2 | 55 | 36,3 | 85 | 18,7 | 75 | 49,5 |
Расчет тока по мощности и напряжению
Основные формулы не только показывают, как посчитать амперы. Они демонстрируют зависимость тока от напряжения, мощности, сопротивления:
- I = P/U;
- I = U/ R;
- I = √P/R.
При большой длине проводника существенно возрастает влияние потерь, которые определяются особенностями определенного материала. Часть энергии используется впустую на обогрев окружающего пространства. Приходится делать коррекции для устойчивого питания конкретной нагрузки.
Для учета этого фактора делают уточненный расчет сопротивления:
R= (p*L)/ S,
где:
- p – удельный коэффициент (0,03 – алюминий, 0,0175 – медь);
- L – длина линии.
Вычисляют процентное отношение потерь по напряжению в идеальных условиях и с учетом удельного сопротивления определенного материала. Если полученное значение более 5%, выбирают кабельную продукцию с большим сечением из серийной номенклатуры.
Важно! При расчете умножают длину на два, чтобы учесть потери во всей цепи питания (от источника до подключенного оборудования и обратно)
Электричество
Электричество – это природное явление, подтверждающее существование, взаимодействие и движение электрических зарядов. Электричество впервые было обнаружено еще в VII веке до н.э. греческим философом Фалесом
Фалес обратил внимание на то, что если кусочек янтаря потереть о шерсть, он начинает притягивать к себе легкие предметы. Янтарь на древнегреческом – электрон. Вот так и представляю себе, сидит Фалес, трет кусок янтаря о свой гиматий (это шерстяная верхняя одежда у древних греков), а затем с озадаченным видом смотрит, как к янтарю притягиваются волосы, обрывки ниток, перья и клочки бумаги
Вот так и представляю себе, сидит Фалес, трет кусок янтаря о свой гиматий (это шерстяная верхняя одежда у древних греков), а затем с озадаченным видом смотрит, как к янтарю притягиваются волосы, обрывки ниток, перья и клочки бумаги.
Данное явление называется статическим электричеством. Вы можете повторить данный опыт. Для этого хорошенько потрите шерстяной тканью обычную пластмассовую линейку и поднесите ее к мелким бумажным кусочкам.
Следует отметить, что долгое время это явление не изучалось. И только в 1600 году в своем сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле» английский естествоиспытатель Уильям Гилберт ввел термин – электричество. В своей работе он описал свои опыты с наэлектризованными предметами, а также установил, что наэлектризовываться могут и другие вещества.
Далее на протяжении трех веков самые передовые ученые мира исследуют электричество, пишут трактаты, формулируют законы, изобретают электрические машины и только в 1897 году Джозеф Томсон открывает первый материальный носитель электричества – электрон, частицу, благодаря которой возможны электрические процессы в веществах.
Электрон – это элементарная частица, имеет отрицательный заряд примерно равный -1,602·10-19 Кл (Кулон). Обозначается е или е–.
Что измеряется
Ватт является измерительной мощностной единицей, а также тепловым потоком, потоком звуковой электроэнергии, мощностью постоянного электротока, активной и полной мощностью электротока, потоком излучения и энергопотоком ионизирующего излучения в международной измерительной системе. Стоит указать, что это скалярная измерительная величина.
Перевод вт в квт
Чтобы было удобно применять ватт, международной системой принято использование приставок, которые определяют десятичную кратность к исходному показателю. Как правило, для ватта используется киловатт. В переводе с греческого приставка кило обозначает тысячу. Использование приставки обозначает увеличение исходной величины на 103 раза.
Киловатт в час является несистемной измерительной единицей, которая показывает, когда произведена или потреблена энергия и в каком количестве. Также она показывает механическую выполненную работу и теплоту. Используется, для того чтобы измерять бытовое потребление электрической энергии или измерять выработку электрической энергии в энергетике.
Для чего нужны мощностные данные? Это необходимо для вычисления суммарной приборной мощности и вычисления необходимого проводного сечения, выбора подходящего автомата, который мог бы выдерживать их нагрузку.
Обратите внимание! Киловатты используются для обозначения мощности многих машин с агрегатами, окружающего человека в плане быта и производства. Электроплиты с кухонными электроприборами, бытовыми кондиционерами, стиральными машинами и пылесосами являются неполным перечнем электрических устройств, на которых возможно посмотреть, как обозначается номинальная мощность в киловаттах. Это относится к двигателю внутреннего сгорания современных машин
Наряду с тем, что используется киловатт, часто мощность обозначается в лошадиной силе
Это относится к двигателю внутреннего сгорания современных машин. Наряду с тем, что используется киловатт, часто мощность обозначается в лошадиной силе.
Это внесистемная единица, которая была создана со времени появления паровой машины, приведшей на конной тяге. Для понимания соотношения, перевести киловатты в лошадиные силы, можно, используя следующую формулу: 1 киловатт = 1,36 лошадиных сил.
Как перевести амперы в ватты
Однако на практике встречается и задача обратная.
Например, купили новый прибор, скажем, посудомойку в 2000 ватт на кухню. Включили — и сразу автомат защиты на щитке сработал, и все выключилось. Это значит, что суммарный ток на всех электропотребительных приборах превысил номинал автомата. А на нем написано «16 ампер». Ну и где найти конвертер, чтобы, зная мощности всего, что включено в розетки, определить суммарный ток?
Хорошо, у нас было:
- холодильник на 500 Вт,
- микроволновка на 1500 Вт,
- одна лампочка на 100 ватт и две по 70 ватт (лампочка на 12 вольт в холодильнике не в счет) — и вот купили теперь посудомойку. Надо все это взять и конвертировать в амперы, вырубившие нам автомат.
Так как все приборы подключены параллельно к одному и тому же напряжению в 220 вольт, можно суммировать все мощности и разделить на это напряжение.
Nсум.до = 500 + 1500 + 100 + 70 + 70 = 2240 Вт.
Это была мощность до нового приобретения. Ток суммарный был
Iсум.до = 2240/220 = 10,18 ампер
После добавления посудомойки мощность и ток стали:
Nсум. = 2240 +2000 = 4240 ватт
Iсум. = 4240/220 = 19,273 ампер.
Теперь понятно, почему 16-амперный автомат вырубило.
Осталось решить, что делать дальше: развести наши приборы по разным розеточным сетям с разными автоматами, протянуть ли посудомоечной машине индивидуальную линию питания с отдельным автоматом или просто поставить автомат номиналом повыше.
Вот таблица номиналов защитных автоматов, показывающая, до каких токов можно нагружать автоматы.
Таблица номиналов защитных автоматов
В нашем случае подойдет 20-амперный. Однако полученная нами суммарная мощность в 4240 ватт (4,24 кВт) очень близка к порогу его отключения 4,4 кВт. Стоит включить, допустим, электрический чайник, и мы по току опять выйдем за пределы контрольного диапазона автомата. Придется выбирать следующий по номиналу — 25 А.
Теперь можно добавлять еще мощностей, до 5,5 кВт наш автомат выдержит.
Однако нужно еще иметь в виду, что проводка в квартирах обычно устаревшая, и возросший ток ей может оказаться совсем не по зубам.
Поэтому хорошо иметь у себя небольшой калькулятор, позволяющий делать быстрые прикидки. Зная, сколько ватт (или киловатт) в подключаемых приборах, находить ток и выбирать наиболее приемлемое решение.
Калькулятор выполнен в Excel. Им можно воспользоваться, если на него кликнуть. Вводить в нем нужно только одно значение — суммарную мощность потребителей электрической сети (самая верхняя строчка). Он делает расчет суммарного тока (ячейка B3, точность 10 миллиампер), который будет питать такую мощность при 220 вольтах.
Суммировать мощности приборов совсем не обязательно самому. Достаточно ввести в ячейке сумму, как это принято в Excel, в виде
Номинаты автомата
Номиналы автоматов, которые не смогут выдержать такого тока, будут автоматически отмечены слева от них красными крестиками. Следовательно, первый из подходящих автоматов – следующий, то есть для нашего примера 20. Хотя мы выбрали 25 А.
Физические единицы, характеризующие бытовую электросеть
Большинству читателей эти величины хорошо известны еще со школьной скамьи – они обязательно входят в базовый курс физики. Тем не менее, невостребованная длительное время информация имеет свойство прятаться в глубинах сознания, поэтому – «освежим» ее.
Для того чтобы по замкнутой цепи пошел электрический ток, необходимо наличие напряжения. А напряжение – это разность потенциалов на противоположенных концах цепи — чаще всего рассматривается от источника питания. Сам же потенциал – это величина накопленного в данной точке электрического заряда, по сути – ее энергетическая способность. И потенциал, и его разность исчисляются в вольтах (В).
Замер напряжения в бытовой сети переменного тока
Напряжение может быть постоянным (что хорошо знают, например, автомобилисты), или переменным, в котором полюса меняются местами с определенной частотой. Это дает множество преференций в вопросах передачи электроэнергии на большие расстояния и ее использования по назначению. Поэтому-то нам в повседневной жизни чаще приходится иметь дело именно с переменным – 220 вольт (В) при частоте 50 герц (Гц).
Если напряжение (разность потенциалов) достаточно велико для того, чтобы «протолкнуть» носители зарядов (электроны, ионы) по замкнутой цепи через нагрузку, в этой цепи появляется электрический ток. Он характеризуется особой величиной – силой тока, показывающей, сколько заряда прошло через конкретную точку в единицу времени, то есть в секунду. Для силы тока «выделена» особая единица измерения – ампер (А).
Измерить силу тока амперметром бывает значительно сложнее – прибор должен включаться последовательно с тестируемым участком (элементом) схемы, то есть приходится организовывать искусственный разрыв цепи.
Ток пропускается через нагрузку не просто так – от него ждут выполнения определенной работы, чаще всего связанной с преобразованием электрической энергии в другую — кинетическую, тепловую, звуковую и т.п. Количественное выражение выполняемой работы за единицу времени как раз и является мощностью. У нее своя единица измерения – ватт (Вт).
Вот эту мощность мы как раз и научимся оценивать, исходя из силы тока в цепи. И, естественно, наоборот.
Раз речь пошла о базовых формулах, то самое время их напомнить.
Итак, согласно закону Ома
I = U / R
где:
I — сила тока (А);
U — напряжение (В);
R — сопротивление (Ом).
Мощность же в цепи переменного или постоянного тока можно описать следующей базовой формулой:
P = U × I
Сразу скажем, что оговорка про «базовую формулу» была сделана вовсе не зря. В цепи переменного тока при использовании некоторых типов нагрузки данное соотношение может претерпеть некоторые трансформации – об этом будет рассказано в свое время.
Итак, определив или имея изначально значение одного из параметров, несложно чисто математически вычислить показатель другого параметра. При этом напряжение в сети выступает некоторой «константой»: она или уже известна, или сразу замеряется вольтметром — благо, сделать это, в отличие от силы тока, труда не составит.
Если остаются вопросы по основным физическим величинам в электрике – рекомендуем посмотреть довольно доходчивый видеосюжет на эту тему:
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.
Вам это будет интересно Обозначение разного электрооборудованья на схемах
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
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.
Что влияет на мощность тока
Добавление электрического сопротивления позволяет учесть потери в подключенной цепи (нагрузке). В формуле нахождения мощности для полной цепи учитывают параметры источника питания. Для более точного анализа следует оценить скорость потребления энергии на единицу объема проводника (ΔV).
Мощность равна формуле:
Pуд = Rуд * j2,
где:
- Rуд – удельное сопротивление;
- j – плотность тока соответствующего участка цепи.
Из этого выражения понятна зависимость расхода электричества от проводимости. Данное соотношение определяет требования к используемой кабельной продукции. При недостаточном сечении (высоком уровне примесей) увеличивается нагрев. Аналогичный результат получают при подключении мощной нагрузки. На определенном уровне произойдет тепловое разрушение материала.
К сведению. Этот процесс является причиной типичных аварийных ситуаций. Для предотвращения повреждений применяют специализированную технику – автоматические выключатели.
Отличия мощности при постоянном и переменном напряжении
Ведем обозначения электрических величин, которые приняты в нашей стране:
- Р − активная мощность, измеряется в ваттах, обозначается Вт;
- Q − реактивная мощность, измеряется в вольт амперах реактивных, обозначается ВАр;
- S − полная мощность, измеряется в вольт амперах, обозначается ВА;
- U − напряжение, измеряется в вольтах, обозначается ВА;
- I − ток, измеряется в амперах, обозначается А;
- R − сопротивление, измеряется в омах, обозначается Ом.
Назовем основные отличия P на постоянном и Q на переменном электротоке. Расчет P на постоянном электротоке получается наиболее простым. Для участков электрической цепи справедлив закон Ома. В этом законе задействованы только величина приложенного U (напряжения) и величина сопротивления R.
Расчет S (полной мощности) на переменном электротоке производится несколько сложнее. Кроме P, имеется Q и вводится понятие коэффициента мощности. Алгебраически складывая активную P и реактивную Q, получают общую S.
Что такое «вольт-ампер»
Прежде, чем рассматривать, как ва перевести в ватты, нужно усвоить, что это такое мощность ва. Вольт-ампер является внесистемной измерительной единицей. В России ее часто используют на равных с ваттом – единицей международной системы СИ. Мощность ва равна перемноженным друг на друга действующим показателям силы тока и напряжения. На письме измерительную единицу принято показывать как В·А или V·A. Есть и дольные, и кратные единицы, например, в одном мегавольтампере содержится миллион ВА. Такую единицу обозначают как МВ·А, в профессиональной речи именуют «эмва». Киловольт-ампер равен тысяче ВА. Дольные единицы на практике, как правило, не используются.
Важно! Иногда В·А ошибочно приравнивают к полной мощности или рассматривают как единицу, абсолютно эквивалентную ватту. Это ошибка, связанная с отождествлением некоторой величины и ее размерности. В вольт-амперах измеряется полная электрическая мощность, применяется эта единица для оценки мощности в цепях, где действует переменный электроток: в этих условиях потребность ва переводить в ватты отсутствует, так как они друг другу равны
При работе с постоянным током дела обстоят иначе: вольт-амперный показатель приравнивается к активной (а не общей) мощности в ваттах, в этом случае для выяснения мощностных характеристик потребуется провести некоторые расчеты
В вольт-амперах измеряется полная электрическая мощность, применяется эта единица для оценки мощности в цепях, где действует переменный электроток: в этих условиях потребность ва переводить в ватты отсутствует, так как они друг другу равны. При работе с постоянным током дела обстоят иначе: вольт-амперный показатель приравнивается к активной (а не общей) мощности в ваттах, в этом случае для выяснения мощностных характеристик потребуется провести некоторые расчеты.
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
Расчёт мощности по току и напряжению
Данный расчет происходит по факту мощности, проделывать его необходимо еще до начала проектирование своего жилища (дома, квартиры).
- Из этого значение зависят кабеля питающие приборы которые подключены к электросети.
- По формуле можно вычислить силу тока, для этого понадобиться взять точное напряжение сети и нагрузку питающихся приборов. Ее величина дает нам понять площадь сечение жил.
Если вам известны все электроприборы, которые в будущем должны питаться от сети, тогда можно легко сделать расчеты для схемы электроснабжение. Эти же расчеты можно выполнять и для производственных целей.
Однофазная сеть напряжением 220 вольт
Формула силы тока I (A — амперы):
I=P/U
Где P — это электрическая полная нагрузка (ее обозначение обязательно указывается в техническом паспорте данного устройства), Вт — ватт;
U — напряжение электросети, В (вольт).
В таблице представлены стандартные нагрузки электроприборов и потребляемый ими ток (220 В).
| Электроприбор | Потребляемая мощность, Вт | Сила тока, А |
| Стиральная машина | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Джакузи | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Электроподогрев пола | 800 – 1400 | 3,6 – 6,4 |
| Стационарная электрическая плита | 4500 – 8500 | 20,5 – 38,6 |
| СВЧ печь | 900 – 1300 | 4,1 – 5,9 |
| Посудомоечная машина | 2000 — 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Морозильники, холодильники | 140 — 300 | 0,6 – 1,4 |
| Мясорубка с электроприводом | 1100 — 1200 | 5,0 — 5,5 |
| Электрочайник | 1850 – 2000 | 8,4 – 9,0 |
| Электрическая кофеварка | 6з0 — 1200 | 3,0 – 5,5 |
| Соковыжималка | 240 — 360 | 1,1 – 1,6 |
| Тостер | 640 — 1100 | 2,9 — 5,0 |
| Миксер | 250 — 400 | 1,1 – 1,8 |
| Фен | 400 — 1600 | 1,8 – 7,3 |
| Утюг | 900 — 1700 | 4,1 – 7,7 |
| Пылесос | 680 — 1400 | 3,1 – 6,4 |
| Вентилятор | 250 — 400 | 1,0 – 1,8 |
| Телевизор | 125 — 180 | 0,6 – 0,8 |
| Радиоаппаратура | 70 — 100 | 0,3 – 0,5 |
| Приборы освещения | 20 — 100 | 0,1 – 0,4 |
На рисунке вы можете видет схему устройства электроснабжение дома при однофазном подключении к сети 220 вольт.
Как и показано на рисунке, все потребители должны быть подключены к соответствующим автоматам и счетчику, далее к общему автомату который будет выдерживать общею нагрузку дома. Кабель который будет доводит ток, должен выдерживать нагрузку всех подключенных бытовых приборов.
В таблице ниже показана скрытая проводка при однофазной схеме подключение жилища для подбора кабеля при напряжении 220 вольт.
| Сечение жилы провода, мм2 | Диаметр жилы проводника, мм | Медные жилы | Алюминиевые жилы | ||
| Ток, А | Мощность, Вт | Ток, А | Мощность, кВт | ||
| 0,50 | 0,80 | 6 | 1300 | ||
| 0,75 | 0,98 | 10 | 2200 | ||
| 1,00 | 1,13 | 14 | 3100 | ||
| 1,50 | 1,38 | 15 | 3300 | 10 | 2200 |
| 2,00 | 1,60 | 19 | 4200 | 14 | 3100 |
| 2,50 | 1,78 | 21 | 4600 | 16 | 3500 |
| 4,00 | 2,26 | 27 | 5900 | 21 | 4600 |
| 6,00 | 2,76 | 34 | 7500 | 26 | 5700 |
| 10,00 | 3,57 | 50 | 11000 | 38 | 8400 |
| 16,00 | 4,51 | 80 | 17600 | 55 | 12100 |
| 25,00 | 5,64 | 100 | 22000 | 65 | 14300 |
Как и показано в таблице, сечение жил зависит и от материала из которого изготовлен.
Трёхфазная сеть напряжением 380 В
В трехфазном электроснабжении сила тока рассчитывается по следующей формуле:
I = P /1,73 U
P — потребляемая мощность в ватах;
U — напряжение сети в вольтах.
В техфазной схеме элетропитания 380 В, формула имеет следующий вид:
I = P /657, 4
Если к дому будет проводиться трехфазная сеть 380 В, то схема подключения будет иметь следующий вид.
В таблице ниже представлена схема сечения жил в питающем кабеле при различной нагрузке при трехфазном напряжении 380 В для скрытой проводки.
| Сечение жилы провода, мм2 | Диаметр жилы проводника, мм | Медные жилы | Алюминиевые жилы | ||
| Ток, А | Мощность, Вт | Ток, А | Мощность, кВт | ||
| 0,50 | 0,80 | 6 | 2250 | ||
| 0,75 | 0,98 | 10 | 3800 | ||
| 1,00 | 1,13 | 14 | 5300 | ||
| 1,50 | 1,38 | 15 | 5700 | 10 | 3800 |
| 2,00 | 1,60 | 19 | 7200 | 14 | 5300 |
| 2,50 | 1,78 | 21 | 7900 | 16 | 6000 |
| 4,00 | 2,26 | 27 | 10000 | 21 | 7900 |
| 6,00 | 2,76 | 34 | 12000 | 26 | 9800 |
| 10,00 | 3,57 | 50 | 19000 | 38 | 14000 |
| 16,00 | 4,51 | 80 | 30000 | 55 | 20000 |
| 25,00 | 5,64 | 100 | 38000 | 65 | 24000 |
Для дальнейшего расчета питания в цепях нагрузки, характеризующейся большой реактивной полной мощностью, что характерно применению электроснабжения в промышленности:
- электродвигатели;
- индукционные печи;
- дроссели приборов освещения;
- сварочные трансформаторы.
Это явление в обязательном порядке необходимо учитывать при дальнейших расчетах. В более мощных электроприборах нагрузка идет гораздо больше, поэтому в расчетах коэффициент мощности принимают 0,8.
При подсчете нагрузки на бытовые приборы запас мощности нужно брать 5%. Для электросети этот процент становит 20%.
Связь мощности и тока в трехфазной сети
Принцип расчета мощности и тока для трехфазных сетей остается прежним. Главное отличие заключается в незначительной модернизации расчетных формул, что позволяет полноценно учесть особенности построения этого вида проводки.
В качестве базового соотношения традиционно берется выражение:
W =1,73* U*I, (4)
причем U в данном случае представляет собой линейное напряжение, т.е. составляет U = 380 В.
Из выражения (4) вытекает выгодность применения в обоснованных случаях трехфазных сетей: при такой схеме построения проводки токовая нагрузка на отдельные провода падает в корень из трех раз при одновременном трехкратном увеличении отдаваемой в нагрузку мощности.
Для доказательства последнего факта достаточно заметить, что 380/220 = 1,73, а с учетом первого числового коэффициента получаем 1,73 * 1,73 = 3.
Приведенные выше правила связи токов и мощности для трехфазной сети формулируются в следующей форме:
- один кВт соответствует 1,5 А потребляемого тока;
- один ампер соответствует мощности 0,66 кВт.
Укажем на то, что все сказанное справедливо в отношении случая соединения нагрузки так называемой звездой, что наиболее часто встречается на практике.
Возможно еще соединение треугольником, которое меняет правила расчета, но оно встречается достаточно редко и в этой ситуации целесообразно обратиться к специалисту.
Мощность тока
Разобравшись с понятием механической мощности, перейдём к рассмотрению электрической мощности (мощность электрического тока). Как Вы должны знать U — это работа, выполняемая при перемещении одного кулона, а ток I — количество кулонов, проходящих за 1 сек. Поэтому произведение тока на напряжение показывает полную работу, выполненную за 1 сек, то есть электрическую мощность или мощность электрического тока.
Активная электрическая мощность (это мощность, которая безвозвратно преобразуется в другие виды энергии — тепловую, световую, механическую и т.д.) имеет свою единицу измерения — Вт (Ватт). Она равна произведению 1 вольта на 1 ампер. В быту и на производстве мощность удобней измерять в кВт (киловаттах, 1 кВт = 1000 Вт). На электростанциях уже используются более крупные единицы — мВт (мегаватты, 1 мВт = 1000 кВт = 1 000 000 Вт).
Реактивная электрическая мощность — это величина, которая характеризует такой вид электрической нагрузки, что создаются в устройствах (электрооборудовании) колебаниями энергии (индуктивного и емкостного характера) электромагнитного поля. Для обычного переменного тока она равна произведению рабочего тока I и падению напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q = U*I*sin(угла). Реактивная мощность имеет свою единицу измерения под названием ВАр (вольт-ампер реактивный). Обозначается буквой «Q».
Простым языком активную и реактивную электрическую мощность на примере можно выразить так: у нас имеется электротехническое устройство, которое имеет нагревательные тэны и электродвигатель. Тэны, как правило, сделаны из материала с высоким сопротивлением. При прохождении электрического тока по спирали тэна, электрическая энергия полностью преобразуется в тепло. Такой пример характерен активной электрической мощности.
Электродвигатель этого устройства внутри имеет медную обмотку. Она представляет собой индуктивность. А как мы знаем, индуктивность обладает эффектом самоиндукции, а это способствует частичному возврату электроэнергии обратно в сеть. Эта энергия имеет некоторое смещение в значениях тока и напряжения, что вызывает негативное влияние на электросеть (дополнительно перегружая её).
Похожими способностями обладает и ёмкость (конденсаторы). Она способна накапливать заряд и отдавать его обратно. Разница ёмкости от индуктивности заключается в противоположном смещении значений тока и напряжения относительно друг друга. Такая энергия ёмкости и индуктивности (смещённая по фазе относительно значения питающей электросети) и будет, по сути, являться реактивной электрической мощностью.
Более подробно о свойствах реактивной мощности мы поговорим в соответствующей статье, а в завершении этой темы хотелось сказать о взаимном влиянии индуктивности и ёмкости. Поскольку и индуктивность, и ёмкость обладают способностью к сдвигу фазы, но при этом каждая из них делает это с противоположным эффектом, то такое свойство используют для компенсации реактивной мощности (повышение эффективности электроснабжения). На этом и завершу тему, электрическая мощность, мощность электрического тока.
Заключение
Как вы могли убедиться найти мощность цепи или её участка совсем несложно, неважно речь идёт о постоянке или переменке. Важнее правильно определить общее сопротивление, ток и напряжение
Кстати этих знаний уже достаточно для правильного определения параметров схемы и подбора элементов – на сколько ватт подбирать резисторы, сечения кабелей и трансформаторов. Также будьте внимательны при расчёте S полной при вычислении подкоренного выражения. Стоит добавить лишь то, что при оплате счетов за коммунальные услуги мы оплачиваем за киловатт-часы или кВт/ч, они равняются количеству мощности, потребленной за промежуток времени. Например, если вы подключили 2 киловаттный обогреватель на пол часа, то счётчик намотает 1 кВт/ч, а за час – 2 кВт/ч и так далее по аналогии.
Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме статьи:
Также читают:
{SOURCE}
