Eigenaars van appartementen, privéwoningen en andere geëlektrificeerde objecten staan vaak voor de kwestie van het bepalen van de waarden van de belangrijkste elektrische grootheden, aangezien het niet erg eenvoudig is om vermogen te berekenen uit de toelaatbare stroomsterkte en bekende spanning of om het omgekeerde probleem op te lossen.
Directe toepassing van de beroemde 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 macht is en bespreken we hoe we deze indicator kunnen berekenen.
Basisconcepten van hoeveelheden
Elektrische berekeningen zijn gebaseerd op bekende relaties tussen stroomsterkte (I, Ampère), spanningswaarde (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 de numerieke uitdrukkingen van de vermelde waarden niet voldoende zijn - we hebben aanvullende kenmerken nodig die de stroomverbruikmodus onthullen.
Elektrische stroom
Berekening van een voldoende doorsnede van de kernen en de classificatie van de stroomonderbreker voor een bepaalde tak van het elektriciteitsnet wordt uitgevoerd volgens de waarde van de maximaal mogelijke stroom voor deze sectie. Dit is nodig om een brandsituatie in de bedrading te voorkomen, wat vaak tot brand leidt.
De bedrijfsparameters van de machines en aardlekschakelaars worden geselecteerd volgens de wettelijke vereisten. Om de toegestane doorsnede van geleiders te bepalen, is het, afhankelijk van de maximaal mogelijke stroomsterkte, noodzakelijk om de tabel te gebruiken die door de fabrikant van het product is verstrekt, omdat de kabels meestal worden geproduceerd volgens de technische specificaties en niet volgens GOST.
Met dezelfde markering, kabels geproduceerd in overeenstemming met GOST (links) en TU (rechts) verschillen zowel visueel als in basiskenmerken
Omdat het mogelijk is om de sterkte van de elektrische stroom te berekenen op basis van het stroomverbruik van de apparaten en de netwerkspanning, is het noodzakelijk om de waarden van deze twee indicatoren correct te bepalen.
Spanning in huishoudelijke netwerken
Veel appartementseigenaren zijn van mening dat de standaard fasespanning voor huishoudelijke behoeften ongeveer 220 V is. In de meeste gevallen is dit waar. Hoewel door GOST 29322-2014 Vanaf 01.10.2015 zou 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 acceptabel voor elke periode en 10% voor een periode van maximaal 1 uur. Dus volgens de oude regels kan de spanningswaarde fluctueren 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 norm. Een dergelijke situatie doet zich voor wanneer het totale vermogen van elektrische apparaten die op de vestiging zijn aangesloten veel hoger is dan gepland en wanneer het merendeel van de apparaten wordt ingeschakeld, treedt er een 'netwerkaftrekking' op.
Dit probleem doet zich voor op het gebied van verantwoordelijkheid van organisaties die verantwoordelijk zijn voor de levering van elektriciteit en wordt geassocieerd met overbelasting van distributietransformatoren, verslechtering van onderstations of met onvoldoende doorsnede van draden.
Een verlaagde ingangsspanning leidt niet alleen tot een verandering in de parameter voor de stroomsterkte en mogelijke uitschakeling van de beveiliging, maar ook tot een snelle storing van elektrische apparaten met asynchrone motoren of complexe elektronica
Om de waarde van de werkelijke spanning te bepalen, is het noodzakelijk om periodiek te meten met behulp van een voltmeter. Als de indicatoren erg "lopen", dan is het noodzakelijk om een stabilisator of een duurdere omvormer te gebruiken met de functie van een energieopslagapparaat.
Nuances in het concept van stroom van elektrische apparaten
Alle apparaten die elektriciteit verbruiken, hebben zo'n parameter als vermogen. Hoe hoger deze indicator, hoe meer energie het apparaat uit het circuit haalt.
Er zijn drie soorten stroom:
- Actief (P). Het kenmerkt de omzettingssnelheid van elektrische energie in een andere vorm, bijvoorbeeld elektromagnetisch of thermisch. Hiermee moet rekening worden gehouden bij het berekenen van de onomkeerbare energiekosten, en dus de kosten van het apparaat. De maateenheid is W.
- Reactief (Q). Het kenmerkt de energie die van de bron (transformator) naar de reactieve elementen van de consument komt (condensatoren, motorwikkelingen), maar dan vrijwel onmiddellijk terugkeert naar de bron. De maateenheid is W of var (decodering - volt-ampère reactief).
- Vol (S). Het kenmerkt de belasting die de consument op de elementen van het circuit legt. Het wordt gebruikt bij het berekenen van de dwarsdoorsnede van de kabel en het kiezen van de classificatie van de machines, dat wil zeggen dat de berekening van de stroomsterkte wordt uitgevoerd op het volledige vermogen van alle elektrische apparaten die op het circuit zijn aangesloten. De maateenheid is W of V * A (V * A is een voltampère).
Al deze parameters kunnen worden herberekend via de fasehoek die optreedt tussen de spanningsvector en stroom (f):
P = S * cos (f);
Q = S * zonde (f);
S2 = P2 + Q2.
Tot huishoudelijke apparaten, waarbij het totale vermogen de actieve aanzienlijk kan overtreffen, omvatten koelkasten, wasmachines, fluorescentielampen en sommige spaarlampen, evenals vermogenselektronica-eenheden.
Motoren geven meestal het actieve vermogen en de coëfficiënt aan. 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. Het is een feit dat het versnellen van de motoren veel meer inspanning vergt dan het behouden van hun rotatie. Daarom treedt er bij het inschakelen van apparaten zoals een koelkast of een wasmachine een kortstondige toename van de belasting op een deel van het circuit op.
Startstromen kunnen meerdere malen hoger zijn dan de werkende. Bij het berekenen van de vereiste kabeldoorsnede en het selecteren van de classificatie van de machine moet hiermee rekening worden gehouden.
Om dit te doen, moet u het apparaat bepalen met het grootste verschil in start- en bedrijfsvermogen en dit optellen bij de totale waarde. De startstromen van andere apparaten kunnen worden genegeerd, omdat de kans op gelijktijdige werking op de opname van motoren van verschillende consumenten bijna nul is.
Lineaire en fase-relaties
Nu is de praktijk van het aansluiten van huishoudelijke objecten op driefasige elektriciteitsnetten aan populariteit gewonnen.
Dit is gerechtvaardigd om de volgende redenen:
- Aanzienlijk stroomverbruik. In dit geval zal de opsomming van een enkelfasig hoogvermogennetwerk zeer irrationeel zijn vanwege de grote kabeldoorsnede en het hoge materiaalverbruik van de transformator.
- De aanwezigheid van apparaten die werken vanuit drie fasen. De implementatie van het circuit voor het aansluiten van een dergelijk apparaat op een enkelfasig circuit is niet erg eenvoudig en heeft veel interferentie die bijvoorbeeld optreedt bij het starten van een inductiemotor.
Er zijn twee manieren om driefasige apparaten aan te sluiten: "ster" en "driehoek".
Schematische diagrammen van het transport van elektriciteit in drie fasen. De naam "ster" en "driehoek" kregen ze vanwege de geometrische gelijkenis met deze objecten
In ster-type circuits zijn de lineaire en fasestromen identiek en is de lineaire spanning 1,73 keer groter dan de fasespanning:
ikl = ikf;
Ul = 1.73 * Uf.
Deze formule verklaart de bekende spanningsverhouding voor industriële en laagspannings-industriële netwerken met een frequentie van 50 Hz: 220/380 V (volgens de nieuwe GOST: 230/400 V).
Bij het aansluiten van een driehoekstype valt de spanning daarentegen samen en zijn de lineaire stromen groter dan de fase-stromen:
ikl = 1.73 * ikf;
Ul = Uf.
Deze formules kunnen alleen worden gebruikt met een symmetrische fasebelasting. Als het stroomverbruik over de kabels anders is (ongebalanceerde ontvanger), worden de berekeningen uitgevoerd volgens de regels van vectoralgebra en wordt de resulterende vereffeningsstroom gecompenseerd door de neutrale draad. Bij netwerken met aangesloten apparaten zijn dergelijke gevallen echter zeldzaam.
De relatie tussen de belangrijkste hoeveelheden
Het meest voorkomende probleem waarmee gewone consumenten worden geconfronteerd, is het berekenen van de werkelijke huidige sterkte. Dus hoe de stroomsterkte correct berekenen volgens bekende waarden van spanning en vermogen? Het is noodzakelijk om het op te lossen bij het rechtvaardigen van de waarden van de doorsnede van de kernen en de beoordeling van de machine, met technische informatie over de apparaten die in dit circuit worden gevoed.
Na berekening van de stroomsterkte wordt vaak gekozen voor de kabel met de kleinst toegestane doorsnede. Dit is echter niet altijd correct, aangezien 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 inverse berekeningen uit te voeren en te bepalen welk totaal vermogen kan worden aangesloten op apparaten met een bekende spanning en een maximaal toelaatbare stroomsterkte, die wordt beperkt door bestaande bedrading.
U kunt deze twee problemen voor een enkelfasig circuit oplossen met een eenvoudige formule:
ik = S / U;
S = U * ik,
Waar S - totaal schijnbaar vermogen van alle elektrische verbruikers.
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 enkelfasig circuit
Om het probleem van het berekenen van de stroomsterkte uit bekende of berekende waarden van vermogen en spanning in een driefasig circuit op te lossen, moet u de totale belasting kennen die op elke fase wordt opgelegd.
En de vereiste doorsnede van kabelgeleiders en de minimaal toelaatbare waarde van de machine worden geselecteerd langs de drukste lijn, aangezien:
S = 3 * max {S1, S2, S3}.
ik = S / (U * 1.73).
Het toegestane vermogen voor elk van de fasen kan worden berekend met de volgende formule:
S1,2,3 ik * U / 1.73,
Waar ik - De maximaal toelaatbare stroom voor bestaande bedrading.
Berekening van stroomsterkte door vermogen voor selectie van kabeldoorsnede:
Het energieverbruik van groepen elektrische apparaten bepalen als voorbeeld van een privéwoning:
De berekening van de huidige sterkte om de bedradingsparameters te bepalen of het toelaatbare vermogen in een bestaand circuit te bepalen, kan onafhankelijk worden gedaan. Voor de juiste oplossing van het probleem is het noodzakelijk om rekening te houden met de nuances die in de praktijk ontstaan, en niet alleen bekende formules te gebruiken die werken onder 'ideale' omstandigheden.
Als u vragen heeft over het onderwerp van het artikel of u kunt dit materiaal aanvullen met interessante informatie, laat dan uw opmerkingen achter in het onderstaande blok.