Wzór energetyczny

  • Narzędzie

Podczas projektowania urządzeń elektrycznych i obliczania kabli oraz sprzętu rozruchowego i ochronnego ważne jest prawidłowe obliczenie mocy i prądu urządzeń elektrycznych. W tym artykule opisano, jak znaleźć te opcje.

Wzory do obliczania energii elektrycznej

Czym jest moc

Gdy działa grzałka elektryczna lub silnik elektryczny, generują one ciepło lub wykonują pracę mechaniczną, której jednostką miary jest 1 dżul (J).

Jedną z głównych cech sprzętu elektrycznego jest moc, która wskazuje ilość ciepła lub pracy wykonanej w ciągu 1 sekundy i jest wyrażona w watach (W):

W elektrotechnice 1 W zostaje zwolniona, gdy prąd przechodzi przez 1A przy napięciu 1V:

Zgodnie z prawem Ohma można również znaleźć moc, znając rezystancję obciążenia i prąd lub napięcie:

  • P (W) to moc urządzenia;
  • I (A) to prąd przepływający przez urządzenie;
  • R (Ω) jest oporem urządzenia;
  • U (V) to napięcie.

Moc nominalna jest określana przy nominalnych parametrach sieci i nominalnym obciążeniu na wale silnika.

Aby sprawdzić ilość zużytej energii elektrycznej przez cały okres pracy, należy ją pomnożyć przez czas działania urządzenia. Wyuczona wartość jest mierzona w kWh.

Obliczanie w napięciu AC i DC

Sieć elektryczna zasilająca urządzenia elektryczne może być trzema typami:

  • stałe napięcie;
  • zmienna jednofazowa;
  • zmienna trójfazowa.

Dla każdego typu obliczenia używają własnej formuły mocy.

Obliczanie napięcia stałego

Najprostsze obliczenia są wykonywane w sieci prądu stałego. Moc podłączonych do niej urządzeń elektrycznych jest wprost proporcjonalna do prądu i napięcia, a aby go znaleźć, stosuje się formułę:

Na przykład w silniku elektrycznym o prądzie znamionowym 4,55A, podłączonym do sieci 220 V, moc wynosi 1000 watów lub 1 kW.

I, przeciwnie, przy znanym napięciu i mocy sieci, prąd jest obliczany według wzoru:

Obciążenia jednofazowe

W sieci, w której nie ma silników elektrycznych, a także w domowej sieci energetycznej, można stosować formuły dla sieci prądu stałego.

Jest interesujące. W domowej sieci energetycznej 220 V prąd można obliczyć za pomocą uproszczonej formuły: 1 kW = 5A.

Moc prądu przemiennego jest trudniejsza do obliczenia. Te urządzenia oprócz aktywnych pobierają energię bierną i formułę:

pokazuje całkowite zużycie energii przez urządzenie. Aby dowiedzieć się aktywnego składnika, należy wziąć pod uwagę cosφ - parametr, który pokazuje udział energii aktywnej w sumie:

Na przykład w silniku elektrycznym z cewką 1 kW i cosφ 0,7 całkowita energia zużywana przez urządzenie będzie wynosić 1,43 kW, a prąd 6,5A.

Trójkąt energii aktywnej, reaktywnej i całkowitej

Obliczenia w sieci trójfazowej

Trójfazowa sieć energetyczna może być reprezentowana jako trzy jednofazowe sieci. Jednak w sieciach jednofazowych stosowana jest koncepcja "napięcia fazowego" (Uph) mierzona między drutami zerowymi i fazowymi w sieci 0,4 kV, równej 220 V. W trójfazowych sieciach energetycznych zamiast "fazy" pojęcie "napięcia sieci" (Ulin) mierzone między przewodami sieci iw sieci 0,4 kV jest równe 380 V:

Dlatego wzór na obciążenie aktywne, na przykład kocioł elektryczny, wygląda następująco:

Przy określaniu mocy silnika elektrycznego należy wziąć pod uwagę cosφ, wyrażenie przyjmuje postać:

W praktyce ten parametr jest zwykle znany i musisz znać aktualny. Aby to zrobić, użyj następującego wyrażenia:

Na przykład dla silnika elektrycznego o mocy 3 kW (3000 W) i cosφ 0,7 obliczenia są następujące:

Jest interesujące. Zamiast obliczeń możemy założyć, że w sieci trójfazowej 380V 1kW odpowiada 2A.

Moc koni

W niektórych przypadkach przy określaniu mocy samochodów należy użyć przestarzałej jednostki miary "moc".

Jednostka ta została wprowadzona do obiegu przez Jamesa White'a, na którego cześć nazwano jednostkę mocy 1 W w 1789 roku. Został wynajęty przez jednego browarnika do zbudowania silnika parowego do pompy, która mogłaby zastąpić konia. Aby określić, jaki silnik jest potrzebny, wzięli konia i wykorzystali go do pompowania wody.

Uważa się, że browar wziął najsilniejszego konia i sprawił, że działa bez odpoczynku. Prawdziwa siła konia jest mniejsza niż 1,5 raza.

W różnych krajach stosunek 1 HP i 1 kW różni się nieco od siebie. W Rosji uważa się 1 L = 0,735 kW, a silnik samochodowy w 80 KM odpowiada silnikowi elektrycznemu o 58,8 kW.

Znajomość sposobu określania mocy i sposobu rozpoznawania prądu urządzeń elektrycznych jest niezbędna do projektowania sieci elektrycznych, obliczania kabli i urządzeń sterujących.

Obliczanie mocy prądu elektrycznego: formuły, obliczenia online, wybór maszyny

Projektując przewody elektryczne w pomieszczeniu, należy zacząć od obliczenia prądu w obwodach. Błąd w tych obliczeniach może być wówczas kosztowny. Gniazdo elektryczne może się stopić pod działaniem zbyt dużego prądu. Jeżeli prąd w kablu jest większy niż obliczony dla tego materiału i przekrój rdzenia, okaże się, że okablowanie przegrzeje się, co może doprowadzić do stopienia przewodu, pęknięcia lub zwarcia w sieci z nieprzyjemnymi konsekwencjami, w tym koniecznością całkowitego zastąpienia okablowania - nie jest najgorsze.

Konieczne jest również poznanie natężenia prądu w obwodzie dla doboru wyłączników, które powinny zapewnić odpowiednią ochronę przed przeciążeniem sieci. Jeśli maszyna ma duży margines w wartości nominalnej, przed uruchomieniem urządzenie może być już nieczynne. Ale jeśli prąd znamionowy wyłącznika jest mniejszy niż prąd występujący w sieci podczas szczytowych obciążeń, maszyna zostanie rozwścieczona ciągłym odłączaniem zasilania od pomieszczenia, gdy włączone zostanie żelazko lub czajnik.

Wzór do obliczania mocy prądu elektrycznego

Zgodnie z prawem Ohma prąd (I) jest proporcjonalny do napięcia (U) i odwrotnie proporcjonalny do rezystancji (R), a moc (P) jest obliczana jako iloczyn napięcia i prądu. Na tej podstawie obliczany jest prąd w sekcji sieci: I = P / U.

W rzeczywistych warunkach do formuły dodaje się jeszcze jeden składnik, a wzór dla sieci jednofazowej przyjmuje postać:

a dla sieci trójfazowej: I = P / (1,73 * U * cos φ),

gdzie U dla sieci trójfazowej jest brane 380 V, cos φ jest współczynnikiem mocy odzwierciedlającym stosunek aktywnych i reaktywnych składników rezystancji obciążenia.

W przypadku nowoczesnych zasilaczy składnik reaktywny nie jest znaczący, wartość cos can może wynosić 0,95. Wyjątkiem są transformatory dużej mocy (na przykład spawarki) i silniki elektryczne, mają dużą rezystancję indukcyjną. W sieciach, w których takie urządzenia mają być połączone, maksymalny prąd powinien być obliczany przy użyciu współczynnika cos of 0,8 lub obliczany metodą standardową, a następnie należy zastosować współczynnik przyrostu 0,95 / 0,8 = 1,19.

Zastępując efektywne wartości napięcia 220 V / 380 V i współczynnik mocy 0,95, otrzymujemy I = P / 209 dla sieci jednofazowej i I = P / 624 dla sieci trójfazowej, to jest w sieci trójfazowej o tym samym obciążeniu, prąd jest trzykrotnie mniejszy. Nie ma tu paradoksu, ponieważ trójfazowe okablowanie zapewnia przewody trójfazowe, a przy jednolitym obciążeniu każdej z faz jest podzielone na trzy. Ponieważ napięcie między każdą fazą a roboczymi przewodami neutralnymi jest równe 220 V, możliwe jest przepisanie formuły w innej postaci, więc jest jaśniejsze: I = P / (3 * 220 * cos φ).

Wybieramy wartość znamionową wyłącznika

Stosując wzór I = P / 209 uzyskujemy, że pod obciążeniem o mocy 1 kW prąd w sieci jednofazowej będzie wynosił 4,78 A. Napięcie w naszych sieciach nie zawsze wynosi dokładnie 220 V, dlatego nie będzie dużym błędem odczytanie aktualnej siły z niewielkim marginesem jak 5 A za kilowatogodziny. Od razu widać, że nie zaleca się włączania żelazka o mocy 1,5 kW w przedłużaczu oznaczonym "5 A", ponieważ prąd będzie 1,5 razy wyższy niż wartość paszportu. Możesz natychmiast "skalibrować" standardowe wartości automatów i określić, do jakiego obciążenia są przeznaczone:

  • 6 A - 1,2 kW;
  • 8 A - 1,6 kW;
  • 10 A - 2 kW;
  • 16 A - 3,2 kW;
  • 20 A - 4 kW;
  • 25 A - 5 kW;
  • 32 A - 6,4 kW;
  • 40 A - 8 kW;
  • 50 A - 10 kW;
  • 63 A - 12,6 kW;
  • 80 A - 16 kW;
  • 100 A - 20 kW.

Korzystając z techniki "5 amperów na kilowat", można oszacować natężenie prądu występującego w sieci podczas podłączania urządzeń domowych. Obciążenia szczytowe w sieci są interesujące, więc do obliczeń należy użyć maksymalnego poboru mocy, a nie średniej. Ta informacja jest zawarta w dokumentacji produktu. Samo obliczenie tego wskaźnika nie jest opłacalne, podając w paszporcie pojemności sprężarek, silników elektrycznych i elementów grzejnych zawartych w urządzeniu, ponieważ istnieje również taki wskaźnik, jak efektywność, która będzie musiała zostać oszacowana spekulatywnie z ryzykiem popełnienia dużego błędu.

Projektując przewody elektryczne w mieszkaniu lub w wiejskim domu, dane dotyczące składu i paszportu podłączanego sprzętu elektrycznego nie zawsze są znane, ale można użyć przybliżonych danych dotyczących urządzeń elektrycznych, które są typowe dla naszego codziennego życia:

  • sauna elektryczna (12 kW) - 60 A;
  • kuchenka elektryczna (10 kW) - 50 A;
  • płyta grzewcza (8 kW) - 40 A;
  • przepływowy podgrzewacz elektryczny (6 kW) - 30 A;
  • zmywarka (2,5 kW) - 12,5 A;
  • pralka (2,5 kW) - 12,5 A;
  • Jacuzzi (2,5 kW) - 12,5 A;
  • klimatyzacja (2,4 kW) - 12 A;
  • Kuchenka mikrofalowa (2,2 kW) - 11 A;
  • akumulacyjny elektryczny podgrzewacz wody (2 kW) - 10 A;
  • czajnik elektryczny (1,8 kW) - 9 A;
  • żelazo (1,6 kW) - 8 A;
  • solarium (1,5 kW) - 7,5 A;
  • odkurzacz (1,4 kW) - 7 A;
  • maszynka do mięsa (1,1 kW) - 5,5 A;
  • toster (1 kW) - 5 A;
  • ekspres do kawy (1 kW) - 5 A;
  • suszarka do włosów (1 kW) - 5 A;
  • komputer stacjonarny (0,5 kW) - 2,5 A;
  • lodówka (0,4 kW) - 2 A.

Zużycie energii przez urządzenia oświetleniowe i elektronikę użytkową jest niewielkie, ogólnie całkowita moc opraw oświetleniowych może być szacowana na 1,5 kW, a automatyczne 10 A na grupę oświetlenia jest wystarczające. Elektronika użytkowa jest połączona z tymi samymi gniazdami, co żelazka, dodatkowa zdolność rezerwowania jest niemożliwa.

Jeśli podsumujesz wszystkie te prądy, liczba jest imponująca. W praktyce, możliwość podłączenia ładunku jest ograniczona przez ilość przydzielonej energii elektrycznej, dla mieszkań z piecem elektrycznym w nowoczesnych domach jest to 10 -12 kW, a mieszkanie o wartości nominalnej 50 A jest zainstalowane na wejściu do mieszkania, a te 12 kW powinny być dystrybuowane, biorąc pod uwagę, że najpotężniejsi użytkownicy koncentruje się na kuchni i łazience. Publikowanie przyniesie mniejszy powód do niepokoju, jeśli podzielisz go na wystarczającą liczbę grup, z których każda będzie miała swój własny mechanizm automatyczny. W przypadku kuchenki elektrycznej (płyty grzewczej) wprowadzono oddzielne wejście z automatycznym przełącznikiem 40 A i zainstalowano gniazdo zasilania o prądzie znamionowym 40 A, nie ma w nim nic więcej do podłączenia. Odrębną grupę stanowi pralka i inny sprzęt łazienkowy z automatem o odpowiedniej wartości. Ta grupa jest zwykle chroniona przez RCD o prądzie znamionowym o 15% wyższym niż znamionowy wyłącznik. Oddzielne grupy są przydzielane do oświetlenia i do gniazdek ściennych w każdym pokoju.

Obliczenie mocy i prądów zajmie trochę czasu, ale możesz mieć pewność, że prace nie zostaną zmarnowane. Właściwie zaprojektowane i dobrze zmontowane okablowanie jest gwarancją komfortu i bezpieczeństwa w domu.

Jak obliczyć moc za pomocą prądu i napięcia?

Każdy element sieci elektrycznej jest namacalnym obiektem konkretnego projektu. Ale jego funkcja jest w podwójnym stanie. Może być pod obciążeniem elektrycznym lub bez zasilania. Jeśli nie ma połączenia elektrycznego, nic nie zagraża integralności obiektu. Jednak po podłączeniu do źródła zasilania, tj. Gdy pojawia się napięcie (U) i prąd elektryczny, niewłaściwa konstrukcja elementu zasilającego może być dla niego śmiertelna, jeśli napięcie i prąd elektryczny doprowadzą do wytworzenia ciepła.

W dalszej części artykułu nasi czytelnicy otrzymają informacje o tym, jak poprawnie obliczyć moc prądową i napięciową, aby obwody elektryczne działały prawidłowo i nieprzerwanie.

Różnice w napięciu przy napięciach AC i DC

Najprostsze jest obliczenie mocy obwodów elektrycznych przy stałym prądzie. Dla ich działek obowiązuje prawo Ohma, w którym bierze udział tylko stosowana U i opór. Aby obliczyć prąd I, U dzieli się przez rezystancję R:

co więcej, wymagana moc prądu nazywana jest amperami.

A ponieważ moc elektryczna P dla takiego przypadku jest iloczynem U i prądu elektrycznego, to jest tak prosta jak prąd elektryczny, obliczona według wzoru:

ponadto wymaganą moc ładunku określa się jako waty.

Wszystkie składniki tych dwóch wzorów są charakterystyczne dla stałego prądu elektrycznego i są nazywane aktywnymi. Przypominamy naszym czytelnikom, że prawo Ohma, które pozwala na obliczenie aktualnej siły, jest bardzo zróżnicowane pod względem wyświetlania. Jego formuły uwzględniają specyfikę procesów fizycznych odpowiadających rodzajowi elektryczności. A ze stałą i zmienną U, przepływają one znacznie inaczej. Stały transformator U jest absolutnie bezużytecznym urządzeniem. Również jako silniki synchroniczne i asynchroniczne.

Zasada ich działania polega na zmiennym polu magnetycznym wytwarzanym przez elementy obwodów elektrycznych o indukcyjności. A takie pole pojawia się tylko jako konsekwencja zmiennej U i odpowiedniego prądu przemiennego. Ale elektryczność jest również charakterystyczna dla akumulacji ładunków w elementach obwodów elektrycznych. Zjawisko to nazywane jest pojemnością elektryczną i stanowi podstawę konstrukcji kondensatorów. Parametry związane z indukcyjnością i pojemnością są nazywane reaktywnymi.

Obliczanie mocy w obwodach prądu przemiennego

Dlatego też, w celu określenia prądu pod względem mocy i napięcia, zarówno w konwencjonalnej sieci zasilającej 220 V, jak iw każdym innym, w którym używana jest zmienna U, konieczne będzie uwzględnienie kilku parametrów aktywnych i reaktywnych. Aby to zrobić, zastosuj rachunek wektorowy. W rezultacie wyświetlanie obliczonej mocy i U ma postać trójkąta. Jego dwie strony są aktywnymi i reaktywnymi składnikami, a trzecia jest ich sumą. Na przykład całkowita moc obciążenia S, określana jako woltamper.

Składnik reaktywny nazywa się Vars. Znając rozmiary boków trójkątów mocy i U, możliwe jest obliczenie prądu za pomocą mocy i napięcia. Jak to zrobić, wyjaśnia obraz dwóch trójkątów, jak pokazano poniżej.

Do pomiaru mocy używanych urządzeń specjalnych. A ich modele wielofunkcyjne są bardzo nieliczne. Wynika to z faktu, że dla stałego prądu elektrycznego, a także w zależności od częstotliwości, stosuje się odpowiednią zasadę konstrukcyjną miernika mocy. Z tego powodu urządzenie zaprojektowane do pomiaru mocy w przemysłowych obwodach prądu przemiennego o stałym prądzie lub ze zwiększoną częstotliwością będzie wykazywać wynik z niedopuszczalnym błędem.

W przypadku większości naszych czytelników wykonanie jednego lub drugiego obliczenia przy użyciu wartości mocy najprawdopodobniej występuje nie w odniesieniu do zmierzonej wartości, lecz zgodnie z danymi paszportowymi odpowiedniego urządzenia elektrycznego. Można łatwo obliczyć prąd w celu określenia, na przykład, parametrów okablowania elektrycznego lub przewodu połączeniowego. Jeżeli U jest znane i zasadniczo odpowiada parametrom sieci energetycznej, to obliczenie prądu za pomocą mocy jest zredukowane do uzyskania częściowej mocy z podziału i U. Obliczony prąd uzyskany w ten sposób określi przekrój poprzeczny drutów i procesy cieplne w obwodzie elektrycznym z urządzeniem elektrycznym.

Ale pytanie jest całkiem naturalne, jak obliczyć prąd obciążenia w przypadku braku jakichkolwiek informacji na jego temat? Odpowiedź jest następująca. Prawidłowe i pełne obliczenie prądu obciążenia dostarczanego przez zmienne U jest możliwe na podstawie zmierzonych danych. Muszą być uzyskane za pomocą przyrządu, który mierzy przesunięcie fazowe między U a prądem elektrycznym w obwodzie. To jest miernik fazy. Kompletne obliczenie mocy prądu da składniki aktywne i reaktywne. Są one spowodowane kątem φ, który jest pokazany powyżej na obrazach trójkątów.

Używamy formuły

Ten kąt charakteryzuje również przesunięcie fazowe w obwodach zmiennej U zawierających elementy indukcyjne i pojemnościowe. Aby obliczyć składniki aktywne i reaktywne, używane są funkcje trygonometryczne używane w formułach. Przed obliczeniem wyniku za pomocą tych formuł konieczne jest, za pomocą kalkulatorów lub tabel Bradisa, określenie grzechu φ i cos φ. Potem przez formuły

Obliczę pożądany parametr obwodu elektrycznego. Należy jednak wziąć pod uwagę, że każdy z parametrów, wyliczony za pomocą tych wzorów, ze względu na U, ciągle zmieniający się zgodnie z prawami drgań harmonicznych, może przyjąć wartość chwilową, względną lub pośrednią. Trzy powyższe formuły obowiązują dla wartości skutecznych prądu elektrycznego i U. Każda z pozostałych dwóch wartości jest wynikiem procedury obliczeniowej z użyciem innej formuły uwzględniającej upływ czasu t:

Ale to nie wszystkie niuanse. Na przykład dla linii energetycznych stosowane są formuły, w których biorą udział procesy falowe. I wyglądają inaczej. Ale to już inna historia...

Obliczanie mocy dla prądu i napięcia, schematu i tabel.

Aby zabezpieczyć się podczas pracy z urządzeniami gospodarstwa domowego, konieczne jest prawidłowe obliczenie przekroju kabla i okablowania. Ponieważ jeśli kabel zostanie wybrany nieprawidłowo, może doprowadzić do zwarcia, co może spowodować pożar budynku, a konsekwencje mogą być katastrofalne.

Zasada ta dotyczy wyboru kabla do silników elektrycznych.

Obliczanie mocy dla prądu i napięcia

Obliczenia te odbywają się na fakcie mocy, konieczne jest, aby było to jeszcze przed rozpoczęciem projektowania domu (domu, mieszkania).

  • Od tej wartości zależą urządzenia zasilające, które są podłączone do sieci.
  • Zgodnie ze wzorem można obliczyć natężenie prądu, w tym celu należy pobrać dokładne napięcie sieci i obciążenie urządzeń zasilających. Jego wartość pozwala nam zrozumieć przekrój poprzeczny drutów.

Jeśli znasz wszystkie urządzenia elektryczne, które powinny być zasilane z sieci w przyszłości, możesz łatwo wykonać obliczenia dla obwodu zasilania. Te same obliczenia można wykonać dla celów produkcyjnych.

Sieć jednofazowa 220 woltów

Wzór obecnej mocy I (A - ampery):

Gdzie P jest pełnym obciążeniem elektrycznym (jego oznaczenie musi być wskazane w arkuszu danych technicznych tego urządzenia), W - wat;

U - napięcie zasilania, V (wolt).

Tabela pokazuje standardowe obciążenia urządzeń elektrycznych i pobieranego przez nie prądu (220 V).

Obliczanie aktualnej wartości mocy i napięcia

Aby zapewnić bezpieczeństwo pracy urządzeń gospodarstwa domowego, konieczne jest prawidłowe obliczenie przekroju kabla zasilającego i okablowania. Ponieważ źle dobrany przekrój poprzeczny rdzeni kabla może doprowadzić do pożaru w okablowaniu z powodu zwarcia. Może to spowodować pożar w budynku. Dotyczy to również wyboru kabla do podłączenia silników elektrycznych.

Aktualne obliczenia

Wielkość prądu jest obliczana na podstawie mocy i jest niezbędna na etapie projektowania (planowania) mieszkania - mieszkania, domu.

  • Wybór kabla zasilającego (przewodu), przez który urządzenia pobierające energię mogą być podłączone do sieci, zależy od wartości tej wartości.
  • Znając napięcie sieci elektrycznej i pełne obciążenie urządzeń elektrycznych, za pomocą wzoru można obliczyć natężenie prądu, które musi przepłynąć przez przewód (przewód, kabel). Zgodnie z jego wielkością wybrano obszar przekroju żył.

Jeśli odbiorcy energii elektrycznej są znani w mieszkaniu lub domu, konieczne jest wykonanie prostych obliczeń w celu prawidłowego zamontowania obwodu zasilania.

Podobne obliczenia są wykonywane dla celów produkcyjnych: określenie wymaganego przekroju poprzecznego rdzeni kabla podczas podłączania urządzeń przemysłowych (różne przemysłowe silniki elektryczne i mechanizmy).

Sieć jednofazowa 220 V

Prąd I (w amperach, A) jest obliczany według wzoru:

I = P / U

gdzie P jest pełnym obciążeniem elektrycznym (koniecznie wskazanym w karcie danych technicznych urządzenia), W (waty);

Obliczanie mocy dla prądu i napięcia

Podczas projektowania obwodów elektrycznych wykonywane jest obliczenie mocy. Na jej podstawie dokonuje się wyboru podstawowych elementów i oblicza dopuszczalne obciążenie. Jeżeli obliczenia dla obwodu stałoprądowego nie są trudne (zgodnie z prawem Ohma konieczne jest pomnożenie prądu przez napięcie - P = U * I), to obliczenie mocy prądu przemiennego nie jest tak proste. Dla wyjaśnienia, będziesz musiał przejść do podstaw elektrotechniki, bez wchodzenia w szczegóły, dajemy krótkie podsumowanie głównych tez.

Całkowita moc i jej składniki

W obwodach prądu przemiennego moc obliczana jest na podstawie praw sinusoidalnych zmian napięcia i prądu. W związku z tym wprowadzono pojęcie całkowitej mocy (S), która obejmuje dwa składniki: reaktywny (Q) i aktywny (P). Graficzny opis tych wielkości można uzyskać za pomocą trójkąta mocy (patrz rys. 1).

Pod aktywnym składnikiem (P) odnosi się do mocy ładunku (nieodwołalne przekształcenie energii elektrycznej w ciepło, światło itp.). Wartość ta jest mierzona w watach (W), na poziomie gospodarstwa domowego zwyczajowo przeprowadza się obliczenia w kilowatach (kW), w sektorze produkcyjnym - megawaty (mW).

Składnik reaktywny (Q) opisuje pojemnościowe i indukcyjne obciążenie elektryczne w obwodzie prądu przemiennego, jednostce miary tej wielkości Var.

Ryc. 1. Trójkąt mocy (A) i napięcia (B)

Zgodnie z reprezentacją graficzną relacje w trójkącie mocy można opisać za pomocą elementarnych tożsamości trygonometrycznych, co umożliwia stosowanie następujących formuł:

  • S = √ P 2 + Q 2, - dla pełnej mocy;
  • i Q = U * I * cos⁡ φ, i P = U * I * sin φ - dla składników reaktywnych i aktywnych.

Obliczenia te dotyczą sieci jednofazowej (na przykład gospodarstwa domowego 220 V), aby obliczyć moc sieci trójfazowej (380 V), należy dodać współczynnik √ 3 (z obciążeniem symetrycznym) do formuł lub zsumować moce wszystkich faz (jeśli obciążenie jest asymetryczne).

Aby lepiej zrozumieć proces oddziaływania składników całkowitej mocy, rozważmy "czystą" manifestację obciążenia w aktywnej, indukcyjnej i pojemnościowej formie.

Aktywne obciążenie

Weź hipotetyczny obwód, który wykorzystuje "czysty" opór i odpowiednie źródło napięcia przemiennego. Graficzny opis działania takiego obwodu pokazano na rysunku 2, na którym wyświetlane są główne parametry dla określonego zakresu czasowego (t).

Rysunek 2. Idealna moc czynnego obciążenia

Widzimy, że napięcie i prąd są zsynchronizowane w fazie i częstotliwości, podczas gdy moc jest dwukrotnie większa od częstotliwości. Należy pamiętać, że kierunek tej wartości jest dodatni i stale rośnie.

Obciążenie pojemnościowe

Jak widać na rysunku 3, wykres charakterystyk obciążenia pojemnościowego jest nieco inny niż wykres aktywny.

Rysunek 3. Wykres idealnego obciążenia pojemnościowego

Częstotliwość oscylacji mocy pojemnościowej jest dwukrotnie większa niż częstotliwość napięcia sinusoidalnego. Jeśli chodzi o całkowitą wartość tego parametru, podczas jednego okresu harmonicznego wynosi zero. W tym przypadku nie obserwuje się również wzrostu energii (ΔW). Wynik ten wskazuje, że jego ruch odbywa się w obu kierunkach łańcucha. Oznacza to, że gdy napięcie wzrasta, w zbiorniku gromadzi się ładunek. Kiedy wystąpi ujemny półcykul, nagromadzony ładunek jest rozładowywany do obwodu obwodu.

W procesie akumulacji energii w pojemności ładunku i następującym po nim rozładowaniu nie wykonuje się pożytecznej pracy.

Obciążenie indukcyjne

Poniższy wykres pokazuje charakter "czystego" obciążenia indukcyjnego. Jak widać, zmienił się tylko kierunek siły, a wzrost oznacza zero.

Wykres idealnego obciążenia pojemnościowego

Negatywny wpływ obciążenia biernego

W powyższych przykładach rozważano opcje, w których występuje "czysty" ładunek reaktywny. Współczynnik wpływu aktywnego oporu nie został uwzględniony. W takich warunkach efekt reaktywny wynosi zero, co oznacza, że ​​można go zignorować. Jak rozumiesz, w rzeczywistych warunkach jest to niemożliwe. Nawet gdyby hipotetycznie takie obciążenie istniało, nie można wykluczyć rezystancji przewodów miedzianych lub aluminiowych kabla koniecznych do podłączenia go do źródła zasilania.

Składnik reaktywny może przejawiać się w postaci ogrzewania aktywnych składników obwodu, na przykład silnika, transformatora, przewodów łączących, kabla zasilającego itp. Wydaje się na to pewną ilość energii, co prowadzi do zmniejszenia głównych cech.

Moc bierna wpływa na obwód w następujący sposób:

  • nie tworzy żadnej użytecznej pracy;
  • powoduje poważne straty i nietypowe obciążenia urządzeń elektrycznych;
  • może spowodować poważny wypadek.

Dlatego, dokonując odpowiednich obliczeń dla obwodu elektrycznego, nie można wykluczyć wpływu obciążeń indukcyjnych i pojemnościowych, aw razie potrzeby zastosować systemy techniczne, aby je zrekompensować.

Obliczanie zużycia energii

W codziennym życiu często trzeba radzić sobie z obliczaniem zużycia energii, na przykład w celu sprawdzenia dopuszczalnego obciążenia okablowania przed podłączeniem energochłonnego odbiorcy energii (klimatyzatora, kotła, kuchenki elektrycznej itp.). Również w takich obliczeniach istnieje potrzeba wyboru wyłącznika dla rozdzielnicy, przez którą mieszkanie jest podłączone do zasilania.

W takich przypadkach obliczenie mocy za pomocą prądu i napięcia nie jest konieczne, wystarczy zsumować zużycie energii wszystkich urządzeń, które można jednocześnie włączyć. Bez połączenia z obliczeniami, możesz sprawdzić tę wartość dla każdego urządzenia na trzy sposoby:

  1. odnoszące się do dokumentacji technicznej urządzenia;
  2. patrząc na tę wartość na naklejce na tylnym panelu; Zużycie energii przez urządzenie jest często wskazywane na tylnej stronie.
  3. Korzystanie z tabeli, która pokazuje średnie zużycie energii dla urządzeń gospodarstwa domowego.
Tabela wartości średniego zużycia energii

Przy obliczaniu należy wziąć pod uwagę, że moc początkowa niektórych urządzeń elektrycznych może się znacznie różnić od nominalnej. W przypadku urządzeń domowych ten parametr prawie nigdy nie jest wskazany w dokumentacji technicznej, dlatego należy odnieść się do odpowiedniej tabeli, która zawiera średnie wartości parametrów mocy początkowej dla różnych urządzeń (pożądane jest wybranie maksymalnej wartości).

Obliczanie obwodów elektrycznych online i podstawowej formuły obliczania

Prawdopodobnie każdy, kto zrobił lub wykonał naprawy, musiał zmierzyć się z problemem określania konkretnej ilości elektrycznej. Dla niektórych staje się to prawdziwą przeszkodą, ale dla kogoś wszystko jest niezwykle jasne i nie ma trudności z określeniem tej lub innej wartości. Artykuł poświęcony jest pierwszej kategorii, czyli tym, którzy nie są zbyt silni w teorii obwodów elektrycznych i tych charakterystycznych dla nich wskaźników.

Zacznijmy od tego, cofnijmy się nieco do przeszłości i spróbujmy przypomnieć szkolny kurs z fizyki, dotyczący elektryków. Jak pamiętamy, podstawowe wielkości elektryczne są określane na podstawie tylko jednego prawa - prawa Ohma. Prawo to jest podstawą absolutnego prowadzenia wszelkich obliczeń i wygląda tak:

Zauważ, że w tym przypadku mówimy o obliczeniu najprostszego obwodu elektrycznego, który wygląda następująco:

Podkreślamy, że absolutnie wszelkie obliczenia przeprowadzane są właśnie za pomocą tej formuły. Oznacza to, że możliwe jest określenie tej lub tej wartości za pomocą nieskomplikowanych obliczeń matematycznych, znających dwa różne parametry elektryczne. Cokolwiek to było, nasz zasób ma na celu uproszczenie życia kogoś, kto dokonuje napraw, a zatem uprości rozwiązanie problemu określania parametrów elektrycznych poprzez identyfikację podstawowych formuł i zapewnienie możliwości obliczenia obwodów elektrycznych online.

Jak poznać aktualną wiedzę o mocy i napięciu?

W takim przypadku formuła obliczeniowa wygląda następująco:

Oblicz aktualną siłę online:

(Nie wpisujemy liczb całkowitych za pomocą kropki, na przykład: 0,5)

Jak sprawdzić napięcie, znając siłę prądu?

Aby dowiedzieć się napięcia, znając opór aktualnego konsumenta, możesz użyć wzoru:

Obliczenia napięcia online:

Jeśli rezystancja nie jest znana, ale znana jest moc odbiornika, napięcie obliczane jest według wzoru:

Określanie wartości online:

Jak obliczyć moc wiedząc o prądzie i napięciu?

W tym przypadku konieczne jest poznanie wielkości skutecznego napięcia i prądu efektywnego w obwodzie elektrycznym. Zgodnie z podanym wzorem moc oblicza się, mnożąc prąd przez napięcie rzeczywiste.

Kalkulacja łańcucha online:

Jak określić zużycie energii w obwodzie za pomocą testera mierzącego rezystancję?

To pytanie zadano w komentarzu w jednym z materiałów na naszej stronie. Pośpiesz się, aby odpowiedzieć na to pytanie. Na początek mierzymy za pomocą testera oporność urządzenia elektrycznego (wystarczy podłączyć sondy testowe do wtyczki przewodu zasilającego). Znając opór, możemy określić moc, dla której konieczne jest podzielenie napięcia w kwadracie na opór.

Wzór do obliczania przekroju drutu i określania przekroju drutu

Dość dużo pytań związanych z definicją przekroju drutu podczas budowy instalacji elektrycznej. Jeśli zagłębimy się w teorię elektryczności, wzór obliczania przekroju ma następującą postać:

Oczywiście, w praktyce taka formuła jest używana dość rzadko, uciekając się do prostszego schematu obliczeniowego. Schemat ten jest dość prosty: określ siłę prądu, który będzie działał w obwodzie, po czym przekrój zostanie określony zgodnie ze specjalną tabelą. Bardziej szczegółowo na ten temat można przeczytać w materiale - "Przekrój przewodu elektrycznego"

Podajmy przykład. Jest kocioł o mocy 2000 W, jaki przekrój przewodu powinien być w celu podłączenia go do prądu elektrycznego? Najpierw określmy siłę prądu, który będzie działał w obwodzie:

Jak widać, obecna siła jest całkiem przyzwoita. Zaokrąglij wartość do 10 A i sprawdź tabelę:

Dlatego do naszego kotła potrzebny jest drut o przekroju 1,7 mm. Dla większej niezawodności używamy drutu o przekroju 2 lub 2,5 mm.

Oblicz prąd w obwodzie online

Prawidłowość wyboru przekroju kabla lub aparatury łączeniowej zależy od wartości wielu parametrów sieci elektrycznej. Jednym z najważniejszych z nich jest obecny.

Jego wyznaczanie za pomocą specjalnych urządzeń pomiarowych nie zawsze jest możliwe (na przykład na etapie projektowania układu zasilania) i może być realizowane za pomocą matematycznej metody obliczania.

Podczas korzystania z kalkulatora zaproponowanego powyżej do obliczeń przyjmuje się, że moc, charakter obciążenia i napięcie w sieci są już znane.

W zależności od sieci zasilającej obliczenia wykonywane są za pomocą uproszczonej formuły:

P to moc elektryczna ładunku, W; U jest faktycznym napięciem sieci, V; cosφ to współczynnik mocy.

Wartość ostatniej wartości zależy od rodzaju ładunku. Zatem współczynnik mocy aktywnego obciążenia (lampy żarowe, elementy grzejne itp.) Jest bliski 1.

Biorąc jednak pod uwagę, że w każdym aktywnym obciążeniu występuje mało istotny składnik reaktywny, współczynnik mocy cosφ aktywnego obciążenia wykorzystywanego do obliczeń wynosi 0,95.

Aby obliczyć prąd w obwodach zasilających obciążenia charakteryzujące się wysoką mocą bierną (silniki elektryczne, dławiki urządzeń oświetleniowych, transformatory spawalnicze, piece indukcyjne itp.), Przyjmuje się, że średnia wartość cosφ wynosi 0,8.

W celu uzyskania większej dokładności obliczeń zaleca się wykorzystanie jego rzeczywistej wartości jako napięcia sieci (U) (zakłada się pomiar napięcia). W przypadku braku takiej możliwości możliwe jest stosowanie standardowych napięć: fazy 220 V dla sieci jednofazowej lub liniowej 380 dla sieci trójfazowej.

Obliczanie mocy trójfazowej

W artykule, aby uprościć zapis, liniowe wartości napięcia, prądu i mocy układu trójfazowego będą podane bez wskaźników, tj. U, I i P.

Moc prądu trójfazowego jest równa mocy potrójnej jednej fazy.

Po podłączeniu do gwiazdy, PY = 3 · Uf · If · cos phi = 3 · Uf · I · cosfi.

Po podłączeniu do trójkąta, P = 3 · Uf · If · cos phi = 3 · U · If · cosfi.

W praktyce stosuje się wzór, w którym prąd i napięcie oznaczają wielkości liniowe dla połączeń zarówno w gwiazdę, jak i w trójkąt. Podstawowy Uf = U / 1.73 w pierwszym równaniu, a I = I / 1.73 w drugim, otrzymujemy ogólny wzór P = 1,73 · U · I · cosfi.

1. Jaką moc P1 pobiera z sieci trójfazowy silnik asynchroniczny pokazany na rys. 1 i 2, po podłączeniu do gwiazdy i trójkąta, jeżeli napięcie liniowe wynosi U = 380 V, a prąd liniowy wynosi I = 20 A przy cosfi = 0,7 ·

Woltomierz i amperomierz pokazują wartości liniowe, wartości skuteczne.

Moc silnika zgodnie z ogólną formułą będzie wynosić:

P1 = 1, 73 · U · I · cosfi = 1,73 · 380 · 20 · 0,7 = 9203 W = 9,2 kW.

Jeśli obliczyć moc poprzez wartości fazowe prądu i napięcia, to po podłączeniu do gwiazdy prąd fazowy wynosi If = I = 20 A, a napięcie fazowe Uf = U / 1.73 = 380 / 1.73,

P1 = 3 · Uf · If · cosfi = 3 · U / 1.73 · I · cosfi = 31,7380 / 1,73 · 20 · 0,7;

P1 = 3 · 380 / 1,73 · 20 · 0,7 = 9225 W = 9,2 kW.

Po podłączeniu do trójkąta napięcie fazowe Uf = U i prąd fazowy If = I / 1, 73 = 20/1, 73; w ten sposób

P1 = 3 · Uf · If · cosfi = 3 · U · I / 1, 73 · cosfi;

P1 = 3 · 380 · 20 / 1,73 · 0,7 = 9225 W = 9,2 kW.

2. Czterobiegunowa sieć prądu trójfazowego między przewodem a przewodami zerowymi obejmuje lampy, a silnik D jest podłączony do trzech przewodów liniowych, jak pokazano na rys. 3

Każda faza obejmuje 100 lamp o mocy 40 W każda i 10 silników o mocy 5 kW. Jaka aktywna i pełna moc powinna generować generator G przy sinfi = 0,8 Jakie są fazy, liniowe i neutralne druty generatora przy napięciu liniowym U = 380 V ·

Całkowita moc lampy to PL = 3 · 100 · 40 W = 12000 W = 12 kW.

Lampy znajdują się pod napięciem fazowym Uf = U / 1, 73 = 380 / 1.73 = 220 V.

Łączna moc silników trójfazowych Pd = 10,5 kW = 50 kW.

Moc czynna dostarczana przez generator, PG i odbierana przez konsumenta P1 jest równa, jeśli zaniedbamy utratę mocy w przewodach transmisji mocy:

P1 = PG = Pl + Pd = 12 + 50 = 62 kW.

Całkowita moc generatora wynosi S = PG / cosfi = 62 / 0,8 = 77,5 kVA.

W tym przykładzie wszystkie fazy są równie obciążone, a zatem prąd w przewodzie neutralnym w każdej chwili wynosi zero.

Prąd fazowy uzwojenia stojana generatora jest równy liniowemu prądowi linii (Iф = I), a jego wartość można uzyskać za pomocą wzoru na moc prądu trójfazowego:

I = P / (1,73 · U · cosfi) = 62000 / (1,73 · 380 · 0,8) = 117,8 A.

3. Na rys. 4 pokazuje, że płytka o mocy 500 W jest połączona z fazą B i zerowym przewodem, a lampa o mocy 60 W jest podłączona do fazy C i przewodu zerowego. Trzy fazy ABC są połączone z silnikiem o mocy 2 kW z cosfi = 0,7 i piecem elektrycznym o mocy 3 kW.

Jaka jest całkowita całkowita aktywna i pełna pojemność odbiorników? Jakie prądy przechodzą w oddzielnych fazach przy napięciu liniowym sieci U = 380 V

Aktywna moc odbiorników wynosi P = 500 + 60 + 2000 + 3000 = 5560 W = 5,56 kW.

Całkowita moc silnika S = P / cosfi = 2000 / 0,7 = 2857 VA.

Całkowita łączna moc odbiorców będzie wynosić: Scom = 500 + 60 + 2857 + 3000 = 6417 VA = 6,417 kVA.

Prąd elektryczny kafli Ip = P / Uф = P / (U · 1, 73) = 500/220 = 2,27 A.

Prąd lampy Il = Pl / Il = 60/220 = 0,27 A.

Natężenie pieca elektrycznego zostanie określone przez wzór mocy dla prądu trójfazowego z cosfi = 1 (rezystancja czynna):

P = 1, 73 · U · I · cosfi = 1, 73 · U · I;

I = P / (1, 73 · U) = 3000 / (1, 73 · 380) = 4,56 A.

Prąd silnika ID = P / (1,73 · U · cosfi) = 2000 / (1,73 · 380 · 0,7) = 4,34 A.

W przewodzie fazy A płynie prąd silnika i zakres elektryczny:

W fazie B przepływa prąd silnika, płytki i prądu elektrycznego:

W fazie C przepływa prąd silnika, lampy i prądu elektrycznego:

Wszędzie podaje się aktualne wartości prądów.

Na rys. 4 pokazuje uziemienie ochronne instalacji elektrycznej. Przewód zerowy jest ściśle uziemiony w podstacji zasilającej i odbiorniku. Wszystkie części instalacji, do których człowiek może się przyłączyć, są połączone z przewodem neutralnym, a tym samym uziemione.

Jeżeli jedna z faz, na przykład C, zostanie przypadkowo uziemiona, nastąpi zwarcie jednofazowe i bezpiecznik lub wyłącznik obwodu tej fazy odłącza go od zasilania. Jeśli osoba stojąca na ziemi dotknie nieizolowanego drutu faz A i B, wówczas będzie tylko pod napięciem fazowym. Przy nieuziemionym przewodzie neutralnym, faza C nie zostanie rozłączona, a osoba znajdowałaby się pod napięciem w stosunku do faz A i B.

4. Jaka moc dostarczona do silnika zostanie pokazana przez trójfazowy miernik mocy podłączony do sieci trójfazowej o napięciu liniowym U = 380 V przy prądzie liniowym I = 10 A i cosfi = 0,7 · K. silnik DC = 0,8 Jaka jest moc silnik na wale (ryc. 5) ·

Watomierz pokaże moc dostarczoną do silnika P1, tj. Moc netto P2 plus stratę mocy w silniku:

P1 = 1,73 U · I · cosfi = 1,73 · 380 · 10 · 0,7 = 4,6 kW.

Moc netto minus straty w uzwojeniach i stali oraz mechaniczne w łożyskach

5. Trójfazowy generator daje prąd I = 50 A przy napięciu U = 400 V i cosfi = 0,7. Jaka moc mechaniczna mocy jest potrzebna do obracania generatora, gdy sprawność generatora wynosi 0,8 (rys. 6) ·

Aktywna moc elektryczna generatora, podawana do silnika elektrycznego, PG2 = · (3 ·) U · I · cosfi = 1,73 · 400 · 50 · 0,7 = 24220 W = 24,22 kW.

Moc mechaniczna dostarczona do generatora, PG1, obejmuje moc czynną PG2 i straty w nim: PG1 = PG2 / G = 24,22 / 0,8 · 30,3 kW.

Ta mechaniczna moc jest równa:

PG1 = 30,3 · 1,36 · 41,2 l. c.

Na rys. 6 pokazuje, że moc mechaniczna PG1 jest dostarczana do generatora. Generator przekształca go w elektryczny, który jest równy

Ta moc, aktywna i równa PG2 = 1,73 · U · I · cosfi, jest przesyłana przewodowo do silnika elektrycznego, w którym jest przekształcana w moc mechaniczną. Ponadto generator wysyła moc bierną silnika Q, która magnesuje silnik, ale nie jest zużywana i wraca do generatora.

Jest równa Q = 1,73 · U · I · sinfi i nie zmienia się w ciepło lub moc mechaniczną. Całkowita moc S = P · cosfi, jak widzieliśmy wcześniej, determinuje jedynie stopień wykorzystania materiałów zużytych na produkcję maszyny. ]

6. Generator trójfazowy działa przy napięciu U = 5000 V i prądzie I = 200 A przy cosfi = 0,8. Jaki jest współczynnik efektywności, jeśli moc dostarczana przez silnik, który obraca generator, wynosi 2000 litrów. c.

Moc silnika przyłożona do wału generatora (jeśli nie ma pośrednich kół zębatych),

Moc opracowana przez generator trójfazowy

PG2 = (3 ·) U · I · cosfi = 1,73 · 5000 · 200 · 0,8 = 1384000 W = 1384 kW.

K. p. D. Generator generatora PG2 / PG1 = 1384/1472 = 0,94 = 94%.

7. Jaki prąd przepływa przez uzwojenie trójfazowego transformatora o mocy 100 kVA i napięciu U = 22000 V przy cosfi = 1

Całkowita moc transformatora wynosi S = 1,73 · U · I = 1,73 · 22000 · I.

Stąd prąd I = S / (1,73 · U) = (100 · 1000) / (1,73 · 22000) = 2,63 A.;

8. Jaki prąd zużywa trójfazowy silnik asynchroniczny o sile wału 40 l. c. przy napięciu 380 V, jeżeli jego cosfi = 0,8, a sprawność = 0,9

Moc silnika na wale, tj. Użyteczny, P2 = 40 · 736 = 29440 watów.

Moc dostarczana do silnika, tj. Moc odbierana z sieci,

Prąd silnika I = P1 / (1,73 · U · I · cosfi) = 32711 / (1,73 · 380 · 0,8) = 62 A.

9. Trójfazowy silnik asynchroniczny ma następujące dane na panelu: P = 15 l. c.; U = 380/220 V; cosfi = 0,8 połączenie - gwiazda. Wartości wskazane na desce rozdzielczej są nazywane nominalnymi.

Jaka jest aktywna, pełna i reaktywna moc silnika? Jakie są wielkości prądów: pełne, aktywne i reaktywne (ryc. 7)?

Mechaniczna moc silnika (użyteczne) jest równa:

Moc P1 dostarczona do silnika jest bardziej użyteczna dla ilości strat w silniku:

Całkowita moc S = P1 / cosfi = 13 / 0,8 = 16,25 kVA;

Q = S · sinfi = 16,25 · 0,6 = 9,75 kVAr (patrz trójkąt mocy).

Prąd w przewodach łączących, tj. Liniowy, wynosi: I = P1 / (1,73 · U · cosfi) = S / (1,73 · U) = 16250 / (1,731.7380) = 24,7 A.

Prąd czynny Ia = I · cosfi = 24,7 · 0,8 = 19,76 A.

Prąd reaktywny (magnetyczny) Ip = I · sinfi = 24,7 · 0,6 = 14,82 A.

10. Wyznaczyć prąd w uzwojeniu trójfazowego silnika elektrycznego, jeżeli jest połączony w trójkąt, a moc netto silnika P2 = 5,8 l. c. przy ffm = 90%, współczynniku mocy cosfi = 0,8 i napięciu liniowym 380 V.

Moc silnika netto P2 = 5,8 l. z. lub 4,26 kW. Moc dostarczana do silnika

P1 = 4,26 / 0,9 = 4,74 kW. I = P1 / (1,73 · U · cosfi) = (4,74 · 1000) / (1,73 · 380 · 0,8) = 9,02 A.

Podczas łączenia w trójkącie prąd w uzwojeniu fazy silnika będzie mniejszy niż prąd przewodów zasilających: Jeśli = I / 1,73 = 9,02 / 1,73 = 5,2 A.

11. Generator prądu stałego dla elektrolizera, zaprojektowany dla napięcia U = 6 V i prądu I = 3000 A, w połączeniu z trójfazowym silnikiem asynchronicznym, tworzy silnik-generator. K. p. D. Generator G = 70%, k. P. D. Silnik D = 90%, a jego współczynnik mocy cosfi = 0,8. Określić moc silnika na wale i mocy dostarczonej do niego (rys. 8 i 6).

Moc netto generatora to PG2 = UÃ · IÃ = 61,73000 = 18000 W.

Moc dostarczana do generatora jest równa mocy na wale P2 silnika indukcyjnego, która jest równa sumie PG2 i strat mocy w generatorze, tj. PG1 = 18000 / 0,7 = 25714 W.

Moc czynna silnika zasilana z sieci prądu zmiennego,

P1 = 25714 / 0,9 = 28571 W = 28,67 kW.

12. Turbina parowa o kpd · T = 30% obraca generator o kpd = 92% i cosfi = 0,9. Jaka moc wejściowa (hp i kcal / s) musi posiadać turbinę, aby generator generował prąd 2000 A przy napięciu U = 6000 V (Przed rozpoczęciem obliczeń patrz rys. 6 i 9.)

Moc alternatora podana konsumentowi,

PG2 = 1,73 · U · I · cosfi = 1,73 · 6000 · 2000 · 0,9 = 18684 kW.

Moc dostarczana do generatora jest równa mocy P2 na wale turbiny:

Moc dostarczana do turbiny za pomocą pary

lub P1 = 67693 · 1,36 = 92062 l. c.

Moc wejściowa do turbiny wyrażona w kcal / s jest określona wzorem Q = 0,24 · P · t;

13. Określić przekrój poprzeczny drutu o długości 22 m, przez który prąd przepływa do silnika trójfazowego o pojemności 5 litrów. c. napięcie 220 V przy podłączaniu uzwojenia stojana w trójkącie. cosfi = 0,8; · = 0,85. Dopuszczalny spadek napięcia w przewodach U = 5%.

Moc dostarczana do silnika przy użytecznej mocy P2

Prąd I = P1 / (U · 1.73 · cosfi) = 4430 / (220 · 1.73 · 0.8) = 14,57 A. przepływa przez przewody łączące.

W linii trójfazowej prądy są geometrycznie dodawane, dlatego spadek napięcia w przewodzie należy przyjmować U: 1,73, a nie U: 2, jak w prądzie jednofazowym. Następnie opór drutu:

gdzie jesteś w woltach.

Przekrój przewodów w obwodzie trójfazowym jest mniejszy niż w układzie jednofazowym.

14. Określ i porównaj przekroje przewodów dla stałych naprzemiennych prądów jednofazowych i trójfazowych. Do sieci podłącza się 210 lamp o mocy 60 W na napięcie 220 V, znajdujące się w odległości 200 m od źródła prądu. Dopuszczalny spadek napięcia wynosi 2%.

a) Ze stałymi i jednofazowymi prądami przemiennymi, tj. gdy występują dwa druty, przekroje będą takie same, ponieważ pod obciążeniem oświetleniowym cosfi = 1 i transmitowaną mocą

a prąd I = P / U = 12600/220 = 57,3 A.

Dopuszczalny spadek napięcia wynosi U = 220 · 2/100 = 4,4 V.

Rezystancja dwóch przewodów r = U / I · 4,4 / 57,3 = 0,0768 Ohm.

W przypadku przenoszenia mocy całkowity przekrój poprzeczny drutów wynosi 2 · S1 = 2 · 91,4 = 182,8 mm2 przy długości drutu 200 m.

b) Za pomocą prądu trójfazowego prąd można podłączyć w trójkącie, 70 lamp na stronę.

Przy cosfi = 1, transmitowana moc P = 1,73 · Ul · I.

Dopuszczalny spadek napięcia w jednym przewodzie sieci trójfazowej nie wynosi U · 2 (jak w sieci jednofazowej), ale U · 1,73. Rezystancja pojedynczego przewodu w sieci trójfazowej będzie wynosić:

Całkowity przekrój przewodów do transmisji mocy 12,6 kW w sieci trójfazowej z połączeniem w trójkąt jest mniejszy niż w sieci jednofazowej: 3 · S3f = 137.1 mm2.

c) W przypadku połączenia z gwiazdą konieczne jest napięcie liniowe U = 380 V, aby napięcie fazowe na lampach wynosiło 220 V, tj. światła były włączane między drutem neutralnym i liniowym.

Prąd w przewodach będzie wynosił: I = P / (U: 1,73) = 12600 / (380: 1,73) = 19,15 A.

Rezystancja przewodu r = (U: 1,73) / I = (4,4: 1,73) / 19,15 = 0,1325 Ohm;

Całkowity przekrój przy połączeniu w gwiazdę jest najmniejszy, co osiąga się przez zwiększenie napięcia do transmisji tej mocy: 3 · S3 = 3 · 25,15 = 75,45 mm2.

Prąd obwodu

Prąd elektryczny - kierunkowy (uporządkowany) ruch naładowanych cząstek.

Takimi cząstkami mogą być: elektrony w metalach, jony (kationy i aniony) w elektrolitach, jony i elektrony w gazach, elektrony w określonych warunkach w próżni, elektrony i dziury (przewodnictwo elektronowe) w półprzewodnikach. Czasami prąd elektryczny nazywany jest również prądem polaryzacji wynikającym ze zmiany czasu pola elektrycznego.

Kalkulator prądu obwodu

Bieżąca formuła obwodu

gdzie:

  • P to moc elektryczna ładunku, W;
  • U jest faktycznym napięciem sieci, V;
  • cosφ to współczynnik mocy.

Wartość ostatniej wartości zależy od rodzaju ładunku. Zatem współczynnik mocy aktywnego obciążenia (lampy żarowe, elementy grzejne itp.) Jest bliski 1.

Biorąc jednak pod uwagę, że w każdym aktywnym obciążeniu występuje mało istotny składnik reaktywny, współczynnik mocy cosφ aktywnego obciążenia wykorzystywanego do obliczeń wynosi 0,95.

Aby obliczyć prąd w obwodach zasilających obciążenia charakteryzujące się wysoką mocą bierną (silniki elektryczne, dławiki urządzeń oświetleniowych, transformatory spawalnicze, piece indukcyjne itp.), Przyjmuje się, że średnia wartość cosφ wynosi 0,8.

W celu uzyskania większej dokładności obliczeń zaleca się wykorzystanie jego rzeczywistej wartości jako napięcia sieci (U) (zakłada się pomiar napięcia). W przypadku braku takiej możliwości możliwe jest stosowanie standardowych napięć: fazy 220 V dla sieci jednofazowej lub liniowej 380 dla sieci trójfazowej.