Güç, akım ve voltaj nasıl hesaplanır: ev koşulları için hesaplama ilkeleri ve örnekleri

Dairelerin, özel evlerin ve diğer elektrikli nesnelerin sahipleri genellikle temel elektriksel büyüklüklerin değerlerini belirleme sorunuyla karşı karşıya kalırlar, çünkü izin verilen akım gücüne ve bilinen bir gerilime göre gücü hesaplamak veya ters problemi çözmek çok basit değildir. .

Ev ağlarının ve cihazlarının özellikleri dikkate alınmadan, iyi bilinen Ohm yasasının doğrudan uygulanması yanlış sonuca yol açabilir.

Bu materyalde gücün ne olduğunu anlayacağız ve size bu göstergeyi nasıl hesaplayacağınızı anlatacağız.

Miktarlarla ilgili temel kavramlar

Elektriksel hesaplamalar akım (I, Amper), voltaj (U, Volt), güç değeri (P, Watt) ve direnç (R, Ohm) arasındaki iyi bilinen ilişkilere dayanmaktadır. Pratik hesaplamalar genellikle ilk üçünün değerlerinin bilinmesini gerektirir.

Listelenen değerlerin sayısal ifadelerinin yeterli olmadığı konusunda sizi uyarıyoruz - güç tüketimi modunu ortaya çıkaran ek özelliklere ihtiyaç var.

Elektrik akımı gücü

İletkenlerin yeterli kesitinin hesaplanması ve elektrik şebekesinin belirli bir kolu için devre kesicinin derecesi, bu bölüm için mümkün olan maksimum akım gücünün değerine göre gerçekleştirilir. Bu, kabloların genellikle yangınla sonuçlanan alev almasını önlemek için gereklidir.

İşçiler makine parametreleri ve RCD'ler düzenleyici gerekliliklere göre seçilir.Mümkün olan maksimum akım gücüne bağlı olarak izin verilen çekirdek kesitini belirlemek için, ürün üreticisi tarafından sağlanan tablonun kullanılması gerekir, çünkü kablolar çoğunlukla GOST'a göre değil, spesifikasyonlara göre üretilir.

Aynı işaretlere sahip olan GOST (solda) ve TU'ya (sağda) uygun olarak üretilen kablolar hem görsel olarak hem de temel özelliklerde farklılık göstermektedir.

Elektrik akımının şiddeti, cihazların tükettiği güce ve şebeke voltajına göre hesaplanabildiğinden bu iki göstergenin değerlerinin doğru belirlenmesi gerekir.

Ev voltajı

Birçok apartman sahibi, ev ihtiyaçları için standart faz voltajının yaklaşık 220 V olduğuna inanıyor. Çoğu durumda bu doğrudur. Rağmen GOST29322-2014 10/01/2015 tarihinden itibaren Rusya Federasyonu'nda AET ülkeleriyle uyumlu 230 V sistemine geçiş yapılacaktı.

Herhangi bir süre için standarttan %5'lik bir sapma, 1 saati aşmayan bir süre için ise %10'luk bir sapma kabul edilebilir. Bu nedenle, eski kurallara göre, voltaj değeri 198 ila 242 V aralığında ve mevcut GOST'a göre 207 ila 253 V arasında dalgalanabilir.

Ağdaki voltajın uzun süre standart olandan önemli ölçüde düşük olduğu durumlar da vardır. Bu durum, şubeye bağlı elektrikli cihazların toplam gücünün planlanandan çok daha yüksek olması ve çoğunun açılması durumunda “şebeke çekilmesi” meydana gelmesi durumunda ortaya çıkmaktadır.

Bu sorun, elektrik tedarikinden sorumlu kuruluşların sorumluluk alanında ortaya çıkar ve dağıtım transformatörlerinin aşırı yüklenmesi, trafo merkezlerinin bozulması veya yetersiz kablo kesiti ile ilişkilidir.

Azaltılmış bir giriş voltajı, yalnızca akım parametresinde bir değişikliğe ve korumanın olası tetiklenmesine yol açmakla kalmaz, aynı zamanda asenkron elektrik motorları veya karmaşık elektronikler içeren elektrikli cihazların hızlı bir şekilde bozulmasına da yol açar.

Anlamını öğrenmek için gerçek voltaj bir voltmetre kullanarak periyodik olarak ölçüm yapmanız gerekir. Göstergeler büyük ölçüde dalgalanıyorsa, o zaman kullanmak gerekir dengeleyici veya elektrik depolama işlevine sahip daha pahalı bir dönüştürücü.

Elektrikli cihazların gücü kavramındaki nüanslar

Elektrik tüketen tüm cihazların güç gibi bir parametresi vardır. Bu gösterge ne kadar yüksek olursa, cihaz devreden o kadar fazla enerji alır.

Üç tür güç vardır:

• Aktif (P). Elektrik enerjisinin elektromanyetik veya termal gibi başka bir forma dönüşüm hızını karakterize eder. Geri dönüşü olmayan elektrik maliyetlerini ve dolayısıyla cihazın işletme maliyetini hesaplarken bu dikkate alınmalıdır. Ölçü birimi – W.
• Reaktif (Q). Kaynaktan (transformatör) tüketicinin reaktif elemanlarına (kapasitörler, motor sargıları) gelen enerjiyi karakterize eder, ancak daha sonra neredeyse anında kaynağa geri döner. Ölçü birimi W veya var'dır (yorumlama reaktif volt-amperdir).
• Tam dolu (S). Tüketicinin devre elemanlarına uyguladığı yükü karakterize eder. Kablonun kesit alanı hesaplanırken ve makinelerin derecelendirmesi seçilirken kullanılır, yani akım gücü, devreye bağlı tüm elektrikli cihazların tam gücüne göre hesaplanır. Ölçü birimi W veya V*A'dır (V*A – volt amper).

Tüm bu parametreler, gerilim vektörü ile akım arasında oluşan faz açısı aracılığıyla yeniden hesaplanabilir (F):

P = S *çünkü(F);

Q = S *günah(F);

S² = P² + Q².

Toplam gücün aktif gücü önemli ölçüde aşabildiği ev aletleri arasında buzdolapları, çamaşır makineleri, floresan ve bazı enerji tasarruflu lambalar ile güç elektroniği üniteleri bulunur.

Motorlarda genellikle aktif güç ve katsayı gösterilir. Bu durumda toplam güç şu şekilde hesaplanır: S = P / cos(f) = 750 / 0,78 = 962 W

Zirve veya başlangıç ​​gücü diye bir şey de var. Gerçek şu ki motorları hızlandırmak, dönüşlerini sürdürmekten çok daha fazla çaba gerektiriyor. Bu nedenle buzdolabı, çamaşır makinesi gibi cihazları açtığınızda devrenin bir bölümünde kısa süreli yük dalgalanması meydana gelir.

Başlangıç ​​akımları, çalışma akımlarından birkaç kat daha yüksek olabilir. Gerekli olanı hesaplarken kablo bölümleri Makinenin nominal değeri seçilirken bu dikkate alınmalıdır.

Bunun için başlatma ve çalışma gücü farkı en fazla olan cihazı belirleyip toplam değere eklemeniz gerekir. Farklı tüketiciler için motorların aynı anda etkinleştirilme olasılığı neredeyse sıfır olduğundan, diğer cihazların başlangıç ​​​​akımları göz ardı edilebilir.

Doğrusal ve faz ilişkileri

Günümüzde ev eşyalarını üç fazlı elektrik şebekelerine bağlama uygulaması yaygınlaştı.

Bu, aşağıdaki nedenlerden dolayı haklıdır:

• Önemli enerji tüketimi. Bu durumda, kablonun geniş kesiti ve transformatörün yüksek malzeme tüketimi nedeniyle yüksek güçlü tek fazlı bir ağın bağlanması çok mantıksız olacaktır.
• Üç fazda çalışan cihazların varlığı. Böyle bir cihazı tek fazlı bir devreye bağlamak için bir devrenin uygulanması çok basit değildir ve örneğin asenkron bir motoru çalıştırırken meydana gelen parazitlerle doludur.

Üç fazlı cihazları bağlamanın iki yolu vardır - "yıldız" ve "üçgen".

Üç fazda güç aktarımının şematik diyagramları. Bu nesnelerle geometrik benzerliklerinden dolayı “yıldız” ve “üçgen” adını aldılar

Yıldız tipi devrelerde doğrusal ve faz akımları aynıdır ve doğrusal gerilim, faz geriliminden 1,73 kat daha fazladır:

BEN_ben = BEN_F;

sen_ben = 1.73 * sen_F.

Bu formül, 50 Hz: 220/380 V (yeni GOST'a göre: 230/400 V) frekanslı ev ve alçak gerilim endüstriyel ağları için bilinen voltaj oranını açıklamaktadır.

Üçgen bağlantıda ise tam tersine voltaj aynıdır ve doğrusal akımlar faz akımlarından daha büyüktür:

BEN_ben = 1.73 * BEN_F;

sen_ben = sen_F.

Bu formüller yalnızca simetrik faz yüklerinde kullanılabilir. Kablolar arasındaki akım tüketimi farklıysa (dengesiz alıcı), vektör cebiri kuralları kullanılarak hesaplamalar yapılır ve ortaya çıkan dengeleme akımı, nötr tel tarafından telafi edilir. Ancak ev aletlerinin bağlı olduğu ağlarda bu tür durumlar nadirdir.

Temel büyüklükler arasındaki ilişki

Sıradan tüketicilerin karşılaştığı en yaygın görev, gerçek akım gücünü hesaplamaktır. Peki bilinen voltaj ve güç değerlerine göre amperajı doğru bir şekilde nasıl hesaplayabiliriz? Bu devreye beslenecek cihazlar hakkında teknik bilgiye sahip olarak, çekirdeklerin kesit değerlerini ve makinenin derecelendirmesini gerekçelendirerek çözmek gerekir.

Akım hesaplandıktan sonra genellikle izin verilen en küçük kesite sahip kablolar seçilir. Ancak bu her zaman doğru değildir çünkü böyle bir çözüm, ağa yeni elektrikli cihazların eklenmesi gerektiğinde önemli kısıtlamalara yol açmaktadır.

Bazen ters hesaplamalar yapmak ve mevcut kablolamayla sınırlı olan, bilinen bir voltajda ve izin verilen maksimum akımda cihazlara hangi toplam gücün bağlanabileceğini belirlemek gerekir.

Tek fazlı bir devre için bu iki sorunu basit bir formül kullanarak çözebilirsiniz:

BEN = S / sen;

S = sen * BEN,

Nerede S – tüm elektrik tüketicilerinin toplam toplam gücü.

Ohm yasasını yansıtan ve güç, akım, voltaj ve direncin bağımlılığını ifade eden bir pasta grafiği, tek fazlı bir devrenin parametrelerini hesaplamak için uygundur.

Üç fazlı bir devrede bilinen veya hesaplanan güç ve voltaj değerlerini kullanarak akımı hesaplama problemini çözmek için, her faza uygulanan toplam yükü bilmeniz gerekir.

Hem kablo damarlarının gerekli kesiti hem de makinenin izin verilen minimum değeri, aşağıdakiler dikkate alınarak en yoğun hatta göre seçilir:

S = 3 * maksimum{S₁, S₂, S₃}.

BEN = S / (sen * 1.73).

Her faz için izin verilen güç aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

S_1,2,3 BEN * sen / 1.73,

Nerede BEN – mevcut kablolama için izin verilen maksimum akım.

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı videolar

Kablo kesitini seçmek için akım gücünün güce göre hesaplanması: