Расчёт сечения кабеля по мощности и току: формулы и примеры
Вы планируете заняться или дополнительно протянуть силовую линию на кухню для подключения новой электроплиты? Здесь пригодятся минимальные знания о сечении проводника и влиянии этого параметра на мощность и силу тока.
Согласитесь, что неправильный расчёт сечения кабеля приводит к перегреву и короткому замыканию или к неоправданным расходам.
Очень важно провести вычисления на стадии проектирования, так как выход из строя скрытой проводки и последующая замена сопряжена со значительными издержками. Мы поможем вам разобраться с тонкостями проведения расчетов, чтобы избежать проблем при дальнейшей эксплуатации электросетей.
Чтобы не нагружать вас сложными расчетами, мы подобрали понятные формулы и варианты вычислений, привели информацию в доступном виде, снабдив формулы пояснениями. Также в статью добавили тематические фото и видеоматериалы, позволяющие наглядно понять суть рассматриваемого вопроса.
Содержание статьи:
Расчет сечения по мощности потребителей
Основное назначение проводников – доставка электрической энергии к потребителям в необходимом количестве. Поскольку в обычных условиях эксплуатации сверхпроводники не доступны, приходится принимать в расчет сопротивление материала проводника.
Расчет необходимого сечения в зависимости от общей мощности потребителей основан на продолжительном опыте эксплуатации.
Галерея изображений
Фото из
Различные виды кабеля для устройства проводки
Разная толщина у проводников для бытовой эксплуатации
Число жил в различных марках кабеля
Варианты многожильного кабеля
Общий ход вычислений начнем с того, что сначала проводим расчеты, используя формулу:
P = (P1+P2+..PN)*K*J,
Где:
P – мощность всех потребителей, подключенных к рассчитываемой ветке в Ваттах.
P1, P2, PN – мощность первого потребителя, второго, n-го соответственно, в Ваттах.
Получив результат по окончанию вычислений по вышеприведенной формуле, настал черед обратиться к табличным данным.
Теперь предстоит выбор необходимого сечения по таблице 1.
Таблица 1. Сечение жил проводов всегда необходимо выбирать в ближайшую большую сторону (+)
Этап #1 — расчет реактивной и активной мощности
Мощности потребителей указаны в документах на оборудование. Обычно в паспортах оборудования указана активная мощность вместе с реактивной мощностью.
Устройства с активным видом нагрузки превращают всю полученную электрическую энергию, с учетом КПД, в полезную работу: механическую, тепловую или в другой ее вид.
К устройствам с активной нагрузкой относятся лампы накаливания, обогреватели, электроплиты.
Для таких устройств расчет мощности по току и напряжению имеет вид:
P = U * I,
Где:
P – мощность в Вт;
U – напряжение в В;
I – сила тока в А.
Устройства с реактивным видом нагрузки способны накапливать энергию поступающую от источника, а затем возвращать. Происходит такой обмен за счет смещения синусоиды силы тока и синусоиды напряжения.
При нулевом смещении фаз мощность P=U*I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз силы тока и напряжения имеют устройства с активным видом нагрузки (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14)
К устройствам с реактивной мощностью относятся электродвигатели, электронные приборы всех масштабов и назначений, трансформаторы.
Когда есть смещение фаз между синусоидой силы тока и синусоидой напряжения, мощность P=U*I может быть отрицательной (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14). Устройство с реактивной мощностью возвращает накопленную энергию обратно источнику
Электрические сети построены таким образом, что могут производить передачу электрической энергии в одну сторону от источника к нагрузке.
Поэтому возвращенная энергия потребителя с реактивной нагрузкой является паразитной и тратится на нагрев проводников и других компонентов.
Реактивная мощность имеет зависимость от угла смещения фаз между синусоидами напряжения и тока. Угол смещения фаз выражают через cosφ.
Для нахождения полной мощности применяют формулу:
P = Q / cosφ,
Где Q – реактивная мощность в ВАрах.
Обычно в паспортных данных на устройство указана реактивная мощность и cosφ.
Пример: в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200 ВАр и cosφ = 0,7. Следовательно, общая потребляемая мощность будет равна:
P = 1200/0,7 = 1714 Вт
Если cosφ найти не удалось, для подавляющего большинства электроприборов бытового назначения cosφ можно принять равным 0,7.
Этап #2 — поиск коэффициентов одновременности и запаса
K – безразмерный коэффициент одновременности, показывает сколько потребителей одновременно может быть включено в сеть. Редко случается, чтобы все устройства одновременно потребляли электроэнергию.
Маловероятна одновременная работа телевизора и музыкального центра. Из устоявшейся практики K можно принять равным 0,8. Если Вы планируете использовать все потребители одновременно, K следует принять равным 1.
J – безразмерный коэффициент запаса. Характеризует создание запаса по мощности для будущих потребителей.
Прогресс не стоит на месте, с каждым годом изобретаются все новые удивительные и полезные электрические приборы. Ожидается, что к 2050 году рост потребления электроэнергии составит 84%. Обычно J принимается равным от 1,5 до 2,0.
Этап #3 — выполнение расчета геометрическим методом
Во всех электротехнических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника – сечение жилы. Измеряется в мм2.
Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать проволоки проводника.
В этом случае есть простая геометрическая формула для монолитного провода круглого сечения:
S = π*R2 = π*D2/4, или наоборот
D = √(4*S / π)
Для проводников прямоугольного сечения:
S = h * m,
Где:
S – площадь жилы в мм2;
R – радиус жилы в мм;
D – диаметр жилы в мм;
h, m – ширина и высота соответственно в мм;
π – число пи, равное 3,14.
Если Вы приобретаете многожильный провод, у которого один проводник состоит из множества свитых проволочек круглого сечения, то расчет ведут по формуле:
S = N*D2/1,27,
Где N – число проволочек в жиле.
Провода, имеющие свитые из нескольких проволочек жилы , в общем случае имеют лучшую проводимость, чем монолитные. Это обусловлено особенностями протекания тока по проводнику круглого сечения.
Электрический ток представляет собой движение одноименных зарядов по проводнику. Одноименные заряды отталкиваются, поэтому плотность распределения зарядов смещена к поверхности проводника.
Другим достоинством многожильных проводов является их гибкость и механическая стойкость. Монолитные провода дешевле и применяют их в основном для стационарного монтажа.
Этап #4 —рассчитываем сечение по мощности на практике
Задача: общая мощность потребителей на кухне составляет 5000 Вт (имеется ввиду, что мощность всех реактивных потребителей пересчитана). Все потребители подключаются к однофазной сети 220 В и имеют запитку от одной ветки.
Таблица 2. Если вы планируете в будущем подключение дополнительных потребителей, в таблице представлены необходимые мощности распространенных бытовых приборов (+)
Решение:
Коэффициент одновременности K примем равным 0,8. Кухня место постоянных инноваций, мало ли что, коэффициент запаса J=2,0. Общая расчетная мощность составит:
P = 5000*0,8*2 = 8000 Вт = 8 кВт
Используя значение расчетной мощности, ищем ближайшее значение в таблице 1.
Ближайшим подходящим значением сечения жилы для однофазной сети является медный проводник с сечением 4 мм2. Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6 мм2.
Для одножильной проводки минимальный диаметр составит 2,3 мм и 2,8 мм соответственно. В случае применения многожильного варианта сечение отдельных жил суммируется.
Галерея изображений
Фото из
Помещение с максимальным числом бытовой техники
Техническое оснащение ванных комнат и совмещенных санузлов
Подключение мощных энергопотребителей
Блок-розетка для маломощного оборудования
Варочная поверхность требует правильного подключения
Силовая электролиния для стиральной машины
Отдельные силовые ветки для холодильников
Мощные потребители энергии в санузлах и ванных
Расчет сечения по току
Расчеты необходимого сечения по току и мощности кабелей и проводов представят более точные результаты. Такие вычисления позволяют оценить общее влияние различных факторов на проводники, в числе которых тепловая нагрузка, марка проводов, тип прокладки, условия эксплуатации т.д.
Весь расчет проводится в ходе следующих этапов:
выбор мощности всех потребителей;
расчет токов, проходящих по проводнику;
выбор подходящего поперечного сечения по таблицам.
Для этого варианта расчёта мощность потребителей по току с напряжением берется без учета поправочных коэффициентов. Они будут учтены при суммировании силы тока.
Этап #1 — расчет силы тока по формулам
Тем, кто подзабыл школьный курс физики, предлагаем основные формулы в форме графической схемы в качестве наглядной шпаргалки:
«Классическое колесо» наглядно демонстрирует взаимосвязь формул и взаимозависимость характеристик электрического тока (I — сила тока, P — мощность, U — напряжение, R — радиус жилы)
Выпишем зависимость силы тока I от мощности P и линейного напряжения U:
I = P/Uл,
Где:
I — cила тока, принимается в амперах;
P — мощность в ваттах;
Uл — линейное напряжение в вольтах.
Линейное напряжение в общем случае зависит от источника электроснабжения, бывает одно- и трехфазным.
Взаимосвязь линейного и фазного напряжения:
Uл = U*cosφ в случае однофазного напряжения.
Uл = U*√3*cosφ в случае трехфазного напряжения.
Для бытовых электрических потребителей принимают cosφ=1, поэтому линейное напряжение можно переписать:
Uл = 220 В для однофазного напряжения.
Uл = 380 В для трехфазного напряжения.
Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:
I = (I1+I2+…IN)*K*J,
Где:
I – суммарная сила тока в амперах;
I1..IN – сила тока каждого потребителя в амперах;
K – коэффициент одновременности;
J – коэффициент запаса.
Коэффициенты K и J имеют те же значения, что были применены при расчете полной мощности.
Может быть случай, когда в трехфазной сети через разные фазные проводники течет ток неравнозначной силы.
Такое происходит, когда к трехфазному кабелю подключены одновременно однофазные потребители и трехфазные. Например, запитан трехфазный станок и однофазное освещение.
Возникает естественный вопрос: как в таких случаях рассчитывают сечение многожильного провода? Ответ прост — вычисления производят по наиболее нагруженной жиле.
Этап #2 — выбор подходящего сечения по таблицам
В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ) приведен ряд таблиц для выбора требуемого сечения жилы кабеля.
Проводимость проводника зависит от температуры. Для металлических проводников с повышением температуры повышается сопротивление.
При превышении определенного порога процесс становится автоподдерживающимся: чем выше сопротивление, тем выше температура, тем выше сопротивление и т.д. пока проводник не перегорает или вызывает короткое замыкание.
Следующие две таблицы (3 и 4) показывают сечение проводников в зависимости от токов и способа укладки.
Таблица 3. Первое, необходимо выбрать способ укладки проводов, от этого зависит, на сколько эффективно происходит охлаждение (+)
Кабель отличается от провода тем, что у кабеля все жилы, оснащенные собственной изоляцией, скручены в пучок и заключены в общую изоляционную оболочку. Более подробно о различиях и видах кабельных изделий написано в этой .
Таблица 4. Открытый способ указан для всех значений сечения проводников, однако на практике сечения ниже 3 мм2 открыто не прокладывают по соображениям механической прочности (+)
При использовании таблиц к допустимому длительному току применяются коэффициенты:
0,68 если 5-6 жил;
0,63 если 7-9 жил;
0,6 если 10-12 жил.
Понижающие коэффициенты применяются к значениям токов из столбца «открыто».
Нулевая и заземляющая жилы в количество жил не входят.
По нормативам ПЭУ выбор сечения нулевой жилы по допустимому длительному току, производится как не менее 50% от фазной жилы.
Следующие две таблицы (5 и 6) показывают зависимость допустимого длительного тока при прокладке его в земле.
Таблица 5. Зависимости допустимого длительного тока для медных кабелей при прокладке в воздухе или земле
Токовая нагрузка при прокладке открыто и при углублении в землю различаются. Их принимают равными, если прокладка в земле проводится с применением лотков.
Таблица 6. Зависимости допустимого длительного тока для алюминиевых кабелей при прокладке в воздухе или земле
Для устройства временных линий снабжения электроэнергией (переноски, если для частного пользования) применяется следующая таблица (7).
Таблица 7. Допустимый длительный ток при использовании переносных шланговых шнуров, переносных шланговых и шахтных кабелей, прожекторных кабелей, гибких переносных проводов. Применяется только медных проводников
Когда прокладка кабелей производится в грунте помимо теплоотводных свойств необходимо учитывать удельное сопротивление, что отражено в следующей таблице (8):
Таблица 8. Поправочный коэффициент в зависимости от типа и удельного сопротивления грунта на допустимый длительный ток, при расчете сечения кабелей (+)
Расчет и выбор медных жил до 6 мм2 или алюминиевых до 10 мм2 ведется как для длительного тока.
В случае больших сечений возможно применить понижающий коэффициент:
0,875 * √Тпв
где Tпв — отношение продолжительности включения к продолжительности цикла.
Продолжительность включения берется из расчета не более 4 минут. При этом цикл не должен превышать 10 минут.
При выборе кабеля для разводки электричества в особое внимание уделяют его огнестойкости.
Этап #3 — расчет сечения проводника по току на примере
Задача: медного кабеля для подключения:
трехфазного деревообрабатывающего станка мощностью 4000 Вт;
трехфазного сварочного аппарата мощностью 6000 Вт;
бытовой техники в доме общей мощностью 25000 Вт;
Подключение будет произведено пятижильным кабелем (три жилы фазные, одна нулевая и одна заземление), проложенным в земле.
Изоляция кабельно-проводниковой продукции рассчитывается на конкретное значение рабочего напряжения. Следует учитывать, что указанное производителем рабочее напряжение его изделия должно быть выше напряжения в сети
Шаг # 2. Бытовая техника, станок и сварочный аппарат имеют реактивную мощность, поэтому мощность техники и оборудования составит:
Pтех = 25000 / 0,7 = 35700 Вт
Pобор = 10000 / 0,7 = 14300 Вт
Шаг # 3. Ток, необходимый для подключения бытовой техники:
Iтех = 35700 / 220 = 162 А
Шаг # 4. Ток, необходимый для подключения оборудования:
Iобор = 14300 / 380 = 38 А
Шаг # 5. Необходимый ток для подключения бытовой техники посчитан из расчета одной фазы. По условию задачи имеется три фазы. Следовательно, ток можно распределить по фазам. Для простоты предположим равномерное распределение:
Iтех = 162 / 3 = 54 А
Шаг # 6. Ток приходящийся на каждую фазу:
Iф = 38 + 54 = 92 А
Шаг # 7. Оборудование и бытовая техника работать одновременно не будут, кроме этого заложим запас равный 1,5. После применения поправочных коэффициентов:
Iф = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 А
Шаг # 8. Хотя в составе кабеля имеется 5 жил, в расчет берется только три фазные жилы. По таблице 8 в столбце трехжильный кабель в земле находим, что току в 115 А соответствует сечение жилы 16 мм2.
Шаг # 9. По таблице 8 применяем поправочный коэффициент в зависимости от характеристики земли. Для нормального типа земли коэффициент равен 1.
Шаг # 10. Не обязательный, рассчитываем диаметр жилы:
D = √(4*16 / 3,14) = 4,5 мм
Если бы расчет производился только по мощности, без учета особенностей прокладки кабеля, то сечение жилы составит 25 мм2. Расчет по силе тока сложнее, но иногда позволяет экономить значительные денежные средства, особенно когда речь идет о многожильных силовых кабелях.
О взаимосвязях значений напряжения и силы тока подробнее можно прочесть .
Расчет падения напряжения
Любой проводник, кроме сверхпроводников, имеет сопротивление. Поэтому при достаточной длине кабеля или провода происходит падение напряжения.
Нормы ПЭУ требуют, чтобы сечение жилы кабеля было таким при котором падение напряжения составляло не более 5%.
Таблица 9. Удельное сопротивление распространенных металлических проводников (+)
В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения.
Расчет падения напряжения выглядит следующим образом:
R = 2*(ρ * L) / S,
Uпад = I * R,
U% = (Uпад / Uлин) * 100,
Где:
2 – коэффициент, обусловленный тем, что ток течет обязательно по двум жилам;
R – сопротивление проводника, Ом;
ρ – удельное сопротивление проводника, Ом*мм2/м;
S – сечение проводника, мм2;
Uпад – напряжение падения, В;
U% – падение напряжения по отношению к Uлин,%.
Используя формулы, можно самостоятельно выполнить вне необходимые вычисления.
Пример расчета переноски
Задача: рассчитать падение напряжения для медного провода с поперечным сечением одной жилы 1,5 мм2. Провод необходим для подключения однофазного электросварочного аппарата полной мощностью 7 кВт. Длина провода 20 м.
Желающим подключить бытовой сварочный аппарат к ветке электросети следует учесть ситу тока, на которую рассчитан применяемый кабель. Вполне возможно, что общая мощность работающих приборов может быть выше. Оптимальный вариант — подключение потребителей к отдельным веткам
Решение:
Шаг # 1. Рассчитываем сопротивление медного провода, используя таблицу 9:
R = 2*(0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ом
Шаг # 2. Сила тока, протекающая по проводнику:
I = 7000 / 220 = 31.8 А
Шаг # 3. Падение напряжения на проводе:
Uпад = 31,8 * 0,47 = 14,95 В
Шаг # 4. Вычисляем процент падения напряжения:
U% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%
Вывод: для подключения сварочного аппарата необходим проводник с большим сечением.
Выводы и полезное видео по теме
Расчет сечения проводника по формулам:
Рекомендации специалистов по подбору кабельно-проводниковой продукции:
Приведенные расчёты справедливы для медных и алюминиевых проводников промышленного назначения. Для других типов проводников предварительно рассчитывается полная теплоотдача.
На основе этих данных производится расчет максимального тока способного протекать по проводнику, не вызывая чрезмерного нагрева.
Если остались какие-либо вопросы по методике расчета сечения кабеля или есть желание поделиться личным опытом, пожалуйста, оставляйте комментарии к этой статье. Блок для отзывов расположен ниже.
Калькулятор перевода силы тока в мощность, ампер в ватты
Для расчёта нагрузки на электрическую сеть и затрат электроэнергии можно использовать специальный калькулятор перевода силы тока в мощность. Такая функция появилась недавно, значительно облегчив ручное определение.
Хотя формулы известны давно, далеко не все хорошо знают физику, чтобы самостоятельно определять силу тока в сети. Калькулятор помогает с этим, поскольку для работы достаточно знать напряжение и мощность.
Что такое мощность Ватт [Вт]
Мощность — величина, определяющая отношение работы, которую выполняет источник тока, за определённый промежуток времени. Один ватт соответствует произведению одного ампера на один вольт, но при определении трат на электроэнергию используется величина киловатт/час.
Она соответствует расходу одной тысячи ватт за 60 минут работы. Именно по этому показателю определяется стоимость услуг электроэнергии.
В большинстве случаев мощность, которую потребляет прибор, указана в технической документации или на упаковке. Указанное количество производится за один час работы.
Например, компьютер с блоком питания 500 Вт будет крутить 1 кВт за 2 часа работы.
Помочь определить силу тока при известной мощности поможет калькулятор, который делает перевод одной физической величины в другую.
Что такое Сила тока. Ампер [А]
Сила тока представляет собой скорость, с которой электрический заряд течёт по проводнику. Один ампер равен заряду в один кулон, который проходит через проводник за одну секунду. Один кулон представляет собой очень большой заряд, поэтому в большинстве устройств эта величина измеряется в миллиамперах.
Сила тока зависит от сечения проводника и его длины. Это необходимо учитывать при планировке сооружений, а также выборе электрических приборов. Хотя большинству не следует задумываться на этот счёт, поскольку это задача инженеров и проектировщиков.
Сколько Ватт в 1 Ампере?
Для определения мощности цепи также важно понятие напряжения. Это электродвижущая сила, перемещающая электроны. Она измеряется в вольтах. Большинство приборов имеют в документации эту характеристику.
Чтобы определить мощность при силе тока в один ампер, необходимо узнать напряжение сети. Так, для розетки в 220 вольт получится: P = 1*220 = 220 Вт. Формула для расчёта: P = I*U, где I — сила тока, а U — напряжение. В трёхфазной сети нужно учитывать поправочный коэффициент, отражающий процент эффективности работы. В большинстве случаев он составляет от 0,67 до 0,95.
Таблица перевода Ампер – Ватт
Для перевода ватт в амперы необходимо воспользоваться предыдущей формулой, развернув её. Чтобы вычислить ток, необходимо разделить мощность на напряжение: I = P/U. В следующей таблице представлена сила тока для приборов с различным напряжением — 6, 12, 24, 220 и 380 вольт.
Помните, что для сетей с высоким напряжением, указанная сила тока отличается в зависимости от коэффициента полезного действия.
Таблица соотношения ампер и ватт, в зависимости от напряжения.
6В
12В
24В
220В
380В
5 Вт
0,83А
0,42А
0,21А
0,02А
0,008А
6 Вт
1,00А
0,5А
0,25А
0,03А
0,009А
7 Вт
1,17А
0,58А
0,29А
0,03А
0,01А
8 Вт
1,33А
0,66А
0,33А
0,04А
0,01А
9 Вт
1,5А
0,75А
0,38А
0,04А
0,01А
10 Вт
1,66А
0,84А
0,42А
0,05А
0,015А
20 Вт
3,34А
1,68А
0,83А
0,09А
0,03А
30 Вт
5,00А
2,5А
1,25А
0,14А
0,045А
40 Вт
6,67А
3,33А
1,67А
0,13А
0,06А
50 Вт
8,33А
4,17А
2,03А
0,23А
0,076А
60 Вт
10,00А
5,00А
2,50А
0,27А
0,09А
70 Вт
11,67А
5,83А
2,92А
0,32А
0,1А
80 Вт
13,33А
6,67А
3,33А
0,36А
0,12А
90 Вт
15,00А
7,50А
3,75А
0,41А
0,14А
100 Вт
16,67А
3,33А
4,17А
0,45А
0,15А
200 Вт
33,33А
16,66А
8,33А
0,91А
0,3А
300 Вт
50,00А
25,00А
12,50А
1,36А
0,46А
400 Вт
66,66А
33,33А
16,7А
1,82А
0,6А
500 Вт
83,34А
41,67А
20,83А
2,27А
0,76А
600 Вт
100,00А
50,00А
25,00А
2,73А
0,91А
700 Вт
116,67А
58,34А
29,17А
3,18А
1,06А
800 Вт
133,33А
66,68А
33,33А
3,64А
1,22А
900 Вт
150,00А
75,00А
37,50А
4,09А
1,37А
1000 Вт
166,67А
83,33А
41,67А
4,55А
1,52А
Используя таблицу также легко определить мощность, если известны напряжение и сила тока. Это пригодится не только для расчёта потребляемой энергии, но и для выбора специальной техники, отвечающей за бесперебойную работу или предотвращающей перегрев.
Зачем нужен калькулятор
Онлайн-калькулятор применяется для перевода двух физических величин друг в друга. Перевести амперы в ватты при помощи такого калькулятора — минутное дело. Сервис позволит быстро вычислить необходимую характеристику прибора, определить электроэнергию, которую будет расходовать техника за час работы.
Как пользоваться
Чтобы перевести ток в мощность, достаточно ввести номинальное напряжение и указать вторую известную величину. Калькулятор автоматически рассчитает неизвестный показатель и выведет результат.
Узнать напряжение и стандартную силу тока можно в технической документации устройства. Для приборов бытовой техники обычно указывается мощность, из которой также легко вычислить ток. Для удобства в калькуляторе можно переключать ватты на киловатты, а ампера на миллиамперы.
Как посчитать силу тока 🚩 как вычислить силу тока 🚩 Естественные науки
Инструкция
Перед осуществлением любых вычислений обязательно переведите все имеющиеся в условии задачи данные в систему СИ. Напряжение должно быть выражено в вольтах, ток — в амперах, сопротивление — в омах, мощность — в ваттах. Наиболее часто в отношении этих величин используются приставки «микро» (одна миллионная, сокрашенно — мк), «милли» (одна тысячная, сокращенно — м), «кило» (тысяча, сокращенно — к), «мега» (миллион, сокращенно — М) и «гига» (миллиард, сокращенно — Г).
Чтобы найти силу тока при известных напряжении и сопротивлении, воспользуйтесь законом Ома для неполной цепи, осуществив вычисление по такой формуле:I=U/R, где I — сила тока, U — напряжение, R — сопротивление.
Если известны мощность и сопротивление, воспользуйтесь следующим соотношением:U=RI, P=UI, следовательно, P=R(I^2)Отсюда, I^2=P/R, а значит, I=sqrt(P/R), где I — сила тока, P — мощность, R — сопротивление.
При известных напряжении и мощности вычисления проводите так:P=UI, следовательно, I=P/U, где I — сила тока, P — мощность, U — напряжение.
После того, как вычисления окончены, переведите результат из системы СИ в те единицы, в которых его требуется выразить по условиям задачи (чаще всего это миллиамперы или микроамперы).
В случае, если вычисления осуществляются в отчете к лабораторной работе, результат их при необходимости проверьте на реальной лабораторной установке, ведь напряжение и силу тока несложно изменить, соответственно, вольтметром и амперметром. Если при этом используются высокие напряжения, измерения производите с осторожностью. Сопротивление измеряйте омметром при отключенном питании установки. Что же касается выделяемой на нагрузке тепловой мощности, то ее измерить не так-то просто, поскольку требуется калориметр.
Если вы обучаетесь в старших классах или в высшем учебном заведении, преподаватель может потребовать от вас при оформлении решения задачи рассчитать погрешность измерения и вычисления общепринятым способом.
Как рассчитать мощность, силу тока и напряжение: принципы и примеры расчета для бытовых условий
Расчет электрического тока по мощности: формулы, онлайн расчет, выбор автомата
Проектируя электропроводку в помещении, начинать надо с расчета силы тока в цепях. Ошибка в этом расчете может потом дорого обойтись. Электрическая розетка может расплавиться под действием слишком сильного для нее тока.
Если ток в кабеле больше расчетного для данного материала и сечения жилы, проводка будет перегреваться, что может привести к расплавлению провода, обрыва или короткого замыкания в сети с неприятными последствиями, среди которых необходимость полной замены электропроводки – еще не самое плохое.
Знать силу тока в цепи надо и для подбора автоматических выключателей, которые должны обеспечивать адекватную защиту от перегрузки сети.
Обратите внимание
Если автомат стоит с большим запасом по номиналу, к моменту его срабатывания оборудование может уже выйти из строя.
Но если номинальный ток автоматического выключателя меньше тока, возникающего в сети при пиковых нагрузках, автомат будет доводить до бешенства, постоянно обесточивая помещение при включении утюга или чайника.
Формула расчета мощности электрического тока
Согласно закону Ома, сила тока(I) пропорциональна напряжению(U) и обратно пропорциональна сопротивлению(R), а мощность(P) рассчитывается как произведение напряжения и силы тока. Исходя из этого, ток в участке сети рассчитывается: I = P/U.
В реальных условиях в формулу добавляется еще одна составляющая и формула для однофазной сети приобретает вид:
где U для трехфазной сети принимается 380 В, cos φ – это коэффициент мощности, отражающий соотношение активной и реактивной составляющих сопротивления нагрузки.
Для современных блоков питания реактивная компонента незначительна, величину cos φ можно принимать равной 0,95. Исключение составляют мощные трансформаторы (например, сварочные аппараты) и электродвигатели, они имеют большое индуктивное сопротивление.
В сетях, где планируется подключение подобных устройств, максимальную силу тока следует рассчитывать с использованием коэффициента cos φ, равного 0,8 или рассчитать силу тока по стандартной методике, а потом применить повышающий коэффициент 0,95/0,8 = 1,19.
Подставив действующие значения напряжения 220 В/380 В и коэффициента мощности 0,95, получаем I = P/209 для однофазной сети и I = P/624 для трехфазной сети, то есть в трехфазной сети при одинаковой нагрузке ток втрое меньше.
Важно
Никакого парадокса тут нет, так как трехфазная проводка предусматривает три фазных провода, и при равномерной нагрузке на каждую из фаз она делится натрое.
Поскольку напряжение между каждым фазным и рабочим нулевым проводами равно 220 В, можно и формулу переписать в другом виде, так она нагляднее: I = P/(3*220*cos φ).
Подбираем номинал автоматического выключателя
Применив формулу I = P/209, получим, что при нагрузке с мощностью 1 кВт ток в однофазной сети будет 4,78 А. Напряжение в наших сетях не всегда равно в точности 220 В, поэтому не будет большой ошибкой силу тока считать с небольшим запасом как 5 А на каждый киловатт нагрузки.
Сразу же видно, что в удлинитель, промаркированный «5 А», утюг мощностью 1,5 кВт включать не рекомендуется, так как ток будет в полтора раза превышать паспортную величину.
А еще сразу можно «проградуировать» стандартные номиналы автоматов и определить, на какую нагрузку они рассчитаны:
6 А – 1,2 кВт;
8 А – 1,6 кВт;
10 А – 2 кВт;
16 А – 3,2 кВт;
20 А – 4 кВт;
25 А – 5 кВт;
32 А – 6,4 кВт;
40 А – 8 кВт;
50 А – 10 кВт;
63 А – 12,6 кВт;
80 А – 16 кВт;
100 А – 20 кВт.
С помощью методики «5 ампер на киловатт» можно оценить силу тока, возникающую в сети при подключении бытовых устройств. Интересуют пиковые нагрузки на сеть, поэтому для расчета следует использовать максимальную потребляемую мощность, а не среднюю. Эта информация содержится в документации на изделия.
Вряд ли стоит самому рассчитывать этот показатель, суммируя паспортные мощности компрессоров, электродвигателей и нагревательных элементов, входящих в устройство, так как есть еще такой показатель, как коэффициент полезного действия, который придется оценивать умозрительно с риском сильно ошибиться.
При проектировании электропроводки в квартире или загородном доме не всегда доподлинно известны состав и паспортные данные электрооборудования, которое будет подключаться, но можно воспользоваться ориентировочными данными обычных для нашего быта электроприборов:
Потребляемая мощность осветительных приборов и бытовой электроники невелика, в целом суммарную мощность осветительных приборов можно оценить в 1,5 кВт и автомата на 10 А на группу освещения достаточно. Бытовая электроника подключается к тем же розеткам, что и утюги, дополнительные мощности резервировать для нее нецелесообразно.
Если просуммировать все эти токи, цифра получается внушительная. На практике, возможности подключения нагрузки ограничивает величина выделенной электрической мощности, для квартир с электрической плитой в современных домах она составляет 10 -12 кВт и на квартирном вводе стоит автомат номиналом 50 А.
И эти 12 кВт надо распределить, учитывая то, что самые мощные потребители сосредоточены на кухне и в ванной комнате. Проводка будет доставлять меньше поводов для беспокойства, если разбить ее на достаточное количество групп, каждая со своим автоматом.
Для электроплиты (варочной панели) делается отдельный ввод с автоматом на 40 А и устанавливается силовая розетка с номинальным током 40 А, ничего больше туда подключать не надо. Для стиральной машины и другого оборудования ванной комнаты делается отдельная группа, с автоматом соответствующего номинала.
Эту группу обычно защищают УЗО с номинальным током на 15% большим, чем номинал автоматического выключателя. Отдельные группы выделяют для освещения и для настенных розеток в каждой комнате.
На расчет мощностей и токов придется потратить некоторое время, но можно быть уверенным, что труды не пропадут даром. Грамотно спроектированная и качественно смонтированная электропроводка – залог комфорта и безопасности вашего жилища.
Онлайн расчет мощности тока для однофазной и трехфазной сети
При проектировании любых электрических цепей выполняется расчет мощности. На его основе производится выбор основных элементов и вычисляется допустимая нагрузка.
Если расчет для цепи постоянного тока не представляет сложности (в соответствии с законом Ома, необходимо умножить силу тока на напряжение – Р=U*I), то с вычислением мощности переменного тока – не все так просто.
Для объяснения потребуется обратиться к основам электротехники, не вдаваясь в подробности, приведем краткое изложение основных тезисов.
Полная мощность и ее составляющие
В цепях переменного тока расчет мощности ведется с учетом законов синусоидальных изменений напряжения и тока. В связи с этим введено понятие полной мощности (S), которая включает в себя две составляющие: реактивную (Q) и активную (P). Графическое описание этих величин можно сделать через треугольник мощностей (см. рис.1).
Под активной составляющей (Р) подразумевается мощность полезной нагрузки (безвозвратное преобразование электроэнергии в тепло, свет и т.д.). Измеряется данная величина в ваттах (Вт), на бытовом уровне принято вести расчет в киловаттах (кВт), в производственной сфере – мегаваттах (мВт).
Реактивная составляющая (Q) описывает емкостную и индуктивную электронагрузку в цепи переменного тока, единица измерения этой величины Вар.
Рис. 1. Треугольник мощностей (А) и напряжений (В)
В соответствии с графическим представлением, соотношения в треугольнике мощностей можно описать с применением элементарных тригонометрических тождеств, что дает возможность использовать следующие формулы:
S = √P2+Q2, – для полной мощности;
и Q = U*I*cos φ , и P = U*I*sin φ – для реактивной и активной составляющих.
Эти расчеты применимы для однофазной сети (например, бытовой 220 В), для вычисления мощности трехфазной сети (380 В) в формулы необходимо добавить множитель – √3 (при симметричной нагрузке) или суммировать мощности всех фаз (если нагрузка несимметрична).
Для лучшего понимания процесса воздействия составляющих полной мощности давайте рассмотрим «чистое» проявление нагрузки в активном, индуктивном и емкостном виде.
Активная нагрузка
Возьмем гипотетическую схему, в которой используется «чистое» активное сопротивление и соответствующий источник переменного напряжения. Графическое описание работы такой цепи продемонстрировано на рисунке 2, где отображаются основные параметры для определенного временного диапазона (t).
Рисунок 2. Мощность идеальной активной нагрузки
Мы можем увидеть, что напряжение и ток синхронизированы как по фазе, так и частоте, мощность же имеет удвоенную частоту. Обратите внимание, что направление этой величины положительное, и она постоянно возрастает.
Емкостная нагрузка
Как видно на рисунке 3, график характеристик емкостной нагрузки несколько отличается от активной.
Рисунок 3. График идеальной емкостной нагрузки
Частота колебаний емкостной мощности вдвое превосходит частоту синусоиды изменения напряжения. Что касается суммарного значения этого параметра, в течение одного периода гармоники оно равно нулю.
При этом увеличения энергии (∆W) также не наблюдается. Такой результат указывает, что ее перемещение происходит в обоих направлениях цепи. То есть, когда увеличивается напряжение, происходит накопление заряда в емкости.
При наступлении отрицательного полупериода накопленный заряд разряжается в контур цепи.
В процессе накопления энергии в емкости нагрузки и последующего разряда не производится полезной работы.
Индуктивная нагрузка
Представленный ниже график демонстрирует характер «чистой» индуктивной нагрузки. Как видим, изменилось только направление мощности, что касается наращения, оно равно нулю.
График идеальной емкостной нагрузки
Негативное воздействие реактивной нагрузки
В приведенных выше примерах рассматривались варианты, где присутствует «чистая» реактивная нагрузка. Фактор воздействия активного сопротивления в расчет не принимался.
В таких условиях реактивное воздействие равно нулю, а значит, можно не принимать его во внимание. Как вы понимаете, в реальных условиях такое невозможно.
Даже, если гипотетически такая нагрузка бы существовала, нельзя исключать сопротивление медных или алюминиевых жил кабеля, необходимого для ее подключения к источнику питания.
Реактивная составляющая может проявляться в виде нагрева активных компонентов цепи, например, двигателя, трансформатора, соединительных проводов, питающего кабеля и т.д. На это тратится определенное количество энергии, что приводит к снижению основных характеристик.
Реактивная мощность воздействует на цепь следующим образом:
не производит ни какой полезной работы;
вызывает серьезные потери и нештатные нагрузки на электроприборы;
может спровоцировать возникновение серьезной аварии.
Именно по этому, производя соответствующие вычисления для электроцепи, нельзя исключать фактор влияния индуктивной и емкостной нагрузки и, если необходимо, предусматривать использование технических систем для ее компенсации.
Расчет потребляемой мощности
В быту часто приходится сталкиваться с вычислением потребляемой мощности, например, для проверки допустимой нагрузки на проводку перед подключением ресурсоемкого электропотребителя (кондиционера, бойлера, электрической плиты и т.д.). Также в таком расчете есть необходимость при выборе защитных автоматов для распределительного щита, через который выполняется подключение квартиры к электроснабжению.
В таких случаях расчет мощности по току и напряжению делать не обязательно, достаточно просуммировать потребляемую энергию всех приборов, которые могут быть включены одновременно. Не связываясь с расчетами, узнать эту величину для каждого устройства можно тремя способами:
обратившись к технической документации устройства;
посмотрев это значение на наклейке задней панели;Потребляемая мощность прибора часто указывается на тыльной стороне
воспользовавшись таблицей, где указано среднее значение потребляемой мощности для бытовых приборов.
Таблица значений средней потребляемой мощности
При расчетах следует учитывать, что пусковая мощность некоторых электроприборов может существенно отличаться от номинальной.
Для бытовых устройств этот параметр практически никогда не указывается в технической документации, поэтому необходимо обратиться к соответствующей таблице, где содержатся средние значения параметров стартовой мощности для различных приборов (желательно выбирать максимальную величину).
Любой из элементов электрической сети является материальным объектом определенной конструкции. Но его особенность состоит в двойственном состоянии. Он может быть как под электрической нагрузкой, так и обесточен.
Если электрического подключения нет, целостности объекта ничто не угрожает.
Но при присоединении к источнику электропитания, то есть при появлении напряжения (U) и электротока, неправильная конструкция элемента электросети может стать для него фатальной, если напряжение и электроток приведут к выделению тепла.
Далее из статьи наши читатели получат информацию о том, как правильно сделать расчет мощности по току и напряжению, чтобы электрические цепи работали исправно и продолжительно.
Отличия мощности при постоянном и переменном напряжении
Наиболее простым получается расчет мощности электрических цепей на постоянном электротоке. Для их участков справедлив закон Ома, в котором задействовано только приложенное U, и сопротивление. Чтобы рассчитать силу тока I, U делится на сопротивление R:
I=U/R ,
причем искомая сила тока именуется амперами.
А поскольку электрическая мощность Р для такого случая — это произведение U и силы электротока, она так же легко, как и электроток, вычисляется по формуле:
P=U*I ,
причем искомая мощность нагрузки именуется ваттами.
Все компоненты этих двух формул характерны для постоянного электротока и называются активными. Напоминаем нашим читателям, что закон Ома, позволяющий выполнить расчет силы тока, весьма многообразен по своему отображению.
Совет
Его формулы учитывают особенности физических процессов, соответствующих природе электричества. А при постоянном и переменном U они протекают существенно отличаясь. Трансформатор на постоянном U — это абсолютно бесполезное устройство.
Также как синхронные и асинхронные движки.
Принцип их функционирования заключен в изменяющемся магнитном поле, создаваемом элементами электрических цепей, обладающими индуктивностью. А такое поле появляется только как следствие переменного U и соответствующего ему переменного тока.
Но электричеству свойственно также и накопление зарядов в элементах электрических цепей. Это явление называется электрической емкостью и лежит в основе конструкции конденсаторов.
Параметры, связанные с индуктивностью и емкостью, называют реактивными.
Расчет мощности в цепях переменного электротока
Поэтому, чтобы определить ток по мощности и напряжению как в обычной электросети 220 В, так и в любой другой, где используется переменное U, потребуется учесть несколько активных и реактивных параметров.
Для этого применяется векторное исчисление. В результате отображение рассчитываемой мощности и U имеет вид треугольника. Две стороны его — это активная и реактивная составляющие, а третья — их сумма.
Например, полная мощность нагрузки S, именуемая вольт-амперами.
Реактивная составляющая называется варами. Зная величины сторон для треугольников мощности и U, можно выполнить расчет тока по мощности и напряжению. Как это сделать, поясняет изображение двух треугольников, показанное далее.
Треугольники мощности и напряжения
Для измерения мощности применяются специальные приборы. Причем их многофункциональных моделей совсем мало.
Это связано с тем, что для постоянного электротока, а также в зависимости от частоты используется соответствующий конструктивный принцип измерителя мощности.
По этой причине прибор, предназначенный для измерения мощности в цепях переменного электротока промышленной частоты, на постоянном электротоке или на повышенной частоте будет показывать результат с неприемлемой погрешностью.
Лабораторный ваттметрЩитовой ваттметр
У большинства наших читателей выполнение того или иного вычисления с использованием величины мощности скорее всего происходит не с измеренным значением, а по паспортным данным соответствующего электроприбора.
При этом можно легко рассчитать ток для определения, например, параметров электропроводки или соединительного шнура. Если U известно, а оно в основном соответствует параметрам электросети, расчет тока по мощности сводится к получению частного от деления мощности и U.
Полученный таким способом расчетный ток определит сечение проводов и тепловые процессы в электрической цепи с электроприбором.
Обратите внимание
Но вполне закономерен вопрос, как рассчитать ток нагрузки при отсутствии каких-либо сведений о ней? Ответ следующий. Правильный и полный расчет тока нагрузки, запитанной переменным U, возможен на основании измеренных данных.
Они должны быть получены с применением прибора, который замеряет фазовый сдвиг между U и электротоком в цепи. Это фазометр. Полный расчет мощности тока даст активную и реактивную составляющие.
Они обусловлены углом φ, который показан выше на изображениях треугольников.
Лабораторный фазометрЩитовой фазометр
Используем формулы
Этот угол и характеризует фазовый сдвиг в цепях переменного U, содержащих индуктивные и емкостные элементы. Чтобы рассчитывать активные и реактивные составляющие, используются тригонометрические функции, применяющиеся в формулах. Перед тем как посчитать результат по этим формулам, надо, используя калькуляторы или таблицы Брадиса, определить sin φ и cos φ. После этого по формулам
я вычислю искомый параметр электрической цепи.
Но следует учесть то, что каждый из параметров, рассчитанный по этим формулам, из-за U, постоянно изменяющегося по законам гармонических колебаний, может принимать либо мгновенное, либо среднеквадратичное, либо промежуточное значение.
Три формулы, показанные выше, справедливы при среднеквадратичных значениях силы электротока и U. Каждое из двух остальных значений является результатом расчетной процедуры с использованием другой формулы, учитывающей ход времени t:
Но и это еще не все нюансы. Например, для линий электропередачи применяются формулы, в которых фигурируют волновые процессы. И выглядят они по-другому. Но это уже совсем другая история…
Формула мощности электрического тока, расчет по мощности и напряжению
Для того, чтобы обеспечить безопасность при эксплуатации промышленных и бытовых электрических приборов, необходимо правильно вычислить сечение питающей проводки и кабеля. Ошибочный выбор сечения жил кабеля может привести из-за короткого замыкания к возгоранию проводки и к возникновению пожара в здании.
Что такое мощность (Р) электротока
Электрическая мощность является физической величиной, характеризующей скорость преобразования или передачи электрической энергии. Единицей измерения по Международной системе единиц (СИ) является ватт, в нашей стране обозначается Вт, международное обозначение — W.
Что влияет на мощность тока
На мощность (Р) влияет величина силы тока и величина приложенного напряжения. Расчет параметров электроэнергии выполняется еще на стадии проектирования электрических сетей объекта.
Полученные данные позволяют правильно выбрать питающий кабель, к которому будут подключаться потребители. Для расчетов силы электротока используется значения напряжения сети и полной нагрузки электрических приборов.
В соответствии с величиной силы электротока выбирается сечение жил кабелей и проводов.
Отличия мощности при постоянном и переменном напряжении
Ведем обозначения электрических величин, которые приняты в нашей стране:
Р − активная мощность, измеряется в ваттах, обозначается Вт;
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.
По какой формуле вычисляется
Расчет силы тока по мощности и напряжению в сети постоянного тока
Для расчета силы I (тока), надо величину U (напряжения) разделить на величину сопротивления.
Расчет силы тока по мощности и напряжению:
I = U ÷ R
Измеряется в амперах.
Для такого случая электрическую Р (активную мощность) можно посчитать как произведение силы электрического I на величину U.
Формула расчета мощности по току и напряжению:
P = U × I
Все компоненты в этих двух формулах характерны для постоянного электротока и их называют активными.
Исходя из этих двух формул, можно вывести также еще две формулы, по которым можно узнавать P:
P = I2 × R
P = U2 ÷ R
Однофазные нагрузки
В однофазных сетях переменного электротока требуется произвести вычисление отдельно для Р и Q нагрузки, затем надо при помощи векторного исчисления их сложить.
В скалярном виде это будет выглядеть так:
S = √P2 + Q2
В результате расчет P, Q, S имеет вид прямоугольного треугольника. Два катета этого треугольника представляют собой P и Q составляющие, а гипотенуза — их алгебраическую сумму.
S измеряется в вольт-амперах (ВА), Q измеряется в вольт-амперах-реактивных (ВАр), Р измеряется в ваттах (Вт).
Зная величины катетов для треугольников, можно рассчитать коэффициент мощности (cos φ). Как это сделать, показано на изображении треугольника.
Расчет в трехфазной сети
Переменный I (ток) отличается от постоянного по всем параметрам, особенно наличием нескольких фаз. Расчет P в трехфазной нагрузке необходим для правильного определения характеристик подключаемой нагрузки. Трехфазные сети широко применяются в связи с удобством эксплуатации и малыми материальными затратами.
Трехфазные цепи могут соединяться двумя способами – звездой и треугольником. На всех схемах фазы обозначают символами А, В, С. Нейтральный провод обозначают символом N.
При соединении звездой различают два вида U (напряжения) – фазное и линейное. Фазное U определяется как U между фазой и нейтральным проводом. Линейное U определяется как U между двумя фазами.
Эти два U связаны между собой соотношением:
UЛ = UФ × √3
Линейные и фазные электротоки при соединении звездой равны друг другу: IЛ = IФ
Форма расчета S при соединении звездой:
S = SA + SB + SC = 3 × U × I
Активная P:
Р = 3 × Uф × Iф × cosφ
Реактивная Q:
Q = √3 × Uф × Iф × sinφ.
При соединении треугольником фазное и линейное U равны друг другу: UЛ = UФ
Линейный I при соединении треугольником определяется по формуле:
IЛ = IФ × √3
Формулы мощности электрического тока при соединении треугольником:
S = 3 × Sф = √3 × Uф × Iф;
Р = √3 × Uф × Iф × cosφ;
Q = √3 × Uф × Iф × sinφ.
Средняя P в активной нагрузке
В электрических сетях P измеряют при помощи специального прибора – ваттметра. Схемы подключения находятся в зависимости от способа подключения нагрузки.
При симметричной нагрузке P измеряется в одной фазе, а полученный результат умножают на три. В случае несимметричной нагрузки для измерения потребуется три прибора.
Параметры P электросети или установки являются важными данными электрического прибора. Данные по потреблению P активного типа передаются за определенный период времени, то есть передается средняя потребляемая P за расчетный период времени.
Подбор номинала автоматического выключателя
Автоматические выключатели защищают электрические аппараты от токов короткого замыкания и перегрузок.
При аварийном режиме они обесточивают защищаемую цепь при помощи теплового или электромагнитного механизма расцепления.
Тепловой расцепитель состоит из биметаллической пластины с различными коэффициентами теплового расширения. Если номинальный ток превышен, пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления.
Важно
У электромагнитного расцепителя имеется соленоид с подвижным сердечником. При превышении заданного I, в катушке увеличивается электромагнитное поле, сердечник втягивается в катушку соленоида, в результате чего срабатывает механизм расцепления.
Минимальный I, при котором тепловой расцепитель должен сработать, устанавливается с помощью регулировочного винта.
Ток срабатывания у электромагнитного расцепителя при коротком замыкании равен произведению установленного срабатывания на номинальный электроток расцепителя.
Видео о законах электротехники
Из следующего видео можно узнать, что такое электричество, мощность электрического тока. Даны примеры практического применения законов электротехники.
Современная структура общества такова, что на бытовом и промышленном уровне повсеместно используется электроэнергия. Генераторные установки, вырабатывающие электроэнергию, преобразующие подстанции работают для того, чтобы передать ее потребителям на бытовые электрические приборы и промышленные электроустановки.
Общая схема передачи электроэнергии потребителям с учетом мощностей
Что такое мощность электроэнергии
В электросетях, по которым передается энергия, существует ряд основных параметров, которые обязательно учитываются при проектировании и эксплуатации электроустановок.
Одним из таких показателей является электрическая мощность, под этим подразумевается способность электроустановки генерировать, передавать или преобразовывать определенную величину электроэнергии за определенный период времени.
Преобразованием считается процесс изменения электрической энергии в тепло, механические движения или другой вид энергии. Чтобы сделать расчет мощности, надо знать, как минимум, величины тока, напряжения и ряда других параметров.
Расчет тока и напряжения, мощности иногда не делают, а измеряют параметры на месте. Но такая возможность не всегда предоставляется.
Надо знать, как рассчитать мощность, когда цепь обесточена, при проектировании электроустановок, уметь пользоваться таблицей законов Ома и рассчитать силу тока по известным значениям параметров.
Рассчитывать мощность нагрузки и ток нагрузки приходится для того, чтобы правильно выбрать сечение проводов в цепи, величину тока срабатывания для защитных автоматов и других нужд.
Законы Ома наглядно показывают, как посчитать ток по мощности и напряжению
Совет
Физический смысл электрической мощности в цепях переменного и постоянного тока одинаковый, но от условий нагрузки в цепи мощность может выражаться разными соотношениями. Для стандартизации закономерности явлений вводится понятие мгновенное значение, что указывает на зависимость скорости преобразований электроэнергии от фактора времени.
Электрическая мощность – это величина, выражающая скорость преобразования энергии электричества в другой вид энергии, обозначается буквой «Р».
Мгновенное значение электрической мощности
Определение – электрическая мощность тесно связана с другими параметрами цепи, током и напряжением, при изменении величины одного из них изменяются другие. Поэтому показания мощности фиксируются в короткий промежуток времени – ∆t.
Расчет мощности трехфазной сети
Напряжение в данном случае обозначают буквой «U» – это выражает разность потенциалов зарядов, перемещенных электрическим полем из одной точки в другую за промежуток времени ∆t.
Сила тока обозначается буквой «I» – это поток, переносимый магнитным полем зарядов, другими словами заряд, перенесенный во временной интервал ∆t.
Исходя из этих определений, просматривается пропорциональная зависимость между этими параметрами:
Р = UxI.
При расчетах можно учитывать зависимость мощности от сопротивления нагрузки «R». По законам Ома для участка цепи с постоянным током мощность выражается как:
Р = I2xR или P = U2|R.
Если поставить в схему питания амперметр и вольтметр, то не придется думать, как вычислить силу тока.
Обратите внимание! Амперметр ставится последовательно в цепь по отношению к сопротивлению нагрузки, а вольтметр – параллельно.
В качестве источника питания используется аккумулятор, как нагрузка установлен прожектор. В данном случае не делается расчет силы тока, параллельно нагрузке подключен вольтметр, для измерения напряжения в Вольтах. Амперметр подключается последовательно для измерения тока в Амперах. Зная показания напряжения и тока по формулам, показанным выше, легко рассчитывается мощность.
Для участков цепи с переменным током формулы расчетов сложнее – необходимо учитывать характер нагрузки.
Расчеты мощности для электроцепей переменного тока
Переменный ток и напряжение имеют синусоидальный вид, при различных нагрузках происходит смещение фазы между ними на определенный угол. По этой причине направление тока иногда может быть противоположным, от нагрузки к источнику питания.
Это бывает в электродвигателях, когда обмотка начинает генерировать энергию, это негативно сказывается на эффективности работы оборудования, снижается мощность.
При большом количестве потребителей в электросети характер нагрузки имеет смешанный вид, в идеале выделяют три типа нагрузки:
Активная нагрузка, ее представляют такие электроприборы, как лампы накаливания, нагревательные тэны, спиральные электроплиты;
Емкостная нагрузка – это конденсаторы в оборудовании различного назначения;
Индуктивная нагрузка представлена катушками в электродвигателях, обмотках электромагнитов, дросселями и трансформаторами, другими приборами, где ток протекает через обмотки.
Емкостные и индуктивные виды выделяют как реактивную энергию в электросетях. Зная вид нагрузки, расчет потребляемой мощности делается точнее.
Расчет мощности в цепи с активной нагрузкой
Это классический случай в однофазной сети 220 В, в качестве нагрузки можно использовать обычные резисторы. Мощность рассчитывается как произведение действующих значений тока и напряжения, умноженное на соsϕ. В данном случае ϕ – угол смещения между фазами тока и напряжения.
Р = UI cos ϕ
График зависимости мощности по току и напряжению при активной нагрузке
Из графика можно узнать, что колебания тока и напряжения одинаковы по частоте и фазе, мощность всегда положительная с частотой в два раза больше.
Активная электрическая мощность характеризует процесс преобразования в сетях с переменным током энергии в тепло, механические движения, излучение света, в любой вид другой энергии. Измеряется активная нагрузка в Вт, кВт.
Расчет реактивной мощности
Как найти мощность в цепях с индуктивной и емкостной нагрузками? Это делается аналогичным образом. Расчет потребляемой мощности, как и в случае с активной нагрузкой, означает, что действующие напряжение и ток перемножаются, и результат умножается на sin ϕ. Где ϕ – угол сдвига фаз тока и напряжения.
Р = UI sin ϕ
Диаграмма, показывающая взаимосвязь параметров цепи при индуктивной нагрузке
График показывает, что мощность может принимать отрицательные значения, в этот момент энергия отдается в сторону источника питания, фактически она бесполезна и расходуется на нагрев.
Реактивная составляющая энергии характеризует работу нагрузки в виде электронного оборудования, электротехнических схем, моторов с наличием емкостной и индуктивной нагрузки. Единица измерения реактивной мощности при подсчете измеряется в Вар, это (Вольт-Ампер реактивный), обозначается буквой «Q».
Треугольник, отображающий отношение мощностей в сети
Зависимость мощности в цепи переменного тока от реактивной и активной составляющих с учетом угла сдвига фаз хорошо отображается на диаграмме, которую называют треугольником мощностей.
Формула расчета полной мощности обозначается буквой «S»
В этом случае учитывается полный импеданс рассчитываемой мощности электрического тока (комплексное сопротивление нагрузки).
Обратите внимание
Тем, кому вычислением заниматься сложно даже на калькуляторе, можно воспользоваться онлайн калькуляторами на сайте https://www.fxyz.ru с вычислением мощности в цепях с различной нагрузкой.
Вычисляется все мгновенно, достаточно заполнить таблицу с исходными параметрами. Когда такой калькулятор под рукой, я вычислю быстро нужные мне параметры.
Расчет мощности по току и напряжению, схема и таблицы
Чтобы обезопасить себя при работе с бытовыми электроприборами, необходимо в первую очередь правильно вычислить сечение кабеля и проводки. Потому-что если будет неправильно выбран кабель, это может привести к короткому замыканию, из за чего может произойти возгорание в здание, последствия могут быть катастрофическими.
Это правило относиться и к выбору кабеля для электродвигателей.
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).
На рисунке вы можете видет схему устройства электроснабжение дома при однофазном подключении к сети 220 вольт.
Схема приборов при однофазном напряжении
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.
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.
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%.
Включение потребителей в бытовые или промышленные электрические сети с использованием кабеля меньшей мощности, чем это необходимо, может вызвать серьезные негативные последствия. В первую очередь это приведет к постоянному срабатыванию автоматических выключателей или перегоранию плавких предохранителей.
При отсутствии защиты питающий провод или кабель может перегореть. В результате перегрева изоляция оплавляется, а между проводами возникает короткое замыкание.
Чтобы избежать подобных ситуаций, необходимо заранее выполнить расчет тока по мощности и напряжению, в зависимости от имеющейся однофазной или трехфазной электрической сети.
Для чего нужен расчет тока
Расчет величины тока по мощности и напряжению выполняется еще на стадии проектирования электрических сетей объекта.
Полученные данные позволяют правильно выбрать питающий кабель, к которому будут подключаться потребители.
Важно
Для расчетов силы тока используется значение напряжения сети и полной нагрузки электрических приборов. В соответствии с величиной силы тока выбирается сечение жил кабелей и проводов.
Если все потребители в доме или квартире известны заранее, то выполнение расчетов не представляет особой сложности. В дальнейшем проведение электромонтажных работ значительно упрощается. Таким же образом проводятся расчеты для кабелей, питающих промышленное оборудование, преимущественно электрические двигатели и другие механизмы.
Расчет тока для однофазной сети
Измерение силы тока производится в амперах. Для расчета мощности и напряжения используется формула I = P/U, в которой P является мощностью или полной электрической нагрузкой, измеряемой в ваттах. Данный параметр обязательно заносится в технический паспорт устройства. U – представляет собой напряжение рассчитываемой сети, измеряемое в вольтах.
Взаимосвязь силы тока и напряжения хорошо просматривается в таблице:
Электрические приборы и оборудование
Потребляемая мощность (кВт)
Сила тока (А)
Стиральные машины
2,0 – 2,5
9,0 – 11,4
Электрические плиты стационарные
4,5 – 8,5
20,5 – 38,6
Микроволновые печи
0,9 – 1,3
4,1 – 5,9
Посудомоечные машины
2,0 – 2,5
9,0 – 11,4
Холодильники, морозильные камеры
0,14 – 0,3
0,6 – 1,4
Электрический подогрев полов
0,8 – 1,4
3,6 – 6,4
Мясорубка электрическая
1,1 – 1,2
5,0 – 5,5
Чайник электрический
1,8 – 2,0
8,4 – 9,0
Таким образом, взаимосвязь мощности и силы тока дает возможность выполнить предварительные расчеты нагрузок в однофазной сети. Таблица расчета поможет подобрать необходимое сечение провода, в зависимости от параметров.
Диаметры жил проводников (мм)
Сечение жил проводников (мм2)
Медные жилы
Алюминиевые жилы
Сила тока (А)
Мощность (кВт)
Сила (А)
Мощность (кВт)
0,8
0,5
6
1,3
0,98
0,75
10
2,2
1,13
1,0
14
3,1
1,38
1,5
15
3,3
10
2,2
1,6
2,0
19
4,2
14
3,1
1,78
2,5
21
4.6
16
3,5
2,26
4,0
27
5,9
21
4,6
2,76
6,0
34
7,5
26
5,7
3,57
10,0
50
11,0
38
8,4
4,51
16,0
80
17,6
55
12,1
5,64
25,0
100
22,0
65
14,3
Расчет тока для трехфазной сети
В случае использования трехфазного электроснабжения вычисление силы тока производится по формуле: I = P/1,73U, в которой P означает потребляемую мощность, а U – напряжение в трехфазной сети. 1,73 является специальным коэффициентом, применяемым для трехфазных сетей.
Так как напряжение в этом случае составляет 380 вольт, то вся формула будет иметь вид: I = P/657,4.
Точно так же, как и в однофазной сети, диаметр и сечение проводников можно определить с помощью таблицы, отражающей зависимости этих параметров от различных нагрузок.
Диаметры жил проводников (мм)
Сечение жил проводников (мм2)
Медные жилы
Алюминиевые жилы
Сила тока (А)
Мощность (кВт)
Сила (А)
Мощность (кВт)
0,8
0,5
6
2,25
0,98
0,75
10
3,8
1,13
1,0
14
5,3
1,38
1,5
15
5,7
10
3,8
1,6
2,0
19
7,2
14
5,3
1,78
2,5
21
7,9
16
6,0
2,26
4,0
27
10,0
21
7,9
2,76
6,0
34
12,0
26
9,8
3,57
10,0
50
19,0
38
14,0
4,51
16,0
80
30,0
55
20,0
5,64
25,0
100
38,0
65
24,0
В некоторых случаях расчет тока по напряжению и мощности следует проводить с учетом полной реактивной мощности, присутствующей в электродвигателях, сварочном и другом оборудовании. Для таких устройств коэффициент мощности будет равен 0,8.
Подключение к бытовой или промышленной электрической сети потребителя, мощность которого больше той, на которую рассчитан кабель или провод чревато самыми неприятными, а порой и катастрофическими, последствиями. При правильной организации электропроводки внутри жилого помещения будут постоянно срабатывать автоматические выключатели или перегорать плавкие предохранители (пробки).
Если защита выполнена неправильно или вообще отсутствует, это может привести:
к перегоранию питающего провода или кабеля;
оплавлению изоляции и короткому замыканию между проводами;
перегреву медных или алюминиевых кабельных жил провода и пожару.
Поэтому перед подключение потребителя к электросети желательно знать не только его паспортную электрическую мощность, но и потребляемый от сети ток.
Расчет потребляемой мощности
Формула расчета мощности по току и напряжению знакома еще из школьного курса физики. Расчет мощности электрического тока (в ваттах) для однофазной сети проводится по выражению:
в котором U – напряжение в вольтах
I – ток в амперах;
Cosφ – коэффициент мощности, зависящий от характера нагрузки.
Может возникнуть вопрос – а зачем нужна формула расчета мощности по току, когда ее можно узнать из паспорта подключаемого устройства? Определение электрических параметров, включая мощность и потребляемый ток необходим на стадии проектирования электропроводки. По максимальному току, протекающему в сети определяется сечение провода или кабеля. Для расчета тока по мощности можно использовать преобразованную формулу:
Коэффициент мощности зависит от типа нагрузки (активная или реактивная). При бытовых расчетах его величину рекомендуется принимать равной 0,90…0,95. Однако при подключении электроплит, обогревателей, ламп накаливания, нагрузка которых считается активной этот коэффициент можно считать равным 1.
Вышеприведенные формулы расчета мощности по току и напряжению можно использовать для однофазной сети напряжением 220,0 вольт. Для трехфазной сети они имеют несколько модифицированный вид.
Расчет мощности трехфазных потребителей
Определение потребляемой мощности для трехфазной сети имеет свою специфику. Формула расчёта мощности электрического тока трехфазных бытовых потребителей имеет вид:
а величину тока можно рассчитать по выражению:
Особенности расчета
Вышеприведенные формулы предназначены для упрощенных бытовых расчетов. При определении действующих параметров необходимо учитывать реальное подключение.
Характерный пример – расчет потребляемой мощности от аккумулятора. Так как ток в цепи протекает постоянный, то коэффициент мощности не учитывается, так как характер нагрузки не влияет на потребляемую мощность.
И для активных и реактивных потребителей его значение принимают равным 1,0.
Вторым нюансом, который следует учитывать пи проведении бытовых электрических расчетов – реальное значение напряжения. Не секрет, что в сельской местности сетевое напряжение может колебаться в достаточно широких пределах. Поэтому пи использовании расчетных формул в них необходимо подставлять реальные значения параметров.
Еще сложнее задача расчета трехфазных потребителей. При определении протекающего тока в сети необходимо дополнительно учитывать вид подключения — «звезда» или «треугольник».
Расчет силы тока онлайн калькулятор
(Не целые числа вводим через точку. Например: 0.5)
Как рассчитать силу тока – практические советы для домашнего электрика
Проводка
10.04.2017
15.7 тыс.
10.5 тыс.
5 мин.
Для подбора кабеля, сечения проводов, выключателей защиты, следует вычислить силу тока. Проводка, автоматы с неверно подобранными показателями опасны: может случиться замыкание и пожар.
Говоря об электроприборах, сети, прежде всего упоминают о напряжении. Его величина указывается в вольтах (В), обозначается U. Показатель напряжения зависит от нескольких факторов:
материала проводки;
сопротивления прибора;
температуры.
Один из главных показателей электричества — напряжение
Различают виды напряжения – постоянное и переменное. Постоянное, если на один конец цепи поступает отрицательный потенциал, на другой – положительный. Самый доступный пример постоянного напряжения – батарейка. Нагрузку подключают, соблюдая полярность, иначе можно повредить устройство. Постоянный ток невозможно без потерь передать на значительные расстояния.
Переменный ток возникает, когда постоянно меняется его полярность. Количество изменений называют частотой, измеряется в герцах. Переменные напряжения возможно передавать очень далеко.
Используют экономически выгодные трехфазные сети: в них минимальные потери электроэнергии. Они выполнены четырьмя проводами: три фазных и нулевой. Если посмотреть на линию электропередач, увидим 4 провода между столбами.
От них к дому подводят два – фазный ток 220 В. Если подключить 4 провода, потребитель получит линейный ток 380 В.
Характеристика электричества не ограничивается напряжением. Важна сила тока в амперах (А), обозначение – латинская I. В любом месте цепи она одинакова. Для измерения служат амперметр, миллиамперметр, мультиметр. Ток бывает очень большой, тысячи ампер, и маленький – миллионные части ампер. Малую силу измеряют миллиамперами.
Амперметр служит для измерения силы тока
Движение электричества по любому материалу вызывает сопротивление. Оно выражается омами (Ом), обозначается R или r. Сопротивление зависимо от сечения и материала проводника.
Чтобы охарактеризовать сопротивление разных материалов, употребляется термин удельное сопротивление. Медь характеризуется меньшим сопротивлением, чем алюминий: 0,017 и 0,03 Ом соответственно.
Совет
У короткого провода сопротивление меньше, чем у длинного. Толстый провод отличается от толстого меньшим сопротивлением.
Характеристика любого прибора содержит указания мощности (ватты (В) или киловатты (кВт). Мощность обозначают P, зависит от напряжения и тока. Из-за сопротивления проводки энергия частично теряется – от источника требуется ток больше необходимого.
При двух известных величинах всегда можно найти третью. Для вычислений наиболее часто пользуются законом Ома с тремя величинами: силой тока, напряженим, сопротивлением: I=U/R.
Он применяется для цепи с нагрузкой из ТЭНов, лампочек, резисторов, имеющих активное сопротивление.
Если имеются катушки, конденсаторы, это уже реактивное сопротивление, обозначают X. Катушки создают индуктивное (XL), конденсаторы – емкостное сопротивление (XC). Сила тока рассчитывается с применением формулы, в основе которой также закон Ома: I=U/X.
Прежде определяют индуктивное и емкостное сопротивления, они вместе составляют реактивное сопротивление (C+L).
Индуктивное вычисляется: XC=1/2πfC. Для расчета емкостного используем формулу XL=2πfL.
Формулы содержат обозначения, требующие объяснения: π=3,14, f – это частота. По ним вычисляется ток, если имеется катушка или конденсатор.
Прокладывая электропроводку, предварительно следует узнать силу тока. Ошибки чреваты неприятностями – проводка, розетки плавятся. Если он фактически превышает расчетный, проводка нагревается, плавится, происходит обрыв или замыкание. Ее приходится менять, но это не самое неприятное – возможен и пожар.
При монтаже проводки необходимо знать силу тока
Обратите внимание
Ток сети для практических потребностей находят, зная мощность приборов: I=P/U, где P – мощность потребителя. В реальности учитывается коэффициент мощности – cos φ. Для однофазной сети: I = P/(U∙cos φ),
трехфазной – I = P/(1,73∙U∙cos φ).
Для одной фазы U принимают 220, для трех – 380. Коэффициент большинства приборов 0,95. Если подключают электродвигатель, сварку, дроссель, коэффициент 0,8. Подставляя 0,95, для однофазной сети выходит:
I = P/209, трехфазной – I = P/624. Если коэффициент 0,8, для двух проводов: I = P/176, для четырех: I = P/526.
Трехфазный ток меньше втрое, нагрузка распределяется поровну между фазами. Подсчитывая нагрузку, предусматривают запас 5%, для двигателей, сварочных агрегатов – 20%.
Приборы иногда используют одновременно. Чтобы вычислить нагрузку, суммируют токи устройств. Подход возможен, если они имеют схожий коэффициент мощности. Для потребителей с разными коэффициентами используют средний показатель. Иногда к трехфазной системе подключают однофазные и трехфазные изделия. Вычисляя ток, складывают все нагрузки.
Ток, протекающий по проводке, нагревает ее. Степень нагрева зависит от его силы и сечения проводки. Правильно подобранный греется несильно. Если ток имеет большую силу, проводка недостаточное сечение, она сильно нагревается, изоляция плавится, возможен пожар. Для правильного подбора сечения пользуются таблицами ПУЭ.
Сечение провода и сила тока определяют степень нагрева проводки
Предположим, требуется подключить электрокотел 5 кВт. Используем медный трехжильный кабель в рукаве. Проводим вычисления: 5000/220 = 22,7. Подходящее значение в таблице 27 А, сечение 4 мм2, диаметр – 2,3 мм. Сечение всегда выбирают с небольшим запасом для полной гарантии. Теперь есть уверенность, что провода не перегреются, не загорятся.
Для защиты сети пользуются плавкими предохранителями. Они работают так, что при некоторой силе тока предохранитель плавится и разрывает цепь. Поэтому гвоздь или первый попавшийся медный провод вместо предохранителя использовать нельзя, когда-нибудь это приведет к серьезным проблемам. Если нужного предохранителя нет, используют медный провод подходящего диаметра, пользуясь таблицей.
Важно
Плавкие предохранители постепенно уходят, им на смену пришли автоматические выключатели. Выбрать их не так просто, как кажется. Допустим, проводка рассчитана на 22 А, ближайший автомат на 25 А.
Значит, ставить его? Оказывается, нет. Обозначение С25 вовсе не значит, что при 26 амперах он разорвет цепь. Даже если нагрузка превысит значение в полтора раза, он моментально не отключит сеть.
Нагреется и сработает минуты через две.
Ставить нужно автомат меньшего номинала. Ближайший – С16. Он может отключить сеть при 17 А и при 24, и никто не скажет, сколько времени пройдет. На срабатывание влияет много факторов. Устройство имеет две защиты – электромагнитную и тепловую. Электромагнитная защита отключает сеть за 0,2 секунды при значительной перегрузке.
Еще один вид устройств отключения – УЗО. Он лишен тепловой и электромагнитной защиты. Указанный номинал служит, чтобы определять ток, который выдержит УЗО без повреждений. Так что логично после УЗО поставить автомат на максимальный ток. Существуют приборы защиты, представляющие симбиоз автомата с УЗО – дифавтоматы.
Правильно рассчитать силу тока необходимо для многих работ, связанных с электропроводкой и проектированием схемотехнических и бытовых приборов. Ошибки или пренебрежение такими расчётами могут иметь серьезные последствия, так как от силы и мощности тока зависит тип прокладываемого кабеля, правильный выбор которого определяет пожарную безопасность и экономическую целесообразность.
Принципы расчета тока
Знать в амперах силу тока, протекающего в цепи, важно для расчета сечения провода, которым прокладывается проводка, и выбора автомата, предохраняющего сеть от перегрузок. Большее, чем нужно, значение сечения вызывает дополнительные затраты, меньшее — вызовет перегрев электропроводки, что чревато расплавлением изоляции кабеля и пожаром.
Правильный выбор автомата также важен, так как большой запас по току окажется бесполезен, если выключатель сработает поздно, и оборудование успеет выйти из строя, а слишком маленький запас вызовет очень частое срабатывание аварийного отключения при повышении потребляемой мощности в допустимых пределах.
По закону Ома можно рассчитать ток как отношение напряжения между двумя точками к сопротивлению этого участка цепи (сопротивление самого провода). Этот параметр у провода зависит от его материала, длины и сечения. При использовании стандартных материалов (алюминий или медь) единственным параметром, на который можно влиять остается сечение проводника. А он зависит от предполагаемого протекающего тока.
Сила тока в розетке на 220 В обычно не превышает 6 ампер. Это значит, что суммарная мощность подключенных к розетке электроприборов не должна превышать 1300 Вт. В противном случае требуется укладка особых проводов с увеличенным сечением.
Вычисление мощности
Формула мощности электрического тока и принцип расчета будут отличаться при рассмотрении цепей постоянного и переменного токов. Постоянный ток используется в бортовой сети автомобилей, портативных устройствах, питающем напряжении троллейбусов. Переменный — применяется в электрической проводке зданий, мощных электродвигателях и генераторах.
При постоянном напряжении
Чтобы предположить значение тока, нужно знать мощность используемых потребителей электроэнергии. Расчет тока по мощности производится из этой величины по формуле:
I = P / U,
где I — сила тока, U — напряжение в сети, P — суммарная мощность, которую будут потреблять подключенные устройства.
Для примера можно посчитать ток питания электродвигателя троллейбуса 150 кВт. В троллейбусной сети используется постоянное напряжение 600 В. Соответственно, при вычислении тока через указанную формулу, получается значение, равное 250 ампер. Для таких больших значений в троллейбусной сети используются специальные провода.
Существует специальные таблицы, позволяющие по известному току сразу найти сечение медного или алюминиевого проводника. Это же значение можно вычислить в калькуляторе онлайн. Необходимо ввести используемый материал, ток или мощность потребителя — и сервис рассчитает оптимальное сечение. В стандартных проводках зданий используются сечения 1,5 квадратных миллиметра для сетей освещения и 2,5 кв. мм. для розеток.
При переменном напряжении
Для питания электрических сетей домашних и офисных зданий используется переменное напряжение. Его применение обосновано несколькими причинами:
Меньшие затраты при передаче по ЛЭП;
Простое создание повышающих и понижающих напряжение устройств;
Отсутствие полярности.
А для питания устройств постоянного тока применяются разного рода выпрямители.
Мощность переменного тока сильно зависит от параметров питаемой нагрузки. Поэтому формула электрической мощности в переменных сетях приобретает вид:
P = U ⋅ I ⋅ cosφ,
где cosφ определяет характер нагрузки.
В таких цепях это активная мощность, то есть превращающаяся при работе в другие виды энергии: электромагнитную и тепловую.
Для активного сопротивления, то есть обычных резисторов, cosφ = 1. Чем больше реактивная составляющая в цепи, то есть больше элементов имеют емкостное или индуктивное сопротивление, тем меньше будет cosφ. Коэффициент cosφ для большинства электроприборов имеет значение 0,95, исключение составляют только сварочные аппараты и электродвигатели, имеющие высокую индуктивную нагрузку.
Существует и реактивная мощность. Она определяет энергию, подаваемую с источника питания в реактивные элементы, а затем возвращаемая этими элементами обратно. Формула мощности тока для реактивных цепей имеет вид:
P = U ⋅ I ⋅ sinφ.
Здесь sinφ характеризует вклад в полную мощность индуктивных и конденсаторных элементов. Измеряется реактивная мощность в таких единицах, как вар (вольт-ампер реактивный).
В промышленных электросетях распространены трехфазные системы. Их преимущества важны для индустрии:
Более экономная передача электричества на дальние расстояния;
Уменьшение затрат при создании электродвигателей 3-х фазной системы;
Равномерность механической нагрузки на электрогенератор.
Особенностью трехфазных систем электрического тока является то, что напряжение в этих системах используется повышенное, равное 380 В. При распределенной по трем ветвям нагрузке это приводит к уменьшению рабочего тока по отношению к однофазной системе, в которой рабочим напряжением принято 220 В. Формула для расчета мощности в трехфазной цепи будет иметь следующий вид:
P = 1,73 ⋅ I ⋅ U ⋅ cosφ.
Повышающий коэффициент 1,73 здесь связан с распределённой нагрузкой и меньшим влиянием реактивной составляющей в таких системах.
Рассчитать значение переменного тока, зная потребляемую мощность, легко по указанным формулам. Например, для однофазной сети:
I = P /(U ⋅ cosφ).
Выбор электроприборов
Чтобы узнать, какой бытовой прибор подойдет для электропроводки дома, а для какого лучше использовать промышленную, нужно обратить внимание на его мощность. Этот параметр всегда написан в руководстве по эксплуатации или технических характеристиках устройства.
Стоит насторожиться, если мощность указана больше 1,5 кВт, так как для таких приборов нужно использовать увеличенное сечение проводов питающей сети. Обычно домашние электроприборы имеют меньшую мощность.
Исключение могут составить стиральные машины, электроплиты, некоторые виды пылесосов. Дома с электроплитами всегда имеют для них отдельную проводку, а для питания стиральной машины лучше протянуть отдельный провод увеличенного сечения.
Далее следует определиться с выбором автоматического выключателя для групп потребителей электротока. Его следует выбирать именно на группу, с целью экономии места в распределительном щитке, и чтобы быть более свободным в подключении приборов к разным розеткам. Какие группы лучше выбрать:
Электроплита;
Стиральная машина и водонагреватель;
Остальные розетки и освещение.
В домах с электроплитами наиболее высоким потреблением будет обладать именно плита. Ее мощность оценивается в 10 кВт, что при стандартном напряжении 220 В означает ток потребления 45 А, cosφ здесь равен 1. На электроплиту нужен отдельный автомат, поэтому здесь он выбирается его на 50 ампер.
Большим токопотреблением отличается также и стиральная машина. Стандартная стиралка потребляет 2,5 кВт, что соответствует 12,5 А. Несмотря на cosφ = 0,8 у электродвигателя стиральной машины, в ней большое количество электроники, поэтому для расчета берем cosφ = 1. Еще большая мощность у водонагревателя — до 8 кВт. Если предполагается использовать их одновременно со стиралкой — стоит брать автомат повышенного ампеража, так как суммарная мощность двух этих приборов составит 10,5 кВт, то есть нужен еще один автомат на 50 А. А лучше сделать два отдельных автомата: 40 А — на водонагреватель, и 15 А — на стиральную машину.
Остальные розетки и освещение можно определить в отдельную группу. Их общее энергопотребление оценивается в 1,5 кВт, то есть автомата на 10 А будет достаточно для третьей группы.
Приборы для измерения величин
Измерения электротехнических величин производятся специальными устройствами. Ток измеряется амперметром, напряжение — вольтметром, а мощность можно померить ваттметром, либо вычислить ее по формуле из значений первых двух значений.
С помощью онлайн-калькулятора можно вычислить не только ток при известной мощности потребителей, но и сечение нужных для электропроводки проводов.
Вычисление силы тока и параметров проводки по мощности потребителей электроэнергии — очень важная часть проектирования здания или квартиры, поэтому нужно подойти к этому взвешенно и ответственно.
Калькулятор средневзвешенного значения
| Калькулятор оценок
Этот калькулятор средневзвешенных оценок рассчитывает ваше среднее значение по всем вашим курсам. Средневзвешенное значение просто учитывает, сколько стоит каждый курс при расчете среднего значения. Этот калькулятор также можно использовать для расчета любого средневзвешенного значения, а не только курсов.
добавить еще курс
Важные примечания к калькулятору средневзвешенного значения
Хотя наш калькулятор средневзвешенного значения часто используется для расчета общих средних оценок за семестр для курсов, которые имеют разный вес с точки зрения кредитов, фактический расчет, который мы используем, может применяться к любой группе чисел, независимо от того, имеют ли они разные веса или нет.Это означает, что вы можете рассчитать средневзвешенное значение ваших заданий, курсов или даже разных семестровых лет. Кроме того, наш калькулятор средневзвешенного значения можно использовать для расчета простого невзвешенного среднего. Это связано с тем, что базовое среднее для группы чисел является тем же расчетом, что и средневзвешенное значение, за исключением того, что веса всех чисел рассчитываются как одинаковые. Таким образом, чтобы вычислить базовое среднее любой группы чисел с помощью нашего калькулятора, все, что нужно сделать, это установить веса всех курсов на одно и то же значение, например, установить их равными 1.
Расчеты, используемые в нашем калькуляторе средневзвешенного значения, довольно просты. Вместо того, чтобы просто суммировать все оценки и затем делить их на общее количество оценок (которое получило бы базовое среднее значение), каждая оценка умножается на вес, а затем суммируется и на этот раз делится на общий вес или баллы, как объяснено. ниже:
Базовое среднее значение = (Оценка 1 + Оценка 2 + … + …) / (Общее количество оценок)
Для более глубокого изучения различий между базовым средним и средневзвешенным, а также примеров использования нашего калькулятора обязательно ознакомьтесь с нашим учебным пособием: Учебное пособие по средневзвешенному значению.
Среднее — как быстро вычислить — The Beat The GMAT Forum
Форум
Льготы и скидки только для участников
Forum Home
GMAT Quant
Устный GMAT и AWA
Я только что сдал GMAT!
GMAT Integrated Reasoning
Учебные планы и практика
Рекомендуемые эксперты
ПОДГОТОВКА К GMAT И ПРИЕМЫ
Обзоры курсов GMAT
е-GMAT
Подготовка к экзамену Bloomberg
EMPOWERgmat
Экономист GMAT Репетитор
Каплан
Magoosh
Подготовка к Манхэттену
Подготовка к тесту цели
Дополнительные книги
Форум экспертов по приему студентов на программу MBA
Консультации по поступлению в
MBA
Допуск
ApplicantLab
Аринго
мбарMission
Персональный тренер MBA
Стейси Блэкман Консалтинг
Приемная комиссия Stratus
Vantage Point MBA
Студенческая ссуда MBA HQ
РЕЙТИНГ MBA
Исследования Все программы MBA
Студенческая ссуда MBA HQ
МАГАЗИН И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
Курсы подготовки к GMAT
Банк тестов и вопросов
Консультации по поступлению в программу MBA
Книги
Бесплатные ресурсы
Студенческие ссуды MBA
Бесплатные вещи
Бесплатные карточки для GMAT
Бесплатная коллекция журнала ошибок GMAT
Ежедневные математические / словесные вопросы
60-дневное учебное пособие
GRE
БЛОГ
ФОРУМ
Форум
Форум Главная
GMAT Quant
Устный GMAT и AWA
Я только что сдал GMAT!
GMAT Integrated Reasoning
Учебные планы и практика
Рекомендуемые эксперты
Привилегии и скидки только для участников
ПОДГОТОВКА К GMAT И ПРИЕМЫ
Обзоры курсов GMAT
е-GMAT
Экономист GMAT Репетитор
EMPOWERgmat
Каплан
Magoosh
Подготовка к Манхэттену
Подготовка к тесту цели
Консультации по поступлению в
MBA
Допуск
AplicantLab
Аринго
МБАМиссия
Персональный тренер MBA
Стейси Блэкман Консалтинг
Приемная комиссия Stratus
Обзорная площадка
Research Все программы MBA
Студенческая ссуда MBA HQ
РЕЙТИНГ MBA
Исследования Все программы MBA
Студенческая ссуда MBA HQ
МАГАЗИН И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
Торговая площадка
Курсы подготовки к GMAT
Как рассчитать среднесуточные запасы | Small Business
Расчет средних запасов — эффективный инструмент для контроля затрат и принятия решений.Цифры показывают количество запасов, которые ваша компания использует ежедневно, что позволяет определить оптимальный уровень запасов. Существуют различные затраты, связанные с запасами, включая стоимость хранения, например, на складе, и стоимость заказа и транспортировки. Вы можете свести к минимуму эти затраты, работая с оптимальным уровнем запасов.
Определите, применима ли модель среднего запаса к вашему бизнесу. Если ваша компания заказывает запасы оптом, например, расчет среднего дневного запаса не имеет значения, потому что запасы не поступают в компанию ежедневно.Во-вторых, ваша компания не выиграет от расчета среднесуточных запасов, если характер ее бизнеса носит сезонный характер. Другие меры могут быть более полезными, чем средний дневной уровень запасов для этих сценариев.
Вести надлежащий учет. Записи должны содержать информацию о существующих запасах, а также о движении запасов, в том числе о том, когда поступают новые запасы и когда вы избавляете от существующих запасов. В ваших записях необходимо ежедневно отслеживать начальный и конечный остатки запасов.
Рассчитайте средний запас, добавив начальный запас к конечному запасу, а затем разделите его на два. Результат — ежедневное использование инвентаря. Различия в средних запасах могут указывать на характер бизнеса и степень его волатильности. Существенно различающиеся средние значения указывают на то, что бизнес работает в рискованной отрасли, где прогнозировать уровень запасов затруднительно.
Определите оптимальные уровни запасов на основе результатов расчета средних запасов.Эти цифры можно получить несколькими способами, в том числе с помощью уровня экономичного количества заказа или EOQ.
Рассчитайте EOQ, умножив годовое использование на стоимость заказа. Умножьте этот результат на два и разделите на балансовую стоимость единицы. Квадратный корень из этого результата и есть EOQ.
Ссылки
«Руководство менеджера по закупкам и поставкам к экзамену C.P.M.»; Фред Соллиш и др .
Из устоявшейся практики K можно принять равным 0,8. Если Вы планируете использовать все потребители одновременно, K следует принять равным 1.
Все потребители подключаются к однофазной сети 220 В и имеют запитку от одной ветки.
Такие вычисления позволяют оценить общее влияние различных факторов на проводники, в числе которых тепловая нагрузка, марка проводов, тип прокладки, условия эксплуатации т.д.
Оборудование и бытовая техника работать одновременно не будут, кроме этого заложим запас равный 1,5. После применения поправочных коэффициентов:
Вычисляем процент падения напряжения:
Для других типов проводников предварительно рассчитывается полная теплоотдача.
Один ватт соответствует произведению одного ампера на один вольт, но при определении трат на электроэнергию используется величина киловатт/час.
В большинстве случаев он составляет от 0,67 до 0,95.
Это пригодится не только для расчёта потребляемой энергии, но и для выбора специальной техники, отвечающей за бесперебойную работу или предотвращающей перегрев.
Интересуют пиковые нагрузки на сеть, поэтому для расчета следует использовать максимальную потребляемую мощность, а не среднюю. Эта информация содержится в документации на изделия.
На его основе производится выбор основных элементов и вычисляется допустимая нагрузка.
Такой результат указывает, что ее перемещение происходит в обоих направлениях цепи. То есть, когда увеличивается напряжение, происходит накопление заряда в емкости.
Правильный и полный расчет тока нагрузки, запитанной переменным U, возможен на основании измеренных данных.