Расчет номинала автомата по мощности: Онлайн расчет автомата по мощности

Содержание

Как производится расчет автоматического выключателя

Те времена, когда на электрических щитках квартир или частных домов можно было встретить традиционные керамические пробки, уже давно прошли. Сейчас повсеместно применяются автоматические выключатели новой конструкции – так называемые автоматы защиты.

Для чего предназначены эти устройства? Как правильно произвести расчет автоматического выключателя в каждом конкретном случае? Конечно, основная функция этих устройств заключается в защите электросети от коротких замыканий и перегрузок.

Автомат должен отключаться, когда нагрузка существенно превышает допустимую норму или при возникновении короткого замыкания, когда значительно возрастает электрический ток. Однако он должен пропускать ток и работать в нормальном режиме, если вы, например, одновременно включили стиральную машинку и электроутюг.

Что защищает автоматический выключатель

Прежде чем подбирать автомат, стоит разобраться, как он работает и что он защищает. Многие люди считают, что автомат защищает бытовые приборы. Однако это абсолютно не так. Автомату нет никакого дела до приборов, которые вы подключаете к сети – он защищает электропроводку от перегрузки.

Ведь при перегрузке кабеля или возникновении короткого замыкания возрастает сила тока, что приводит к перегреву кабеля и даже возгоранию проводки.

Особенно сильно возрастает сила тока при коротком замыкании. Величина силы тока может возрасти до нескольких тысяч ампер. Конечно, никакой кабель не способен долго продержаться при такой нагрузке. Тем более, кабель сечением 2,5 кв. мм, который часто используют для прокладки электропроводки в частных домовладениях и квартирах. Он попросту загорится, как бенгальский огонь. А открытый огонь в помещении может привести к пожару.

Поэтому правильный расчет автоматического выключателя играет очень большую роль. Аналогичная ситуация возникает при перегрузках — автоматический выключатель защищает именно электропроводку.

Когда нагрузка превышает допустимое значение, сила тока резко возрастает, что приводит к нагреванию провода и оплавлению изоляции. В свою очередь, это может привести к возникновению короткого замыкания. А последствия такой ситуации предсказуемы – открытый огонь и пожар!

По каким токам производят расчет автоматов

Функция автоматического выключателя состоит в защите электропроводки, подключенной после него. Основным параметром, по которому производят расчет автоматов, является номинальный ток. Но номинальный ток чего, нагрузки или провода?

Исходя из требований ПУЭ 3.1.4, токи уставок автоматических выключателей которые служат для защиты отдельных участков сети, выбираются по возможности меньше расчетных токов этих участков или по номинальному току приемника.

Расчет автомата по мощности (по номинальному току электроприемника) производят, если провода по всей длине на всех участках электропроводки рассчитаны на такую нагрузку. То есть допустимый ток электропроводки больше номинала автомата.

Также учитывается время токовая характеристика автомата, но про нее мы поговорим позже.

Например, на участке, где используется провод сечением 1 кв. мм, величина нагрузки составляет 10 кВт. Выбираем автомат по номинальному току нагрузки — устанавливаем автомат на 40 А. Что произойдет в этом случае? Провод начнет греться и плавиться, поскольку он рассчитан на номинальный ток 10-12 ампер, а сквозь него проходит ток в 40 ампер. Автомат отключится лишь тогда, когда произойдет короткое замыкание. В результате может выйти из строя проводка и даже случиться пожар.

Поэтому определяющей величиной для выбора номинального тока автомата является сечение токопроводящего провода. Величина нагрузки учитывается лишь после выбора сечения провода. Номинальный ток, указанный на автомате, должен быть меньше максимального тока, допустимого для провода данного сечения.

Таким образом, выбор автомата производят по минимальному сечению провода, который используется в проводке.

Например, допустимый ток для медного провода сечением 1,5 кв. мм, составляет 19 ампер. Значит, для данного провода выбираем ближайшее значение номинального тока автомата в меньшую сторону, составляющее 16 ампер. Если выбрать автомат со значением 25 ампер, то проводка будет греться, так как провод данного сечения не предназначен для такого тока. Чтобы правильно произвести расчет автоматического выключателя, необходимо, в первую очередь, учитывать сечение провода.

Расчет вводного автоматического выключателя

Система электропроводки делится на группы. Каждая группа имеет свой кабель с определенным сечением и автоматические выключатели с номинальным током удовлетворяющему этому сечению.

Чтобы выбрать сечение кабеля и номинальный ток автомата, нужно произвести расчет предполагаемой нагрузки. Этот расчет производят, суммируя мощности приборов, которые будут подключены к участку. Суммарная мощность позволит определить ток, протекающий через проводку.

Определить величину тока можно по следующей формуле:

  1. Р — суммарная мощность всех электроприборов, Вт;
  2. U — напряжение сети, В (U=220 В).

Несмотря на то, что формула применяется для активных нагрузок, которые создают обычные лампочки или приборы с нагревательным элементом (электрочайники, обогреватели), она все же поможет приблизительно определить величину тока на данном участке. Теперь нам нужно выбрать токопроводящий кабель. Зная величину тока, мы по таблице сможем выбрать сечение кабеля для данного тока.

После этого можно производить расчет автоматического выключателя для электропроводки данной группы. Помните, что автомат должен отключиться раньше, чем произойдет перегрев кабеля, поэтому номинал автомата выбираем ближайшее меньшее значение от расчетного тока.

Смотрим на величину номинального тока на автомате и сравниваем ее с максимально допустимой величиной тока для провода с данным сечением. Если допустимый ток для кабеля меньше, чем номинальный ток, указанный на автомате, выбираем кабель с большим сечением.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Как рассчитать мощность автомата? • Energy-Systems

 

Автомат

Прежде чем мы начнем выяснять, какрассчитать мощность автомата при проектировании электропроводки в квартире, давайте разберемся с определением, что такое автоматический выключатель и для чего он нужен?

Автоматический выключатель, или попросту автомат, – это механическое коммутационное устройство, основной функцией которого является  проводка и отключение токов при нормальном состоянии электрической цепи. Также в функции автомата входит в автоматическом режиме отключать электрические токи при возникшем нестандартном состоянии электрической цепи, то есть при коротком замыкании.

Простыми словами, основное предназначение автомата выключателя есть защита вашей электрической сети от коротких замыканий и скачков напряжения.

В советские времена повсеместно при проектирование электропроводки в квартире устанавливались керамические пробки с одноразовым сердечником, который перегорал, в случае скачка напряжения. Технологический прогресс не стоит на месте, и на смену старым технологиям защиты электрической сети, то есть одноразовым предохранителям, пришли новые – автоматические выключатели.

Пример проекта электропроводки в квартире

Назад

1из14

Вперед

Как мы уже определились, автомат разъединяет сеть, когда нагрузка значительно увеличивается или происходит замыкание цепи, но принцип работы автоматического выключателя таков, что он должен пропустить ток и не отключаться, когда вы, скажем, включили сразу утюг, электрический чайник и стиральную машину.

Принцип работы автомата

Перед тем как выбрать автомат при подключении электричества, необходимо разобраться в принципе его работы. Некоторые ошибочно полагают, что автоматический выключатель защищает электрические бытовые приборы. Но это не совсем так. Автоматический выключатель защищает электрическую сеть от перегруза и к бытовым электроприборам не имеет никакого отношения.

Если возникает короткое замыкания или перегруз кабеля, то увеличивается и сила тока, это в конечном итоге приводит к нагреву кабеля и возгоранию обмотки провода.

При коротком замыкании сила тока увеличивается особенно сильно, в критический момент ее сила может равняется нескольким тысячам ампер. Стандартный кабель, который прокладывают в домах и квартирах с сечением 2,5мм², попадая под такую нагрузку, может запросто загореться, а это уже чревато пожаром в помещении.

При перегрузках возможность возгорания также велика. Хоть сила тока и не достигает таких величин, как при замыкании, но все же этой нагрузки хватает, чтобы расплавить изоляцию, а это уже приведет к короткому замыканию, создаст пожароопасную ситуацию.

Расчет мощности автомата

Исходя из выше перечисленного, можно заключить, что расчет мощности автомата является очень важным моментом при выборе необходимого именно для вас агрегата.

Автомат защищает электропроводку, которая подключена после него. Расчет необходимой мощности происходит благодаря параметру номинального тока.

В частности, в требованиях правил устройств электроустановок значится, что токи установок автоматов выбираются по номинальному току приемника или меньше расчетных токов защищаемого участка цепи.

Расчет мощности автомата, то есть расчет по номинальному току приемника, производят в том случае, если кабель на всех участках по всей длине электропроводки рассчитан на такую нагрузку. Другими словами, номинал автомата меньше допустимого тока электропроводки.

Для наглядности представьте ситуацию: провод сечением 1мм², величина нагрузки на участке 10 кВт. Автомат берем по номинальному току нагрузки (40 А). В данном случае провод расплавится, так как расчетный номинальный ток провода 10-12 А, а через него подают 40 А. Автомат произведет отключение в момент короткого замыкания. По сути, это пример самой, что ни на есть пожароопасной ситуации. Именно поэтому номинальный ток автомата определяется сечением провода, по которому проходит ток. Уровень нагрузки нужно учитывать  после  выбора сечения провода. Номинальный ток автоматического выключателя должен быть меньше, такой же или немного выше максимально допустимого тока для провода данного сечения.

Отсюда следует, что выбор автомата напрямую зависит от минимального сечения провода используемого в проводке.

К примеру, медный провод сечением 1,5мм², допустимый ток 19 ампер. Для данного провода необходимо выбрать автомат значение номинального тока, которого является меньше, например 16 ампер. Выбрав автомат на 25ампер,  подвергаем себя реальному риску устроить пожар, так как сечение провода не позволяет выдерживать подобные нагрузки. Для правильного расчета автоматического выключателя необходимо учитывать сечение провода.

Расчет мощности автомата с учетом использования бытовых электроприборов

С проводами все более или менее понятно. Постараемся теперь пояснить, как рассчитывать мощность автомата учетом использования бытовых электроприборов.

Представим, что у нас кухонные розетки питает кабель ВВГ 3-2,5, для которого предельное значение тока равняется 25 ампер. При этом мы на своей кухне имеем:

  • чайник 2,0 кВ
  • телевизор 0,4 кВ
  • микроволновку 1,6 кВ
  • холодильник 0,5 кВ

2,0 + 0,4 + 1,6 + 0,5 = 4,5 кВ

Общая мощность потребления на кухне составила 4,5 кВ

Переводим в ватты:  4,5 кВ * 1000 = 4500 В

Получившиеся ватты переведем в амперы: P (мощность) / U (напряжение) = I (сила тока)

4500 / 250 = 20,45 А

Также необходимо учесть коэффициент спроса, учитывается по количеству потребителей:

2 потребителя  –  коэффициент 0,8

3 потребителя  –  коэффициент 0,75

5 — 200 потребителя  –  коэффициент 0,7

После учета коэффициента рабочий ток составил 15,33 А

Теперь, когда мы просчитали рабочий ток проводки, попробуем выбрать под нее автомат. Так как мы уже знаем, что номинальная мощность автомата должна быть немного меньше или равной номинальному току проводки, нам подойдет автомат с номинальным током 16 А

После этого делаем проверку по сечению провода, не превышает ли номинальный ток нашего автомата максимально допустимый для нашего провода. Сравнить можно по следующей таблице:

Сечение провода в мм²

Максимально допустимая сила тока для меди (А)

Максимально допустимая сила тока для алюминия (А)

0,75

11

8

1,0

15

11

1,5

17

13

2,5

25

19

4,0

35

28

6,0

42

32

10,0

60

47

16,0

80

60

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости проектирования сетей электроснабжения:

Онлайн расчет стоимости проектирования

Пример проекта электрики дома

Назад

1из20

Вперед

Выбор автомата по мощности нагрузки, сечению кабеля и по току: как рассчитать автоматический выключатель

Выбор автомата по мощности нагрузки, сечению кабеля и по току: принципы и формулы для расчетов

Для организации внутридомового электроснабжения необходимо выделить отдельные цепи, для каждой сделать выбор автомата по мощности нагрузки подключенных потребителей и рассчитать сечение жил проводки.

Правильное определение номинала и класса выключателей обезопасит всю систему от большинства опасных последствий использования электрических приборов.

Содержание статьи:

  • Автоматические выключатели для бытовых сетей
    • Основные параметры и классификация
    • Конструктивное устройство расцепителей
    • Соблюдение принципов селективности
    • Простейшие правила установки
  • Расчет необходимого номинала
    • Определение суммарной мощности потребителей
    • Вычисление силы тока
    • Нюансы подбора сечения кабеля
    • Расчет параметров автомата
    • Выбор между несколькими номиналами
  • Выводы и полезное видео по теме

Автоматические выключатели для бытовых сетей

Электроснабжающие организации осуществляют подключение домов и квартир, выполняя работы по подведению кабеля к распредщиту. Все мероприятия по монтажу разводки в помещении выполняют его владельцы, либо нанятые специалисты. Чтобы подобрать автомат для защиты каждой отдельной цепи необходимо знать его номинал, класс и некоторые другие характеристики.

Основные параметры и классификация

Бытовые автоматы устанавливают на входе в низковольтную электрическую цепь и предназначены они для решения следующих задач:

  • ручное или электронное включение или обесточивание электрической цепи;
  • защита цепи: отключение тока при незначительной длительной перегрузке;
  • защита цепи: мгновенное отключение тока при коротком замыкании.

Каждый выключатель имеет характеристику, выраженную в амперах, которую называют номинальная сила тока (In) или «номинал».

Суть этого значения проще понять, используя коэффициент превышения номинала K = I / In, где I – реальная сила тока:

  • K < 1.13: отключение (расцепление) не произойдет в течение 1 часа;
  • K > 1.45: отключение произойдет в течение 1 часа.

Эти параметры зафиксированы в п. 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010. Чтобы узнать за какое время произойдет отключение при K>1.45 нужно воспользоваться графиком, отражающим времятоковую характеристику конкретной модели автомата.

При длительном превышении током значения номинала выключателя в 2 раза, размыкание произойдет за период от 8 секунд до 4-х минут. Скорость срабатывания зависит от настройки модели и температуры среды

Также у каждого типа автоматического выключателя определен диапазон тока (Ia), при котором срабатывает механизм мгновенного расцепления:

  • класс «B»: Ia = (3 * In .. 5 * In];
  • класс «C»: Ia = (5 * In .. 10 * In];
  • класс «D»: Ia = (10 * In .. 20 * In].

Устройства типа «B» применяют в основном для линий, которые имеют значительную длину. В жилых и офисных помещениях используют автоматы класса «С», а приборы с маркировкой «D» защищают цепи, где есть оборудование с большим пусковым коэффициентом тока.

Стандартная линейка бытовых автоматов включает в себя устройства с номиналами в 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A.

Конструктивное устройство расцепителей

В современном автоматическом выключателе присутствуют два вида расцепителей: тепловой и электромагнитный.

Биметаллический расцепитель имеет форму пластины, созданной из двух токопроводящих металлов с различным тепловым расширением. Такая конструкция при длительном превышении номинала приводит к нагреву детали, ее изгибу и срабатыванию механизма размыкания цепи.

У некоторых автоматов с помощью регулировочного винта можно изменить параметры тока, при котором происходит отключение. Раньше этот прием часто применяли для «точной» настройки устройства, однако эта процедура требует углубленных специализированных знаний и проведения нескольких тестов.

Вращением регулировочного винта (выделен красным прямоугольником) против часовой стрелки можно добиться большего времени срабатывания теплового расцепителя

Сейчас на рынке можно найти множество моделей стандартных номиналов от разных производителей, у которых времятоковые характеристики немного отличаются (но при этом соответствуют нормативным требованиям). Поэтому есть возможность подобрать автомат с нужными «заводскими» настройками, что исключает риск неправильной калибровки.

Электромагнитный расцепитель предотвращает перегрев линии в результате короткого замыкания. Он реагирует практически мгновенно, но при этом значение силы тока должно в разы превышать номинал. Конструктивно эта деталь представляет собой соленоид. Сверхток генерирует магнитное поле, которое сдвигает сердечник, размыкающий цепь.

Соблюдение принципов селективности

При наличии разветвленной электрической цепи можно организовать защиту таким образом, чтобы при коротком замыкании произошло отключение только той ветви, на которой возникла аварийная ситуация. Для этого применяют принцип селективности выключателей.

Наглядная схема, показывающая принцип работы системы автоматических выключателей с реализованной функцией селективности (выборочности) срабатывания при возникновении короткого замыкания

Для обеспечения выборочного отключения на нижних ступенях устанавливают автоматы с мгновенной отсечкой, размыкающие цепь за 0.02 – 0.2 секунды. Выключатель, размещенный на вышестоящей ступени, или имеет выдержку по срабатыванию в 0.25 – 0.6 с или выполнен по специальной «селективной» схеме в соответствии со стандартом DIN VDE 0641-21.

Для гарантированного обеспечения выборочного отключения лучше использовать автоматы от одного производителя. Для выключателей единого модельного ряда существуют таблицы селективности, которые указывают возможные комбинации.

Простейшие правила установки

Участок цепи, который необходимо защитить выключателем может быть одно- или трехфазным, иметь нейтраль, а также провод PE («земля»). Поэтому автоматы имеют от 1 до 4 полюсов, к которым подводят токопроводящую жилу. При создании условий для расцепления происходит одновременное отключение всех контактов.

Автоматы в щитке крепят на специально отведенную для этого DIN-рейку. Она обеспечивает компактность и безопасность подключения, а также удобный доступ к выключателю

Автоматы устанавливают следующим образом:

  • однополюсные на фазу;
  • двухполюсные на фазу и нейтраль;
  • трехполюсные на 3 фазы;
  • четырехполюсные на 3 фазы и нейтраль.

При этом запрещено делать следующее:

  • устанавливать однополюсные автоматы на нейтраль;
  • заводить в автомат провод PE;
  • устанавливать вместо одного трехполюсного автомата три однополюсных, если в цепь подключен хотя бы один трехфазный потребитель.

Все эти требования прописаны в ПУЭ и их необходимо соблюдать.

В каждом доме или помещении, к которому подведено электричество, устанавливают вводной автомат. Его номинал определяет поставщик и это значение прописано в договоре на подключение электроэнергии. Предназначение такого выключателя – защита участка от трансформатора до потребителя.

После вводного автомата к линии подключают счетчик (одно- или трехфазный). Если в помещении выполнена разводка на несколько контуров, то каждый из них защищают отдельным выключателем. Их номиналы и классы определяет владелец помещения с учетом существующей проводки или мощности подключаемых приборов.

Счетчик электроэнергии и автоматические выключатели устанавливают в распределительном щите, который отвечает всем требованиям безопасности и легко может быть вписан в интерьер помещения

При выборе места для размещения распределительного щита необходимо помнить, что на свойства теплового расцепителя влияет температура воздуха. Поэтому желательно располагать рейку с автоматами внутри самого помещения.

Расчет необходимого номинала

Основная защитная функция автоматического выключателя распространяется на проводку, поэтому подбор номинала осуществляют по сечению кабеля. При этом вся цепь должна обеспечить штатную работу подключенных к ней приборов. Расчет параметров системы не сложен, но надо учесть много нюансов, чтобы избежать ошибок и возникновения в связи с этим проблем.

Определение суммарной мощности потребителей

Один из главных параметров электрического контура – максимально возможная мощность подключенных к ней потребителей электроэнергии. При расчете этого показателя нельзя просто суммировать паспортные данные устройств.

Активная и номинальная компонента

Для любого прибора, работающего от электричества, производитель обязан указать активную мощность (P). Эта величина определяет количество энергии, которая будет безвозвратно преобразована в результате работы аппарата и за которую пользователь будет платить по счетчику.

Но для приборов с наличием конденсаторов или катушки индуктивности есть еще одна мощность с ненулевым значением, которую называют реактивной (Q). Она доходит до устройства и практически мгновенно возвращается обратно.

Реактивная компонента не участвует при подсчете использованной электроэнергии, но совместно с активной формирует так называемую «полную» или «номинальную» мощность (S), которая дает нагрузку на цепь.

cos(f) – параметр, с помощью которого можно определить полную (номинальную мощность) по активной (потребляемой). Если он не равен единице, то его указывают в технической документации к электроприбору

Считать вклад отдельного устройства в общую нагрузку на токопроводящие жилы и автомат необходимо по его полной мощности S = P / cos(f).

Повышенные стартовые токи

Следующей особенностью некоторых типов бытовой техники является наличие трансформаторов, электродвигателей или компрессоров. Такие устройства при начале работы потребляют пусковой (стартовый) ток. Его значение может в несколько раз превышать стандартные показатели, но время работы на повышенной мощности невелико и обычно составляет от 0.1 до 3 секунд.

Такой кратковременный всплеск не приведет к срабатыванию теплового расцепителя, но вот электромагнитный компонент выключателя, отвечающий за сверхток короткого замыкания, может среагировать. Особенно эта ситуация актуальна для выделенных линий, к которым подключают оборудование типа деревообрабатывающих станков. В этом случае нужно посчитать ампераж и, возможно, имеет смысл использовать автомат класса «D».

Учет коэффициента спроса

Для цепей, к которым подключено большое количество оборудования и отсутствует устройство, которое потребляет наибольшую часть тока, используют коэффициент спроса (ks). Смысл его применения заключается в том, что все приборы не будут работать одновременно, поэтому суммирование номинальных мощностей приведет к завышенному показателю.

Коэффициент спроса на группы электропотребителей установлен в п. 7 СП 256.1325800.2016. На эти показатели можно опираться и при самостоятельном расчете максимальной мощности

Этот коэффициент может принимать значение равное или меньшее единице. Вычисления расчетной мощности (Pr) каждого прибора происходит по формуле:

Pr = ks * S

Суммарную расчетную мощность всех приборов применяют для вычисления параметров цепи. Использование коэффициента спроса целесообразно для офисных и небольших торговых помещений с большим числом компьютеров, оргтехники и другой аппаратуры, запитанной от одного контура.

Для линий с незначительным количеством потребителей этот коэффициент не применяют в чистом виде. Из подсчета мощности убирают те устройства, чье включение одновременно с более энергозатратными приборами маловероятно. Так, например, мало шансов на единовременную работу в жилой комнате с утюгом и пылесосом. А для мастерских с небольшим числом персонала в расчет берут только 2-4 наиболее мощных электроинструмента.

Вычисление силы тока

Выбор автомата производят по максимальному значению силы тока, допустимому на участке цепи. Необходимо получить этот показатель, зная суммарную мощность электропотребителей и напряжение в сети.

Согласно ГОСТ 29322-2014 с октября 2015 года значение напряжения должно быть равным 230 В для обыкновенной сети и 400 В – для трехфазной. Однако, в большинстве случаев, до сих пор действуют старые параметры: 220 и 380 В соответственно. Поэтому для точности расчетов необходимо провести замеры с применением вольтметра.

Измерить напряжение в домашней сети можно с помощью вольтметра или мультиметра. Для этого достаточно воткнуть его контакты в розетку

Еще одной проблемой, особенно актуальной в частном секторе, является предоставление электроснабжения с недостаточным напряжением. Замеры на таких проблемных объектах могут показывать значения, выходящие за определенный ГОСТом диапазон. Более того, в зависимости от уровня потребления соседями электричества, значение напряжения может сильно меняться в течение короткого времени.

Это создает проблему не только для функционирования приборов, но и для расчета силы тока. При падении напряжения некоторые устройства просто теряют в мощности, а некоторые, у которых присутствует входной стабилизатор, увеличивают потребление электричества.

Качественно провести расчеты необходимых параметров цепи в таких условиях сложно. Поэтому либо придется прокладывать кабеля с заведомо большим сечением (что дорого), либо решать проблему через установку входного стабилизатора или подключение дома к другой линии.

Стабилизатор устанавливают рядом с распределительным щитом. Часто бывает, что это единственный способ получить нормативные значения напряжения в доме

После того как была найдена общая мощность электроприборов (S) и выяснено значение напряжения (U), расчет силы тока (I) проводят по формулам, являющихся следствием закона Ома:

If = S / Uf  для однофазной сети

Il = S / (1.73 * Ul) для трехфазной сети

Здесь индекс «f» означает фазные параметры, а «l» – линейные.

Большинство трехфазных устройств используют тип подключения «звезда», а также именно по этой схеме функционирует трансформатор, выдающий ток для потребителя. При симметричной нагрузке линейная и фазная сила будут идентичны (Il = If), а напряжение рассчитывают по формуле:

Ul = 1.73 * Uf

Нюансы подбора сечения кабеля

Качество и параметры проводов и кабелей регулирует ГОСТ 31996-2012. По этому документу для выпускаемой продукции разрабатывают ТУ, где допускается некоторый диапазон значений базовых характеристик. Изготовитель обязан предоставить таблицу соответствия сечения жил и максимальной безопасной силы тока.

Максимально допустимая сила тока зависит от сечения жил проводов и способа монтажа. Они могут быть проложены скрытым (в стене) или открытым (в трубе или коробе) способом

Выбирать кабель необходимо так, чтобы обеспечить безопасное протекание тока, соответствующего расчетной суммарной мощности электроприборов. Согласно ПУЭ (правила устройства электроустановок) минимальное сечение проводов, используемых в жилых помещениях, должно быть не менее 1,5 мм2. Стандартные размеры имеют следующие значения: 1,5; 2,5; 4; 6 и 10 мм2.

Иногда есть резон использовать провода с сечением на шаг больше, чем минимально допустимое. В этом случае существует возможность подключения дополнительных приборов или замена уже существующих на более мощные без дорогостоящих и длительных работ по прокладке новых кабелей.

Расчет параметров автомата

Для любой цепи должно быть выполнено следующее неравенство:

In <= Ip / 1.45

Здесь In – номинальный ток автомата, а Ip – допустимый ток для проводки. Это правило обеспечивает гарантированное расцепление при длительном превышении допустимой нагрузки.

Неравенство «In

Рассчитать номинал автомата можно как по суммарной нагрузке, так и по сечению жил уже проложенной проводки.

Допустим, что существует схема подключения электроприборов, но проводка еще не проложена. В этом случае последовательность действий следующая:

  • Вычисление суммарной силы тока подключенных к сети электроприборов.
  • Выбор автомата с номиналом не меньше, чем вычисленная величина.
  • Подбор сечения кабеля по номиналу автомата.
  • Пример:

  • S = 4 кВт; I = 4000 / 220 = 18 A;
  • In = 20 A;
  • Ip >= In * 1.45 = 29 A; D = 4 мм2.
  • Если проводка уже проложена, то последовательность действий другая:

  • Определение допустимого тока при известном сечении и способе прокладки проводки по предоставленной производителем таблице.
  • Подбор автоматического выключателя.
  • Вычисление мощности подключаемых устройств. Комплектование группы приборов таким образом, чтобы суммарная нагрузка на цепь была меньше номинала.
  • Пример. Пусть проложены два одножильных кабеля открытым способом, D = 6 мм2, тогда:

  • Ip = 46 A;
  • In <= Ip / 1.45 = 32 A;
  • S = In * 220 = 7.0 кВт.
  • В пункте 2 последнего примера есть незначительное допустимое приближение. Точное значение In = Ip / 1.45 = 31.7 A округлено до значения 32 A.

    Выбор между несколькими номиналами

    Иногда возникает ситуация, когда можно выбрать несколько автоматов с разными номиналами для защиты контура. Например, при суммарной мощности электроприборов 4 кВт (18 A) была с запасом выбрана проводка с сечением медных жил 4 мм2. Для такой комбинации можно поставить выключатели на 20 и 25 A.

    Если схема разводки электрики предполагает наличие многоярусной защиты, то нужно выбирать автоматы так, чтобы значение номинала вышестоящего (на рисунке он справа – 25 A) было больше, чем у выключателей более низких уровней

    Плюсом выбора выключателя с наивысшим номиналом является возможность подключения дополнительных приборов без изменения элементов контура. Чаще всего так и поступают.

    В пользу выбора автомата с меньшим номиналом говорит тот факт, что его тепловой расцепитель быстрее среагирует на повышенный показатель силы тока. Дело в том, что у некоторых приборов может возникнуть неисправность, которая приведет к росту потребления энергии, но не до значения короткого замыкания.

    Например, поломка подшипника двигателя стиральной машины приведет к резкому увеличению тока в обмотке. Если автомат быстро среагирует на превышение разрешенных показателей и произведет отключение, то мотор не сгорит.

    Выводы и полезное видео по теме

    Конструкция автоматического выключателя и его классификация. Понятие времятоковой характеристики и подбор номинала по сечению кабеля:

    Расчет мощности приборов и выбор автомата с использованием положений ПУЭ:

    К выбору выключателя нужно отнестись ответственно, так как от этого зависит безопасность работы электросистемы дома. При всем множестве входных параметров и нюансов расчета необходимо помнить, что основная защитная функция автомата распространяется на проводку.

    Источник

    подбор по мощности и нагрузке, подключение в однофазной сети

    Разводка однофазного щитка

    Например, к щиту подключаются — плита (варочная панель) 7,2 кВт; духовой шкаф 4,3 кВт; кухня 5,5 кВт; комната 3,5 кВт; ванная 3,5 кВт; двигатель 3-фазный 1,5 кВт; розетка 3-фазная.

    Рассмотрим такую ситуацию: у вас была однофазная сеть и теперь дали разрешение на проведение трехфазной. В этом случае нужно все потребители распределить по фазам.

    Самый мощный прибор это варочная панель (плита) 7,2 кВт, которую нужно посадить на первую фазу. На вторую подключить духовой шкаф и комнату. В итоге получается 7,8 кВт. А на третью фазу подключить кухню и ванную комнату. Общая мощность получится 9 кВт. Прибавим еще мощность двигателя, разделив ее на каждую фазу одинаково. В итоге получилось: на первой фазе 7,8 кВт; на второй фазе 9,4 кВт; на третьей — 9,6 кВт. Приблизительно распределили нагрузку по фазам по возможности равномерно. Посмотрим, какой в результате получился щиток.

    • Итак, трехфазный щиток состоит из входного автомата и трехфазного счетчика. Далее, на первую фазу подключен автомат 40 Ампер, через который питается плита мощностью 7,2 кВт. Если просуммировать с двигателем, будет 7,8 кВт.
    • Ко второй фазе через автомат 25 Ампер подключен духовой шкаф и микроволновая печь. Через второй автомат 16 Ампер подсоединена комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность получилась 8,4 кВт.
    • К третьей фазе подключен ДИФ автомат и обычный автомат. Через обычный автомат на 25 Ампер подключена кухня проектной мощностью 5,5 кВт. Через ДИФ автомат подключена ванная комната проектной мощностью 3,5 кВт. Общая мощность на третью фазу получается 9,6 кВт.
    Распределение полной мощности двигателя на три фазы по 0,6 кВт:
    • первая фаза: 7,2+0,6=7,8 кВт;
    • вторая фаза: 4,3+3,5+0,6=8,4 кВт;
    • третья фаза: 5,5+3,5+0,6=9,6 кВт.

    По всем трем фазам максимальная мощность составляет 9,6 кВт. Если проектная мощность 8,8 кВт и входной автомат на 40 Ампер, а у нас проектная мощность на одной из трех фаз 9,6 кВт, то такой автомат не выдержит нагрузку. Если третью фазу загрузить на полную мощность, то этот автомат отключится. Поэтому, входной автомат нужно ставить на 50 Ампер.

    Из этого примера видно, что при небольшом количестве потребителей можно полноценно загрузить трехфазную цепь. Иногда возникает необходимость подключить кондиционеры, электрический теплый пол и другие потребители высокой мощности.

    Прежде чем покупать электрическое оборудование, надо рассчитать потребляемую мощность. Потянет ли входной автомат и разрешенный лимит по току на электроснабжение дома?

    После подсчета всех нагрузок по фазам можно определить, какой мощности нужен входной автомат. Узнать в энергосбыте, какой резерв по току вам дадут. Возможно, разрешение дадут только на 25 Ампер. Придется покупать приборы из расчета на эти 25 Ампер. На фазу дается только 5,5 кВт.

    В этом случае, что делать с электроплитой на 7,2 кВт? Современные электроплиты и варочные панели имеют подключение к двухфазной цепи, а иногда и к трехфазной. Кроме земляного и нулевого вывода имеется L1 и L2 (иногда L1, L2, L3). В первом случае для подключения двухфазной цепи, а во втором – подключение трехфазной цепи. Такие мощные нагрузки предусмотрены специально, чтобы можно было их распределить.

    Когда делаете проект и запрашиваете проектную мощность, пытайтесь получить разрешение на мощность с запасом.

    Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните накарту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

    Как рассчитать ток защитного автомата

    Для группы розеток, предназначенных для питания бытовых электроприборов на кухне, необходимо подобрать защитный автоматический выключатель. Мощности приборов по паспортным данным составляют 2,0, 1,5 и 0,6 кВт.

    Решение. В квартире используется однофазная переменная сеть 220 вольт. Общая мощность всех приборов, подключенных в работу одновременно, составит 2,0+1,5+0,6=4,1 кВт=4100 Вт.

    По формуле I = P / U определим общий ток группы потребителей: 4100/220=18,64 А.

    Ближайший по номиналу автоматический выключатель имеет величину срабатывания 20 ампер. Его и выбираем. Автомат меньшего значения на 16 А будет постоянно отключаться от перегрузки.

    Ниже приводится таблица для скрытой проводки при однофазной схеме подключения квартиры для подбора провода при напряжении 220 В

    Сечение жилы провода, мм2Диаметр жилы проводника, ммМедные жилыАлюминиевые жилы
    Ток, АМощность, ВтТок, АМощность, кВт
    0,500,8061300
    0,750,98102200
    1,001,13143100
    1,501,38153300102200
    2,001,60194200143100
    2,501,78214600163500
    4,002,26275900214600
    6,002,76347500265700
    10,003,575011000388400
    16,004,5180176005512100
    25,005,64100220006514300

    Как видно из таблицы сечение жил зависит кроме нагрузки и от материала, из которого изготовлен провод.

    Как вычислить сечение многожильного провода

    Многожильный провод, чем он отличается от одножильного? В принципе ничем, несколько одножильных проводов свитые вместе, а поэтому вычислить сечение одножильного провода и помножив на количество проводов получим сечение многожильного провода.
    Рассмотрим на примере:
    Имеется в распоряжении многожильный провод, сплетенный из 12 жил, диаметр одножильного провода 0,4 мм. Рассчитываем сечение жилы: 0,4мм х 0,4мм х 0,785 = 0,1256, округляем и получаем 0,126 мм 2. Сечение многожильного провода 0,126 мм 2 х 12 = 1,5 мм 2.
    Заходим в таблицу и определяем, что такой провод способен выдержит ток 8 Ампер.

    При желании можно определить сечение многожильного провода, замерив общий диаметр кабеля, так как между проводниками имеется пространство, то с помощью коэффициента 0,91 мы приблизительно рассчитаем общее сечение, что нам будет достаточно этой точности.
    К примеру, замерив диаметр многожильного провода, мы получили 5 мм, рассчитываем:
    5,0 мм х 5,0 мм х 0,785 = 19,625 мм 2, далее 19,625 мм 2 умножаем на 0,91 получаем 17,85 2. По таблице видим, что ток на который рассчитан провод более 63 А.

    Онлайн калькулятор для определения сечения многожильного провода
      Введите диаметр одной жилы, мм:  
    Количество жил в проводе:
     

    Вот еще один простой калькулятор расчета.
    Для вычисления потребляемого тока применяем известную формулу, для этого делим мощность прибора (Вт) на напряжение (вольт) , после деления результат получается в амперах.
    Чайник потребляет 1200 Вт от сети 220 вольт, вычисляем 1200 дели на 220 получаем ток 5,45 А.

       Онлайн калькулятор для определения величины тока по потребляемой мощности   
      Потребляемая мощность, Вт:  
      Напряжение питания, В:  
      

    Для вычисления необходимо вписать оба значения, иначе программа не поймет и выдаст соответствующее сообщение.

    Расчет сопротивления для подключения светодиодов

    Иногда требуется включить светодиодный индикатор в схему, но напряжение на данном участке больше требуемого. Напомним, что для загорание обычного светодиода требуется напряжение источника постоянного тока величиной 1,5 — 2 вольта и ток потребляемый им составляет 10 — 20 ма (для загорания и меньше в пределах 5 ма), напряжение и потребляемый ток зависят от разных характеристик, в том числе и от цвета излучаемым светодиодом и от его отличительных характеристики — имеется класс ярких светодиодов с малым потреблением тока.

    Расчет производится по формуле:

    ΔU=Uгасящее=Uпитания–Uсветодиода, т.е. ΔU разница напряжения между источником питания и значением величины рабочего напряжения данного светодиода. Необходимо представлять себе, что если вы хотите включить индикацию напряжения, к примеру 220 вольт, то потребуется погасить на резисторе 218 вольт, т.е. 220-2=218, для этого потребуется резистором номиналом 15 кОм и мощностью рассеивания 3,5 Вт, в данном случае лучше составить из трех резисторов по 5,1 кОм, или четырех резисторов по 3,9 кОм (Ряд E24).
    Где U в вольтах, I в амперах, R в омах.

    Измерение мощности ваттметром

    Мощность потребления трехфазного тока измеряют, используя ваттметры. Это может быть специальный ваттметр, для 3-х фазной сети, либо однофазный, включенный по определенной схеме. Современные приборы учета электроэнергии часто выполняются по цифровой схемотехнике. Такие конструкции отличаются высокой точностью измерений, большими возможностями оперирования с входными и выходными данными.


    Трехфазный цифровой ваттметр

    Варианты измерений:

    • Соединение «звезда» с нулевым проводником и симметричная нагрузка – измерительный прибор подключается к одной из линий, считанные показания умножаются на три.
    • Несимметричное потребление тока в соединении «звезда» – три ваттметра в цепи каждой фазы. Показания ваттметров суммируются;
    • Любая нагрузка и соединение «треугольник» – два ваттметра, подключенных в цепь любых двух нагрузок. Показания ваттметров также суммируются.


    Схемы измерения

    На практике всегда стараются выполнить нагрузку симметричной. Это, во-первых, улучшает параметры сети, во-вторых, упрощает учет электрической энергии.

    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:

    • электросауна (12 кВт) — 60 А;
    • электроплита (10 кВт) — 50 А;
    • варочная панель (8 кВт) — 40 А;
    • электроводонагреватель проточный (6 кВт) — 30 А;
    • посудомоечная машина (2,5 кВт) — 12,5 А;
    • стиральная машина (2,5 кВт) — 12,5 А;
    • джакузи (2,5 кВт) — 12,5 А;
    • кондиционер (2,4 кВт) — 12 А;
    • СВЧ-печь (2,2 кВт) — 11 А;
    • электроводонагреватель накопительный (2 кВт) — 10 А;
    • электрочайник (1,8 кВт) — 9 А;
    • утюг (1,6 кВт) — 8 А;
    • солярий (1,5 кВт) — 7,5 А;
    • пылесос (1,4 кВт) — 7 А;
    • мясорубка (1,1 кВт) — 5,5 А;
    • тостер (1 кВт) — 5 А;
    • кофеварка (1 кВт) — 5 А;
    • фен (1 кВт) — 5 А;
    • настольный компьютер (0,5 кВт) — 2,5 А;
    • холодильник (0,4 кВт) — 2 А.

    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.

    Расчет потребляемой мощности

    Электромощность является величиной, которая отвечает за факт скорости изменения или передачи электрической энергии. Есть полная и активная мощностная нагрузка, а также активная и реактивная. Полная вычисляется так: S = √ (P2 + Q2), где P является активной частью, а Q реактивной. Для нахождения потребляемого мощностного показателя необходимо знать число электротока, которое потребляется нагрузкой, а также питательное напряжение, которое выдается при помощи источника.

    Что касается бытового определения потребляемой электрической энергии, необходимо вычислить общее количество ватт питания электрических приборов и паспортные данные номинальной силы электротока котла. Как правило, все электрические приборы работают с переменным током и напряжением в 220 вольт. Для вычисления тока проще всего воспользоваться амперметром. Зная первый и второй параметры, реально узнать величину потребляемой энергии.

    Стоит указать, что измерить мощность через напряжение или сделать расчет мощности по сопротивлению и напряжению возможно не только формулой, но и прибором. Для этого можно воспользоваться мультиметром с токоизмерительными клещами или специализированным измерителем — ваттметром.

    Обратите внимание! Оба работают по одному и тому же принципу, указанному в руководстве по их эксплуатации. Подсчет потребляемой мощности

    Подсчет потребляемой мощности

    Мощность, ток и напряжение — три составляющие расчета проводки в доме. Узнать все необходимые параметры в любой сети просто при помощи формул, представленных выше. От этих значений будет зависеть исправность работы всей домашней электрики и безопасность ее владельца.

    https://youtube.com/watch?v=dwaSF3W4TxU

    Несимметричная нагрузка при соединении приемников звездой

    Нагрузка трехфазной электрической сети будет считаться несимметричной, если хотя бы одно из фазных сопротивлений не равно другим. Проще говоря, сопротивления фаз не равны, например: ra = rb = rc, xa = xb ≠ xc. В общем случае  считают, что несимметричная нагрузка возникает при отключении одной из фаз.

    Возникает не симметрия чаще всего при подключении к трехфазной сети однофазных электроприемников. Они могут иметь различные мощности, режимы работы, различное территориальное расположение, что тоже влияет на величину фазной нагрузки.

    В случае, когда необходимо подключить однофазные потребители электрической энергии, для более равномерной загрузки их делят на три примерно одинаковые по мощности группы.

    Один вывод однофазных потребителей подключают к одной из трех фаз, а второй вывод подключают к нейтральному проводу. Так как все электроприемники рассчитываются на одно напряжение, то в пределах каждой фазы они соединяются параллельно.

    Главной особенностью электрической сети несимметричной нагрузкой является то, что она должна в обязательном порядке иметь нейтральный провод. Это объяснимо тем, что при его отсутствии величины фазных напряжений будут в значительной степени зависеть от величины не симметрии сети, то есть от величин и характера сопротивления каждой из фаз. Поскольку сопротивления фаз могут варьироваться довольно в широких пределах в зависимости от количества подключенных электроприемников, также широко будет варьироваться и напряжения на потребителях электрической энергии, а это недопустимо.

    Для иллюстрации выше сказанного ниже приведена векторная диаграмма для трехфазной несимметричной цепи при наличии нейтрального провода:

    Ниже приведена приведена векторная диаграмма для этой же цепи, но при отсутствии нулевого рабочего (нейтрального) провода:

    Также можно посмотреть видео, где объясняется, что может произойти в электрической цепи при обрыве нулевого провода:

    Необходимость нулевого провода станет еще более очевидной, если представить, что вам необходимо подключить однофазного потребителя к одной из фаз, при этом остальные две подключать нельзя, так как приемник рассчитан на фазное напряжение 220 В, а не на линейное 380В, как в таком случае получить замкнутый контур для протекания электрического тока? Только использовать нулевой рабочий проводник.

    Для повышения надежности соединения электроприемников в цепь нулевого рабочего проводника не устанавливают коммутационную аппаратуру (автоматические выключатели, предохранители или разъединители).

    Фазные токи, углы сдвига, а также фазные мощности при несимметричной нагрузке будут различными. Для вычисления их фазных значений можно применить формулу (5), а вот для вычисления трехфазной мощности формула (6) уже не подходит. Для определения мощностей необходимо пользоваться выражением:

    Если существует необходимость определения тока нейтрального провода, то необходимо решать задачу комплексным методом. Если существует векторная диаграмма, то определить ток можно по ней.

    Пример

    В осветительной электрической сети с напряжением в 220 В в фазе А включено 20 ламп, фазе В – 10 ламп, а в фазе С – 5 ламп. Параметры лампы Uном = 127 В, Рном = 100 Вт. Необходимо определить ток нейтрального провода и каждой лампы.

    Решение

    Если учесть, что лампы накаливания имеют только активное сопротивление (реактивное слишком мало и им пренебрегают), то по формуле мощности определим ток лампы, а по закону Ома ее сопротивление:

    Зная число и сопротивление ламп нетрудно определить сопротивления фаз, а также фазные токи:

    Для определения тока в нейтральном проводе IN решим задачу комплексным методом. Так как при сделанных ранее допущениях комплексные напряжения приемника равны комплексным ЭДС источника, получим:

    Где комплексные значения фазных сопротивлений будут равны Za = 8,05 Ом, Zb = 16,1 Ом, Zс = 32,2 Ом.

    Комплексные значения токов, а также действующее значение тока нейтрального провода будут иметь вид:

    Типичный вариант выбора сечения кабеля

    В соответствии с сечением кабеля применяют автоматические выключатели. Чаще всего используют классический вариант сечения проводов:

    • Для цепей освещения сечения 1,5 мм2;
    • Для цепей розеток сечения 2,5 мм2;
    • Для электроплит, кондиционеров, водонагревателей – 4 мм2;

    Для ввода в квартиру питания используют 10 мм2 кабель, хотя в большинстве случаев хватает и 6 мм2. Но сечение 10 мм2 выбирается с запасом, так сказать с расчетом на большее количество электроприборов. Также на входе устанавливается общее УЗО с током отключения 300 мА – его назначение пожарное, так как ток отключения слишком великим для защиты человека или животного.

    Для защиты людей и животных применяют УЗО с током отключения 10 мА или 30 мА непосредственно в потенциально небезопасных помещениях, таких как кухня, ванна, иногда комнатные группы розеток. Осветительная сеть, как правило, УЗО не снабжается.

    Советы

    При расчетах помните о небольшой мощности, потребляемой некоторыми приборами даже тогда, когда они выключены, но подключены к источнику питания, например, к розетке. Если некоторый прибор выключен, но на нем горит светодиод, то такой прибор продолжает потреблять некоторую мощность.

    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. 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).

    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:

    1. обратившись к технической документации устройства;
    2. посмотрев это значение на наклейке задней панели; Потребляемая мощность прибора часто указывается на тыльной стороне
    3. 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).

    Предупреждения

    • Если через инвертер пропустить слишком большую мощность, то он может выйти из строя.
    • Подключение чрезмерного числа приборов к инвертеру может привести к недостатку мощности для каждого прибора. Результатом этого может быть повреждение или отключение приборов.
    • При вычислении мощности по формуле вы получите приблизительное значение. Если вам нужно точное значение мощности, воспользуйтесь ваттметром.

    Как рассчитать мощность зная силу тока и напряжения?

    Здесь необходимо знать величины действующего напряжения и действующей силы тока в электрической цепи. Согласно формуле предоставленной выше, мощность определяется путем умножения силы тока на действующее напряжение.

    Расчет цепи онлайн:

    Оцените статью:

    Расчет домашней сети, определение мощности

    Современная внутренняя система электроснабжения дома или квартиры обязана удовлетворять нескольким требованиям. Она должна быть:

    • Рассчитана на длительную безаварийную эксплуатацию
    • Обеспечена устройствами защиты от перегрузки, короткого замыкания, поражения человека электрическим током и значительных скачков напряжения
    • Обеспечена различными приборами, позволяющими повысить комфортность проживания
    • Рассчитана на возможность подключения самых различных устройств

    Создание такой системы — непростая задача, требующая вдумчивого и системного подхода. Она предполагает реализацию следующих этапов: расчет, комплектация и монтаж.

    В процессе расчета в помещениях выявляются определенные функциональные зоны, требующие подключения каких-либо электрических приборов. Эту работу удобнее всего выполнять с использованием плана квартиры или дома. На плане можно «расставить» предполагаемую мебель, «разместить» люстры и светильники, «установить» электроплиту, холодильник, стиральную машину и т. д. Это позволит определить расположение розеток, а также их тип. Размещение люстр, светильников и подсветок позволит, в свою очередь, найти удобные места для соответствующих выключателей. На этом же плане следует указать мощность оборудования, планируемого к установке.

    Разделение всех потребителей на группы

    Расчет домашней электрической сети, как правило, начинается с разделения всех потребителей на группы. Под группой понимается несколько потребителей, подключенных параллельно к одному питающему проводу, идущему от распределительного щита. Это группы освещения, группы розеток и т. д. Отдельными линиями запитываются агрегаты большой мощности (стиральные машины и электрические плиты). В отдельную группу выделяются розетки кухни, где подключаются микроволновые печи, электрические духовки, посудомоечные машины, электрические чайники и многое другое.

    Результат разделения потребителей на группы вначале лучше отобразить в таблице, дополняя ее в дальнейшем новыми данными (табл. 1).

    Группы потребителей электрической энергии с отдельными устройствами защиты могут формироваться тремя способами:

    • По помещениям в квартире (каждому помещению предоставляют отдельную линию)
    • По видам потребителей: освещение, розетки, электроплиты, стиральные машины и т. д
    • Для каждого потребителя, будь то розетка или светильник, проводится отдельная линия электропитания с устройствами защиты (европейский вариант)

    Как показывает практика, любая разводка в доме или квартире является комбинацией вышеназванных вариантов в зависимости от конкретных потребностей и условий.

    Определение установленной мощности и тока нагрузки

    Важным этапом проектирования является определение суммарной потребляемой мощности установленного оборудования в каждой группе.

    Величина установленной мощности позволяет рассчитать номинальный ток нагрузки на данную цепь. Номинальный ток — это тот максимальный ток, который будет протекать по фазному проводу. Во внутренней сети квартиры или дома с напряжением 220 В он легко определяется по максимальной потребляемой мощности.

    При однофазной нагрузке номинальный ток In ~ 4,5Pm, где Pm — максимальная потребляемая мощность в киловаттах. Например, при Pm = 5кВт In = 4,5 * 5 = 22,5 А.

    При распределении потребителей по группам необходимо исходить из следующих условий:

    • Кондиционер, теплые полы, электроплита, стиральная машина и другие мощные потребители с открытыми токопроводящими элементами должны подключаться к отдельным линиям, каждая из которых защищается автоматом защиты и УЗО
    • В отдельную группу выделяются розетки зон с повышенной влажностью (кухни и ванные комнаты)
    • Розетки жилых комнат можно объединить в одну группу
    • Систему освещения жилых комнат желательно разделить на две (или более) группы

    Разделение на группы выполняется в распределительном шкафу, где на каждую группу устанавливается автоматический выключатель, а в некоторых случаях и УЗО. Таким образом, каждая из групп за пределами распределительного щита представляет собой отдельную электрическую цепь.

    Значение номинального тока нагрузки позволяет определить и характеристики защитных устройств, и сечение жил провода.

    Самым простым является расчет группы с одним прибором, например электрической духовкой. Ее потребляемая мощность 2 кВт (определяется по паспорту). Номинальный ток нагрузки In = 4,5 * 2 = 9 А. Таким образом, в цепь питания духовки должен устанавливаться автоматический выключатель с номинальным током не менее 9 А. Ближайшим по номиналу является автомат 10 А.

    Расчет токовой нагрузки и выбор автоматического выключателя для группы с несколькими потребителями усложняется введением коэффициента спроса, определяющего вероятность одновременного включения всех потребителей в группе в течение длительного промежутка времени.

    Конечно, величина коэффициента спроса зависит от множества объективных и субъективных факторов: типа квартиры, назначения электрических устройств и т. д. Например, коэффициент спроса для телевизора обычно принимается за 1, а коэффициент спроса для пылесоса — 0,1. Существуют даже целые системы расчета коэффициента спроса как для отдельных квартир, так и для многоэтажных домов.

    Понятно, что одновременное включение и работа всех электроприборов в квартире или частном доме маловероятны. Поэтому в нашем случае коэффициент спроса для каждой группы можно определить по таблице усредненных значений (табл. 2).

    Для расчета розеточной группы кухни примем, что там будут включаться следующие приборы:

    • Электрический чайник — 700 Вт
    • Овощерезка — 400 Вт
    • Микроволновая печь — 1200 Вт
    • Холодильник — 300 Вт
    • Морозильник — 160 Вт
    • Прочее — 240 Вт

    Суммарная номинальная мощность этих приборов в группе составляет 3000 Вт.

    С учетом коэффициента спроса (равного 0,7) номинальная мощность будет равна 3000 * 0,7 = 2100 Вт.

    Номинальный ток нагрузки в цепи этой розеточной группы будет равен 4,5 х 2,1 = 9,45 А.

    После аналогичных расчетов дополним табл. 3 полученными значениями потребляемой мощности и номинального тока для остальных групп.

    Выбор сечений жил и типа провода

    Сечение жил провода для каждой группы рассчитывается в зависимости от предполагаемой суммарной мощности устанавливаемых в ней приборов и расчетных значений силы тока (конечно, с некоторым запасом). Необходимые рекомендации можно получить в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ) — главном документе электрика.

    Табл. 4 отражает соответствие нагрузочных токов и допустимых сечений проводов, регламентированных ПУЭ (применяется для медных проводов, потому что использование алюминиевых в электропроводке жилых помещений в настоящее время запрещено).

    Для более точного расчета нужных сечений жил проводов необходимо не только руководствоваться мощностью нагрузки и материалом изготовления жил, но и учитывать способ их прокладки, длину, вид изоляции, количество жил в проводе, условия эксплуатации и другие факторы. Поэтому опытные электрики считают оптимальным вариантом применение жил сечением 1,5 мм2 — для осветительной группы (4,1 кВт и 19 А), 2,5 мм2 — для розеточной группы (5,9 кВт и 27 А) и 4—6 мм2 — для приборов большой мощности (свыше 8 кВт и 40 А). Такой вариант выбора сечений для проводов является, пожалуй, наиболее распространенным при монтаже электропроводки квартир и домов. Он позволяет повысить надежность скрытой проводки, а также создать некоторый «резерв» в случае увеличения мощности нагрузки, например при подключении дополнительных устройств В табл. 5 приведены сечения жил проводов, выбранные для нашего примера.

    При выборе типа и марки провода необходимо исходить, прежде всего, из соображений надежности и долговечности. Также следует учитывать допустимое напряжение пробоя изоляции. Особенно это актуально при скрытой проводке. Сегодня для внутренней проводки в доме или квартире лучше всего использовать электрические провода с однопроволочными медными жилами (плоские или круглые) марки ВВГ, ВВгнг и NYM.

    Выбор устройств защиты

    Дальнейшая работа заключается в проектировании многоуровневой защиты внутренней электрической сети и оборудования от различных аварийных ситуаций. Эта важная и ответственная задача требует определенной подготовки и включает в себя выбор защитных устройств по типу и характеристикам, а также способ их подключения. Для защиты внутриквартирной сети используются, как правило, автоматические выключатели, устройства защитного отключения (УЗО), дифференциальные автоматы, реле напряжения.

    Для сети частного дома кроме указанных устройств используются стабилизаторы, а также устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). В квартирной проводке устройство защиты от импульсных перенапряжений и грозовых разрядов не требуется, так как она, как правило, входит в защитную систему всего дома.

    Для выбора характеристик защитных устройств используются значения установленной мощности и номинальных токов, полученные в предыдущих расчетах, и принятые сечения проводов. Более подробные сведения о защитных устройствах приведены в разделе «Защитные устройства».

    Автоматический выключатель

    Автоматический выключатель служит для защиты проводки от токов перегрузки и короткого замыкания. УЗО является эффективным средством защиты от поражения электрическим током и возникновения пожаров, связанных с нарушением проводки. Включение в схему реле напряжения позволяет обеспечить надежную защиту дорогостоящего оборудования от аварийных скачков напряжения.

    Выбор автоматического выключателя выполняется в первую очередь по допустимой величине номинального тока для проводки. При этом следует иметь в виду, что автоматический выключатель служит для защиты от сверхтоков именно электропроводки, идущей к розетке, а не подключенного к ней оборудования. Любая техника, как правило, имеет свою встроенную защиту от перегрузок или замыканий. Не защищает автоматический выключатель и людей от поражения электрическим током. Поэтому номинальный ток автоматического выключателя выбирается, прежде всего, исходя из возможностей проводки и ни в коем случае не должен превышать максимально допустимый ток для данного сечения провода. Для бытовых сетей изготавливаются автоматические выключатели с номинальными токами 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 А

    При выборе автомата необходимо учитывать также класс прибора, его отключающую способность и класс токоограничения.

    Автоматические выключатели класса В необходимо применять для защиты цепей с лампами накаливания и нагревательными приборами. Для всех остальных бытовых нагрузок используют автоматы с характеристикой С. Отключающая способность автоматического выключателя должна быть не менее 4,5 кА и не менее 6 кА для медной проводки сечением 2,5 мм2 и выше. Класс токоограничения следует выбирать не ниже 2, а лучше 3.

    Итак, исходя из табл. 6, для нашего примера подойдут автоматические выключатели ВА 63 класса С с током короткого замыкания от 4000 до 6000 А и номинальными токами, соответствующими сечению жил по каждой группе. При этом следует помнить, что номинальный ток автомата должен быть на один порядок меньше значения допустимого тока для защищаемого провода.

    Технические характеристики автоматических выключателей отражены в маркировке, имеющейся на корпусе. На рисунке изображен автоматический выключатель на 16 А, класса С с отключающей способностью до 4500 А.

    Среди автоматических выключателей различных производителей наибольшее распространение получили устройства серии ВА фирм IEK, ДЭК, ИНТЭС, EKF. Они достаточно надежны и вполне удовлетворяют критерию цена/качество. К более дорогим устройствам премиум класса относятся автоматические выключатели серий ABB, Legrand, Siemens. Они имеют перегрузочную способность по току около 6—8 кА, механическую износостойкость и наработку на отказ, а также дополнительный сервис (крышечки, индикаторы и т. д.). Однако выбор дорогих автоматов предполагает использование и других элементов электрической системы той же ценовой категории.

    Устройство защитного отключения (УЗО)

    Для правильного выбора УЗО вначале нужно определиться с его конструктивными особенностями (электромеханическое или электронное). Электромеханические УЗО стоят гораздо дороже, но они отличаются высокой степенью надежности и способны гарантированно срабатывать при любом уровне напряжения в сети. Электронные УЗО на порядок дешевле, но их работоспособность (в силу конструктивных особенностей) зависит от стабильности напряжения в сети, что в редких случаях не исключает возникновение аварийной ситуации. Однако чаще всего они работают вполне стабильно, поэтому предпочтение отдается электронным УЗО в силу их доступности и дешевизны. Следует отметить, что их использование вполне оправданно при дополнительной установке стабилизатора напряжения.

    Основными характеристиками УЗО являются ток утечки (ток срабатывания), время срабатывания и максимальная величина тока короткого замыкания. Расчетный ток утечки для бытовой сети, как правило, выбирается в пределах от 10 до 30 мА При этом время срабатывания должно составлять в среднем от 10 до 30 мс Максимальная величина тока короткого замыкания Inc — характеристика, определяющая способность прибора выдерживать сверхтоки, возникающие в цепи при коротком замыкании. Понятно, что автоматический выключатель, соединенный в цепи последовательно с УЗО, сработает на отключение, но это произойдет через 10 мс, а за это время УЗО будет находиться под воздействием сверхтока. И если оно сохраняет при этом работоспособность, то его качество считается высоким. Значения максимального тока короткого замыкания для различных УЗО лежат в пределах от 3000 до 10 000 А, а минимально допустимое значение Inc — 3000 А.

    При выборе типа УЗО (АС, А, В, S, G) следует учитывать характер нагрузки в защищаемой группе. Если в цепь включаются современные стиральные машины, микроволновки, телевизоры, компьютеры, кондиционеры и т. д, имеющие в своем составе импульсные блоки питания, выпрямители, тиристорные регуляторы, то предпочтительнее устанавливать УЗО типа А. Применение УЗО типа АС допускается в случаях, когда заведомо известно, что в зону защиты УЗО не будут входить устройства с выпрямительными элементами. Селективное УЗО типа S устанавливается, как правило, на вводе после главного автоматического выключателя при организации многоуровневой защиты. Они служат для защиты всей сети дома или квартиры и должны срабатывать с задержкой во времени по отношению к УЗО, защищающим отдельные группы потребителей.

    Окончательный выбор УЗО можно выполнить с достаточной точностью, используя значение номинального тока в цепи конкретной группы. Номинальный ток УЗО выбирается из следующего ряда; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 80; 100; 125 А

    В нашем примере (табл. 7) на группы № 1, 2, 3, 5 устанавливается УЗО с током утечки 30 мА и номинальными токами, на порядок превышающими токи автоматических выключателей.

    Кроме того, после главного автомата устанавливается общее УЗО с током утечки 300 мА.

    Для защиты УЗО от токов короткого замыкания и токов перегрузки перед ним обязательно устанавливается автоматический выключатель. При этом номинальный ток УЗО должен быть на ступень больше. Смысл такого требования заключается в следующем. Если УЗО и автоматический выключатель имеют равные номинальные токи, то при протекании тока, превышающего номинальный, например на 45 % , т. е. тока перегрузки, автоматический выключатель может сработать в течение одного часа. Это означает, что УЗО длительный период времени будет работать в режиме перегрузки.

    Наиболее вероятными местами поражения электрическим током в квартирах и домах являются помещения с повышенной влажностью — кухня и ванная комната. Здесь достаточно много электробытовых приборов с открытыми токопроводящими элементами и естественных заземлителей (водопроводные, газовые трубы). Группы розеток таких помещений требуют установки УЗО в первую очередь.

    Все важнейшие характеристики УЗО должны содержаться в маркировке прибора на его лицевой панели и в сопроводительной технической документации.

    Эффективная работа УЗО в значительной степени зависит от правильной его установки. Устройство, как правило, подключается в распределительных щитах после главного (вводного) автомата. Допускается установка одного УЗО с током утечки 30 мА на всю квартиру или дом. Недостатками данного решения являются трудность обнаружения места утечки и полное отключение напряжения в квартире при срабатывании устройства.

    Приобретая защитные устройства, необходимо обратить внимание не только на параметры приборов, но и на качество их изготовления, подтвержденное соответствующими сертификатами. В любом случае предпочтение следует отдавать фирме-изготовителю, которая предлагает полный ассортимент защитных устройств.

    Вместо комбинации из двух устройств — УЗО + автомат — можно использовать дифференциальный автомат, сочетающий в себе функции обоих приборов. Такое решение в значительной степени упрощает их подбор и последующий монтаж.

    Для наглядности полученные результаты можно изобразить в виде однолинейной схемы, где хорошо видны взаимосвязи всей электрической сети, а также характеристики ее элементов. Такая схема поможет избежать возможных сшибок при сборке распределительного щита. Следует отметить, что на этой схеме отсутствует система защиты от скачков напряжения (реле напряжения). В ней также не отражены тип электропитания (трехфазный или однофазный) и способ заземления.

    В случае деления энергопотребителей на группы рекомендуется устанавливать по одному УЗО 30 мА на группу розеток и на группу освещения, а также по одному УЗО 30 мА на каждую линию, питающую энергоемкие приборы. Такой вариант позволяет избежать неудобств при срабатывании устройства и локализовать аварийную зону. Кроме того, рекомендуется установка одного УЗО с током утечки в 300 мА — на вводе.

    Оно устанавливается после автоматического выключателя, а его номинальный ток будет зависеть от расчетной нагрузки и номинального тока автомата. В этом случае лучше применить не обычное, а так называемое селективное УЗО, время срабатывания которого составляет 0,3—0,5 с. Более длительное время срабатывания даст возможность среагировать на возникшую утечку устройствам, защищающим отдельные электроприборы или группы. Только в том случае, если они не сработают, оно отключит всю схему электроснабжения целиком.

    Реле напряжения (PH)

    Реле напряжения (PH) предназначено для отключения внутренней сети при недопустимых колебаниях напряжения с последующим автоматическим включением после его восстановления. Оно, как правило, оснащается устройством регулировки верхнего и нижнего порога срабатывания

    Главным параметром реле напряжения является быстродействие. Это весьма эффективное устройство для защиты оборудования при аварийных ситуациях, которые возникают в результате обрыва нейтрали, перегрузки, перекоса фаз и т. п.

    В зависимости от нагрузки устройства могут быть рассчитаны на номинальные токи в 16; 30; 40; 60; 80 А. Эта характеристика обозначает силу тока, которую реле способно пропустить без выхода из строя. Реле напряжения выбирают по значению номинального тока в цепи с 20—30%-ным запасом. То есть, если главный автоматический выключатель имеет номинальный ток в 25 А, то реле напряжения должно быть рассчитано на 32 или 40 А Обычно в домах и квартирах достаточно 30 или 40 А, что соответствует мощности примерно 6 и 8 кВт.

    На трехфазном вводе чаще всего устанавливают по однофазному реле напряжения на каждую фазу (при отсутствии трехфазных потребителей).

    Схемы вводно-распределительных устройств

    Результаты расчетов и подбора защитных устройств, как правило, отражаются в схемах, которые становятся основным документом, позволяющим выполнить правильный монтаж распределительного щита. По схеме можно еще раз проверить правильность выбора защитных устройств и наметить последовательность их монтажа.

    Схема распределительного щита. Однофазное питание приходит от вводного устройства с разделенными проводниками РЕ и N. На вводе установлены два вводных однополюсных автомата защиты на 50 А. На схеме они спаренные и вместо них можно использовать один двухполюсный автомат. Далее электропитание поступает на счетчик учета электроэнергии, а затем распределяется по группам. Проводник защитного заземления соединяется с шиной РЕ, от которой осуществляется разводка по помещениям. Рабочий нуль соединяется с шиной N и затем распределяется по группам.

    Недостаткам этой схемы является отсутствие после электросчетчика дифференциального автомата защиты, объединяющего в себе функции устройства защитного отключения (УЗО) и автомата защиты электропроводки от сверхтоков (токов короткого замыкания) и перегрузки. Номинал этого дифференциального автомата должен быть 50 А, номинал по току утечки — 30 мА, его время отключения при коротком замыкании должно быть меньше времени отключения вводных автоматов.

    На группе розеток кухни и стиральной машины установлен автомат защиты на 16 А и УЗО на 20 А, так как номинал УЗО должен быть больше номинала автомата защиты, установленного с ним в паре.

    Схема вводно-распределительного устройства трехфазного тока для среднего частного дама с хозяйственной постройкой. В пластиковый или металлический шкаф вводится кабель с проводниками L1, L2,L3, и PEN. Проводник PEN расщепляется (на главной заземляющей шине) на проводники N (рабочая нейтраль) и РЕ (защитное заземление), которые присоединяются к двум медным шинам. К шине N приходят рабочие нейтрали от всех групп, к шине РЕ подключаются провода защитного заземления, приходящие от устройств большой мощности.

    Фазные провода через главный трехфазный автоматический выключатель приходят к счетчику. К нему же подключается и рабочая нейтраль. Затем устанавливается трехфазное УЗО, которое защищает всю электрическую цепь дома. Далее электрический ток распределяется по линиям, защищенным, в свою очередь, автоматами или УЗО.

    Первые три автоматических выключателя предназначены для защиты осветительных цепей от перегрузки и короткого замыкания. Отдельная линия, защищенная дифференциальным автоматом, выделена для розеточной группы кухни. Далее следует группа розеток для других помещений, защищенная УЗО и тремя автоматическими выключателями. Последняя линия, состоящая из одного УЗО и двух автоматических выключателей, предназначена для защиты цепей отдельно стоящего помещения. Все группы запитываются от разных фаз L1, L2,L3, а защитные приборы подбираются в соответствии с предварительно разработанной схемой с учетом нагрузок на каждую группу и условиями эксплуатации оборудования.

    Схема квартирного распределительного щита, оснащенного (наряду с другими защитными устройствами) реле напряжения. В ней указаны номиналы всех автоматов защиты и сечений электрических кабелей. Энергопотребители разделены на отдельные группы с учетом их функциональных особенностей. Ввод выполнен по трехпроводной системе (с PE-проводником защитного заземления).

    Для электропроводки здесь принят кабель марки ПВС. Это круглый гибкий кабель с двойной изоляцией и многопроволочными токопроводящими жилами, который не рекомендуется для скрытой проводки. Кроме того, концы жил такого кабеля в многочисленных соединениях требуют лужения. Разумнее использовать кабель марки ВВГ или NYM. Подобная схема вполне может быть полезна для организации электропитания небольшого частного дома.

    Схема распределительного щита может быть выполнена с использованием условных обозначений, принятых правилами ПУЭ. На такой схеме указываются типы и характеристики защитных устройств, а также установка их на конкретные группы.

    Тип ввода на приведенной схеме однофазный, с защитным проводником РЕ. Марка и сечения проводов здесь приняты в соответствии с номиналами защитных устройств и типом нагрузки.

    Простейшая электрическая схема распределительного щита в квартире при однофазном вводе. Она не предусматривает установку счетчика энергии. В квартиру входят три провода — L, N и РЕ. На фазный провод установлен автоматический выключатель. Далее следует УЗО, которое защищает всю систему от возможности поражения человека электрическим током. Система разделена на девять групп потребителей, защищенных автоматами. Каждая группа подключена к проводнику защитного заземления РЕ.

    Схема распределительного щита частного дома с сауной с трехфазным вводом без защитного проводника заземления РЕ, что является ее основным недостатком. В этом случае замыкание фазного провода на любой открытый токопроводящий корпус не вызывает короткого замыкания, необходимого для отключения автомата защиты. Кроме того, на линиях сауны, стиральной машины и группы розеток кухни установлены УЗО, что не защищает цепи от сверхтоков, вызванных перегрузкой или коротким замыканием (УЗО на короткое замыкание не реагирует). Здесь должны быть установлены УЗО + автомат или дифференциальные автоматы, совмещающие функции автомата и УЗО.

    Для квартир различной планировки и степени комфортности можно предложить несколько электрических схем распределительных щитов с подбором номиналов устройств защиты.

    Примеры оформления схем электропроводки

    Каждый проект электроснабжения квартиры составляется с учетом особенностей жилья, типов электропитания, а также индивидуальных запросов. В общем случае для качественного последующего монтажа электрику необходимы:

    • Схема распределительного щита
    • План с размещением осветительных приборов, выключателей и регулирующих устройств
    • План размещения розеток и распределительного щита
    • Планы и схемы могут быть выполнены в достаточно упрощенном виде с использованием условных графических обозначений конкретных устройств. Их наличие поможет подобрать провода, а также электромонтажные и алектроустановочные изделия, необходимые для монтажа

    Схема подключения дифференциального автомата, выполняющего функции УЗО и автоматического выключателя.

    Схема подключения общего УЗО с выводом нулевого проводника на нулевую шину. Номинал УЗО принят на порядок выше номинала общего защитного автомата.

    Однолинейная электрическая схема. Представляет собой систему электропитания однокомнатной квартиры с трехфазным вводом и защитным проводником РЕ. Она включает в себя результаты расчетов сети и наиболее полно отражает все ее особенности. Здесь указаны типы и характеристики защитных устройств, марка и сечения проводов, мощность потребителей. Такая схема позволит правильно укомплектовать и качественно смонтировать распределительный щит.

    Смотрите также:

    Советы по выбору мощности стабилизатора

    КАК ПРАВИЛЬНО ПОДОБРАТЬ МОЩНОСТЬ СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ?


    Одним из главных критериев при выборе стабилизатора  является его мощность. Есть несколько способов выяснить, какая необходима мощность стабилизатора. В этой статье мы попытаемся доступно объяснить как выбрать стабилизатор напряжения.

     

    СПОСОБ 1 – ПОДБОР СТАБИЛИЗАТОРА ПО ТОКУ ВВОДНОГО АВТОМАТА

    В электрощите Вашего дома есть автоматический выключатель, который отключает весь дом. Такой автомат называется вводным. Как правило, вводной автомат расположен рядом с прибором учета электроэнергии (счетчиком) и ограничивает выделенную мощность, которую Вы можете потреблять.

    Даже если в настоящее время Вы не потребляете всю выделенную мощность, то в будущем, Вы наверняка добавите оборудование. Стабилизатор, подобранный по току вводного автомата, не будет Вас ограничивать в мощности потребления.

    Для наглядного примера выбора мощности стабилизатора предлагаем воспользоваться следующей таблицей:

    таблица расчета мощности стабилизатора

    Для однофазной сети

     

    Для трехфазной сети

    ток вводного автомата

    максимально возможная мощность

     

    ток вводного автомата

    максимально возможная мощность

    16А

    4 кВА

    16А

    12 кВА

    25А

    6,4 кВА

    25А

    19,2кВА

    32А

    8 кВА

    32А

    24 кВА

    40А

    9,1 кВА

    40А

    27,3 кВА

    50А

    12 кВА

    50А

    36 кВА

    63А

    14 кВА

    63А

    42 кВА

     

    80А

    54 кВА

    100А

    72 кВА

    125А

    91 кВА

    150А

    108 кВА

    200А

    144 кВА

    300А

    216 кВА

    400А

    288 кВА

    500А

    375 кВА


    Если номинал Вашего вводного автомата меньше, стабилизатор все равно можно установить, но при этом необходимо помнить, что при понижении напряжения, входной ток будет увеличиваться из-за потребляемого, т.е. если чайник без стабилизатора потреблял ток 10 А, то теперь во входной сети будет 15А (для соседей это будет выглядеть так, как будто Вы докупили еще пол-чайника). 

    Если ток превысит значение номинала вводного автомата, то автомат отключится.

    ПОЛЕЗНЫЙ СОВЕТ: При замене автомата на более мощный, убедитесь, что сечение проводов позволяет это сделать.

    Для простоты выбора стабилизатора напряжения по току вводного автомата, Вы можете посетить специализированный сайт СНПТО  на котором доступно и интуитивно понятно реализован выбор стабилизаторов по необходимой мощности (по номиналу тока вводного автомата).  

     

    СПОСОБ 2 — ПОДБОР СТАБИЛИЗАТОРА ПОД МОЩНОСТЬ НАГРУЗОК

    Как выбрать стабилизатор напряжения под мощность нагрузок — берем калькулятор и подсчитываем, какую мощность потребляют Ваши электроприборы в кВА (киловольт амперах).
    При переводе потребляемой мощности из кВт в кВА ее номинал делится на специальный коэффициент cos ф.

    Для потребителей, имеющих обмотки индуктивности (двигатели, компрессоры, дроссельные преобразователи и т. п.) этот коэффициент:
    cos ф = 0,8;
    в этом случае 1 кВА = 0,8 кВт.

    Для потребителей, преобразующих электроэнергию напрямую в тепло (ламп накаливания, обогревателей, чайника, электроплиты, духовки и т.п.):
    cos ф = 1;
    тогда 1 кВА = 1 кВт.

    В некоторых случаях для электроприборов с двигателями коэффициент может составлять:
    cos ф = 0,65;
    и тогда 1 кВА = 0,65 кВт.
    Таких нагрузок, как правило, немного. Обычно двигатели этих приборов часто работают на холостых оборотах. Типичным примером является рабочий инструмент (электродрели, шлифовальные машины и др.)

    Пример расчета мощности оборудования дачного дома

    электроприборы

    мощность в Вт

    коэффициент (cos ф)

    мощность в ВА

    лампы накаливания по 100 Вт (5 шт.)

    500

    1

    500

    скважинный насос

    1000

    0,8

    1250

    электроплита

    2000

    1

    2000

    чайник

    2000

    1

    2000

    холодильник

    200

    0,8

    250

    телевизор

    50

    1

    50

    стиральная машина:   тэн нагрева воды
                                   двигатель

    1500
    400

    1
    0,8

    1500
    500

    водонагреватель

    1200

    1

    1200

    обогреватели 1500 Вт (3 шт.)

    4500

    1

    4500

    газонокосилка триммер

    600

    0,65

    750

    ИТОГОВАЯ МОЩНОСТЬ ПОТРЕБЛЕНИЯ

    14 500

     

    Рекомендуемая мощность стабилизатора: не ниже 14 500 ВА (14 500 ВольтАмпер, 14,5кВА), подходит стабилизатор СНПТО-18.

     

    СПОСОБ 3 — ВЫЗОВ СПЕЦИАЛИСТА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СЕТИ

    Если Вы не хотите загружать себя калькулятором и расчетами для подбора мощности стабилизатора напряжения, — Вы можете вызвать нашего специалиста.
    Опытный специалист не только подсчитает мощности нагрузки, но и оценит состояние местной электросети, произведет замеры потребляемого тока и напряжения, проведет осмотр электропроводки, подберет стабилизатор напряжения исходя из состояния местной электросети и характера нагрузки. 

    Для вызова специалиста магазина Электрокапризам – НЕТ!™, пожалуйста, обращайтесь по телефону: 044-587-94-49

     

     

    Кабели и автоматы – как правильно выбрать

    Грамотный монтаж электрической проводки гарантирует ее безотказность на 50-70 лет. Чтобы достичь именно такого эффекта необходимо знать несколько ключевых правил её прокладки. К примеру, правильно подобранное сечение кабеля – залог безопасности и долговечности электросистемы, рассчитанной на решение определенных задач. А еще в схеме должна быть предусмотрена его защита от перенапряжения – данную функцию выполняет автомат, чувствительность которого очень важный фактор показана в таблице.

    Расчет электроснабжения, в том числе автоматический выбор сечения кабеля и номиналов автоматов, можно провести в программе CAD5D. Одновремено с этим определяется оптимальная комплектация щитка и другие параметры электромонтажа. А, чтобы понять все преимущества этого уникального ПО, стоит рассмотреть принцип выполнения расчетов вручную.

    Тип нагрузки Кол-во точек потребления Сечение кабеля, мм2 Автомат рекомендуемый, А Автомат максимальный, А
    Освещение и подстветка до 8 1,5 10 16
    Розетки до 16 А до 5
    до 8
    1,5
    2,5
    10
    16
    16
    20
    Выделенные линии для эл. приборов до 10 А 1 1,5 10 16
    Выделенные линии для эл. приборов повышенной мощности до 16 А 1 2,5 16 20
    Выделенные линии для эл. приборов повышенной мощности до 32 А 1 6 (1 фаза)
    2,5 (3 фазы)
    32
    16
    40
    20
    Электроводонагреватель накопительного типа по необходимости 2,5 16 20
    Оборудование управления и контроля 1 1,5 от 2 до 6 16
    Элетроотопление 2250 Вт
    3500 Вт
    4500 Вт
    5750 Вт
    7250 Вт
    1,5
    2,5
    4
    6
    10
    10
    16
    25
    32
    40
    16
    20
    32
    40
    50

    От чего зависит выбор сечения кабеля

    Главная задача сохранности изначальных функциональных возможностей электрокабеля – недопущение его перегрева. Это решается очень просто, если на 1 мм2 будет оказываться нагрузка в виде длительного суммарного тока не превышающая 9 Ампер. При переводе этого показателя в более привычную для обывателя величину – мощность, получится, что условный кабель сечением 1 мм2 может служить для питания электроприборов с потребляемой мощностью до 2 кВт. Если такие числовые трансформации вызывают затруднения, а специальный онлайн калькулятор в нужный момент недоступен, стоит просто запомнить несколько простых правил.

    • Кабель для освещения – сечение жилы 1,5 мм2.
    • Кабель для всех розеток, кондиционера, лоджий – сечение жилы 2,5 мм2.
    • Кабель для электродуховок – сечение жилы 4 мм2.
    • Кабель для варочных панелей и проточных электроводонагревателей – сечение жилы 6 мм2.

    Важно! Кабель, питающий розетки и систему осветительных приборов, может разрываться, иметь разветвления и соединения. А все другие, из представленного выше перечня, должны быть цельными. Это значит, что для организации питания, скажем, духовки должна быть проложена специальная линия из кабеля с сечением 4 мм2 прямо от щитка, причем с установкой отдельного автомата. Это стандарт и нет такой ситуации, которая бы позволила от него отступить и организовать ответвления для питания других силовых приборов. Любой стык на такой линии – это минус к долговечности и надежности.

    Чем опасен перегрев кабеля

    Итак, аксиома – электрический кабель при работе не должен нагреваться. И дело не в том, что он мгновенно расплавиться. На практике все происходит несколько иначе. Сначала идет разрушение изоляции – она становится хрупкой, а затем разваливается, в буквальном смысле слова. Хуже всего, что этот процесс скрыт от глаз – провод спрятан в стену. При следующем нагреве осыпавшаяся защита уже не будет выполнять изолирующую функцию, провода изогнуться и будут касаться друг к другу. Последствия этого очевидны: как минимум, короткое замыкание приведет к проблемам с электроснабжением, а как максимум – возможен пожар.

    Как подобрать автомат

    Задачи

    Не допустить перегрев кабеля позволит автомат. Если говорить о его эксплуатационной нагрузке простыми словами, то автомат должен выключиться раньше, чем начнется, нагрев проводки. Однако, этот момент не должен наступать слишком рано, иначе возникнет такая ситуация, что при малейшей нагрузке система будет «вырубаться». И получиться, что электропроводка в отличном состоянии, а пользоваться ней нельзя.

    Важно! Автомат должен защищать именно электрокабель, в момент скачка напряжения в сети, а не варочную панель или холодильник.

    Как устроен

    Обращаем внимание, что ни один автомат не отключается при тех показателях, которые указаны на его корпусе. Чтобы понять причину этого, необходимо понимать схему его устройства. Обратите внимание на рисунок ниже.

    1. Вкл/Выкл.
    2. Клеммы винтовые.
    3. Контакт неподвижный.
    4. Контакт подвижный.
    5. Электромагнитный расцепитель.
    6. Тепловой расцепитель.

    При работающем автомате подвижный контакт (4) замыкает цепь, при выключении –размыкает. Управляют ним расцепители – электромагнитный (5) и тепловой (6).

    Электромагнитный расцепитель имеет вид индукционной катушки с сердечником. Через нее протекает ток во много раз превышающий номинальный ток, обозначенный на автомате. Естественно в катушке образуется сильное магнитное поле, под его воздействием подвижный контакт мгновенно притягивается, цепь разрывается и воздействие на проводку прекращается.

    Тепловой расцепитель – деталь в виде биметаллической пластины. Протекающий электроток ее нагревает. Если величина тока увеличивается в 1,5 и больше раза по сравнению с номинальным значением, пластина изгибается, что провоцирует срабатывание механизма расцепления.

    Чувствительность

    Этот параметр крайне важен для того, кто будет пользоваться электрической системой на конкретном объекте. Возьмем в качестве примера, обычную квартиру. Для выбора предложены три автомата с номинальным напряжением в 10 А категорий B, С, D, а также справочные данные указанные в таблице ниже:

    Категория автомата Срабатывание при номинальном токе Неотключаемый ток теплового расцепителя Ток срабатывания теплового расцепителя Неотключаемый ток электромагнитного расцепителя Ток срабатывания электромагнитного расцепителя
    B от 6 до 63 А 1,13*I ном 1,45*I ном 3*I ном 5*I ном
    C от 0,5 до 63 А 1,13*I ном 1,45*I ном 5*I ном 10*I ном
    D от 6 до 63 А 1,13*I ном 1,45*I ном 10*I ном 20*I ном

    Если в сеть подан повышенный ток, то каждый из автоматов сработает при показателях >30 А, >50 А и >100 А соответственно. Казалось бы, к чему такие сложности. Выбираешь наиболее чувствительный автомат и будь спокоен – электрика дома под надежной защитой. Чуть превышение нагрузки – автомат сработал и все отлично. Но, реальная жизнь, как всегда, вносит свои коррективы. Во-первых, элементы большей чувствительности стоят дороже, а во-вторых, быстрое срабатывание системы может внести неудобства в жизнь.

    К примеру, такой бытовой прибор, как пылесос в нормальном режиме работает на токе 9 А, а вот в момент запуска этот показатель может увеличиваться пятикратно – до 45 А. Запитывается пылесос из розетки, к которой ток подается проводом с сечением 2,5 мм2. Как мы указывали в начале статьи, каждый 1 мм2 провода выдерживает ток равный 9 А. Как рассчитать, сколько выдержит кабель в смоделированной нами ситуации? Ничего сложного: 2,5 * 9 = 22,5 А. Оптимальный автомат в этом случае на 16 А.

    Использованная для раскрытия темы таблица, безусловно, неполная. Существуют автоматы и большей чувствительности – A, K И Z, но они в бытовом секторе практически не используются.

    Как рассчитать максимальный входной переменный ток

    Как рассчитать максимальный входной переменный ток.
    Ан-21

    Знание максимального входного тока источника питания может быть полезно при выборе требований к электроснабжению, выборе автоматического выключателя, выбора входного кабеля переменного тока и разъема и даже при выборе изолирующего трансформатора для плавающих приложений. Вычислить максимальный входной ток довольно просто, зная несколько основных параметров и некоторую простую математику.

    Номинальная мощность высоковольтного блока питания
    Все блоки питания Spellman имеют заявленную максимальную номинальную мощность в ваттах.Это первый параметр, который нам понадобится, и его можно найти в паспорте продукта. Большинство блоков питания Spellman имеют максимальную номинальную мощность прямо в номере модели. Как и в этом примере, SL30P300 / 115 представляет собой блок 30 кВ с положительной полярностью, который может обеспечить максимум 300 Вт; работает от входной линии 115Vac.

    КПД источника питания
    КПД источника питания — это отношение входной мощности к выходной мощности. Эффективность обычно указывается в процентах или в виде десятичной дроби меньше 1, например 80% или 0.8. Чтобы вычислить входную мощность, мы берем заявленную максимальную выходную мощность и делим ее на КПД:

    300 Вт / 0,8 = 375 Вт

    Коэффициент мощности
    Коэффициент мощности — это отношение реальной мощности к используемой полной мощности. . Обычно она выражается десятичным числом меньше 1. Реальная мощность выражается в ваттах, а полная мощность выражается в ВА (вольт-амперах). Однофазные импульсные источники питания без коррекции обычно имеют довольно низкий коэффициент мощности, например 0.65. Трехфазные импульсные источники питания без коррекции имеют более высокий коэффициент мощности, например 0,85. Блоки со схемой активной коррекции коэффициента мощности могут иметь очень хороший коэффициент мощности, например 0,98. В нашем примере выше источник питания представляет собой неисправный блок, питаемый от однофазной сети, поэтому:

    375 Вт / 0,65 = 577 ВА

    Напряжение входной линии
    Нам нужно знать входное напряжение переменного тока, от которого устройство предназначено для питания . В приведенном выше примере входное напряжение переменного тока составляет 115 В переменного тока. Это номинальное напряжение, в действительности входное напряжение указано как ± 10%.Нам нужно вычесть 10%, чтобы учесть наихудший случай, низкое состояние линии:

    115 В переменного тока — 10% = 103,5 В переменного тока

    Максимальный входной ток переменного тока
    Если мы возьмем 577 ВА и разделим его на 103,5 В переменного тока, мы получим:

    577 ВА / 103,5 В переменного тока = 5,57 ампер

    Если наше входное напряжение переменного тока однофазное, то у нас есть ответ — 5,57 ампер.

    Трехфазное входное напряжение
    Блоки с трехфазным входным напряжением питаются от трех фаз, поэтому они имеют лучший коэффициент мощности, чем однофазные блоки.Также за счет наличия трех фаз, питающих агрегат, фазные токи будут меньше. Чтобы получить входной ток на каждую фазу, мы разделим наш расчет входного тока на √3 (1,73).

    Рассчитаем этот пример: STR10N6 / 208. Из таблицы данных STR мы узнаем, что максимальная мощность составляет 6000 Вт, КПД составляет 90%, а коэффициент мощности составляет 0,85. Несмотря на то, что STR по проекту будет работать с напряжением до 180 В переменного тока, в этом примере он будет питаться от трехфазной сети 208 В переменного тока. Мы получаем максимальный входной ток на фазу следующим образом:

    КПД источника питания
    6000 Вт /.9 = 6666 Вт

    Коэффициент мощности
    6666 Вт / 0,85 = 7843 ВА

    Напряжение входной линии
    208 В переменного тока — 10% = 187 В переменного тока

    Максимальный входной ток переменного тока
    7843 ВА / 187 В переменного тока = 41,94 ампер (если он был однофазным)

    Поправка для трехфазного входа
    41,94 ампера / √3 (1,73) = 24,21 ампера на фазу

    Итак, у нас есть два уравнения, одно для однофазных входов и одно для трехфазных входов:

    Уравнение максимального входного тока в одной фазе
    Входной ток = максимальная мощность / (КПД) (коэффициент мощности) (минимальное входное напряжение)

    Уравнение трехфазного максимального входного тока
    Входной ток = максимальная мощность / (КПД) (коэффициент мощности) (минимальное входное напряжение) ( √3)

    Эти расчеты входного тока предназначены для наихудшего случая: предполагается, что блок работает на максимальной мощности, работает при низком уровне напряжения в сети и с учетом КПД и коэффициента мощности.

    Щелкните здесь, чтобы загрузить pdf.

    Основы реальной мощности | Силовая электроника

    Духовка мощностью один киловатт, работающая в течение одного часа, потребляет один киловатт-час энергии. Энергетические единицы так просты? В редких случаях да. Когда это не так, полезно иметь фундаментальное представление о силе и энергии. Не все электрические нагрузки одинаковы. Некоторые используют больше энергии, чем другие, а некоторые используют ту же энергию менее эффективно.

    Сегодня в заголовках газет появляется энергоэффективность, и становится все более важным понимать основы измерения мощности и разницу между, казалось бы, двусмысленными терминами мощности и энергии.Более того, людям, не являющимся ЭЭ, может быть трудно понять электрические концепции, потому что электричество обычно нельзя увидеть или потрогать. По этой причине часто бывает полезно передать электрические концепции в терминах физических и механических аналогий.

    Единицы электрической энергии
    Есть много единиц, используемых для выражения компонентов электрической энергии, включая, как правило, вольты, амперы, ватты, ватт-часы и частоту. Каждый из них представляет собой уникальное выражение, играющее уникальную роль в концепциях электрической энергии.

    Электроэнергия — это комбинация двух компонентов: одна выражается в вольтах, а другая — в амперах или амперах. Распространенная аналогия потока электричества в контуре — это поток воды в трубе. В этой физической аналогии давление воды представляет собой напряжение, а объем потока представляет собой ток. Как и в случае с электричеством, высокое значение любого из них может выполнять высокий уровень «работы». Вода под высоким давлением может разрезать сталь с очень небольшим объемом потока, но большой объем воды, очень медленно движущийся по дороге, может сметать большой автомобиль.

    Энергия определяется способностью выполнять работу. Работа с точки зрения использования энергии в домашних условиях представляет собой сочетание света, тепла (сушилки, утюги, духовки, воздухонагреватели) и движения (двигатели) от электрических устройств. Счета за электроэнергию показывают, сколько электроэнергии было преобразовано в работу за месяц.

    Мощность — это мера скорости преобразования энергии из одной формы в другую. Интегрирование или суммирование мощности во времени определяет энергию, потребленную за этот период времени.

    Связь между мощностью и энергией может быть более очевидной при использовании альтернативных единиц, в которых мощность выражается в виде скорости. Один ватт = 1 джоуль / сек. Умножение на время в секундах дает альтернативную единицу измерения энергии, джоуль, где 3600 джоулей = 1 ватт-час (Вт-час).

    Если мощность измеряет, как быстро печь, скажем, преобразует электрическую энергию в тепло, энергия измеряет, сколько мощности было приложено за заданное время или сколько тепла было произведено в конечном итоге.Мультиварка на 100 Вт может потреблять столько же энергии, как и духовка на 1 кВт. Но из-за того, что скорость преобразования энергии в ней в десять раз ниже, мультиварка должна работать по десять часов за каждый час работы духовки, чтобы обеспечить такое же количество тепловой энергии. Вот почему кондиционеры обычно составляют большую часть счетов за электроэнергию в летнее время. Они быстро преобразуют энергию (большая мощность) и работают в течение продолжительных периодов времени, особенно в более теплом климате.

    Страница 2 из 3

    При измерении такими приборами, как осциллографы, сетевое напряжение переменного тока выглядит как синусоидальная волна.Половина синусоидальной волны выше нуля (положительная) означает энергию, переносимую электрическим зарядом в одном направлении, а половина синусоидальной волны ниже нуля (отрицательная) означает энергию, переносимую в противоположном направлении. Это изменение направления в каждом цикле дает название переменному или переменному току. Это вызвано чередованием положительных и отрицательных полюсов магнита, вращающегося в генераторе. Частота является результатом конструкции генератора и зависит от количества содержащихся в нем магнитных полюсов и скорости его вращения.

    Чтобы упростить производство и распределение, электрические сети работают на определенных частотах, таких как 60 Гц в большинстве частей Америки и 50 Гц для многих других мест в мире. Все оборудование, добавляющее энергию в сеть (генераторы) или отводящее ее (бытовые приборы), должно работать с одинаковой частотой. Вот почему большинство электрических устройств, продаваемых в США, не будут работать должным образом при подключении к розеткам в Европе; частоты и, во многих случаях, линейные напряжения не совпадают. 50 Гц vs.60 Гц похожа на любую другую «войну форматов», например, VHS против Betamax, но в любом случае не имеет реальных преимуществ. Большая проблема заключается в том, что стоимость преобразования всей системы распределения электроэнергии с одной частоты на другую астрономически высока.

    Колебательный характер сигналов переменного тока усложняет измерение их значения. Например, среднее значение обычного сетевого напряжения переменного тока равно нулю, потому что волна проводит столько же времени выше нуля, что и ниже нуля.Таким образом, сигналы переменного тока обычно количественно оцениваются как вычисленное среднеквадратическое (RMS) значение. Этот расчет в точности соответствует названию. Во-первых, одиночный сигнал измеряется с высокой скоростью и разбивается с гладкой аналоговой волны на сотни точек данных. Затем точки данных возводятся в квадрат, усредняются вместе и, наконец, вычисляется квадратный корень из этого среднего. Результат — RMS. В США среднеквадратичное значение формы волны напряжения составляет около 120 В. Оно может незначительно колебаться, но обычно находится в пределах 5% от номинала.

    Среднеквадратичное значение напряжения используется для расчета мощности переменного тока. Идеальное уравнение мощности, которое обычно преподают в физике средней школы, гласит, что мощность равна произведению напряжения и тока, или P = I × V. Хотя это верно для нагрузок постоянного тока (DC), это редко верно для систем переменного тока. Системы переменного тока имеют коэффициент полезного действия, известный как коэффициент мощности. Это означает, что с учетом номинальных значений среднеквадратичного напряжения и тока электрического устройства переменного тока их умножение не даст реальной мощности.Вот почему электроприборы часто указывают мощность в ваттах, а не в силе тока.

    Треугольник мощности: действительная, полная, реактивная мощность и коэффициент мощности
    Полная мощность — это произведение среднеквадратичного значения напряжения на среднеквадратичное значение тока в вольт-амперах (ВА). Электрические розетки, удлинители и провода, установленные в домах и коммерческих зданиях, часто имеют номинальную мощность в ВА с учетом как реальной, так и реактивной мощности, которую должна поддерживать система.

    Реальная мощность выражается в ваттах и ​​представляет собой фактическую энергию, преобразованную из электрической энергии в полезную работу.Вычисление реальной мощности представляет собой произведение полной мощности и косинуса угла между формами волны напряжения и тока. В случае, если ток не является истинной синусоидальной формой волны, альтернативный расчет должен взять среднюю мгновенную мощность за цикл. Другими словами, среднее значение напряжения, умноженное на ток, из каждой дискретной точки данных, измеренной за один цикл.

    Реактивная мощность выражается в реактивных вольт-амперах (ВАР) и представляет собой энергию, которая используется для преобразования энергии в полезную работу, но сама не выполняет никакой полезной работы.

    Хорошая механическая аналогия для этого — поршневой двигатель, который используется сегодня в большинстве автомобилей. Полезная работа (реальная) от двигателя происходит за счет такта расширения поршня, но необходимо использовать некоторую энергию для «возврата» поршня в исходное положение через такт сжатия. Эта энергия (реактивная) не выполняет никакой полезной работы, поскольку не способствует продвижению автомобиля вперед, но необходима для поддержания работы системы. То же самое и с электроприборами.

    Коэффициент мощности — это простое отношение реальной мощности к полной мощности.Коэффициент мощности (PF), равный 1, является наилучшим из возможных и наблюдается на чисто резистивных нагрузках. Большинство электрических устройств представляют собой комбинацию типов электрических нагрузок. Например, электрическая сушилка для одежды использует резистивные элементы для нагрева и индуктивные элементы (двигатели) для опрокидывания. Однако PF обычно учитывается только в промышленных целях, поскольку коммунальные службы не контролируют его для отдельных домов.

    Страница 3 из 3

    Вместе коэффициент мощности, активная и реактивная мощность указывают на то, насколько эффективно электрическое устройство или нагрузка использует электрическую энергию.Инженеры могут получить «визуальную» индикацию этой эффективности, наложив форму волны измеренного тока на форму измеренного напряжения. Если они синфазны, так что их пики и точки пересечения нуля совпадают, тогда электрическая нагрузка использует всю энергию из сети для выполнения полезной работы. Степень, в которой форма волны тока отстает или опережает форму волны напряжения, указывает на эффективность тестируемого электрического устройства. Электрические нагрузки, которые являются чисто резистивными, такие как лампы накаливания, имеют формы волны тока, которые идеально совпадают с формами волны напряжения.Для этих устройств применяется идеальное уравнение мощности P = I × V.

    Еще один способ визуализировать три компонента силы — изобразить их в виде треугольника. Реактивная мощность отображается перпендикулярно реальной мощности, потому что вся часть реактивной мощности дает нулевой вклад в реальную работу. Полная мощность — это векторная сумма реальной и реактивной мощности. Следует отметить, что интегрирование любого из этих значений с течением времени (соответственно) даст энергетические эквиваленты ватт-часов, ВА-часов и VAR-часов.

    Измерение мощности
    По сути, экономия энергии равна экономии затрат. Одна из самых простых причин контролировать мощность — снизить потребление энергии. Это верно для всего, от объектов стоимостью в несколько миллиардов долларов до жилых домов на одну семью. Исторически сложилось так, что бытовые потребители видели потребление энергии только раз в месяц, когда видели свои счета за коммунальные услуги. Это грубое измерение затрудняет корреляцию энергопотребления с потребляемой мощностью.Цифровые интеллектуальные счетчики, вероятно, улучшат эту ситуацию. Первое поколение этих устройств считывает ежедневное потребление энергии блоками по 15 минут. Такой вид потребления с высоким разрешением упрощает для домовладельцев нацеливание и сокращение конкретных действий, требующих большого количества энергии.

    Контролируя мощность и энергию, потребители могут убедиться, что коммунальная компания выставляет им счета правильно. Сегодня стоимость сложного необходимого оборудования для мониторинга не имеет смысла для большинства бытовых потребителей.Но цена вполне оправдана для офисных и производственных помещений с ежемесячными счетами за коммунальные услуги в десятки тысяч долларов. Интеллектуальные измерения также становятся более ценными в развивающихся странах, где распределение энергии менее регулируется или где энергия с большей вероятностью будет украдена.

    Крупные потребители электроэнергии заключают соглашения с коммунальными предприятиями, которые ограничивают объем производимых потерь энергии (VAR). Потраченная впустую энергия является проявлением коэффициента мощности объекта или PF.Двигатели добавляют VAR в электрическую систему, поэтому важно, чтобы крупные предприятия контролировали коэффициент мощности, чтобы избежать штрафов. Чтобы повысить свои коэффициенты мощности, организации могут выборочно запускать тяжелое оборудование VAR, чтобы худшие нарушители не работали одновременно, или они могут установить специальное силовое оборудование, которое поглощает VAR, а не создает их. В связи с этим устройства с запаздывающим током и устройства с опережающим током будут отключаться при подключении к одной и той же цепи.

    Большинство людей слышали о затемнениях, отключениях и скачках напряжения.Есть несколько других явлений в электросети, которые незаметны для обычных потребителей электроэнергии, но могут нанести вред дорогостоящему производственному, промышленному или компьютерному оборудованию. Контролируя качество электроэнергии, руководители предприятий могут активировать сигналы тревоги в случае возникновения опасных нарушений и предотвратить дорогостоящий ремонт и простои. Системные проблемы могут потребовать долгосрочных решений, таких как использование независимых генераторов на месте.

    Стоимость электроэнергии за последние десять лет выросла на 40%.Если эта тенденция сохранится, процесс принятия обоснованного решения в отношении энергии будет все больше требовать глубокого знания единиц измерения, базовых расчетов и использования измерений электрической энергии. EE&T

    Мощность резания для токарной обработки | MITSUBISHI MATERIALS CORPORATION

    Мощность резания для токарной обработки

    Режущая способность (шт.)


    ПК (кВт): Фактическая мощность резания
    ap (мм): Глубина резания
    f (мм / об): подача на оборот
    vc (м / мин): Скорость резания
    Kc (МПа): Удельная сила резания
    n: (Машинный коэффициент)

    (Проблема)
    Какая мощность резания требуется для обработки низкоуглеродистой стали при скорости резания 120 м / мин с глубиной резания 3 мм и подачей 0.2 мм / об (коэффициент станка 80%)?

    (ответ)
    Подставьте в формулу удельную силу резания Kc = 3100 МПа.
    Pc = (3 × 0,2 × 120 × 3100) ÷ (60 × 10 3 × 0,8) = 4,65 (кВт)

    Kc

    Рабочий материал Предел прочности при растяжении (МПа)
    и твердость
    Удельная сила резания Kc (МПа)
    0,1
    (мм / об)
    0,2
    (мм / об)
    0.3
    (мм / об)
    0,4
    (мм / об)
    0,6
    (мм / об)
    Низкоуглеродистая сталь 520 3610 3100 2720 2500 2280
    Сталь средней 620 3080 2700 2570 2450 2300
    Твердая сталь 720 4050 3600 3250 2950 2640
    Инструментальная сталь 670 3040 2800 2630 2500 2400
    Инструментальная сталь 770 3150 2850 2620 2450 2340
    Хром-марганцовистая сталь 770 3830 3250 2900 2650 2400
    Хром-марганцовистая сталь 630 4510 3900 3240 2900 2630
    Хром-молибденовая сталь 730 4500 3900 3400 3150 2850
    Хром-молибденовая сталь 600 3610 3200 2880 2700 2500
    Никель-хром-молибденовая сталь 900 3070 2650 2350 2200 1980
    Никель-хром-молибденовая сталь 352HB 3310 2900 2580 2400 2200
    твердый чугун 46HRC 3190 2800 2600 2450 2270
    механит чугун 360 2300 1930 1730 1600 1450
    Серый чугун 200HB 2110 1800 1600 1400 1330


    Электрические машины — Якорь машин постоянного тока

    Поток мощности двигателя постоянного тока

    Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением имеет два источника входного питания, один для цепь якоря и одну цепь возбуждения.2 (R_A + R_S) \]

    Преобразованная мощность и выходная мощность

    Во всех машинах развиваемый электромагнитный момент дает мощность, которая преобразуется между электрической и механической энергией. Разрабатываемый электромагнитный крутящий момент и преобразованная мощность отличаются от внешнего измеряемого крутящего момента и мощности из-за механических вращательных потерь. Механические потери при вращении в машинах — это контактное трение и трение воздуха, которые обычно называют «трением и ветром» \ (P_ {FW} \)

    \ [ \ begin {выровнено} P_ {conv} & = \ tau \ omega_m \\ P_ {out} & = P_ {conv} -P_ {FW} \ end {выровнен} \]

    Если механические потери незначительны, выходная мощность будет равна преобразованной мощности.

    Учитывая мощность, преобразуемую в механическую систему в машинах постоянного тока, подстановка уравнений напряжения и крутящего момента якоря дает:

    \ [ \ begin {выровнено} P_ {conv} & = \ tau \ omega_m \\ P_ {conv} & = (k \ phi I_A) (\ frac {E_A} {k \ phi}) \\ P_ {conv} & = E_A I_A \ end {выровнен} \]

    Применение этой информации к цепи якоря: (\ (R \) в этих уравнениях можно заменить на \ (R_A \) в машинах с параллельным и раздельным возбуждением, \ (R_A + R_S \) в машинах с последовательным возбуждением).2 р \\ V_T I_A & = P_ {conv} + P_ {RA} \ end {выровнен} \]

    Используя приведенные выше уравнения, можно рассчитать ток якоря, необходимый для обеспечения желаемой выходной мощности для заданного напряжения питания.

    КПД

    КПД двигателя постоянного тока определяется значением

    .

    \ [ \ begin {выровнено} \ eta & = \ frac {P_ {out}} {P_ {in}} \\ \ eta & = \ frac {P_ {conv} -P_ {FW}} {P_ {conv} + P_ {RA} + P_ {F}} \ end {выровнен} \]

    Важно понимать, что, хотя иногда \ (P_ {in} \) задается как \ (V_T I_A \), это применимо только к последовательно соединенным машинам и машинам постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов.

    % PDF-1.5 % 186 0 obj> эндобдж xref 186 92 0000000016 00000 н. 0000003171 00000 п. 0000002136 00000 п. 0000003345 00000 н. 0000003964 00000 н. 0000004004 00000 п. 0000004051 00000 н. 0000004116 00000 п. 0000004343 00000 п. 0000004449 00000 н. 0000004616 00000 н. 0000004915 00000 н. 0000005231 00000 п. 0000049796 00000 п. 0000049832 00000 п. 0000052489 00000 п. 0000052648 00000 п. 0000052804 00000 п. 0000052963 00000 п. 0000053123 00000 п. 0000053286 00000 п. 0000053454 00000 п. 0000053619 00000 п. 0000053820 00000 п. 0000054120 00000 п. 0000054211 00000 п. 0000055403 00000 п. 0000055564 00000 п. 0000055728 00000 п. 0000056005 00000 п. 0000056756 00000 п. 0000057340 00000 п. 0000057850 00000 п. 0000058452 00000 п. 0000058905 00000 п. 0000059467 00000 п. 0000059532 00000 п. 0000059596 00000 п. 0000059974 00000 н. 0000060583 00000 п. 0000061083 00000 п. 0000061458 00000 п. 0000061981 00000 п. 0000062507 00000 п. 0000063266 00000 п. 0000063785 00000 п. 0000064411 00000 п. 0000064930 00000 н. 0000065452 00000 п. 0000069069 00000 п. 0000072170 00000 п. 0000075480 00000 п. 0000078573 00000 п. 0000081705 00000 п. 0000084995 00000 п. 0000085426 00000 п. 0000085942 00000 п. 0000086700 00000 п. 0000087209 00000 п. 0000087822 00000 п. 0000088305 00000 п. 0000091432 00000 п. 0000095392 00000 п. 0000095564 00000 п. 0000095777 00000 п. 0000095949 00000 п. 0000096018 00000 п. 0000096072 00000 п. 0000096128 00000 п. 0000096184 00000 п. 0000096357 00000 п. 0000096438 00000 п. 0000101142 00000 н. 0000107059 00000 н. 0000112099 00000 н. 0000116937 00000 п. 0000125004 00000 н. 0000130029 00000 н. 0000134219 00000 п. 0000138889 00000 н. 0000142465 00000 н. 0000147625 00000 н. 0000154660 00000 н. 0000154806 00000 н. 0000155182 00000 н. 0000159726 00000 н. 0000160190 00000 п. 0000160694 00000 н. 0000198095 00000 н. 0000198996 00000 н. 0000249569 00000 н. 0000250067 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 188 0 obj> поток xb«c`dc`g` Ā

    Звуковая мощность

    Звуковая мощность (Вт)

    Звуковая мощность — это удельная энергия или энергия звука в единицу времени ( Дж / с или Вт в SI- ед.) — исходит от источника.

    При распространении звука через среднюю акустическую мощность звука передается. Интенсивность звука — это передача звуковой мощности через поверхность (Вт / м 2 ) — векторная величина с направлением через поверхность . Таким образом, звуковая мощность, излучаемая источником, может быть рассчитана путем интегрирования акустической интенсивности по окружающей поверхности.

    N = ∫ S I · n dS (1)

    где

    N = акустическая мощность, излучаемая от источника (Вт)

    I = интенсивность звука — мощность звука через поверхность (Вт / м 2 )

    n = единичный вектор, нормальный к площади поверхности

    S = площадь поверхности вокруг источника (м 2 )

    Для источника, распространяющего звук во всех направлениях — через виртуальная сферическая поверхность — акустическая мощность может быть изменена до

    N = 4 π r 2 I (1b)

    , где

    r = радиус в сфере (м)

    Уровень звуковой мощности ( дБ)

    На практике можно выразить звуковую мощность относительно эталонной мощности — 10 -12 Вт — в логарифмической шкале «децибел» как

    9000 6 L N = 10 log 10 (N / N ref )

    = 10 log 10 (N) + 120 (2)

    где

    L N = уровень звуковой мощности (децибел, дБ)

    N = звуковая мощность (Вт)

    N ref = 10 -12 — эталонная звуковая мощность ( W)

    Человеческое ухо способно слышать звуковые мощности в диапазоне от 10 -12 Вт до 10-100 Вт , диапазон 10/10 -12 = 10 13 .

    Пример — уровень звуковой мощности

    Звуковая мощность от инструмента составляет 0,0015 Вт . Уровень звуковой мощности можно рассчитать как

    L N = 10 log 10 ((0,0015 Вт) / (10 -12 Вт))

    = 91,8 дБ

    уровень звуковой мощности от машины составляет 100 дБ . Звуковая мощность может быть рассчитана путем перестановки (1) на

    N = 10 ((L N — 120) / 10)

    = 10 (((100 дБ) — 120 ) / 10)

    = 0.01 Вт

    Уровень интенсивности звука (дБ)

    Интенсивность звука также можно выразить относительно эталонной интенсивности — порога слышимости — 10 -12 Вт / м 2 — в логарифмических «децибелах» Масштабировать как

    L I = 10 log 10 (I / I ref )

    = 10 log 10 (I) + 120 (3)

    где

    L I = уровень интенсивности звука (децибел, дБ)

    I = интенсивность звука (Вт / м 2 )

    I ref = -12 — эталонная интенсивность звука (Вт / м 2 )

    Значения уровня интенсивности звука и уровня звукового давления практически одинаковы

    L I = L p — 0.2 (4)

    где

    L p = уровень звукового давления (дБ)

    Пример — интенсивность звука и уровень давления — расстояние от источника

    Интенсивность звука — передача звуковой мощности на единицу окружающей среды поверхность — на расстоянии 1 м от машины 100 дБ в приведенном выше примере можно рассчитать, переставив (1b) на

    I = N / ( 4 π r 2 )

    = (0.01 Вт) / ( 4 π (1 м) 2 )

    = 0,0008 Вт / м 2

    Уровень интенсивности звука можно рассчитать с помощью (3) как

    L I ≈ L p 10 log 10 ( 0,0008 Вт / м 2 ) + 120

    = 89 дБ

    00 интенсивность звука на расстоянии 10 м

    I = N / ( 4 π r 2 )

    = (0.01 Вт) / ( 4 π (10 м) 2 )

    = 0,000008 Вт / м 2

    Уровень интенсивности звука можно рассчитать с помощью (3) как

    L I ≈ L p 10 log 10 ( 0,000008 Вт / м 2 ) + 120

    = 69 дБ 9000 Типичная мощность звука7 9045

    Звуковая мощность в ваттах и ​​уровень звуковой мощности в децибелах от некоторых распространенных источников указаны ниже:

    9017 7 Большой центробежный вентилятор 800.000 м 3 / ч
    Турбовинтовой самолет на взлете
    Источник Звуковая мощность
    N —
    (Вт)
    Уровень звуковой мощности
    L N
    (дБ)
    (ref 10 -12 W)
    Saturn Rocket 100,000,000 200
    Турбовидный двигатель для реактивного самолета 100000 170
    10,000 160
    Внутренняя испытательная камера реактивного двигателя
    Взлет реактивного самолета
    1000 150
    100 140
    Осевой вентилятор, 100 000 м 3 / ч
    Пулемет
    Большой трубчатый орган
    10 130
    Большой отбойный молоток
    Симфонический оркестр
    Реактивный самолет с пассажирского трапа
    Heavy Thunder
    Sonic Boom
    Малый авиационный двигатель
    Трактор 150 л.с.
    1 120
    Центробежный вентилятор, 25.000 м 3 / ч
    Ускоряющий мотоцикл
    Хэви-метал, музыка хард-рок-группы
    Ревущее радио
    Цепная пила
    Деревообрабатывающий цех
    Большой воздушный компрессор
    Электродвигатель 100 л.с. / 2600 об / мин
    0,1 110
    Пневматическое долото
    Стальные колеса метро
    Магнитный сверлильный станок
    Утечка газа под высоким давлением
    Удар по стальной пластине
    Привод
    Автомобиль на скорости по шоссе
    Обычный вентилятор
    Вакуумный насос
    Удар по стальной пластине
    Рубанок по дереву
    Воздушный компрессор
    Винтовой самолет
    Подвесной мотор
    Громкий уличный шум
    Газонокосилка
    Пневматическая дрель
    Вертолет
    0.01 100
    Отрезная пила
    Молотковая мельница
    Малый воздушный компрессор
    Шлифовальный станок
    Тяжелый автомобиль с дизельным двигателем
    Тяжелый городской транспорт
    Газонокосилка
    Кабина самолета в нормальном полете
    Кухонный смеситель
    Прядильные машины
    Поезд метро
    Пневматический отбойный молоток
    0,001 90
    Будильник
    Пылесос
    Посудомоечная машина
    0,0001 80
    Промывка туалета
    Печатный пресс
    В вагоне
    Шумный офис
    В салоне автомобиля

    5 9020 Сушилка для одежды00001

    70
    Большой универмаг
    Оживленный ресторан или столовая
    Вентилятор
    Шумный дом
    Средний офис
    Фен
    0,000001 60
    Комната с оконным кондиционером
    Офисный диффузор
    Офисный диффузор
    Обычный дом
    Уйти с улицы
    0,0000001 50
    Низкий голос
    Маленькие электрические часы
    Частный офис
    Тихий дом
    Холодильник
    Пение птиц
    Окружающая дикая природа
    Сельскохозяйственная земля
    0.00000001 40
    Комната в тихом доме в полночь
    Тихий разговор
    Фоновый шум в студии вещания / звукозаписи
    0.000000001 30
    Шорох листьев
    Пустая аудитория
    Шепот 2011 Окружающая среда
    Наблюдать за часами
    0,0000000001 20
    Дыхание человека 0,00000000001 10
    0.000000000001 0

    Как оценить потребности в электроэнергии

    Когда вы получаете счет за электроэнергию каждый месяц, вы можете не понимать, как именно была рассчитана общая сумма. Каждое устройство в вашем доме вносит свой вклад в общую сумму счета. Чтобы выяснить, какие приборы и устройства потребляют больше всего энергии, вы можете оценить общие требования к мощности для каждого устройства. Эта оценка также полезна для оценки требований к мощности для альтернативной или резервной системы энергоснабжения.

    Оценить потребности в энергии и затраты на питание электронного устройства или прибора очень просто. На задней панели каждого устройства есть этикетка с указанием потребляемой мощности. Это число, которое вам понадобится, чтобы вычислить потребление энергии и требования. Наряду с ваттами вам нужно будет оценить количество часов в день, в течение которых устройство или прибор используется. Если вы предпочитаете не проверять все свои устройства вручную, вы можете приобрести устройство, которое поможет вам оценить потребление энергии.Эти устройства варьируются от простых устройств для измерения мощности до сложных решений для домашнего мониторинга. В этом посте мы предполагаем, что у вас нет доступа к сложному решению для домашнего мониторинга. Если вы новичок в чтении этикеток с энергопотреблением на задней панели ваших приборов и устройств, просмотрите следующие несколько разделов с справочной информацией, чтобы получить представление об основах электрики и терминологии.

    Предпосылки: основы электротехники

    Чтобы понять электрические термины, перечисленные на этикетках прибора или устройства, необходимо понять несколько электрических терминов.Основные термины: напряжение, ток и сопротивление:

    .

    Напряжение (Вольт): Разница потенциальной энергии (заряда) между двумя точками в цепи. Одна точка имеет больше энергии, чем другая, и разница между точками называется напряжением. Напряжение измеряется в вольтах.
    Ток (Ампер): Поток электронов (заряд) между двумя точками в цепи. Сила тока измеряется в амперах.
    Сопротивление (Ом): Сопротивление — это электрическое сопротивление (сложность) между двумя точками проводника.Сопротивление измеряется в Ом.

    Напряжение, ток и сопротивление связаны уравнением, называемым законом Ома:

    V = I x R

    где V — вольт, I — ток, а R — сопротивление. При описании напряжения, тока и сопротивления часто используется аналогия «вода, текущая в трубе». Ток аналогичен потоку воды, а напряжение — это давление в трубе. Когда напряжение (давление) выше, будет течь более сильный ток.На рисунке 1 показана аналогия с водой с (а) давлением (напряжением) без тока и (б) давлением (напряжением) и током.

    Рисунок 1. Механическое изображение напряжения и тока.

    Электроэнергия также может быть выражена в единицах мощности, называемых Вт . Ватт — это единица электрической мощности, представленная током в один ампер в цепи с разностью потенциалов в 1 вольт. Мощность связана с напряжением и током следующим уравнением:

    P = I x V

    где P — мощность, I — ток, а V — вольты.Мощность (электрическая энергия) измеряется в ваттах или киловаттах. Его также можно измерить с течением времени. Например, лампочка мощностью 60 Вт потребляет 60 Вт в определенный момент времени. Киловатт-час (кВтч) — это электрическая энергия, равная мощности, подаваемой одним киловаттом за один час.

    Справочная информация: напряжение переменного и постоянного тока

    Электрические концепции, которые мы описали до сих пор, являются примерами постоянного тока (DC) . Постоянный ток (DC) — это электрический ток, который течет линейно в постоянном направлении.Существует также другой тип тока, называемый переменный ток (AC) , который отличается от постоянного тока, потому что он меняет направление. Рисунок 2 иллюстрирует разницу между этими двумя концепциями. Как показано, постоянное напряжение постоянно. Напряжение переменного тока имеет синусоидальную форму, что означает, что оно изменяется со временем.

    Рисунок 2. Визуальная разница между постоянным и переменным напряжением.

    Мы можем использовать предыдущую аналогию с водой для описания переменного тока; вместо воды, текущей по трубе, вода в трубе перемещается вперед и назад с помощью рукоятки, соединенной с поршнем.На рисунке 3 показана иллюстрация этой концепции. Брызги жидкости могут быть очень быстрыми — 50 или 60 циклов в секунду (50 или 60 Гц). Устройства, которые питаются от топливных элементов или батарей , используют питание постоянного тока; однако устройства, которые подключаются к стене в наших домах, используют переменный ток.

    Рисунок 3. Переменный ток Аналогия напряжения (напряжения) и тока.

    Проверка необходимой энергии

    Чтобы оценить использование энергии в вашем доме, могут помочь следующие источники:

    • Счета за электроэнергию
    • Рейтинг оборудования
    • Ожидаемые профили нагрузки

    Посмотрев на свой счет за электроэнергию, вы можете увидеть, как ваши ватты меняются от месяца к месяцу в течение года.Ваше потребление энергии носит сезонный характер и зависит от того, где вы живете. Например, если вы живете в холодном климате, ваши зимние счета могут быть намного выше, чем ваши летние, из-за необходимости в тепле зимой. В жарком климате ваш летний счет может быть намного выше, чем ваш зимний, из-за того, что кондиционер работает все лето.

    Каждый прибор или электронное устройство имеет паспортную табличку, на которой указаны напряжение, сила тока, частота и мощность. Обычно они расположены на задней панели устройства.Эти характеристики представляют собой максимальное количество мощности, которое может быть поставлено; следовательно, номинальная мощность на паспортной табличке теоретически соответствует 100-процентному использованию. Многие устройства не работают со 100-процентной загрузкой; поэтому использование номинальных значений на паспортной табличке может привести к завышению требований к мощности. Пример паспортной таблички показан на Рисунке 4.

    Рисунок 4. Паспортные таблички электронного устройства.

    Хотя потребление энергии можно рассчитать на основе ваших счетов за электроэнергию и паспортных табличек устройства, фактические измерения дадут более точные данные.Фактические измерения нагрузки можно получить с помощью ватт-часов. Эти фактические измерения нагрузки часто используются для проектирования PV , топливных элементов и систем резервного питания от батарей. Фактическая нагрузка требуется для определения размера и стоимости системы альтернативной энергии . Часто разработчики систем рекомендуют потребителю изменить свои методы энергопотребления, чтобы минимизировать потребление энергии, чтобы фотоэлектрическая система могла быть спроектирована с учетом этих требований вместо установки более крупной системы для компенсации пикового использования.

    Расчет потребления энергии

    Общее количество энергии, потребляемой вашим домом, можно легко рассчитать, выполнив шесть простых шагов:

    1. Укажите количество ватт для каждого прибора или электронного устройства (это называется «нагрузкой» для каждого устройства). Все существующие и планируемые электрические нагрузки должны быть идентифицированы.
    2. Оцените среднесуточное использование (количество часов в день, в течение которых прибор или электронное устройство работают)
    3. Умножьте мощность устройства на количество часов, в течение которых вы его используете (это даст вам определенное количество «ватт-часов»). Например, если вы используете телевизор на 120 Вт в течение двух часов в день. Вы можете умножить мощность на количество часов, используемых в день, чтобы получить 240 ватт-часов в день.
    4. В вашем счете за электричество электричество указано в киловатт-часах. Чтобы сравнить потребление энергии в киловатт-часах, нам нужно будет преобразовать ватт-часы в киловатт-часы. Поскольку 1 киловатт равен 1000 ватт, разделите на 1000, чтобы преобразовать ватт-часы (Втч) в киловатт-часы (кВтч):

    240 Втч / 1000 = 0.24 кВтч

    5. Чтобы сравнить эти числа с вашим счетом за электроэнергию, нам нужно преобразовать это число в количество часов, которые прибор или устройство использует в месяц. Например, 0,24 кВтч x 30 дней = 7,2 кВтч в месяц.
    6. Чтобы рассчитать затраты на электроэнергию и сравнить их с вашим счетом за электричество, посмотрите на свой счет за электроэнергию, чтобы определить, сколько вы платите за киловатт-час. Если в вашем счете указано, что вы платите 0,12 доллара за киловатт-час, стоимость может быть оценена следующим образом: 7.2 кВтч в месяц x 0,12 доллара США за кВтч = 0,86 доллара США в месяц.

    Вы можете организовать эти числа, как в Таблице 1 ниже.

    Электрическая нагрузка Мощность (Вт) Среднее ежедневное использование (ч) Средняя дневная энергия (ватт-часы) Среднесуточная энергия (киловатт-часы) Среднемесячная энергия (киловатт-часы) Стоимость в месяц ($)
    Телевидение 120 2 240 0.24 7,2 0,86

    Таблица 1. Таблица для расчета среднесуточной энергии.

    Заполнив Таблицу 1, вы можете получить хорошую оценку количества электроэнергии, которое вы используете каждый месяц, и связанных с этим затрат. Чтобы определить размер системы накопления энергии, вам также нужно будет посмотреть на требуемую пиковую мощность (максимальное количество энергии, которое может потребоваться в день) и продолжительность средней мощности (наибольший период времени, в течение которого средняя мощность нужный).Среднее потребление энергии определяет общее количество энергии, потребляемой за день.

    Заключение

    В этом посте мы рассмотрели основные электрические термины, такие как напряжение, ток, сопротивление, мощность, постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Затем мы использовали эти концепции для расчета потребности в энергии для прибора или устройства. Эти потребности в энергии можно использовать для оценки общего потребления энергии и связанных с этим затрат на эту энергетическую нагрузку. Расчет этих требований может помочь вам уменьшить ваши счета за электроэнергию и помочь вам определить размер фотоэлектрической, резервной аккумуляторной батареи или другой альтернативной энергетической системы.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.