כיצד לחשב הספק, זרם ומתח: עקרונות ודוגמאות של חישובים לתנאים ביתיים

בעלי דירות, בתים פרטיים וחפצים מחושמלים אחרים מתמודדים לעתים קרובות עם השאלה של קביעת הערכים של כמויות חשמל בסיסיות, שכן חישוב ההספק על סמך עוצמת הזרם המותרת ומתח ידוע או פתרון הבעיה ההפוכה אינו פשוט מאוד .

יישום ישיר של חוק אוהם הידוע מבלי לקחת בחשבון את המאפיינים של רשתות ומכשירים ביתיים עלול להוביל לתוצאה שגויה.

בחומר זה נבין מהו כוח ונספר לך כיצד לחשב מחוון זה.

מושגי יסוד של כמויות

חישובי חשמל מבוססים על קשרים ידועים בין זרם (I, אמפר), מתח (U, וולט), ערך הספק (P, וואט) והתנגדות (R, Ohm). חישובים מעשיים דורשים בדרך כלל ידע על הערכים של שלושת הראשונים.

אנו מזהירים אותך שביטויים מספריים של הערכים המפורטים אינם מספיקים - יש צורך במאפיינים נוספים שחושפים את מצב צריכת החשמל.

חוזק זרם חשמלי

חישוב החתך המספיק של המוליכים ודירוג המפסק עבור ענף ספציפי של רשת החשמל מתבצע על פי הערך של חוזק הזרם המרבי האפשרי עבור סעיף זה. זה הכרחי כדי למנוע מהחיווט להתלקח, מה שגורם לרוב לשריפה.

עובדים פרמטרים של מכונה ו- RCD נבחרים בהתאם לדרישות הרגולטוריות.כדי לקבוע את החתך המותר של הליבות בהתאם לחוזק הזרם המרבי האפשרי, יש צורך להשתמש בטבלה שסופקה על ידי יצרן המוצר, מכיוון שהכבלים מיוצרים לרוב על פי מפרטים, ולא על פי GOST.

עם אותם סימונים, כבלים המיוצרים בהתאם ל-GOST (שמאל) ו-TU (ימין) שונים הן מבחינה ויזואלית והן במאפיינים בסיסיים

מכיוון שניתן לחשב את עוצמת הזרם החשמלי על סמך הכוח הנצרך על ידי המכשירים ומתח הרשת, יש צורך לקבוע נכון את הערכים של שני האינדיקטורים הללו.

מתח ביתי

בעלי דירות רבים מאמינים שמתח הפאזה הסטנדרטי לצרכים ביתיים הוא כ-220 וולט. ברוב המקרים זה נכון. למרות ש GOST 29322-2014 מה-10/01/2015 בתוך הפדרציה הרוסית היה אמור להיות מעבר למערכת 230 V התואמת למדינות ה-EEC.

חריגה של 5% מהתקן מקובלת לכל תקופה ו-10% לתקופה שלא תעלה על שעה. לפיכך, על פי הכללים הישנים, ערך המתח יכול לנוע בטווח שבין 198 ל-242 וולט, ולפי ה-GOST הנוכחי - מ-207 ל-253 וולט.

ישנם גם מקרים שבהם המתח ברשת במשך זמן רב נמוך משמעותית מהמתח הסטנדרטי. מצב זה נוצר כאשר הספק הכולל של מכשירי החשמל המחוברים לסניף גבוה בהרבה מהמתוכנן וכאשר רובם מופעלים, מתרחשת "נשירת רשת".

בעיה זו מתרחשת בתחום האחריות של ארגונים האחראים על אספקת החשמל, וקשורה לעומס יתר של שנאי חלוקה, הידרדרות של תחנות משנה או חתך חוט לא מספיק.

מתח כניסה מופחת מוביל לא רק לשינוי בפרמטר הזרם ולהשתקה אפשרית של ההגנה, אלא גם להתמוטטות מהירה של מכשירים חשמליים המכילים מנועים חשמליים אסינכרוניים או אלקטרוניקה מורכבת.

כדי לגלות את המשמעות מתח אמיתי אתה צריך מדי פעם לבצע מדידות באמצעות מד מתח. אם האינדיקטורים משתנים מאוד, אז יש צורך להשתמש מְיַצֵב או ממיר יקר יותר עם פונקציית אחסון חשמל.

ניואנסים במושג כוח של מכשירי חשמל

לכל המכשירים שצורכים חשמל יש פרמטר כמו כוח. ככל שמדד זה גבוה יותר, כך המכשיר לוקח יותר אנרגיה מהמעגל.

ישנם שלושה סוגים של כוח:

• פעיל (פ). מאפיין את קצב ההמרה של אנרגיה חשמלית לצורה אחרת, למשל אלקטרומגנטית או תרמית. יש לקחת זאת בחשבון בעת ​​חישוב העלויות הבלתי הפיכות של החשמל, ולכן עלות הפעלת המכשיר. יחידת מדידה - W.
• תגובתי (ש). מאפיין את האנרגיה שמגיעה מהמקור (שנאי) לאלמנטים התגובתיים של הצרכן (קבלים, פיתולי מנוע), אבל אז חוזרת כמעט מיד למקור. יחידת המדידה היא W או var (הפירוש הוא וולט-אמפר תגובתי).
• מלא (ס). מאפיין את העומס שהצרכן מטיל על רכיבי המעגל. הוא משמש בעת חישוב שטח החתך של הכבל ובחירת דירוג המכונות, כלומר החוזק הנוכחי מחושב על סמך הספק המלא של כל המכשירים החשמליים המחוברים למעגל. יחידת המדידה היא W או V*A (V*A – וולט אמפר).

ניתן לחשב מחדש את כל הפרמטרים הללו באמצעות זווית הפאזה המתרחשת בין וקטור המתח לזרם (ו):

פ = ס *חַסַת עָלִים(ו);

ש = ס *חטא(ו);

ס² = פ² + ש².

מכשירים ביתיים שבהם ההספק הכולל יכול לעלות באופן משמעותי על ההספק הפעיל כוללים מקררים, מכונות כביסה, פלורסנט וכמה מנורות חיסכון באנרגיה, כמו גם יחידות אלקטרוניקה.

על מנועים, הספק פעיל ומקדם מסומנים בדרך כלל. במקרה זה, ההספק הכולל מחושב באופן הבא: S = P / cos(f) = 750 / 0.78 = 962 W

יש גם דבר כזה שיא או כוח התנעה. העובדה היא שהאצת מנועים דורשת הרבה יותר מאמץ מאשר שמירה על הסיבוב שלהם. לכן, כאשר אתה מפעיל מכשירים כגון מקרר או מכונת כביסה, מתרחשת עליית עומס לטווח קצר על חלק מהמעגל.

זרמי התחלה יכולים להיות גבוהים פי כמה מזרמי הפעלה. בעת חישוב הדרוש קטעי כבלים בעת בחירת הערך הנומינלי של המכונה, יש לקחת זאת בחשבון.

לשם כך, עליך לקבוע את המכשיר עם ההבדל הגדול ביותר בכוח ההפעלה וההפעלה ולהוסיף אותו לערך הכולל. ניתן להתעלם מזרמי ההתחלה של מכשירים אחרים, שכן ההסתברות להפעלה בו-זמנית של מנועים עבור צרכנים שונים היא כמעט אפס.

קשרים ליניאריים ופאזיים

כיום, הנוהג של חיבור חפצים ביתיים לרשתות חשמל תלת פאזיות הפך נפוץ.

זה מוצדק מהסיבות הבאות:

• צריכת אנרגיה משמעותית. במקרה זה, חיבור רשת חד-פאזית בעלת הספק גבוה יהיה מאוד לא הגיוני בגלל החתך הגדול של הכבל וצריכת החומר הגבוהה של השנאי.
• זמינות של מכשירים הפועלים בשלושה שלבים. היישום של מעגל לחיבור מכשיר כזה למעגל חד פאזי אינו פשוט מאוד והוא כרוך בהפרעות המתרחשות, למשל, בעת הפעלת מנוע אסינכרוני.

ישנן שתי דרכים לחבר התקנים תלת פאזיים - "כוכב" ו"משולש".

דיאגרמות סכמטיות של העברת כוח בשלושה שלבים. הם קיבלו את השם "כוכב" ו"משולש" בשל הדמיון הגיאומטרי שלהם עם עצמים אלה

במעגלים מסוג כוכב, זרם הליניארי והפאזה זהים, והמתח הליניארי גדול פי 1.73 ממתח הפאזה:

אני_ל = אני_ו;

U_ל = 1.73 * U_ו.

נוסחה זו מסבירה את יחס המתח הידוע עבור רשתות תעשייתיות ביתיות ומתח נמוך בתדר של 50 הרץ: 220 / 380 וולט (לפי ה-GOST החדש: 230 / 400 וולט).

עם חיבור משולש, להיפך, המתח זהה, והזרמים הליניאריים גדולים מזרמי הפאזה:

אני_ל = 1.73 * אני_ו;

U_ל = U_ו.

ניתן להשתמש בנוסחאות אלו רק עם עומסי פאזה סימטריים. אם צריכת הזרם על פני הכבלים שונה (מקלט לא מאוזן), אזי החישובים מתבצעים באמצעות כללי האלגברה הווקטורית, וזרם השוויון המתקבל מפצה על ידי החוט הנייטרלי. עם זאת, עבור רשתות עם מכשירי חשמל ביתיים מחוברים, מקרים כאלה נדירים.

קשר בין כמויות בסיסיות

המשימה הנפוצה ביותר העומדת בפני צרכנים רגילים היא חישוב עוצמת הזרם בפועל. אז איך לחשב נכון את האמפראז' בהתבסס על ערכי מתח והספק ידועים? יש צורך לפתור זאת על ידי הצדקת ערכי החתך של הליבות ודירוג המכונה, עם מידע טכני על המכשירים שיופעלו במעגל זה.

לאחר חישוב הזרם, לעתים קרובות נבחרים כבלים עם החתך הקטן ביותר המותר. עם זאת, זה לא תמיד נכון, שכן פתרון כזה מוביל להגבלות משמעותיות כאשר יש צורך להוסיף מכשירי חשמל חדשים לרשת.

לפעמים יש צורך לבצע חישובים הפוכים ולקבוע מה ההספק הכולל שניתן לחבר למכשירים במתח ידוע וזרם מרבי מותר, אשר מוגבל על ידי החיווט הקיים.

אתה יכול לפתור את שתי הבעיות הללו עבור מעגל חד פאזי באמצעות נוסחה פשוטה:

אני = ס / U;

ס = U * אני,

איפה ס - הספק כולל של כל צרכני החשמל.

תרשים עוגה המשקף את חוק אוהם ומבטא את התלות של הספק, זרם, מתח והתנגדות מתאים לחישוב הפרמטרים של מעגל חד פאזי

כדי לפתור את הבעיה של חישוב זרם באמצעות ערכים ידועים או מחושבים של הספק ומתח במעגל תלת פאזי, עליך לדעת את העומס הכולל המוטל על כל שלב.

הן החתך הנדרש של ליבות הכבלים והן הדירוג המינימלי המותר של המכונה נבחרים בהתאם לקו העמוס ביותר, בהתחשב בכך:

ס = 3 * מקסימום{ס₁, ס₂, ס₃}.

אני = ס / (U * 1.73).

ניתן לחשב את ההספק המותר עבור כל שלב באמצעות הנוסחה הבאה:

ס_1,2,3 אני * U / 1.73,

איפה אני – זרם מקסימלי מותר לחיווט קיים.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

חישוב חוזק זרם לפי כוח לבחירת חתך כבל: