Для того, щоб забезпечити безпеку при експлуатації промислових та побутових електричних приладів, необхідно правильно обчислити перетин живильної проводки кабелю. Помилковий вибір перерізу жил кабелю може призвести через коротке замикання до займання проводки і до виникнення пожежі в будівлі.
Що таке потужність (Р) електроструму
Електрична потужність є фізичною величиною, що характеризує швидкість перетворення або передачі електричної енергії. Одиницею виміру по Міжнародній системі одиниць (СІ) є ват, у нашій країні позначається Вт, міжнародне позначення — W.
Що впливає на потужність струму
На потужність (Р) впливає величина сили струму і величина прикладеної напруги. Розрахунок параметрів електроенергії виконується ще на стадії проектування електричних мереж об’єкта. Отримані дані дозволяють правильно вибрати живильний кабель, до якого будуть підключатися споживачі. Для розрахунків сили електроструму використовується значення напруги мережі і повного навантаження електричних приладів. У відповідності з величиною сили електроструму вибирається переріз жил кабелів і проводів.
Відмінності потужності при постійній і змінній напрузі
Ведемо позначення електричних величин, які прийняті в нашій країні:
- Р ? активна потужність, що вимірюється у ватах, позначається Вт;
- Q ? реактивна потужність, що вимірюється у вольт-амперах реактивних, позначається ВАр;
- S ? повна потужність, яка вимірюється в вольт-амперах, позначається ВА;
- U ? напруга, що вимірюється у вольтах, позначається ВА;
- I ? струм, що вимірюється в амперах, позначається А;
- R ? опір, вимірюється в омах, позначається Ом.
Назвемо основні відмінності P на постійному і Q на змінному электротоке. Розрахунок P на постійному электротоке виходить найбільш простим. Для ділянок електричного ланцюга справедливий закон Ома. У цьому законі задіяні тільки величина прикладеної U (напруги) і величина опору R.
Розрахунок S (повної потужності) на змінному электротоке проводиться дещо складніше. Крім P є Q і вводиться поняття коефіцієнта потужності. Алгебраїчно складаючи активну P і реактивну Q, отримують загальну S.
За якою формулою обчислюється
Розрахунок сили струму по потужності і напрузі в мережі постійного струму
Для розрахунку сили I (струму), треба величину U (напруги) розділити на величину опору.
Розрахунок сили струму по потужності і напрузі:
I = U ? R
Вимірюється в амперах.
Для такого випадку електричну Р (активну потужність) можна порахувати як добуток сили електричного I на величину U.
Формула розрахунку потужності по струму і напрузі:
P = U ? I
Всі компоненти в цих двох формулах характерні для постійного електроструму та їх називають активними.
Виходячи з цих двох формул можна вивести також ще дві формули, за якими можна дізнаватися P:
P = I2 ? R
P = U2 ? R
Однофазні навантаження
В однофазних мережах змінного електроструму необхідно зробити обчислення окремо для Р і Q навантаження, потім треба за допомогою векторного числення їх скласти.
S = P + Q
У скалярному вигляді це буде виглядати так:
S = ?P2 + Q2
В результаті розрахунок P, Q, S має вигляд прямокутного трикутника. Два катета цього трикутника являють собою P і Q складові, а гіпотенуза — їх алгебраїчну суму.
S вимірюється в вольт-амперах (ВА), Q вимірюється в вольт-амперах-реактивних (ВАр), Р вимірюється у ватах (Вт).
Знаючи величини катетів для трикутників, можна розрахувати коефіцієнт потужності (cos ?). Як це зробити, показано на зображенні трикутника.
Розрахунок у трифазній мережі
Змінний I (струм) відрізняється від постійного по всім параметрам, особливо наявністю декількох фаз. Розрахунок P трифазної навантаженні необхідний для правильного визначення характеристик підключається навантаження. Трифазні мережі широко застосовуються у зв’язку з зручністю експлуатації і малими матеріальними витратами.
Трифазні кола можуть з’єднуватися двома способами – зіркою і трикутником. На всіх схемах фази позначають символами А, В, С. Нейтральний провід позначають символом N.
При з’єднанні зіркою розрізняють два виду U (напруги) – фазну і лінійну. Фазне U визначається як U між фазою і нейтральним проводом. Лінійне U визначається як U між двома фазами.
Ці два U пов’язані між собою співвідношенням:
UЛ = UФ ? ?3
Лінійні і фазні електроструму при з’єднанні зіркою дорівнюють один одному: ІЛ = ІФ
Форма розрахунку S при з’єднанні зіркою:
S = SA + SB + SC = 3 ? U ? I
Активна P:
Р = 3 ? Uф ? Іф ? cos?
Реактивна Q:
Q = ?3 ? Uф ? Іф ? sin?.
При з’єднанні трикутником фазна і лінійна U дорівнюють один одному: UЛ = UФ
Лінійний I при з’єднанні трикутником визначається за формулою:
ІЛ = ІФ ? ?3
Формули потужності електричного струму при з’єднанні трикутником:
- S = 3 ? Ѕф = ?3 ? Uф ? Іф;
- Р = ?3 ? Uф ? Іф ? cos?;
- Q = ?3 ? Uф ? Іф ? sin?.
Середня P активної навантаженні
В електричних мережах P вимірюють за допомогою спеціального приладу – ватметра. Схеми підключення знаходяться в залежності від способу підключення навантаження.
При симетричному навантаженні P вимірюється в одній фазі, а одержаний результат множать на три. У разі несиметричного навантаження для вимірювання потрібно три приладу.
Параметри P електромережі або установки є важливими даними електричного приладу. Дані по споживанню P активного типу передаються за певний період часу, тобто передається середня споживана P за розрахунковий період часу.
Підбір номіналу автоматичного вимикача
Автоматичні вимикачі захищають електричні апарати від струмів короткого замикання і перевантажень.
При аварійному режимі вони знеструмлюють захищає ланцюг за допомогою теплового або електромагнітного механізму розчеплення.
Тепловий розчеплювач складається з біметалічної пластини з різними коефіцієнтами теплового розширення. Якщо номінальний струм перевищений, пластина згинається і приводить в дію механізм розчеплення.
У електромагнітного розчіплювача є соленоїд з рухомим сердечником. При перевищенні заданого I, в котушці збільшується електромагнітне поле, сердечник втягується в котушку соленоїда, в результаті чого спрацьовує механізм розчеплення.
Мінімальний I, при якому тепловий розчіплювач повинен спрацювати, встановлюється за допомогою регулювального гвинта.
Струм спрацьовування у електромагнітного розчеплювача при короткому замиканні дорівнює добутку встановленого спрацьовування на номінальний електрострум розчіплювача.
Відео про закони електротехніки
З наступного відео можна дізнатися, що таке електрика, потужність електричного струму. Подано приклади практичного застосування законів електротехніки.
