Jak vypočítat proudovou sílu prostřednictvím výkonu elektrických spotřebičů: zatížení v jednofázových a třífázových sítích – Interlavka

Správný výpočet proudové síly je nezbytný pro mnoho prací souvisejících s elektrickým vedením a návrhem obvodů a domácích spotřebičů. Chyby nebo zanedbání takových výpočtů mohou mít vážné důsledky, protože typ pokládky kabelu závisí na síle a síle proudu, jehož správná volba určuje požární bezpečnost a ekonomickou proveditelnost.

Současné principy výpočtu

Znalost proudu tekoucího obvodem v ampérech je důležitá pro výpočet průřezu vodiče použitého k instalaci vedení a pro výběr jističe, který chrání síť před přetížením. Větší hodnota průřezu, než je nutná, způsobí dodatečné náklady, zatímco menší způsobí přehřátí elektrického vedení, což může vést k roztavení izolace kabelu a požáru.

Důležitá je také správná volba jističe, protože velká proudová rezerva bude zbytečná při pozdním sepnutí spínače a výpadku zařízení a příliš malá rezerva způsobí velmi časté vypínání nouzového vypnutí při zvýšení odebíraného výkonu v přípustných mezích.

Podle Ohmova zákona lze proud vypočítat jako poměr napětí mezi dvěma body k odporu té části obvodu (odpor samotného drátu). Tento parametr drátu závisí na jeho materiálu, délce a průřezu. Při použití standardních materiálů (hliník nebo měď) je jediným ovlivnitelným parametrem průřez vodiče. A záleží na očekávaném protékajícím proudu.

Proud v zásuvce 220 V obvykle nepřesahuje 6 ampér. To znamená, že celkový výkon elektrických spotřebičů připojených do zásuvky by neměl přesáhnout 1300 W. V opačném případě je nutné položit speciální dráty se zvýšeným průřezem.

Výpočet výkonu

Vzorec pro výkon elektrického proudu a princip výpočtu se budou lišit při uvažování obvodů stejnosměrného a střídavého proudu. Stejnosměrný proud se používá v palubní síti automobilů, přenosných zařízení a napájecího napětí trolejbusů. Střídavý proud – používá se v elektrických rozvodech budov, výkonných elektromotorech a generátorech.

Při konstantním napětí

Chcete-li odhadnout aktuální hodnotu, musíte znát výkon použitých elektrických spotřebičů. Z této hodnoty se pomocí vzorce provede výpočet proudu podle výkonu:

kde I je proud, U je napětí v síti, P je celkový výkon, které budou spotřebovávat připojená zařízení.

Jako příklad můžeme vypočítat napájecí proud elektromotoru trolejbusu o výkonu 150 kW. Trolejbusová síť používá konstantní napětí 600 V. Podle toho je při výpočtu proudu pomocí zadaného vzorce výsledná hodnota 250 ampér. Pro takto velké hodnoty se v trolejbusové síti používají speciální dráty.

Existují speciální tabulky, které umožňují okamžitě najít průřez měděného nebo hliníkového vodiče na základě známého proudu. Stejnou hodnotu lze vypočítat pomocí online kalkulačky. Musíte zadat použitý materiál, proud nebo výkon spotřebiče a služba vám vypočítá optimální průřez. Standardní stavební elektroinstalace používá průřezy 1,5 čtverečních milimetrů pro osvětlovací sítě a 2,5 čtverečních. mm. pro zásuvky.

Se střídavým napětím

Střídavé napětí se používá k napájení elektrických sítí v domácnostech a kancelářských budovách. Jeho použití je odůvodněno několika důvody.:

1. Nižší náklady na přenos přes elektrické vedení;
2. Snadná tvorba zařízení pro zvýšení a snížení napětí;
3. Nedostatek polarity.

A k napájení stejnosměrných zařízení se používají různé typy usměrňovačů.

Střídavý výkon je velmi závislý na parametrech dodávané zátěže. Proto vzorec pro elektrický výkon ve střídavých sítích má podobu:

kde cosφ určuje povahu zatížení.

V takových obvodech se jedná o aktivní výkon, to znamená, že se během provozu přeměňuje na jiné typy energie: elektromagnetickou a tepelnou.

Pro aktivní odpor, tedy konvenční rezistory, je cosφ = 1. Čím větší je jalová složka v obvodu, to znamená, že čím více prvků má kapacitní nebo indukční odpor, tím menší bude cosφ. Koeficient cosφ má u většiny elektrospotřebičů hodnotu 0,95, výjimkou jsou svařovací stroje a elektromotory, které mají vysokou indukční zátěž.

Existuje také jalový výkon. Určuje energii dodávanou ze zdroje energie do reaktivních prvků a poté vrácenou těmito prvky zpět. Vzorec pro proudový výkon pro reaktivní obvody je:

Zde sinφ charakterizuje příspěvek k celkovému výkonu indukčních a kondenzátorových prvků. Jalový výkon se měří v jednotkách, jako je var (voltampérový reaktivní).

Třífázové systémy jsou běžné v průmyslových elektrických sítích. Jejich výhody jsou pro průmysl důležité:

• Ekonomičtější přenos elektřiny na dlouhé vzdálenosti;
• Snížení nákladů při vytváření elektromotorů pro 3-fázový systém;
• Rovnoměrnost mechanického zatížení elektrického generátoru.

Charakteristickým rysem třífázových elektrických proudových systémů je, že napětí používané v těchto systémech je zvýšeno na 380 V. Při zatížení rozděleném do tří větví to vede ke snížení provozního proudu ve vztahu k jednofázovému systému, ve kterém je provozní napětí 220 V. Vzorec pro výpočet výkonu v třífázovém obvodu bude následující:

P = 1,73 ⋅ I ⋅ U ⋅ cosφ.

Faktor zvýšení 1,73 je zde způsoben distribuovaným zatížením a nižším vlivem reaktivní složky v takových systémech.

Pomocí uvedených vzorců lze snadno vypočítat hodnotu střídavého proudu se znalostí spotřebovaného výkonu. Například pro jednofázovou síť:

Výběr elektrospotřebičů

Chcete-li zjistit, který domácí spotřebič je vhodný pro domácí elektroinstalaci a pro kterou je lepší použít průmyslovou elektroinstalaci, musíte věnovat pozornost jeho síle. Tento parametr je vždy zapsán v návodu k obsluze nebo technické specifikaci zařízení.

Měli byste být opatrní, pokud je indikovaný výkon vyšší než 1,5 kW, protože taková zařízení vyžadují použití většího průřezu napájecích vodičů. Domácí elektrické spotřebiče mají obvykle nižší výkon.

Výjimkou mohou být pračky, elektrické sporáky a některé typy vysavačů. Domy s elektrickými sporáky mají pro ně vždy samostatné rozvody a pro napájení pračky je lepší vést samostatný vodič se zvýšeným průřezem.

Dále se musíte rozhodnout o výběru jističe pro skupiny spotřebitelů elektrického proudu. Mělo by být vybráno speciálně pro skupinu, aby se ušetřilo místo v rozvodné desce a aby bylo volnější připojovat zařízení k různým zásuvkám. Které skupiny je lepší vybrat?:

• Elektrický sporák;
• Pračka a ohřívač vody;
• Další zásuvky a osvětlení.

V domácnostech s elektrickými sporáky bude mít sporák největší spotřebu. Jeho výkon se odhaduje na 10 kW, což při standardním napětí 220 V znamená odběr proudu 45 A, cosφ se zde rovná 1. Pro elektrický sporák je potřeba samostatný jistič, zde se tedy volí na 50 ampér.

Pračka má také velký odběr proudu. Běžná pračka má spotřebu 2,5 kW, což odpovídá 12,5 A. I přes cosφ = 0,8 elektromotoru pračky obsahuje velké množství elektroniky, takže pro výpočet bereme cosφ = 1. Ohřívač vody má ještě větší výkon – až 8 kW. Pokud je plánujete používat současně s pračkou, měli byste si vzít jistič se zvýšeným proudem, protože celkový výkon těchto dvou zařízení bude 10,5 kW, to znamená, že potřebujete další jistič na 50 A. Je však lepší vyrobit dva samostatné jističe: 40 A pro ohřívač vody a 15 A pro pračku.

Zbývající zásuvky a osvětlení lze definovat v samostatné skupině. Jejich celkový příkon je odhadován na 1,5 kW, třetí skupině tedy postačí jistič 10 A.

Přístroje pro měření veličin

Měření elektrických veličin se provádí pomocí speciálních přístrojů. Proud se měří ampérmetrem, napětí voltmetrem a výkon lze měřit wattmetrem nebo vypočítat pomocí vzorce z hodnot prvních dvou hodnot.

Pomocí online kalkulačky můžete vypočítat nejen proud se známým výkonem spotřebitelů, ale také průřez vodičů potřebných pro elektrické vedení.

Výpočet aktuální síly a parametrů elektroinstalace na základě výkonu spotřebitelů elektřiny je velmi důležitou součástí návrhu budovy nebo bytu, takže k tomu musíte přistupovat opatrně a zodpovědně.

Elektřina je odpradávna využívána lidmi k uspokojování svých potřeb, ale je neviditelná, nevnímaná smysly, a proto je těžko pochopitelná. Výkon, proud, napětí, všechny tyto vlastnosti elektřiny zkoumali slavní vědci, kteří jim dali definice a pomocí matematických metod popsali vzájemné souvislosti mezi nimi.

Odpor napájecího proudu napětí

Je třeba si také uvědomit, že hodnota elektrického odporu je ovlivněna několika faktory:

• struktura látky, která určuje přítomnost volných elektronů ve vodiči a ovlivňuje měrný odpor
• průřez a délka proudového vodiče
• teplota

Níže uvedená tabulka ukazuje obecné vztahy pro stejnosměrné a střídavé obvody, které lze použít k analýze činnosti napájecích obvodů.

Výpočet průřezu napájecího kabelu a elektroinstalace

Pro zajištění bezpečnosti při provozu domácích elektrických spotřebičů je nutné správně vypočítat průřez napájecího kabelu a elektroinstalace. Protože nesprávně zvolený průřez kabelu může vést k přehřátí drátu, roztavení jeho izolace a nakonec k požáru v důsledku zkratu.

Napětí proudu, praktický cheat sheet

Hlavním parametrem používaným pro výpočet průřezu vodiče je jeho trvalé povolené proudové zatížení. To znamená, že toto je jmenovité množství proudu, které je vodič schopen procházet sám sebou po dlouhou dobu. Pro určení hodnoty jmenovitého proudu potřebujete znát přibližný výkon všech připojených elektrických spotřebičů a zařízení v bytě.

A co tedy máme:

• Volba napájecího kabelu (vodiče), přes který mohou být zařízení spotřebovávající energii připojena k síti, závisí na hodnotě proudu.
• Když znáte napětí elektrické sítě a plné zatížení elektrických spotřebičů, můžete pomocí vzorce vypočítat sílu proudu, který bude muset projít vodičem (drátem, kabelem). Plocha průřezu jader se volí na základě jeho velikosti.

Aktuální výpočet si děláme sami

Pokud jsou elektrické spotřebiče v bytě nebo domě známy, je nutné provést jednoduché výpočty, aby bylo možné správně nainstalovat napájecí obvod.

Podobné výpočty se provádějí pro účely výroby: stanovení požadované průřezové plochy žil kabelu při připojení průmyslových zařízení (různé průmyslové elektromotory a mechanismy).

Napětí silového proudu, výpočty pro jednofázovou síť 220V

Síla proudu I (v ampérech, A) se vypočítá pomocí vzorce:

I=P/U,

kde

P – elektrické plné zatížení (nutno uvést v technickém listu zařízení), W (watt)

U – napětí elektrické sítě, V (volty)

Níže uvedená tabulka ukazuje hodnoty zatížení typických domácích elektrických spotřebičů a proud, který spotřebovávají (pro napětí 220 V).

Různí spotřebitelé elektřiny jsou připojeni přes příslušné stroje k elektroměru a poté k obecnému stroji, který musí být navržen pro zatížení zařízení, kterými bude byt vybaven. Drát, který dodává energii, musí také uspokojit zatížení spotřebitelů energie.

Jak vypočítat proud jističe

Pro skupinu zásuvek určených k napájení domácích elektrospotřebičů v kuchyni je nutné zvolit ochranný jistič. Výkon zařízení podle pasových údajů je 2,0, 1,5 a 0,6 kW.

Řešení. V bytě je použita jednofázová střídavá síť 220 voltů. Celkový výkon všech současně připojených zařízení bude 2,0 + 1,5 + 0,6 = 4,1 kW = 4100 W.

Pomocí vzorce I = P / U určíme celkový proud skupiny spotřebitelů: 4100/220 = 18,64 A.

Nejbližší jmenovitý jistič má vypínací hodnotu 20 ampér. Volíme ho. Jistič s menší hodnotou 16 A bude neustále vypínat z důvodu přetížení.

Níže je tabulka pro skryté zapojení s jednofázovým schématem připojení bytu pro výběr vodičů při napětí 220 V

Jak je vidět z tabulky, průřez žil závisí kromě zatížení na materiálu, ze kterého je drát vyroben.

Napětí silového proudu, výpočty pro třífázovou síť 380 V

U třífázového napájení se proudová síla I (v ampérech, A) vypočítá podle vzorce:

I = P/1,73 U,

kde P je spotřeba energie, W;

U – síťové napětí, V,

protože napětí v třífázovém napájecím obvodu je 380 V, vzorec bude mít tvar:

I = P/657.

Průřez žil v napájecím kabelu při různém zatížení s třífázovým obvodem s napětím 380 V pro skryté vedení je uveden v tabulce.

Pro výpočet proudu v napájecích obvodech zátěže charakterizované vysokým jalovým zdánlivým výkonem, který je typický pro použití napájecího zdroje v průmyslu:

• elektromotory
• osvětlovací tlumivky
• svařovací transformátory
• indukční pece

U výkonných zařízení a zařízení je podíl jalového zatížení vyšší a proto se pro taková zařízení ve výpočtech bere účiník rovný 0,8.

V praxi se obecně uznává, že při výpočtu elektrické zátěže pro domácí účely se předpokládá výkonová rezerva 5 %. V případě výpočtu elektrických sítí pro průmyslovou výrobu se předpokládá výkonová rezerva 20 %.

Budeme rádi, když se přihlásíte k odběru našeho blogu!

• TAGY
• Kabelová montáž
• Předinstalace
• Schémata