Prawidłowe obliczenie natężenia prądu jest konieczne w wielu pracach związanych z okablowaniem i projektowaniem obwodów i urządzeń gospodarstwa domowego. Błędy lub zaniedbanie takich obliczeń mogą mieć poważne konsekwencje, ponieważ rodzaj ułożonego kabla zależy od siły i mocy prądu, którego prawidłowy wybór określa bezpieczeństwo przeciwpożarowe i wykonalność ekonomiczną.
Zasady bieżących obliczeń
Aby poznać natężenie prądu płynącego w obwodzie, ważne jest, aby obliczyć przekrój drutu, za pomocą którego układane jest okablowanie, i wybrać maszynę, która chroni sieć przed przeciążeniem. Większa niż konieczna wartość przekroju powoduje dodatkowe koszty, mniejsza spowoduje przegrzanie okablowania, które jest obarczone stopieniem izolacji kabla i pożarem.
Ważny jest również właściwy wybór maszyny, ponieważ duża rezerwa prądu będzie bezużyteczna, jeśli wyłącznik wyłączy się późno, a sprzęt będzie miał czas na awarię, a zbyt mała rezerwa spowoduje bardzo częste awaryjne wyłączenie, gdy zużycie energii wzrośnie w dopuszczalnych granicach.
Zgodnie z prawem Ohma prąd można obliczyć jako stosunek napięcia między dwoma punktami do rezystancji tego odcinka obwodu (rezystancji samego drutu). Ten parametr drutu zależy od jego materiału, długości i przekroju. W przypadku stosowania standardowych materiałów (aluminium lub miedzi) jedynym parametrem, na który można wpływać, jest przekrój przewodu. I zależy to od oczekiwanego płynącego prądu.
Natężenie prądu na wyjściu 220 V zwykle nie przekracza 6 amperów. Oznacza to, że całkowita moc urządzeń elektrycznych podłączonych do gniazdka nie powinna przekraczać 1300 watów. W przeciwnym razie wymagane jest układanie specjalnych drutów o zwiększonym przekroju.
Obliczanie mocy
Wzór na moc prądu elektrycznego i zasada obliczeń będą się różnić w przypadku obwodów prądu stałego i przemiennego. Prąd stały wykorzystywany jest w sieci pokładowej samochodów, urządzeń przenośnych, napięcia zasilania trolejbusów. Zmienna - stosowana w okablowaniu elektrycznym budynków, mocnych silnikach elektrycznych i generatorach.
Przy stałym napięciu
Aby przyjąć wartość prądu, musisz znać moc zużytych odbiorców energii elektrycznej. Obliczenia prądu według mocy dokonuje się na podstawie tej wartości zgodnie ze wzorem :
I = P / U,
gdzie I to siła prądu, U to napięcie w sieci, P to całkowita moc, którą zużyją podłączone urządzenia.
Na przykład można obliczyć prąd zasilania silnika elektrycznego trolejbusu 150 kW. W sieci trolejbusowej stosowane jest stałe napięcie 600 V. Odpowiednio, przy obliczaniu prądu według określonego wzoru, uzyskiwana jest wartość 250 amperów. W przypadku tak dużych wartości w sieci trolejbusu stosowane są specjalne przewody.
Istnieją specjalne tabele, które pozwalają natychmiast znaleźć przekrój miedzianego lub aluminiowego przewodnika znanym prądem. Tę samą wartość można obliczyć w kalkulatorze online. Musisz podać użyty materiał, prąd lub moc konsumenta - a usługa obliczy optymalny przekrój. Standardowe okablowanie budynku wykorzystuje odcinki 1, 5 milimetra kwadratowego do sieci oświetleniowych i 2, 5 metra kwadratowego. mm do gniazd.
Przy napięciu przemiennym
Napięcie przemienne służy do zasilania sieci elektrycznych budynków domowych i biurowych. Jego użycie jest uzasadnione z kilku powodów :
- Niższe koszty przesyłu po liniach energetycznych;
- Proste tworzenie urządzeń podwyższających i obniżających;
- Brak polaryzacji.
Do zasilania urządzeń prądu stałego stosuje się różne prostowniki.
Moc prądu przemiennego zależy w dużym stopniu od parametrów dostarczanego obciążenia. Dlatego wzór energii elektrycznej w sieciach zmiennych ma postać:
P = U ⋅ I ⋅ cosφ,
gdzie cosφ określa charakter ładunku.
W takich obwodach jest to moc czynna, czyli przekształcająca się podczas pracy w inne rodzaje energii: elektromagnetyczną i cieplną.
Dla rezystancji czynnej, to znaczy zwykłych rezystorów, cosφ = 1. Im większa jest składowa bierna w obwodzie, tzn. Im więcej elementów ma rezystancję pojemnościową lub indukcyjną, tym mniej cosφ będzie. Współczynnik cosφ dla większości urządzeń elektrycznych wynosi 0, 95, z wyjątkiem spawarek i silników elektrycznych o dużym obciążeniu indukcyjnym.
Istnieje również moc bierna. Określa energię dostarczaną ze źródła zasilania do elementów reaktywnych, a następnie zwracaną przez te elementy z powrotem. Wzór na prąd bieżący dla obwodów biernych jest następujący:
P = U ⋅ I ⋅ sinφ.
Tutaj sinφ charakteryzuje udział w całkowitej mocy elementów indukcyjnych i kondensatorowych. Moc bierna jest mierzona w jednostkach takich jak var (reaktywny woltamperowy).
Systemy trójfazowe są powszechne w przemysłowych sieciach energetycznych. Ich zalety są ważne dla branży :
- Bardziej ekonomiczny przesył energii elektrycznej na duże odległości;
- Redukcja kosztów przy tworzeniu silników elektrycznych układu 3-fazowego;
- Jednorodność obciążenia mechanicznego generatora.
Cechą trójfazowych układów prądu elektrycznego jest to, że napięcie w tych układach jest zwiększone, równe 380 V. Przy obciążeniu rozłożonym na trzy gałęzie prowadzi to do zmniejszenia prądu roboczego w stosunku do układu jednofazowego, w którym 220 V przyjmuje się jako napięcie robocze. Wzór na obliczanie mocy w obwodzie trójfazowym będzie miał następującą postać:
P = 1, 73 ⋅ I ⋅ U ⋅ cosφ.
Współczynnik wzrostu wynoszący 1, 73 jest związany z rozkładem obciążenia i mniejszym wpływem składnika reaktywnego w takich układach.
Łatwo jest obliczyć wartość prądu przemiennego, znając zużycie energii, zgodnie z określonymi wzorami. Na przykład w przypadku sieci jednofazowej:
I = P / (U ⋅ cosφ).
Wybór urządzeń elektrycznych
Aby dowiedzieć się, które urządzenie domowe nadaje się do okablowania elektrycznego w domu i do którego lepiej jest użyć urządzenia przemysłowego, musisz zwrócić uwagę na jego moc. Ten parametr jest zawsze zapisany w instrukcji obsługi lub specyfikacjach technicznych urządzenia.
Warto zachować ostrożność, jeśli wskazana moc przekracza 1, 5 kW, ponieważ w przypadku takich urządzeń należy zastosować zwiększony przekrój przewodów sieci zasilającej. Zwykle urządzenia gospodarstwa domowego mają mniejszą moc.
Wyjątkiem mogą być pralki, kuchenki elektryczne, niektóre rodzaje odkurzaczy. Domy z piecami elektrycznymi zawsze mają osobne okablowanie, a do zasilania pralki lepiej jest rozciągnąć oddzielny drut o zwiększonym przekroju.
Następnie powinieneś zdecydować o wyborze wyłącznika dla grup odbiorców prądu elektrycznego. Należy go wybrać specjalnie dla grupy, aby zaoszczędzić miejsce w panelu dystrybucyjnym i uzyskać większą swobodę w podłączaniu urządzeń do różnych gniazd. Które grupy lepiej wybrać :
- Kuchenka elektryczna;
- Pralka i podgrzewacz wody;
- Pozostałe gniazda i oświetlenie.
W domach z piecami elektrycznymi piec będzie miał najwyższe zużycie. Jego moc szacowana jest na 10 kW, co przy standardowym napięciu 220 V oznacza prąd pobierany 45 A, ponieważ tutaj jest 1. Potrzebna jest osobna maszyna do kuchenki elektrycznej, więc tutaj jest wybrana na 50 amperów.
Pralka wyróżnia się również wysokim zużyciem prądu. Standardowa pralka zużywa 2, 5 kW, co odpowiada 12, 5 A. Pomimo cosφ = 0, 8 silnika elektrycznego pralki, ma dużą ilość elektroniki, więc do obliczeń bierzemy cosφ = 1. Jeszcze większa moc z grzałki wynosi do 8 kW . Jeśli planujesz używać ich jednocześnie z myjką, powinieneś wziąć maszynę o wysokim natężeniu, ponieważ całkowita moc tych dwóch urządzeń wyniesie 10, 5 kW, to znaczy, potrzebujesz innej maszyny na 50 A. Lepiej jest zrobić dwie osobne maszyny: 40 A dla podgrzewacza wody, i 15 A do pralki.
Pozostałe wyloty i oświetlenie można zdefiniować w osobnej grupie. Ich całkowite zużycie energii szacuje się na 1, 5 kW, co oznacza, że maszyna 10 A wystarczy dla trzeciej grupy.
Przyrządy pomiarowe
Pomiary wartości elektrycznych są wykonywane za pomocą specjalnych urządzeń. Prąd jest mierzony za pomocą amperomierza, napięcie za pomocą woltomierza, a moc może być mierzona za pomocą watomierza lub może być obliczona przy użyciu wzoru z wartości dwóch pierwszych wartości.
Za pomocą kalkulatora online można obliczyć nie tylko prąd o znanej mocy konsumentów, ale także przekrój przewodów potrzebnych do okablowania.
Obliczanie aktualnej wytrzymałości i parametrów okablowania dla mocy odbiorców energii elektrycznej jest bardzo ważną częścią projektu budynku lub mieszkania, dlatego należy podejść do tego ostrożnie i odpowiedzialnie.