La proiectarea circuitelor electrice se efectuează calculul puterii. Pe baza acestuia, elementele principale sunt selectate și se calculează sarcina admisă. În cazul în care calculul pentru circuitul DC nu este dificil (în conformitate cu legea lui Ohm, este necesar să se înmulțească curentul cu tensiunea - P = U * I), apoi calcularea puterii de curent alternativ nu este atât de simplă. Pentru o explicație este necesar să se întoarcă la elementele de bază ale ingineriei electrice, fără a intra în detalii, vom da un scurt rezumat al tezelor principale.
Puterea totală și componentele acesteia
În circuitele de curent alternativ, calculul puterii se efectuează luând în considerare legile variațiilor de tensiune sinusoidală și de curent. În legătură cu aceasta, se introduce conceptul de putere totală (S), care include două componente: reactiv (Q) și activ (P). O descriere grafică a acestor cantități poate fi făcută printr-un triunghi de putere (vezi figura 1).
Componenta activă (P) înseamnă puterea încărcăturii utile (conversia irevocabilă a energiei electrice în căldură, lumină etc.). Această valoare este măsurată în wați (W), la nivelul gospodăriei este obișnuit să se calculeze în kilowați (kW), în zona de producție - megawați (mW).
Componenta reactivă (Q) descrie sarcina electrică capacitivă și inductivă în circuitul de curent alternativ, unitatea de măsură a acestei cantități este Var.
Fig. 1. Triunghiul puterilor (A) și al tensiunilor (B)
În conformitate cu reprezentarea grafică, relațiile din triunghiul de putere pot fi descrise folosind identități trigonometrice elementare, ceea ce face posibilă utilizarea următoarelor formule:
- S = √ P 2 + Q 2. - pentru putere maximă;
- și Q = U * I * cosφφ. și P = U * I * sin φ - pentru componentele reactive și active.
Aceste calcule sunt aplicabile la o rețea monofazată (de exemplu, consumator 220) pentru a calcula o rețea de alimentare cu trei faze (380) în formulă trebuie să adăugați factor - √ 3 (cu sarcină simetrică) sau să rezume puterea tuturor fazelor (dacă sarcina este asimetrică).
Pentru o mai bună înțelegere a procesului de expunere la componentele puterii totale, să luăm în considerare manifestarea "pură" a încărcăturii în forma activă, inductivă și capacitivă.
Încărcare activă
Să luăm o schemă ipotetică folosind o rezistență activă "pură" și o sursă corespunzătoare de tensiune alternativă. O descriere grafică a funcționării unui astfel de circuit este prezentată în Figura 2, unde sunt afișați parametrii principali pentru un anumit interval de timp (t).
Figura 2. Puterea unei sarcini active ideale
Putem vedea că tensiunea și curentul sunt sincronizate atât în fază cât și în frecvență, în timp ce puterea are o frecvență dublă. Rețineți că direcția acestei cantități este pozitivă și este în continuă creștere.
Sarcina capacitivă
După cum se poate observa în figura 3, graficul caracteristicilor de încărcare capacitivă este puțin diferit de cel activ.
Figura 3. Graficul încărcării capacitive ideale
Frecvența oscilației puterii capacitive este dublă frecvenței sinusoidului de tensiune. În ceea ce privește valoarea totală a acestui parametru, acesta este zero în timpul unei perioade armonice. Nu există, de asemenea, o creștere a energiei (ΔW). Acest rezultat indică faptul că mișcarea sa are loc în ambele direcții ale lanțului. Adică, atunci când crește tensiunea, acumularea de încărcare în rezervor are loc. Când apare o jumătate de ciclu negativ, încărcarea acumulată este descărcată în circuitul circuitului.
În timpul acumulării de energie în capacitatea încărcăturii și descărcarea ulterioară, nu se efectuează nici o muncă utilă.
Sarcina inductivă
Graficul de mai jos prezintă natura sarcinii inductive "curate". După cum se poate vedea, numai direcția de putere sa schimbat, în ceea ce privește acumularea, este zero.
Graficul sarcinii capacitive ideale
Impactul negativ al sarcinii reactive
În exemplele de mai sus, au fost luate în considerare opțiunile în care a fost prezentă o încărcătură reactivă "pură". Factorul de influență al rezistenței active nu a fost luat în considerare. În aceste condiții, efectul reactiv este zero și, prin urmare, nu se poate lua în considerare. După cum știți, în condiții reale, acest lucru este imposibil. Chiar dacă ipotetic ar exista o astfel de sarcină, este imposibil să se excludă rezistența conductorilor de cupru sau aluminiu ai cablului necesari pentru conectarea la sursa de alimentare.
Componenta reactivă se poate manifesta prin încălzirea componentelor active ale circuitului, de exemplu, motorul, transformatorul, firele de conectare, cablul de alimentare etc. Aceasta consumă o anumită cantitate de energie, ceea ce duce la o scădere a caracteristicilor de bază.
Puterea reactivă acționează asupra circuitului după cum urmează:
- nu produce nici o muncă utilă;
- provoacă pierderi serioase și încărcături anormale pe aparatele electrice;
- poate declanșa un accident grav.
De aceea, ceea ce face calculele necesare pentru un circuit nu se poate exclude factorul de influență a sarcinilor inductive și capacitive și, dacă este necesar, să prevadă utilizarea unor sisteme tehnice pentru compensarea acesteia.
Calculul consumului de energie
Într-o viață de multe ori întâlnit cu calculul consumului de energie, de exemplu, pentru verificarea sarcinilor care acționează asupra cablarea de conectare la resurse-electroconsumer (aer conditionat, boiler, cuptor electric, etc). De asemenea, în acest calcul, este nevoie de selectarea dispozitivelor de protecție pentru tabloul de distribuție, prin care apartamentul este conectat la electricitate.
În astfel de cazuri, nu este necesar să se calculeze puterea de curent și de tensiune, este suficient să se însumeze energia consumată a tuturor dispozitivelor care pot fi pornite simultan. Fără a comunica cu calculele, puteți afla această valoare pentru fiecare dispozitiv în trei moduri:
- se referă la documentația tehnică a dispozitivului;
- privind această valoare pe eticheta panoului din spate;
Consumul de energie al dispozitivului este adesea indicat pe partea din spate
Tabelul valorilor medii ale consumului de energie
La calcul, trebuie avut în vedere faptul că capacitatea de pornire a unor aparate electrice poate diferi semnificativ de cea nominală. Pentru dispozitivele de uz casnic acest parametru este, practic, nu a indicat în documentația tehnică, cu toate acestea vă rugăm să consultați tabelul corespunzător, care conține valorile medii ale parametrilor puterii de pornire pentru diferitele dispozitive (de dorit pentru a selecta valoarea maximă).
Calculator online gratuit: calculul secțiunii transversale a cablului pentru curent și curent. Introduceți datele inițiale și obțineți rezultatul calculului. Puterea de încărcare (W) sau curent (A)
Puterea activă și reactivă poate fi numai în curent alternativ, deoarece caracteristicile rețelei (curent și tensiune) la constanta sunt întotdeauna egale. Calculul puterii active ia în considerare unghiul de deplasare a fazei sau coeficientul (cos φ), atunci
Calcularea secțiunii transversale a cablului pentru curent și curent. Diff Automaton ABB - ce este? Tablou de comandă pentru mașini automate și contoare electrice.
Calcularea secțiunii transversale a cablului pentru curent și curent. Diff Automaton ABB - ce este? Tablou de comandă pentru mașini automate și contoare electrice.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: