Výpočet spotřeby energie: definice, vzorec a možnosti

Majitelé bytů, soukromých domů a dalších elektrifikovaných objektů se často potýkají s otázkou stanovení hodnot základních elektrických veličin, protože výpočet výkonu na základě přípustné intenzity proudu a známého napětí nebo řešení inverzního problému není příliš jednoduché. .

Přímá aplikace známého Ohmova zákona bez zohlednění vlastností domácích sítí a zařízení může vést k nesprávnému výsledku.

V tomto materiálu pochopíme, co je síla, a řekneme vám, jak vypočítat tento indikátor.

Základní pojmy veličin

Elektrické výpočty jsou založeny na dobře známých vztazích mezi proudem (I, Ampere), napětím (U, Volt), hodnotou výkonu (P, Watt) a odporem (R, Ohm). Praktické výpočty obvykle vyžadují znalost hodnot prvních tří.

Upozorňujeme, že číselné vyjádření uvedených hodnot nestačí – jsou potřeba další charakteristiky, které odhalí režim spotřeby energie.

Síla elektrického proudu

Výpočet dostatečného průřezu vodičů a jmenovitého výkonu jističe pro konkrétní větev elektrické sítě se provádí podle hodnoty maximálního možného proudu pro tento úsek. To je nutné, aby se zabránilo vznícení elektroinstalace, což často vede k požáru.

Provozní parametry strojů a proudových chráničů se volí podle požadavků předpisů. Pro určení přípustného průřezu žil v závislosti na maximální možné proudové síle je nutné použít tabulku poskytnutou výrobcem produktu, protože kabely jsou nejčastěji vyráběny podle specifikací, nikoli podle GOST.

Kabely vyrobené v souladu s GOST (vlevo) a TU (vpravo) se stejnými značkami se liší jak vizuálně, tak v základních vlastnostech

Protože sílu elektrického proudu lze vypočítat na základě energie spotřebované zařízeními a síťového napětí, je nutné správně určit hodnoty těchto dvou indikátorů.

Napětí v domácnosti

Mnoho majitelů bytů se domnívá, že standardní fázové napětí pro potřeby domácnosti je přibližně 220 V. Ve většině případů je to pravda. Ačkoli GOST 29322-2014 od 01.10.2015 v rámci Ruské federace mělo dojít k přechodu na systém 230 V kompatibilní se zeměmi EHS.

Odchylka 5 % od normy je přijatelná pro jakékoli období a 10 % pro období nepřesahující 1 hodinu. Podle starých pravidel tedy může hodnota napětí kolísat v rozmezí od 198 do 242 V a podle současné GOST – od 207 do 253 V.

Existují i ​​případy, kdy je napětí v síti dlouhodobě výrazně nižší než standardní. Tato situace nastává, když je celkový výkon elektrospotřebičů připojených na pobočku mnohem vyšší, než je plánováno a při zapnutí většiny z nich dochází k „výpadku sítě“.

Tento problém se vyskytuje v oblasti odpovědnosti organizací odpovědných za dodávku elektřiny a je spojen s přetěžováním distribučních transformátorů, zhoršováním stavu rozvoden nebo nedostatečným průřezem vodičů.

Snížení vstupního napětí vede nejen ke změně parametru proudu a možnému vypnutí ochrany, ale také k rychlému výpadku elektrických spotřebičů obsahujících asynchronní elektromotory nebo složité elektroniky.

Chcete-li zjistit skutečnou hodnotu napětí, musíte pravidelně provádět měření pomocí voltmetru. Pokud ukazatele velmi kolísají, pak je nutné použít stabilizátor nebo dražší měnič s funkcí akumulace elektřiny.

Nuance v pojetí výkonu elektrických spotřebičů

Všechna zařízení, která spotřebovávají elektřinu, mají takový parametr jako výkon. Čím vyšší je tento indikátor, tím více energie zařízení odebírá z obvodu.

Existují tři typy napájení:

• Aktivní (P). Charakterizuje rychlost přeměny elektrické energie na jinou formu, například elektromagnetickou nebo tepelnou. Je třeba ji zohlednit při výpočtu nevratných nákladů na elektrickou energii, a tedy i nákladů na provoz zařízení. Jednotka měření – W.
• Reaktivní (Q). Charakterizuje energii, která přichází ze zdroje (transformátoru) do reaktivních prvků spotřebiče (kondenzátory, vinutí motoru), ale poté se téměř okamžitě vrací do zdroje. Jednotkou měření je W nebo var (interpretace je jalový voltampér).
• Plný (S). Charakterizuje zatížení, které spotřebitel působí na prvky obvodu. Používá se při výpočtu průřezové plochy kabelu a výběru jmenovitého výkonu strojů, to znamená, že proudová síla se vypočítá na základě plného výkonu všech elektrických spotřebičů připojených k obvodu. Jednotkou měření je W nebo V*A (V*A – voltampéry).

Všechny tyto parametry lze přepočítat pomocí fázového úhlu, který vzniká mezi vektorem napětí a proudem (f):

Mezi domácí spotřebiče, u kterých může celkový výkon výrazně převyšovat činný výkon, patří chladničky, pračky, zářivky a některé úsporné zářivky a také jednotky výkonové elektroniky.

Na motorech je obvykle uveden činný výkon a koeficient. V tomto případě se celkový výkon vypočítá následovně: S = P / cos(f) = 750 / 0.78 = 962 W

Existuje také něco jako špičkový nebo startovací výkon. Faktem je, že zrychlení motorů vyžaduje mnohem více úsilí než udržení jejich rotace. Když tedy zapnete spotřebiče, jako je lednička nebo pračka, dojde na části okruhu ke krátkodobému rázu zátěže.

Startovací proudy mohou být několikanásobně vyšší než provozní proudy. Toto je třeba vzít v úvahu při výpočtu požadovaného průřezu kabelu a výběru jmenovitého výkonu stroje.

K tomu je třeba určit zařízení s největším rozdílem ve startovacím a provozním výkonu a přidat jej k celkové hodnotě. Startovací proudy jiných zařízení lze ignorovat, protože pravděpodobnost současné aktivace motorů pro různé spotřebiče je prakticky nulová.

Lineární a fázové vztahy

V současné době se rozšířila praxe připojení domácích předmětů k třífázovým elektrickým sítím.

To je oprávněné z následujících důvodů:

• Značná spotřeba energie. V tomto případě bude připojení vysoce výkonné jednofázové sítě velmi iracionální kvůli velkému průřezu kabelu a vysoké spotřebě materiálu transformátoru.
• Dostupnost zařízení pracujících na třech fázích. Realizace obvodu pro připojení takového zařízení k jednofázovému obvodu není příliš jednoduchá a je zatížena rušením, ke kterému dochází například při spouštění asynchronního motoru.

Existují dva způsoby připojení třífázových zařízení – „hvězda“ a „trojúhelník“.

Schématická schémata přenosu výkonu ve třech fázích. Dostali jména „hvězda“ a „trojúhelník“ kvůli jejich geometrické podobnosti s těmito objekty

V obvodech hvězdicového typu jsou lineární a fázové proudy totožné a lineární napětí je 1,73krát větší než fázové napětí:

Tento vzorec vysvětluje známý poměr napětí pro domácnosti a průmyslové sítě nízkého napětí s frekvencí 50 Hz: 220 / 380 V (podle nového GOST: 230 / 400 V).

U trojúhelníkového zapojení je naopak napětí stejné a lineární proudy jsou větší než fázové proudy:

Tyto vzorce lze použít pouze se symetrickým fázovým zatížením. Pokud je odběr proudu přes kabely odlišný (nesymetrický přijímač), provedou se výpočty pomocí pravidel vektorové algebry a výsledný vyrovnávací proud je kompenzován neutrálním vodičem. U sítí s připojenými domácími spotřebiči jsou však takové případy vzácné.

Vztah mezi základními veličinami

Nejběžnějším úkolem běžných spotřebitelů je výpočet skutečné intenzity proudu. Jak tedy správně vypočítat proud na základě známých hodnot napětí a výkonu? Je nutné to vyřešit zdůvodněním průřezových hodnot jader a jmenovitého výkonu stroje s technickými informacemi o zařízeních, která budou napájena do tohoto obvodu.

Po výpočtu proudu se často volí kabely s nejmenším přípustným průřezem. To však není vždy správné, protože takové řešení vede k výrazným omezením, když je nutné do sítě přidat nové elektrické spotřebiče.

Někdy je nutné provést zpětné výpočty a určit, jaký celkový výkon lze připojit k zařízením se známým napětím a maximálním přípustným proudem, který je omezen stávajícím zapojením.

Tyto dva problémy pro jednofázový obvod můžete vyřešit pomocí jednoduchého vzorce:

kde S – celkový celkový výkon všech elektrických spotřebičů.

Pro výpočet parametrů jednofázového obvodu je vhodný koláčový graf odrážející Ohmův zákon a vyjadřující závislost výkonu, proudu, napětí a odporu

Chcete-li vyřešit problém výpočtu síly proudu ze známých nebo vypočtených hodnot výkonu a napětí v třífázovém obvodu, musíte znát celkové zatížení každé fáze.

Jak požadovaný průřez žil kabelu, tak i minimální přípustný jmenovitý výkon stroje se volí podle nejvytíženější linky s ohledem na to, že:

Přípustný výkon pro každou fázi lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:

kde I – maximální přípustný proud pro stávající vedení.

Závěry a užitečné video k tématu

Výpočet síly proudu podle výkonu pro výběr průřezu kabelu:

Určení příkonu skupin elektrických spotřebičů na příkladu soukromého domu:

Můžete vypočítat proudovou sílu a určit parametry zapojení nebo sami určit přípustný výkon ve stávajícím obvodu. Pro správné vyřešení problému je nutné vzít v úvahu nuance, které se objevují v praxi, a nejen používat známé vzorce, které fungují za „ideálních“ podmínek.

Pokud máte dotazy k tématu článku nebo můžete k tomuto materiálu přidat zajímavé informace, zanechte prosím své komentáře v bloku níže.

Bez elektřiny se dnes v podstatě nedá žít. Jsou s ní vázány veškeré lidské aktivity doma i v práci. Většina domácích a průmyslových spotřebičů běží na elektřinu. A nejdůležitějším aspektem za takových okolností je správný výpočet elektrického výkonu.

Co je síla v elektřině?

Tento ukazatel znamená číselnou míru množství energie, které odpovídá rychlosti změny, respektive jejího přenosu v síti. Domácí spotřebiče mají přesně takové množství elektřiny, které je nutné pro jejich normální fungování – to je spotřeba elektrické energie. Ve statických zařízeních se elektřina přeměňuje na světlo nebo teplo. A v zařízeních s pohyblivými pracovními prvky – do energie mechanického pohybu.

Formulace je vyjádřena přesně takto: výkon (P) je brán jako výsledek součinu okamžitých hodnot napětí (U) a proudu (I) na části elektrického obvodu.

Celkový (celkový) výkon je tvořen těmito sběrnými prvky: činným a jalovým. Spotřeba (aktivní) se měří ve wattech (W, kW), jalová – v jalových voltampérech (VAr, kVAr). Celkem – ve voltampérech (VA).

Postup pro výpočet elektrické energie doma

Chcete-li provést předběžné výpočty, měli byste nejprve shromáždit charakteristiky všech bodů spotřeby energie, které jsou připojeny k síti. Chcete-li to provést, musíte dodržovat následující pořadí:

1. Napište seznam všech zařízení.
2. V každé položce na seznamu byste měli uvést tuto požadovanou hodnotu, kterou lze převzít z údajů o pasu.
3. Proveďte celkový počet svítidel.
4. Sečtěte ukazatele bodů 2 a 3.
5. Výsledné číslo by mělo být zaokrouhleno nahoru a přidáno o 15-25 %, aby se předešlo možnému přetížení.

Chcete-li vypočítat přesnější ukazatele, měli byste také vzít v úvahu takovou hodnotu, jako je koeficient poptávky. Tato hodnota je určena celkovým výkonem a je stanovena stávajícími regulačními parametry.

Instalovaný (deklarovaný) výkon, kW	na 14	>14-20	>20-30	>30-40	>40-50	>50-60	> 70
Faktor poptávky	0,8	0,65	0,6	0,55	0,5	0,48	0,45

Celková hodnota by se měla vynásobit tímto koeficientem. A konečné číslo bude odrazem potřeby elektřiny.

Odhad hodnoty střídavého elektrického proudu při jednofázové zátěži

Odpovídající výpočet se provádí pro samostatnou budovu nebo byt s připojenou jednofázovou elektrickou sítí. V tomto případě je střídavý výkon 220 voltů pro osvětlení a domácí elektrické spotřebiče. Chcete-li to provést, sečtěte všechna možná spojení.

Proud v kabeláži při celkovém výkonu se vypočítá pomocí následujícího vzorce:

kde I je proud v ampérech, P je výkon ve wattech, U je napětí ve voltech, cos φ je násobič fázového posunu v síti střídavého proudu, ke které jsou připojeny elektrické spotřebiče.

Říká se mu také indikátor napájení. Tato hodnota se může lišit od 0 do 1. Čím je větší a blíže 1, tím je výhodnější. Pro běžné domácí sítě se bere hodnota tohoto koeficientu 0,95. Dosazením všech známých hodnot do vzorce:

• P je součet mocnin připojených zařízení;
• U – instalované síťové napětí 220 voltů;
• cos φ – 0,95.

To vám umožní následně vypočítat požadovaný průřez vodiče pro přívod do elektroměru a také parametry pro automatické spouštěče při zapojení. Tyto výpočty budou vhodné pro jiné objekty, které mají podobný jednofázový vstup.

Odhad hodnoty střídavého elektrického proudu při třífázové zátěži

Pro další vzorek si můžete vzít podobnou obytnou budovu, kde je do měřiče dodáván střídavý proud 380/220 voltů. Indikace dvou napětí znamená, že při takovém zapojení jsou připojeny čtyři vodiče, z nichž 3 jsou fázované a jeden je nulový (nebo nulový podle předchozího označení).

Při této možnosti připojení se mezi fázovanými vodiči vytvoří napětí 380 V. Říká se tomu lineární. A mezi libovolným fázovaným a neutrálním – 220 V. Toto napětí se nazývá fáze. V tomto případě můžete připojit jakýkoli elektrický domácí spotřebič k nulovému nebo fázovému vodiči. S touto možností existují v domě současně třífázové a jednofázové zátěže.

Pokud je nutné připojit zařízení s třífázovou zátěží, měla by být třífázová síť vypočtena na základě tohoto vzorce:

Při použití možnosti kombinovaného připojení (pokud existují zařízení s jednofázovým a třífázovým systémem připojení) byste se měli snažit o jednotné připojení k samostatné fázi. Konečný součet bude součtem proudů připojených samostatně ke každé fázi a ze zařízení s jednofázovým připojením.

Odhad hodnoty při konstantním elektrickém proudu

Stejnosměrný proud se používá ve spotřební elektronice a automobilových aplikacích. Pokud jsou při instalaci dalších spotřebitelů potřeba výpočty, měla by být dodržena určitá sekvence.

Příklad výpočtu pro instalaci další žárovky na auto. Je známo, že dodávaná pojistka vydrží proud až 10 ampér. Stávající žárovka je 60 wattů. A nově připojený má 65 wattů. Ze vzorce víme:

Spotřebu proudu můžete vypočítat tak, že nejprve sečtete výkon obou žárovek: 65 + 60 = 125 wattů. V případě stejnosměrného proudu se cos φ nebere v úvahu. Napětí automobilové sítě je obvykle 12 voltů. Síla proudu (I) tedy bude 10,42 A. Je zřejmé, že instalovaná pojistka to nemusí vydržet. A měl by být vyměněn za výkonnější. Kromě toho musíte vzít v úvahu odpor a průřez vodiče.

Pro výpočet elektrického výkonu pomocí proudu a napětí je vhodné dosadit počáteční data do navrženého kalkulátoru. To značně zjednoduší veškeré výpočty.

Kalkulačka převodu proudu na výkon

Kalkulačka výkonu motoru auta

Kalkulačka doby vybíjení baterie

Online kalkulačka pro výpočet doby nabíjení baterie (stejnosměrným proudem), jak dlouho baterii nabíjet

Kalkulačka pro výpočet svodového proudu v autě a doby vybití baterie

Kalkulačka velikosti motoru

12 996 zobrazení
Mohlo by vás také zajímat.

Stavební kalkulačky 0 13 216 zobrazení

Odhad je jednou z nejdůležitějších částí každého projektu. Při výstavbě, montáži a inženýringu

Stavební kalkulačky 0 41 813 zobrazení
“Co bychom měli postavit dům – stačí vykopat základovou jámu. ” Tato píseň má celý smysl

Stavební kalkulačky 0 201 745 zobrazení

Ve stavebnictví lze ke zlepšení zvukové izolace použít různé metody a v případě potřeby i vyrovnání

Stavební kalkulačky 0 12 996 zobrazení

Bez elektřiny se dnes v podstatě nedá žít. Na něm je založena veškerá lidská činnost.