Расчет тока по мощности — как правильно вычислить
Часто возникает ситуация, когда известна мощность электродвигателя или потребляемая мощность какого-то прибора в кВт или Ваттах, а какое значение выставить на токовом реле или автоматическом выключателе непонятно. Или чисто бытовой вопрос как расчитать ток вводного автомата в квартиру, если разрешенная мощность на вводе 6 или 10 кВт. Эта статья написана так чтобы быть понятной даже для далеких от техники и электричества людей. Но и те, кто просто давно не пользовался и забыл нужные формулы тоже найдет здесь нужную информацию. Здесь мы разберемся как рассчитать ток по мощности, так и наоборот, как сделать расчет мощности по току.
Что такое ток, напряжение и мощность
Чтобы понять работу эклектической сети представим, что напряжение – это перепад высоты. Например, есть точка А (это фаза), которая на 220 см выше точки В (это ноль). И между этими точками наклонно проложена труба. Если залить воду в верхний конец трубы она потечет вниз – это можно сравнить с электрическим током. Чем больше воды течет, тем больше ток. Теперь представим, что вода течет не просто так, а попадает на колесо мельницы. Чем больше воды и чем сильнее она разогнана, тем более тяжелое колесо этот поток сможет сдвинуть и разогнать до более высокой скорости – это мощность. То есть мощность – это количество полезной работы, которую может сделать электрический ток.
Если мы не можем изменить наклон (напряжение) чтобы увеличить количество выполняемой работы, остается увеличивать ток. А значит лить воды побольше и брать трубу потолще. Вот тут прямая аналогия между толщиной провода и диаметром трубы. Через толстый провод может «пролезть» больше тока.
ВАЖНО! Не стоит ставить на ввод старого дома автоматический выключатель слишком большого номинала. Ну чтобы хватало и можно было одновременно и чайник, и стиральную машинку и микроволновку включить. Старая проводка, которая была рассчитана на 5-6 кВт общей нагрузки этого не выдержит и сгорит первой, хорошо если не вместе с домом.
Но сколько это вот это не слишком много и есть ли какой-то калькулятора мощности и тока.
Формула расчета мощности однофазной и трехфазной нагрузки
В бытовых сетях напряжение как правило 220 В – это однофазная сеть, где есть одна фаза, ноль, ну и в современных сетях кроме нуля есть еще провод заземления. Если какой-то электродвигатель или другой прибор рассчитан на работу в трехфазной сети, то на нем часто указано напряжение 220/380В или 250/400. В таких цепях идет три фазных провода, один нулевой, ну и защитное заземление. Напряжение в 380В получается между разными фазами. В это же время напряжение (разница потенциалов) любой из фаз относительно нуля 220В. Не будем здесь разбирать подробно как это получается, там все дело в сдвиге фазного напряжения в сетях переменного тока именно поэтому напряжение между соседними фазами каждая из которых дает 220В относительно нуля 380 В, а не 440В.
Есть формула определения электрической мощности из школьного курса физики:
P=U*I,
где Р – это мощность в ваттах или киловаттах, U – напряжение в вольтах, I – это сила тока в амперах.
I = P/U
Она прекрасно работает для постоянного тока, там, где питанием служит батарейка или аккумулятор. Но с цепями переменного тока где направление движения тока меняется 50 раз в секунду все немного по-другому.
Продолжая нашу аналогию перепадами уровней и трубами наша точка А (фаза) 50 раз в секунду меняет положение то выше, то ниже нуля, на 220см. И эта «болтанка» вносит свои коррективы.
Формула для расчета тока по мощности для однофазной сети переменного тока:
I = P / (U × cosφ)
Здесь появляется новая величина – cosⱷ (косинус фи) в бытовых электросетях она равна 0,9-0,98. Угол ⱷ — это угол между вектором тока и напряжения, и чем этот угол меньше, тем ближе косинус к единице. По сути она показывает насколько эффективно работает электрический ток.
Если продолжить нашу аналогию с водой и перепадами уровней, то здесь таким углом ⱷ может быть задержка в токе воды. Когда перепад высоты уже изменился на противоположный, а вода в трубах в обратную сторону течь еще не начала. Вода никуда не девается и все равно доходит куда нужно, но момент инерции задерживает поток и немного снижает эффективность.
Для примера посчитаем какой ток потребляет электрочайник мощностью 2кВт и компьютер с монитором общей мощностью 450 Вт.
Итак, известно:
- напряжение бытовой сети – 220В частотой 50Гц;
- примем cosⱷ = 0,95
- мощность1 = 2000 Вт, мощность2 = 450 Вт.
Ток, потребляемый чайником:
I = 2000/(220*0,95) = 2000/209 = 9,6 ампер
Ток, потребляемый компьютером:
Но что, если нужно подобрать автомат защиты или тепловое реле для трехфазной цепи. Например, для подключения циркулярной пилы с трехфазным двигателем. Здесь расчёт тока по мощности выглядит так
I = P / (U × cosφ × √3)
Здесь добавляется , и величина косинуса фи, в трехфазных сетях тоже меньше. Все зависит от нагрузки. Электромоторы как раз снижают этот показатель. И на табличке каждого электродвигателя кроме номинального напряжения и мощности указывается паспортное значение cosⱷ. Чаще всего это значение находится в диапазоне от 0,78 до 0,88, в зависимости от года выпуска и класса двигателя.
Для примера допустим, что у нас электродвигатель:
- мощностью 3 кВт;
- косинусом фи – 0,83;
- подключен треугольником – значит напряжение 380В.
I = 3000/(380*0,83*1,732) = 5,5 ампер
Вы, наверное, заметили, что токи в трехфазных сетях всегда меньше по сравнению с однофазными при одинаковой полезной мощности. Это действительно так и не только за счет более высокого напряжения. Но физические принципы здесь разбирать не будем, но будем рады если те, кому интересно докопаться до сути найдет ответ самостоятельно.
Как подобрать автоматический выключатель по нагрузке бытовой техники
Разберем обратную ситуацию, когда есть автоматические выключатели стандартных номиналов: 10; 16; 25; 32; 40 А. Как определить какую нагрузку они выдерживают и сколько розеток можно подключить к одному выключателю.
Скорее всего речь идет о бытовой однофазной сети напряжением 220 А и можно воспользоваться теми же формулами, что описаны выше.
Но для приблизительных расчетов можно воспользоваться приведенными коэффициентами. Для однофазной сети это 4,6. Например нужно быстро прикинуть какую мощность выдержит автомат на 16А
16/4,6 =3,47 кВт
Это довольно много, значит можно смело подключать четыре розетки, например, на кухне. Каждая бытовая розетка рассчитана на ток 10 А. Но вряд ли все четыре розетки будут задействованы и загружены одновременно. Возможна ситуация, когда одновременно работает электрочайник и микроволновая печь, но их суммарную нагрузку (чайник 2 кВт + микроволновка 1 кВт) автомат вполне выдержит.
Для особо мощных потребителей стиральной машины или электродуховки лучше выделить отдельный автоматический выключатель на одну розетку.
Электроплиту с духовкой нужно запитывать отдельной кабельной линией через специальный силовой разъем. В квартирах где по проекту изначально предполагалась электроплита вся подводка для подключения должна быть подготовлена строителями.
Для трехфазных сетей тоже есть такие приблизительные коэффициенты, но там еще нужно учитывать к фазному или линейному напряжению должна быть подключена нагрузка (220 или 380В). И если выбрать неправильный вариант можно сильно ошибиться поэтому приводить в этой статье мы их не будем. Лучше обратиться к профессионалам в крайнем случае воспользоваться одним из множества онлайн калькуляторов для расчетов мощности и тока.
Не менее важно правильно подобрать сечение проводов и кабелей для проводки, см. таблицу ниже.
Надеемся материал статьи был для вас полезен. Если нужно подобрать автоматические выключатели и корпус для квартирного щитка звоните по номеру 066 165-65-35.
Как рассчитать мощность электрического тока?
Большинство бытовых приборов, подключаемых к сети, характеризуются таким параметром, как электрическая мощность устройства. С физической точки зрения мощность представляет собой количественное выражение совершаемой работы. Поэтому для оценки эффективности того или иного устройства вам необходимо знать нагрузку, которую он будет создавать в цепи. Далее мы рассмотрим особенности самого понятия и как найти мощность тока, обладая различными характеристиками самого устройства и электрической сети.
Понятие электрической мощности и способы ее расчета
С электротехнической точки зрения она представляет собой количественное выражение взаимодействия энергии с материалом проводников и элементами при протекании тока в электрической цепи. Из-за наличия электрического сопротивления во всех деталях, задействованных в проведения электротока, направленное движение заряженных частиц встречает препятствие на пути следования. Это и обуславливает столкновение носителей заряда, электроэнергия переходит в другие виды и выделяется в виде излучения, тепла или механической энергии в окружающее пространство. Преобразование одного вида в другой и есть потребляемая мощность прибора или участка электрической цепи.
В зависимости от параметров источника тока и напряжения мощность также имеет отличительные характеристики. В электротехнике обозначается S, P и Q, единица измерения согласно международной системы СИ – ватты. Вычислить мощность можно через различные параметры приборов и электрических приборов. Рассмотрим каждый из них более детально.
Через напряжение и ток
Наиболее актуальный способ, чтобы рассчитать мощность в цепях постоянного тока – это использование данных о силе тока и приложенного напряжения. Для этого вам необходимо использовать формулу расчета: P = U*I
Где:
- P – активная мощность;
- U – напряжение приложенное к участку цепи;
- I — сила тока, протекающего через соответствующий участок.
Этот вариант подходит только для активной нагрузки, где постоянный ток не обеспечивает взаимодействия с реактивной составляющей цепи. Чтобы найти мощность вам нужно выполнить произведение силы тока на напряжение. Обе величины должны находиться в одних единицах измерения – Вольты и Амперы, тогда результат также получится в Ваттах. Можно использовать и другие способы кВ, кА, мВ, мА, мкВ, мкА и т.д., но и параметр мощности пропорционально изменит свой десятичный показатель.
Через напряжение и сопротивление
Для большинства электрических устройств известен такой параметр, как внутреннее сопротивление, которое принимается за константу на весь период их эксплуатации. Так как бытовые или промышленные единицы подключаются к источнику с известным номиналом напряжения, определять мощность достаточно просто. Активная мощность находится из предыдущего соотношения и закона Ома для участка цепи, согласно которого ток на участке прямо пропорционален величине приложенного напряжения и имеет обратную пропорциональность к сопротивлению:
I = U/R
Если выражение для вычисления токовой нагрузки подставить в предыдущую формулу, то получится такое выражение для определения мощности:
P = U*(U/R)=U2/R
Где,
- P – величина нагрузки;
- U – приложенная разность потенциалов;
- R – сопротивление нагрузки.
Через ток и сопротивление
Бывает ситуация, когда разность потенциалов, приложенная к электрическому прибору, неизвестна или требует трудоемких вычислений, что не всегда удобно. Особенно актуален данный вопрос, если несколько устройств подключены последовательно и вам неизвестно, каким образом потребляемая электроэнергия распределяется между ними. Подход в определении здесь ничем не отличается от предыдущего способа, за основу берется базовое утверждение, что электрическая нагрузка рассчитывается как P = U×I, с той разницей, что напряжение нам не известно.
Поэтому ее мы также выведем из закона Ома, согласно которого нам известно, что падение напряжения на каком-либо отрезке линии или электроустановки прямо пропорционально току, протекающему по этому участку и сопротивлению отрезка цепи:
U=I*R
после того как выражение подставить в формулу мощности, получим:
P = (I*R)*I =I2*R
Как видите, мощность будет равна квадрату силы тока умноженной на сопротивление.
Полная мощность в цепи переменного тока
Сети переменного тока кардинально отличаются от постоянного тем, что изменение электрических величин, приводит к появлению не только активной, но и реактивной составляющей. В итоге суммарная мощность будет также состоять активной и реактивной энергии:
Где,
- S – полная мощность
- P – активная составляющая – возникает при взаимодействии электротока с активным сопротивлением;
- Q – реактивная составляющая – возникает при взаимодействии электротока с реактивным сопротивлением.
Также составляющие вычисляются через тригонометрические функции, так:
P = U*I*cosφ
Q = U*I*sinφ
что активно используется в расчете электрических машин.
Рис. 1. Треугольник мощностейПример расчета полной мощности для электродвигателя
Отдельный интерес представляет собой нагрузка, подключенная к трехфазной сети, так как электрические величины, протекающие в ней, напрямую зависят от номинальной нагрузки каждой из фаз. Но для наглядности примера мы не будем рассматривать, как найти мощность несимметричного прибора, так как это довольно сложная задача, а приведем пример расчета трехфазного двигателя.
Особенность питания и асинхронной и синхронной электрической машины заключается в том, что на обмотки может подаваться и фазное и линейное напряжение. Тот или иной вариант, как правило, обуславливается способом соединения обмоток электродвигателя. Тогда мощность будет вычисляться по формуле:
S = 3*Uф*Iф
В случае выполнения расчетов с линейным напряжением, чтобы найти мощность формула примет вид:
Активная и реактивная мощности будут вычисляться по аналогии с сетями переменного тока, как было рассмотрено ранее.
Теперь рассмотрим вычисления на примере конкретной электрической машины асинхронного типа. Следует отметить, что официальная производительность, указываемая в паспортных данных электродвигателя – это полезная мощность, которую двигатель может выдать при совершении оборотов вала. Однако полезная кардинально отличается от полной, которую можно вычислить за счет коэффициента мощности.
Рис. 2. Шильд электродвигателяКак видите, для вычислений с шильда мы возьмем следующую информацию об электродвигателе:
- полезная производительность – 3 кВт, а в переводе на систему измерения – 3000 Вт;
- коэффициент полезного действия – 80%, а в пересчете для вычислений будем пользоваться показателем 0,8;
- тригонометрическая функция соотношения активных и реактивных составляющих – 0,74%;
- напряжение, при соединении обмоток треугольником составит 220 В;
- сила тока при том же способе соединения – 13,3 А.
С таким перечнем характеристик можно воспользоваться несколькими способами:
S = 1,732*220*13,3 = 5067 Вт
Чтобы найти искомую величину, сначала определяем активную составляющую:
P = Pполезная / КПД = 3000/0.8 = 3750 Вт
Далее полную по способу деления активной на коэффициент cos φ:
S = P/cos φ = 3750/0. 74 = 5067 Вт
Как видите, и в первом, и во втором случае искомая величина получилась одинакового значения.
Примеры задач
Для примера рассмотрим вычисление на участках электрической цепи с последовательным и параллельным соединением элементов. Первый вариант предусматривает ситуацию, когда все детали соединяются друг за другом от одного полюса источника питания до другого.
Рис. 3. Последовательная расчетная цепьКак видите на рисунке, в качестве источника мы используем батарейку с номинальным напряжением 9 В и три резистора по 10, 20 и 30 Ом соответственно. Так как номинальный ток нам не известен, расчет произведем через напряжение и сопротивление:
P = U2/R = 81 / (10+20+30) = 1.35 Вт
Для параллельной схемы подключения возьмем в качестве примера участок цепи с двумя резисторами и одним источником тока:
Рис. 4. Параллельная схема подключенияКак видите, для удобства расчетов нам нужно привести параллельно подключенные резисторы к схеме замещения, из чего получится:
Rобщ = (R1*R2) / (R1+R2) = (10*15) / (10+15) = 6 Ом
Тогда искомый номинал нагрузки мы можем узнать через значение тока и сопротивления:
P = I2*R = 25*6 = 150 Вт
Видео по теме
youtube.com/embed/JaWqJyaiYvI?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>Как рассчитать силу тока при планировании проекта установки освещения
Промышленное освещение Светодиодное освещение
К Ларсон Электроникс на
При планировании проекта установки освещения важно знать, с какой силой тока может безопасно работать осветительная арматура или устройство. Но что такое сила тока и как она измеряется? Ампер — это форма измерения текущей скорости потока электронов. Ток (I) является одной из трех основных единиц электричества. Два других — это напряжение (v) и сопротивление (R). Ампер — общепринятая стандартная единица измерения скорости электрического тока, протекающего через электрический компонент, например провод.
Расчет силы тока
Простая формула для расчета силы тока состоит в том, чтобы разделить ватты на вольты. Так, например, если мощность осветительного прибора, с которым вы работаете, составляет 60 ватт, а напряжение 12 вольт, разделите 60 на 12, и вы получите пять, то есть ампер.
Существуют инструменты, которые также можно использовать для расчета силы тока, например, мультиметр. Этот инструмент представляет собой небольшое ручное устройство, которое может измерять сопротивление, напряжение и силу тока. Если вы планируете использовать такой инструмент, важно знать, какой рейтинг имеет конкретная модель, которую вы используете. Например, мультиметры будут рассчитаны на определенный ток. Если вы используете мультиметр, рассчитанный на 10 ампер, но пропускаете через него 200 ампер, предохранитель мультиметра сломается.
Понимание и измерение силы тока важно при работе над осветительными или электрическими проектами, поскольку вы должны убедиться, что используемые провода или осветительные приборы не потребляют больше тока, чем они могут выдержать и рассчитаны. В приведенном выше примере проводка в механизме может выдерживать электрический ток до пяти ампер и не более, в зависимости от используемых вольт и ватт. Обязательно проверьте все провода в розетке на силу тока, чтобы узнать, какой ток она может выдержать, прежде чем устанавливать лампы определенной мощности.
Larson Electronics предлагает широкий выбор осветительных приборов для всех видов промышленных и коммерческих нужд, каждый из которых имеет подробное описание с указанием напряжения, мощности и других важных характеристик, чтобы вы могли надлежащим образом планировать свои проекты освещения и электроснабжения.
Подпишитесь на нашу рассылку новостей
Будьте в курсе новых продуктов, кодов скидок и последних новостей от Larson Electronics!
100% конфиденциальность.
Последние сообщения
Разнообразный
Остановить распространение вируса короны COVID-19 на мобильных устройствах
Larson Electronics UV Tablet Box В настоящее время многие компании полагаются на мобильные устройства, включая планшеты, телефоны и цифровые планшеты, во время работы. …
Разнообразный
Покупайте и сдавайте в аренду тележки с ультрафиолетовым излучением для борьбы с вирусом короны COVID-19
Larson Electronics Тележки с УФ-светом – компании по аренде Компании по аренде или предприятия, предлагающие оборудование в аренду или во временное пользование,…
Разнообразный
Быстрая дезинфекция личных устройств с помощью коробок и ламп для УФ-дезинфекции
Настольный ультрафиолетовый санитарный светильник Larson Electronics Установите специальную санитарную зону для личных устройств для дезинфекции коронирусного вируса COVID-19…
Разнообразный
Двойные встраиваемые УФ-лампы Troffer для дезинфекции от вируса короны
УФ-лампы для дезинфекции от Larson Electronics Troffer Что, если одним щелчком выключателя можно уничтожить вирус короны из…
Разнообразный
Поддерживайте работу основных предприятий, связанных с COVID-19, с помощью повышающих трансформаторов
Понижающие повышающие трансформаторы Larson Electronics – Corona Virus Основные предприятия, испытывающие проблемы с электропитанием, должны решить проблему самостоятельно, как.
Как рассчитать силу тока для светодиодных ламп
Хотя есть три способа узнать силу тока ваших ламп, самый простой из них — использовать базовую формулу деления мощности в ваттах (Вт) на вольты (В) напряжения. Например, если мощность осветительного прибора, с которым вы работаете, составляет 60 ватт, а напряжение 12 вольт, разделите 60 на 12, чтобы получить 5 ампер.
Сила тока также важна для людей, которым необходимо выбрать схему правильного размера для своего дома. Вы можете преобразовать номинальную мощность автоматического выключателя в ватты, но проще использовать ампер, поскольку номинальная мощность, напечатанная на автоматическом выключателе, представлена в амперах.
Как рассчитать силу тока для светодиодных светильников
Обычный светодиодный светильник мощностью 10 Вт для спальни потребляет всего 0,083 ампер. Потому что светодиодные лампы потребляют меньше энергии, чем лампы накаливания, при одинаковом количестве света. Но если вы хотите проверить, сколько ампер потребляет ваш светодиод, вы можете использовать один из этих трех способов.
Преобразование ватт в ампер
Вы можете преобразовать ватты в амперы, используя формулу мощности. Формула мощности, которая гласит, что I = P/E, где P — мощность, измеренная в ваттах, I в настоящее время измеряется в амперах, а E — напряжение, измеренное в вольтах, может использоваться для преобразования ватт в ампер.
В этой формуле возьмите показатель мощности вашего светодиодного светильника и разделите его на напряжение в вашем доме. Таким образом, ток I в амперах равен мощности P в ваттах, деленной на напряжение V в вольтах. Вы также можете использовать этот сайт — Калькулятор преобразования ватт в ампер (thecalculatorsite.com), чтобы легко измерить ампер из ватт.
Измерение силы постоянного тока с помощью амперметра
Вы должны подключить амперметр последовательно со светодиодом, а не параллельно. Другими словами, вам нужно будет вставить его между потенциометром и светодиодом и действовать как «провод», соединяющий их. Вы также можете использовать мультиметр для этой операции.
Мультиметры рассчитаны на определенную величину тока. Если вы используете мультиметр, рассчитанный на 10 ампер, а затем пропустите через него 200 ампер, предохранитель сгорит. Так что с рейтингами нужно быть осторожнее.
Расчет силы тока по закону Ома
Согласно закону Ома, ток, протекающий через резистивный проводник (светодиод) между двумя точками, пропорционален напряжению в двух точках. Другими словами, ток резистора I в амперах (А) равен напряжению VR=V в вольтах (В), деленному на сопротивление R в омах (Ом) {I=V/R}.
Итак, вы должны взять напряжение в вашем доме и разделить его на сопротивление вашей светодиодной лампы. Значение, которое вы получите здесь, будет амперами, потребляемыми светодиодным освещением вашего дома. Калькулятор Вт/Вольт/Ампер/Ом (rapidtables.com) — этот сайт может помочь вам с расчетами закона Ома.
Необходимость электрических параметров
Подключение оборудования общественного питания к неправильному напряжению является наиболее распространенной причиной отказа оборудования. Если вы подключите новое оборудование к неправильному источнику питания, оно не будет работать должным образом и даже может быть повреждено.
Учитывая стоимость оснащения вашей кухни профессиональным оборудованием, вы захотите убедиться, что электротехнические стандарты соблюдены. Чтобы избежать этой распространенной ошибки, используйте наш калькулятор напряжения для точного расчета силы тока, напряжения или мощности.
Амперы
Амперы, часто называемые амперами, являются единицами измерения потока электричества в виде электрического тока. Они специально отслеживают количество электронов, которые проходят мимо определенного места каждую секунду. Садовый шланг — типичная иллюстрация, используемая для демонстрации работы усилителей.
Объем воды, протекающей через шланг, можно сравнить с амперами. Чем сильнее течение, тем больше литров воды проходит через шланг каждую минуту. В качестве альтернативы, по мере того, как количество электронов, проходящих через определенное место в секунду, растет, растут и амперы.