Краткие о напряжении, токе и мощности
Напряжением (измеряют в Вольтах) называется разность потенциалов между двумя точками или работу, выполненную по перемещению единичного заряда. Потенциал, в свою очередь, характеризует энергию в данной точке. Величина тока (количество Ампер) описывает, сколько зарядов протекли через поверхность за единицу времени. Мощность (ватты и киловатты) описывает скорость, с которой этот заряд был перенесен. Из этого следует – чем больше мощность, тем быстрее и больше переместилось носителей заряда через тело. В одном киловатте тысяча ватт, это нужно запомнить для быстрого расчета и перевода.
В теории звучит довольно сложно, давайте рассмотрим на практике. Основная формула, которой вычисляется мощность электрических приборов следующая:
P=I*U*cosФ
Важно! Для чисто активных нагрузок используется формула P=U*I , у которых cosФ равен единице. Активные нагрузки – это нагревательные приборы (электрический обогрев, электропечь с ТЭНами, водонагреватель, электрочайник), лампы накаливания. Все остальные электроприборы имеют некоторое значение реактивной мощности, это обычно небольшие значения, поэтому ими пренебрегают, поэтому расчет в итоге примерный получается.
Как выполнить перевод
Постоянный ток
В сфере автоэлектрики и декоративной подсветки используются цепи 12 В. Давайте рассмотрим на практике, как перевести амперы в ватты на примере светодиодной ленты. Для её подключения зачастую необходим блок питания, но подключить «просто так» его нельзя, он может сгореть, или наоборот, вы можете купить слишком мощный и дорогой БП там, где он не нужен и зря потратить деньги.
В характеристиках блока питания на бирке указываются такие величины, как напряжение, мощность и ток. Причем количество Вольт указываются обязательно, а вот мощность или ток могут быть описаны вместе, а может быть и такое, что только одна из характеристик указана. В характеристиках светодиодной ленты указаны те же характеристики, но мощность и ток с учетом на метр.
Представим, что вы купили 5 метров ленты 5050 с 60 светодиодами на 1 метр. На упаковке написано «14,4 Вт/м», а в магазине на бирках БП указан только ток. Подбираем правильный источник питания, для этого умножим количество метров на удельную мощность и получим общую мощность.
14,4*5=72 Вт – необходимо для питания ленты.
Значит нужно перевести в амперы по этой формуле:
I=P/U
Итого: 72/12=6 Ампер
Итого нужен блок питания минимум на 6 Ампер. Более подробно узнать о том, как выбрать блок питания для светодиодной ленты, вы можете узнать из нашей отдельной статьи.
Другая ситуация. Вы установили на свой автомобиль дополнительные фары, но на лампочках указана характеристика, допустим 55 Вт. Подключение всех потребителей в авто лучше производить через предохранитель, но какой нужен для этих фар? Нужно перевести ватты в амперы по формуле выше – разделив мощность на напряжение.
55/12=4,58 Ампера, ближайший номинал – 5 А.
Однофазная сеть
Большинство бытовых приборов рассчитаны на подключение к однофазной сети 220 В. Напомним, что в зависимости от страны, в которой вы живете, напряжение может быть и 110 вольт и любым другим. В России принятая за стандарт величина именно 220 В для однофазной и 380 В для трёхфазной сети. Большинству читателей чаще всего приходится работать именно в таких условиях. Чаще всего нагрузку в таких сетях измеряют в киловаттах, при этом автоматические выключатели содержат маркировку в Амперах. Рассмотрим немного практических примеров.
Допустим, что вы живете в квартире со старым электросчетчиком, и у вас установлена автоматическая пробка на 16 Ампер. Чтобы определить, какую мощность «потянет» пробка, нужно перевести Амперы в киловатты. Здесь эффективна та же формула, связывающая силу тока и напряжение в мощность.
P=I*U*cosФ
Для удобства расчетов принимаем cosФ за единицу. Напряжение нам известно – 220 В, ток тоже, давайте переведем: 220*16*1=3520 Ватт или 3,5 киловатта – ровно столько вы можете подключить единовременно.
С помощью таблицы можно быстро перевести амперы в киловатты при выборе автоматического выключателя:
Немного сложнее дело обстоит с электродвигателями, у них есть такой показатель как коэффициент мощности. Чтобы определить, сколько у вас будет потреблять киловатт в час такой двигатель, нужно обязательно учитывать коэффициент мощности в формуле:
P=U*I*cosФ
Следует отметить, что cosФ должен быть указан на бирке, обычно от 0,7 до 0,9. В данном случае, если полная мощность двигателя 5,5 киловатт или 5500 Ватт, то потребляемая активная мощность (а мы платим, в отличие от предприятий, только за активную):
5,5*0,87= 4,7 киловатта, а если точнее то 4785 Вт
Стоит отметить, что при выборе автомата и кабеля для электродвигателя нужно учитывать полную мощность, поэтому нужно брать ток нагрузки, который указан в паспорте к двигателю. И также важно учитывать пусковые токи, так как они значительно превышают рабочий ток двигателя.
Еще один пример, сколько ампер потребляет чайник на 2 кВт? Делаем расчет, сначала нужно выполнить перевод киловатт в ватты: 2*1000 = 2000 Ватт. После этого переводим ватты в Амперы, а именно: 2000/220 = 9 Ампер.
Это значит, что пробка на 16 Ампер выдержит чайник, но если вы включите еще один мощный потребитель (например, обогреватель) и в суммарная мощность будет выше 16 Ампер – она через время выбьет. Также дело обстоит и с автоматами, и предохранителями.
Для подбора кабеля, который выдержит определенное количество ампер чаще, чем формулы используют таблицу. Вот пример одной из них, кроме тока в ней и указана мощность нагрузки в киловаттах, что очень удобно:
Источник: samelectrik.ru
Расчет сечения кабеля по мощности: таблица с важными характеристиками
Оптимальная площадь сечения кабеля позволяет протекать максимальному количеству тока и при этом не нагревается. Выполняя проект электропроводки, важно найти правильное значение для диаметра провода, который бы подходил под определенные условия потребляемой мощности. Чтобы выполнить вычисления, требуется определить показатель общего тока. При этом нужно выяснить мощность всего оборудования, которое подключено к кабелю.
Перед работой вычисляется сечение провода и нагрузка. Таблица поможет найти эти значения. Для стандартной сети 220 вольт, примерное значение тока рассчитывается так, I(ток)=(Р1+Р2+….+Рn)/220, Pn – мощность. Например, оптимальный ток для алюминиевого провода – 8 А/мм, а для медного – 10 А/мм.
Расчет по нагрузке
Даже определив нужное значение, можно произвести определенные поправки по нагрузке. Ведь нечасто все приборы работают одновременно в сети. Чтобы данные были более точными, необходимо значение сечения умножить на Кс (поправочный коэффициент). В случае, если будет включаться всё оборудование в одно и то же время, то данный коэф-т не применяется.
Чтобы выполнить вычисления правильно применяют таблицу расчетов сечения кабеля по мощности. Нужно учитывать, что существует два типа данного параметра: реактивная и активная.
В электрических сетях протекает ток переменного типа, показатель которого может меняться. Активная мощность нужна, чтобы рассчитать среднее показатели. Активную мощность имеют электрические нагреватели и лампы накаливания. Если в сети присутствуют электромоторы и трансформаторы, то могут возникать некоторые отклонения. При этом и формируется реактивная мощность. При расчетах показатель реактивной нагрузки отражается в виде коэффициента (cosф).
Полезная информация! В быту среднее значение cosф равняется 0,8. А у компьютера такой показатель равен 0,6-0,7.
Расчет по длине
Вычисления параметров по длине необходимы при возведении производственных линий, когда кабель подвергается мощным нагрузкам. Для расчетов применяют таблицу сечения кабеля по мощности и току. При перемещении тока по магистралям проявляются потери мощности, которые зависят от сопротивления, появляющегося в цепи.
По техническим параметрам, самое большое значение падения напряжения не должно быть больше пяти процентов.
Использование таблицы сечения проводов по мощности
На практике для проведения подсчетов применяется таблица. Расчет сечения кабеля по мощности осуществляется с учетом показанной зависимости параметров тока и мощности от сечения. Существуют специальные стандарты возведения электроустановок, где можно посмотреть информацию по нужным измерениям. В таблице представлены распространенные значения.
Чтобы подобрать кабель под определенную нагрузку, необходимо провести некоторые расчеты:
Статья по теме:
Как повесить люстру на натяжной потолок. Видео пошагового монтажа позволит всю работу произвести самостоятельно без обращения к специалистам. Что нужно подготовить для работы и как избежать ошибок мы и расскажем в статье.
Формула расчетов мощности по току и напряжению
Если уже имеются какие-то кабели в наличии, то чтобы узнать нужное значение, следует применить штангенциркуль. При этом измеряется сечение и рассчитывается площадь. Так как кабель имеет округлую форму, то расчет производится для площади окружности и выглядит так: S(площадь)= π(3,14)R(радиус)2. Можно правильно определить, используя таблицу, сечение медного провода по мощности.
Важная информация! Большинство производителей уменьшают размер сечения для экономии материала. Поэтому, совершая покупку, воспользуйтесь штангенциркулем и самостоятельно промеряйте провод, а затем рассчитайте площадь. Это позволит избежать проблем с превышением нагрузки. Если провод состоит из нескольких скрученных элементов, то нужно промерить сечение одного элемента и перемножить на их количество.
Какие есть примеры?
Определенная схема позволит вам сделать правильный выбор сечения кабеля для своей квартиры. Прежде всего, спланируйте места, в которых будут размещаться источники света и розетки. Также следует выяснить, какая техника будет подключаться к каждой группе. Это позволит составить план подсоединения всех элементов, а также рассчитать длину проводки. Не забывайте прибавлять по 2 см на стыки проводов.
Применяя полученные значения, по формулам вычисляется значение силы тока и по таблице определяется сечение. Например, требуется узнать сечение провода для бытового прибора, мощность которого 2400 Вт. Считаем: I = 2400/220 = 10,91 А. После округления остается 11 А.
Чтобы определить точный показатель площади сечения применяются разные коэффициенты. Особенно данные значения актуальны для сети 380 В. Для увеличения запаса прочности к полученному показателю стоит прибавить еще 5 А.
Стоит учитывать, что для квартир применяются трехжильные провода. Воспользовавшись таблицами, можно подобрать самое близкое значение тока и соответствующее сечение провода. Можно посмотреть какое нужно сечение провода для 3 кВт, а также для других значений.
У проводов разного типа предусмотрены свои тонкости расчетов. Трехфазный ток применяется там, где нужно оборудование значительной мощности. Например, такое используется в производственных целях.
Для выявления нужных параметров на производствах важно точно рассчитать все коэффициенты, а также учесть потери мощности при колебаниях в напряжении. Выполняя электромонтажные работы дома, не нужно проводить сложные расчеты.
Следует знать о различиях алюминиевого и медного провода. Медный вариант отличается более высокой ценой, но при этом превосходит аналог по техническим характеристикам. Алюминиевые изделия могут крошиться на сгибах, а также окисляются и имеют более низкий показатель теплопроводности. По технике безопасности в жилых зданиях используется только продукция из меди.
Так как переменный ток передвигается по трем каналам, то для монтажных работ используется трехжильный кабель. При установке акустических приборов применяются кабели, имеющие минимальное значение сопротивления. Это поможет улучшить качество сигнала и устранить возможные помехи. Для подключения подобных конструкций применяются провода, размер которых 2*15 или 2*25.
Подобрать оптимальный показатель сечения для применения в быту помогут некоторые средние значения. Для розеток стоит приобрести кабель 2,5 мм2, а для оформления освещения – 1,5 мм2. Оборудование с более высокой мощностью требует сечения размером 4-6 мм2.
Специальная таблица окажет помощь, если возникают сомнения при расчетах. Для определения точных показателей нужно учитывать все факторы, которые оказывают влияние на ток в цепи. Это длина отдельных участков, метод укладки, тип изоляции и допустимое значение перегрева. Все данные помогают увеличить производительность в производственных масштабах и более эффективно применять электрическую энергию.
Источник: aquatic-home.ru
Расчет тока
Величина тока рассчитывается по мощности и необходима на этапе проектирования (планирования) жилища – квартиры, дома.
- От значения этой величины зависит выбор питающего кабеля (провода), по которому могут быть подключены приборы электропотребления к сети.
- Зная напряжение электрической сети и полную нагрузку электроприборов, можно по формуле вычислить силу тока, который потребуется пропускать по проводнику (проводу, кабелю). По его величине выбирают площадь сечения жил.
Если известны электропотребители в квартире или доме, необходимо выполнить несложные расчёты, чтобы правильно смонтировать схему электроснабжения.
Аналогичные расчёты выполняются для производственных целей: определения необходимой площади сечения жил кабеля при осуществлении подключения промышленного оборудования (различных промышленных электрических двигателей и механизмов).
Однофазная сеть напряжением 220 В
Сила тока I (в амперах, А) подсчитывается по формуле:
I = P / U,
где P – электрическая полная нагрузка (обязательно указывается в техническом паспорте устройства), Вт (ватт);
U – напряжение электрической сети, В (вольт).
Ниже в таблице представлены величины нагрузки типичных бытовых электроприборов и потребляемый ими ток (для напряжения 220 В).
На рисунке представлена схема устройства электроснабжения квартиры при однофазном подключении к сети напряжением 220 В.
Как видно из рисунка, различные потребители электроэнергии подключены через соответствующие автоматы к электросчётчику и далее общему автомату, который должен быть рассчитан на нагрузку приборов, которыми будет оборудована квартира. Провод, который подводит питание также должен удовлетворять нагрузке энергопотребителей.
Ниже приводится таблица для скрытой проводки при однофазной схеме подключения квартиры для подбора провода при напряжении 220 В
Как видно из таблицы сечение жил зависит кроме нагрузки и от материала, из которого изготовлен провод.
Трёхфазная сеть напряжением 380 В
При трёхфазном электроснабжении сила тока I (в амперах, А) вычисляется по формуле:
I = P /1,73 U,
где P -потребляемая мощность, Вт;
U — напряжение в сети, В,
так как напряжение при трёхфазной схеме электроснабжения 380 В, формула примет вид:
I = P /657, 4.
В случае подведения к дому трёхфазного электроснабжения напряжением 380 В схема подключения будет выглядеть следующим образом.
Сечение жил в питающем кабеле при различной нагрузке при трёхфазной схеме напряжением 380 В для скрытой проводки представлена в таблице.
Для расчёта тока в цепях питания нагрузки, характеризующейся большой реактивной полной мощностью, что характерно применению электроснабжения в промышленности:
- электрические двигатели;
- дроссели приборов освещения;
- сварочные трансформаторы,;
- индукционные печи.
При расчётах необходимо учитывать это явление. В мощных приборах и оборудовании доля реактивной нагрузки выше и поэтому для таких приборов в расчетах коэффициент мощности принимают равным 0,8.
На практике принято считать, что при подсчёте электрических нагрузок для бытовых целей запас мощности принимают 5%. В случае расчёта электрических сетей для промышленного производства запас мощности принимают 20%.
Источник: elektro.guru
Выбор сечения провода по мощности
Довольно просто осуществить выбор сечения прокладываемого кабеля по мощности нагрузки. Это может быть одна нагрузка или совокупность нагрузок.
Сбор информации о нагрузках
Каждый бытовой прибор, тем более новый, сопровождается документом (паспортом), где указаны его основные технические данные. Кроме этого, такие же данные имеются на специальных табличках, прикрепленных к корпусу изделия. На этой табличке, которая располагается сбоку или сзади прибора, указывается страна изготовитель, его заводской номер и, конечно же, его потребляемая мощность в ватах (W) и ток, который потребляет аппарат в амперах (А). На изделиях отечественного производителя мощность может указываться в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт). На импортных моделях присутствует буква W. Кроме этого, потребляемая мощность обозначается как «ТОТ» или «ТОТ MAX».
В случае, если узнать нужную информацию не удается (на табличке затерлась надпись или бытовой техники еще нет) можно узнать приблизительно, какую мощность имеют самые распространенные бытовые приборы. Все эти данные реально отыскать в таблице. В основном, электроприборы стандартизированы по потребляемой мощности и особого разброса данных нет.
В таблице выбираются именно те электроприборы, которые планируется приобрести, и записываются их потребляемый ток и мощность. Из списка лучше выбирать показатели, которые имеют максимальные величины. В таком случае не удастся просчитаться и проводка окажется более надежной. Дело в том, что чем толще кабель, тем лучше, так как проводка греется гораздо меньше.
Как осуществляется выбор
При выборе провода, следует просуммировать все нагрузки, которые будут подключены к этому проводу. При этом, следует проконтролировать, чтобы все показатели были выписаны или в ваттах, или киловаттах. Чтобы перевести показатели к одному значению, следует цифры или поделить, или умножить на 1000. Например, чтобы перевести в ватты, следует все цифры (если они в киловаттах) умножить на 1000: 1,5 кВт = 1,5х1000 = 1500 Вт. При обратном переводе действия производятся в обратном порядке: 1500 Вт = 1500/1000 = 1,5 кВт. Обычно, все расчеты производятся в ватах. После подобных расчетов производится выбор кабеля, воспользовавшись соответствующей таблицей.
Воспользоваться таблицей можно следующим образом: находят соответствующий столбик, где указано напряжение питания (220 или 380 вольт). В этом столбике находится цифра, которая соответствует мощности потребления (нужно брать чуть большее значение). В строчке, которая соответствует потребляемой мощности, в первом столбце указано сечение провода, которое допустимо использовать. Отправляясь в магазин за кабелем, следует искать провод, сечение которого соответствует записям.
Какой провод использовать – алюминиевый или медный?
В данном случае все зависит от потребляемой мощности. К тому же, медный провод выдерживает нагрузку в два раза больше, чем алюминиевый. Если нагрузки большие, то лучше отдать предпочтение медному проводу, так как он будет тоньше и его легче прокладывать. К тому же, его проще подключать к электрооборудованию, в том числе и к розеткам, и к выключателям. К сожалению, провод из меди имеет существенный минус: он стоит намного дороже провода из алюминия. Несмотря на это, он прослужит гораздо дольше.
Как рассчитать сечение кабеля по току
Большинство мастеров рассчитывают диаметры проводов по потребляемому току. Иногда это упрощает задачу, тем более, если знать какой ток выдерживает провод, имеющий ту или иную толщину. Для этого необходимо выписать все показатели потребляемого тока и просуммировать. Сечение провода можно подобрать по той же таблице, только теперь нужно искать столбик, где указан ток. Как правило, всегда выбирается большее значение для надежности.
Например, для подключения варочной поверхности, которая может потреблять максимальный ток до 16А, обязательно выбирается медный провод. Обратившись за помощью к таблице, искомый результат можно найти в третьей колонке слева. Поскольку там нет значения 16А, то выбираем ближайшее, большее – 19А. Под этот ток подходит значение сечения кабеля, равное 2,0 мм квадратных.
Не рекомендуется выбирать провода по меньшему значению. Если кабель постоянно будет работать при максимальных нагрузках, то это может привести к аварийным ситуациям в электрической сети. Результатом может послужить пожар, если неправильно подобраны автоматические выключатели. При этом, следует знать, что они от возгорания оболочки провода не защищают, а подобрать точно по току не удастся, чтобы он смог защитить провода от перегрузки. Дело в том, что они не регулируются и выпускаются на фиксированное значение тока. Например, на 6А, на 10А, на 16А и т.д.
Выбор провода с запасом позволит в дальнейшем установить на эту линию еще один электроприбор или даже несколько, если это будет соответствовать норме потребления по току.
Расчет кабеля по мощности и длине
Если взять во внимание среднестатистическую квартиру, то длина проводов не достигает таких величин, чтобы принимать во внимание этот фактор. Несмотря на это, бывают случаи, когда при выборе провода следует учитывать и их длину. Например, требуется подключить частный дом от ближайшего столба, который может находиться на значительном расстоянии от дома.
При значительных токах потребления, длинный провод может оказывать влияние на качество электропередачи. Это связано с потерями в самом проводе. Чем больше будет длина провода, тем больше окажутся потери в самом проводе. Другими словами, чем больше будет длина провода, тем больше окажется падения напряжения на данном участке. Применительно к нашему времени, когда качество электропитания оставляет желать лучшего, подобный фактор играет существенную роль.
Чтобы это знать, опять придется обратиться к таблице, где можно определить сечение провода, в зависимости от расстояния до точки питания.
Открытый и закрытый способ прокладки проводов
Ток, проходящий по проводнику, заставляет его нагреваться, так как он имеет определенное сопротивление. Итак, чем больше ток, тем больше тепла на нем выделяется, при условиях одинакового сечения. При одном и том же токе потребления, тепла выделяется на проводниках меньшего диаметра больше, чем на проводниках, имеющих большую толщину.
В зависимости от условий прокладки, изменяется и количество тепла, выделяемое на проводнике. При открытой прокладке, когда провод активно охлаждается воздухом, можно отдать предпочтение тоньшему проводу, а когда провод прокладывается закрытым и охлаждение его сведено к минимуму, то лучше выбирать более толстые провода.
Подобную информацию так же можно найти в таблице. Принцип выбора такой же, но с учетом еще одного фактора.
И, наконец, самое главное. Дело в том, что в наше время производитель пытается экономить на всем, в том числе и на материале для проводов. Очень часто, заявленное сечение не отвечает действительности. Если продавец не ставит в известность покупателя, то лучше на месте провести измерение толщины провода, если это критично. Для этого достаточно взять с собой штангенциркуль и замерить толщину провода в миллиметрах, после чего посчитать его сечение по простой формуле 2*Pi*D или Pi*R в квадрате. Где Pi — это постоянное число равное 3,14, а D – это диаметр провода. В другой формуле – соответственно Pi=3,14, а R в квадрате – это радиус в квадрате. Радиус вычислить очень просто, достаточно диаметр поделить на 2.
Некоторые продавцы прямо указывают на несоответствие заявленного сечения и действительного. Если провод выбирается с большим запасом – то это совсем не существенно. Главная проблема состоит в том, что цена провода, по сравнению с его сечением, не занижается.
Источник: stroyday.com