Похожие материалы:

Добавить комментарий

Расчет Мощности по Току и Напряжению

Быстрая навигация по статье (содержание)

1. Расчёт мощности по току и напряжению
2. Однофазная сеть напряжением 220 вольт
3. Трёхфазная сеть напряжением 380 В

📝 Чтобы обезопасить себя при работе с бытовыми электроприборами, необходимо в первую очередь правильно вычислить сечение кабеля и проводки. Потому-что если будет неправильно выбран кабель, это может привести к короткому замыканию, из за чего может произойти возгорание в здание, последствия могут быть катастрофическими.

Это правило относиться и к выбору кабеля для электродвигателей.

Данный расчет происходит по факту мощности, проделывать его необходимо еще до начала проектирование своего жилища (дома, квартиры).

• Из этого значение  зависят кабеля питающие приборы которые подключены к электросети.
• По формуле можно вычислить силу тока, для этого понадобиться взять точное напряжение сети и нагрузку питающихся приборов. Ее величина дает нам понять площадь сечение жил.

Если вам известны все электроприборы, которые в будущем должны питаться от сети, тогда можно легко сделать расчеты для схемы электроснабжение. Эти же расчеты можно выполнять и для производственных целей.

Однофазная сеть напряжением 220 вольт

Формула силы тока I (A — амперы):

I=P/U

Где P — это электрическая полная нагрузка (ее обозначение обязательно указывается в техническом паспорте данного устройства), Вт — ватт;

U — напряжение электросети, В (вольт).

В таблице представлены стандартные нагрузки электроприборов и потребляемый ими ток (220 В).

На рисунке вы можете видет схему устройства электроснабжение дома при однофазном подключении к сети 220 вольт.

Как и показано на рисунке, все потребители должны быть подключены к соответствующим автоматам и счетчику, далее к общему автомату который будет выдерживать общею нагрузку дома. Кабель который будет доводит ток, должен выдерживать нагрузку всех подключенных бытовых приборов.

В таблице ниже показана скрытая проводка при однофазной схеме подключение жилища для подбора кабеля при напряжении 220 вольт.

Как и показано в таблице, сечение жил зависит и от материала из которого изготовлен.

Трёхфазная сеть напряжением 380 В

В трехфазном электроснабжении сила тока рассчитывается по следующей формуле:

I = P /1,73 U

P — потребляемая мощность в ватах;

U — напряжение сети в вольтах.

В техфазной схеме элетропитания 380 В, формула имеет следующий вид:

I = P /657, 4

Если к дому будет проводиться трехфазная сеть 380 В, то схема подключения будет иметь следующий вид.

В таблице ниже представлена схема сечения жил в питающем кабеле при различной нагрузке при трехфазном напряжении 380 В для скрытой проводки.

Для дальнейшего расчета питания в цепях нагрузки, характеризующейся большой реактивной полной мощностью, что характерно применению электроснабжения в промышленности:

• электродвигатели;
• индукционные печи;
• дроссели приборов освещения;
• сварочные трансформаторы.

Это явление в обязательном порядке необходимо учитывать при дальнейших расчетах. В более мощных электроприборах нагрузка идет гораздо больше, поэтому в расчетах коэффициент мощности принимают 0,8.

При подсчете нагрузки на бытовые приборы запас мощности нужно брать 5%. Для электросети этот процент становит 20%.

19.4 Электроэнергия | Техасский шлюз

Цели обученияПрактические задачиПроверьте свое понимание

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Дать определение электрической мощности и описать уравнение электрической мощности
• Расчет электрической мощности в цепях резисторов, соединенных последовательно, параллельно и комплексно

Энергия у многих ассоциируется с электричеством. Каждый день мы используем электроэнергию для работы наших современных приборов. Линии электропередачи являются наглядными примерами электроснабжения. Мы также используем электроэнергию, чтобы заводить автомобили, компьютеры или освещать дома. Мощность — это скорость передачи энергии любого типа; электрическая мощность – это скорость, с которой электрическая энергия передается в цепи. В этом разделе мы узнаем не только, что это значит, но и какие факторы определяют электрическую мощность.

Для начала давайте подумаем об лампочках, которые часто характеризуются номинальной мощностью в ваттах. Сравним лампочку мощностью 25 Вт с лампочкой мощностью 60 Вт (см. рис. 19.23). Хотя оба работают при одинаковом напряжении, лампа мощностью 60 Вт излучает больше света, чем лампа мощностью 25 Вт. Это говорит нам о том, что выходная мощность электрической цепи определяется не напряжением, а чем-то иным.

Лампы накаливания, такие как две, показанные на рис. 19.23, по существу представляют собой резисторы, которые нагреваются, когда через них проходит ток, и нагреваются настолько, что излучают видимый и невидимый свет. Таким образом, две лампочки на фотографии можно рассматривать как два разных резистора. В простой цепи, такой как лампочка с приложенным к ней напряжением, сопротивление определяет ток по закону Ома, поэтому мы можем видеть, что ток, как и напряжение, должен определять мощность.

Рис. 19.23 Слева — лампочка мощностью 25 Вт, справа — лампочка мощностью 60 Вт. Почему их выходная мощность различна, несмотря на то, что они работают на одном и том же напряжении?

Формулу мощности можно найти с помощью размерного анализа. Рассмотрим единицы мощности. В системе СИ мощность выражается в ваттах (Вт), что представляет собой энергию в единицу времени, или Дж/с

19,47 Вт=Джс.Вт=Джс.

Вспомним теперь, что напряжение — это потенциальная энергия на единицу заряда, а это означает, что единицы напряжения составляют Дж/Кл

19. 48В=JC.V=JC.

Мы можем переписать это уравнение как J=V×CJ=V×C и подставить его в уравнение для ватт, чтобы получить

W=Js=V×Cs=V×Cs.W=Js=V×Cs=V ×Сс.

Но кулон в секунду (Кл/с) — это электрический ток, который мы можем видеть из определения электрического тока, I=ΔQΔtI=ΔQΔt, где ΔΔ Q — заряд в кулонах, а ΔΔ t — время в секундах. Таким образом, приведенное выше уравнение говорит нам, что электрическая мощность равна напряжению, умноженному на ток, или

Р=IV. Р=IV.

Это уравнение дает электрическую мощность, потребляемую цепью с падением напряжения В и током I .

Например, рассмотрим схему на рис. 19.24. По закону Ома ток, протекающий через цепь, равен

19,49I=VR=12 В100 Ом=0,12 A.I=VR=12 В100 Ом=0,12 А. VI=(12 В)(0,12 А)=1,4 Вт.P=VI=(12 В)(0,12 А)=1,4 Вт.

Куда уходит эта мощность? В этой схеме мощность идет в основном на нагрев резистора в этой цепи.

Рис. 19.24 Простая схема, потребляющая электроэнергию.

При расчете мощности в цепи на рис. 19.24 мы использовали сопротивление и закон Ома для определения силы тока. Закон Ома дает ток: I=V/RI=V/R, который мы можем подставить в уравнение для электрической мощности, чтобы получить

P=IV=(VR)V=V2RP.P=IV=(VR)V= В2Р.

Мощность определяется только напряжением и сопротивлением.

Мы также можем использовать закон Ома, чтобы исключить напряжение из уравнения для электрической мощности и получить выражение для мощности только через ток и сопротивление. Если мы запишем закон Ома как V=IRV=IR и используйте это, чтобы устранить V в уравнении P=IVP=IV получаем

P=IV=I(IR)=I2R.P=IV=I(IR)=I2R.

Мощность определяется только током и сопротивлением.

Таким образом, комбинируя закон Ома с уравнением P=IVP=IV для электрической мощности, мы получаем еще два выражения для мощности: одно через напряжение и сопротивление, а другое через ток и сопротивление.

Чтобы понять, как связаны между собой напряжение, сопротивление, ток и мощность, рассмотрите рис. 19.25, на котором показано колесо формул . Величины в центральной четверти окружности равны количествам в соответствующей внешней четверти окружности. Например, чтобы выразить потенциал V через мощность и ток, мы видим из круга формул, что V=P/IV=P/I.

Рис. 19.25 Колесо формул показывает, как соотносятся вольты, сопротивление, ток и мощность. Количества во внутренних четвертях кругов равны количествам в соответствующих внешних четвертях кругов.

Рабочий пример

Найти сопротивление лампочки

Типичная старая лампочка накаливания имела мощность 60 Вт. Если предположить, что на лампочку подается напряжение 120 В, какова сила тока через лампочку?

СТРАТЕГИЯ

Нам известны напряжение и выходная мощность простой цепи, содержащей лампочку, поэтому мы можем использовать уравнение P=IVP=IV, чтобы найти ток I , протекающий через лампочку.

Решение

Решение P=IVP=IV для тока и подстановка заданных значений напряжения и мощности дает

19,51P=IVI=PV=60 W120 V=0,50 A.P=IVI=PV=60 W120 V=0,50 A.

Обсуждение

Это значительный ток. Напомним, что бытовая электроэнергия является переменным, а не постоянным током, поэтому 120 В, подаваемые из бытовых розеток, представляют собой переменную, а не постоянную мощность. 120 В — это фактически усредненная по времени мощность, выдаваемая такими розетками. Таким образом, средний ток, проходящий через лампочку за период времени, превышающий несколько секунд, составляет 0,50 А.

Пример работы

Грелки для ботинок

Чтобы согреть ботинки в холодные дни, вы решили вшить в стельку ботинок схему с несколькими резисторами. Вам нужно 10 Вт тепла от резисторов в каждой стельке, и вы хотите питать их от двух 9-вольтовых батарей (соединенных последовательно). Какое общее сопротивление вы должны оказывать на каждую стельку?

СТРАТЕГИЯ

Мы знаем желаемую мощность и напряжение (18 В, потому что у нас есть две 9-вольтовые батареи, соединенные последовательно), поэтому мы можем использовать уравнение P=V2/RP=V2/R, чтобы найти необходимое сопротивление .

Решение

Решая P=V2/RP=V2/R для сопротивления и подставляя данные напряжения и мощности, мы получаем

19,52P=V2RR=V2P=(18 V)210 W=32 Ω.P=V2RR =V2P=(18 В)210 Вт=32 Ом.

Таким образом, общее сопротивление в каждой стельке должно быть 32 Ом. Ом.

Обсуждение

Давайте посмотрим, какой ток будет проходить по этой цепи. К сопротивлению 32 Ом приложено напряжение 18 В, поэтому закон Ома дает0003

19,54t=1130×10−3 A⋅ч0,56 A=2,0 ч.t=1130×10−3 А⋅ч0,56 А=2,0 ч.

Рабочий пример

Мощность через ветвь цепи

Сопротивление каждого резистора в схеме ниже составляет 30 Ом. Какая мощность рассеивается на средней ветви цепи?

СТРАТЕГИЯ

Средняя ветвь схемы содержит последовательно соединенные резисторы R3 и R5R3 и R5. Напряжение на этой ветви составляет 12 В. Сначала мы найдем эквивалентное сопротивление в этой ветви, а затем с помощью P=V2/RP=V2/R найдем мощность, рассеиваемую в ветви.

Решение

Эквивалентное сопротивление равно Rmiddle=R3+R5=30 Ω+30 Ω=60 ΩRmiddle=R3+R5=30 Ω+30 Ω=60 Ω. Мощность, рассеиваемая средней ветвью цепи, составляет

19,55Pmiddle=V2Rmiddle=(12 В)260 Ом=2,4 Вт.Pmiddle=V2Rmiddle=(12 В)260 Ом=2,4 Вт.

Обсуждение

Давайте посмотрим, сохраняется ли энергия в этой цепи, сравнив мощность, рассеиваемую в цепи, с мощностью, выдаваемой батареей. Во-первых, эквивалентное сопротивление левой ветви равно

19,56Rleft=11/R1+1/R2+R4=11/30 Ом+1/30 Ом+30 Ом=45 Ом.Rleft=11/R1+1/R2 +R4=11/30 Ом+1/30 Ом+30 Ом=45 Ом.

Мощность через левую ветвь равна

19,57Pleft=V2Rleft=(12 В)245 Ом=3,2Вт.Pleft=V2Rleft=(12 В)245 Ом=3,2 Вт. эквивалентное сопротивление равно Rright=R6=30 ΩRright=R6=30 Ω. Мощность через правую ветвь равна

19,58Pright=V2Rright=(12 В)230 Ом=4,8Вт.Pright=V2Rright=(12 В)230 Ом=4,8 Вт

Полная мощность, рассеиваемая цепью, представляет собой сумму мощностей, рассеиваемых в каждой ветви .

19.59P=Pleft+Pmiddle+Pright=2.4 W+3.2 W+4.8 W=10.4 WP=Pleft+Pmiddle+Pright=2.4 W+3.2 W+4.8 W=10.4 Вт

Мощность батареи

19.60P=IV.P=IV.

, где I — общий ток, протекающий через батарею. Поэтому мы должны сложить токи, проходящие через каждую ветвь, чтобы получить я . Ответвления вносят токи

19,61Ileft=VRleft=12 V45 Ω=0,2667 AImiddle=VRmiddle=12 V60 Ω=0,20 AIright=VRright=12 V30 Ω=0,40 A.Ileft=VRleft=VRleft=12 V05 6Ω=6Ω 12 V60 Ом=0,20 AIright=VRright=12 V30 Ω=0,40 A. =0,2667 A+0,20 A+0,40 A=0,87 A.

и мощность, обеспечиваемая аккумулятором, составляет

19,63P=IV=(0,87 A)(12 В)=10,4 W.P=IV=(0,87 A)(12 В)=10,4 Вт.

Это та же мощность, которая рассеивается на резисторах цепи, что показывает сохранение энергии в этой цепи.

Практические задания

1. Формула мощности, рассеиваемой на резисторе: P=IV. P=IV.
2. Формула для мощности, рассеиваемой на резисторе: P=VI.P=VI.
3. Формула для мощности, рассеиваемой на резисторе: P = IV .
4. Формула для мощности, рассеиваемой на резисторе: P = I ² В .

Какова формула для мощности, рассеиваемой резистором, при заданном его сопротивлении и напряжении на нем?

1. Формула мощности, рассеиваемой на резисторе: P=RV2P=RV2
2. Формула мощности, рассеиваемой на резисторе: P=V2RP=V2R
3. Формула мощности, рассеиваемой на резисторе: P=V2RP=V2R
4. Формула для мощности, рассеиваемой на резисторе: P=I2RP=I2R

Проверьте свое понимание

Упражнение 8

Какие элементы схемы рассеивают мощность?

1. конденсаторы
2. катушки индуктивности
3. идеальные переключатели
4. резисторы

Упражнение 9

Объясните словами уравнение для мощности, рассеиваемой на данном сопротивлении.

1. Электрическая мощность пропорциональна току через резистор, умноженному на квадрат напряжения на резисторе.
2. Электрическая мощность пропорциональна квадрату тока через резистор, умноженному на напряжение на резисторе.
3. Электрическая мощность пропорциональна току через резистор, деленному на напряжение на резисторе.
4. Электрическая мощность пропорциональна току через резистор, умноженному на напряжение на резисторе.

• Печать
• Поделиться

Трехфазный ток – расчет

Мощность, потребляемая цепью (однофазной или трехфазной), измеряется в ваттах Вт (или кВт). Произведение напряжения и тока представляет собой полную мощность и измеряется в ВА (или кВА). Соотношение между кВА и кВт представляет собой коэффициент мощности (Pf):

кВт = кВА x pf

, что также может быть выражено как:

кВА = кВт/pf