jelektro.ru

Мощность однофазного тока | Учёт и Контроль

МОЩНОСТЬ  ОДНОФАЗНОГО   ТОКА

Мощность однофазного тока равна произведению тока на напряжение и на коэффициент мощности:

P = IUcosФ,

и  измерение ее делается   помощью ваттметра. В частном случае при чисто активной (лампы накаливания ) нагрузке

cosФ = 1 и P=IU,

 т. е. мощность равна произведению тока на напряжение и ее можно определить, так же как и при постоянном токе, по показаниям амперметра и вольтметра. Однако, и в этом случае удобнее пользоваться ваттметром, избегая отсчета по двум приборам, что неминуемо увеличивает погреш­ности измерения. Схема включения ваттметра для измерения мощности в цепи однофазного переменного тока ничем не отли­чается от схемы для измерения мощности в двухпровод­ной сети постоянного тока.

Если желают измерить все величины в цепи пере­менного тока (ток, напряжение, мощность, коэффициент мощности и угол сдвига фаз), то необходимо включить три прибора: амперметр, вольтметр и ваттметр.

Ток, напряжение и мощность определяются непосред­ственно по показаниям приборов, для определения же» коэффициента мощности пользуются формулой.

P = IUcosФ,

из которой можно определить cosФ,

cosФ= P/ IU,

т. е. для определения коэффициента   мощности   нужно мощность (ватты) разделить на произведение силы тока на напряжение. Зная cosФ

Чтобы избежать неправильного включения, у одного из зажимов параллельной цепи ставится звездочка, та­кая же звездочка или цифра  имеется у одного из за­жимов последовательной обмотки. Этот зажим последо­вательной обмотки является «входящим», т. е. к нему должен присоединяться провод, идущий от сети. Отме­ченный звездочкой зажим параллельной цепи должен соединяться с тем проводом сети, в который включена последовательная обмотка.

Часто ваттметры устраиваются так, что добавочное сопротивление, имеющееся внутри прибора, рассчитано на сравнительно небольшое напряжение — 50 или 100 В, а для измерения в сетях более высокого напряжения имеется отдельное добавочное сопротивление, включаю­щееся последовательно с параллельной цепью ваттмет­ра. Это добавочное сопротивление должно приключаться обязательно к тому зажиму, у которого не имеется звездочки. Иногда зажимы ваттметраимеют никаких обозначений: в этом случае левые зажимы параллельной и последовательной цепи следует считать  «входящими», а добавочное сопротивление должно присоединяться к правому зажиму параллельной цепи. Относительно пользования ваттметрами необходимо ука­зать еще следующее: ватт­метры делаются обычно на несколько пределов измере­ния; так, например после­довательные обмотки могут переключаться на 1А, 2,5А, 5А либо на 10А, кроме этого имеется переключатель, из­меняющий величину добавочного сопротивления; в зависимости от положения этого переключателя   ваттметр можно употреблять для измерений при напряжениях 50—150—300 В.  

Измерение мощности с непосред­ственным включением ваттметра возможно только при сравнительно небольших нагрузках; при больших на­грузках для измерения мощности приходится применять трансформаторы тока. Последовательно с измеряемой нагрузкой включена первичная обмотка трансформатора тока, во вторичной цепи ко­торого находится ватт­метр на номинальный ток в 5А. Параллель­ная обмотка ваттметра включена непосред­ственно на напряжение сети. Для  определения  мощности с помощью  ваттметра, включенно­го через трансформа­тор тока, показание  прибора надо умножить на коэффициент трансформации трансформатора тока.

При измерении мощности в сети высокого напряже­ния применение трансформатора тока становится необ­ходимым в целях изоляции ваттметра и обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Параллель­ная цепь прибора также в этом случае включается не непосредственно, а через    трансформатор    напряжения. Вторичные обмотки и корпуса из­мерительных       трансформаторов при измерениях в сети высокого напряжения необходимо надежно заземлять, чтобы при случайном повреждении изоляции высокое напряжение не могло попасть на приборы.

Чтобы определить ток, напря­жение и мощность в сети необходимо показания амперметра   умножить   на   коэффициент трансформации трансформатора тока, показания вольтметра умножить на коэффициент трансформации трансформатора напряжения и показание ваттметра надо умножить на произведение обоих коэффициентов.

fidercom.ru

Мощность ток напряжение. Расчёт нагрузки и выбор питающих кабелей. Определение мощности по току и напряжению

Расчет мощности по току и напряжению: формулы, правила

Любой из элементов электрической сети является материальным объектом определенной конструкции. Но его особенность состоит в двойственном состоянии. Он может быть как под электрической нагрузкой, так и обесточен. Если электрического подключения нет, целостности объекта ничто не угрожает. Но при присоединении к источнику электропитания, то есть при появлении напряжения (U) и электротока, неправильная конструкция элемента электросети может стать для него фатальной, если напряжение и электроток приведут к выделению тепла.

Далее из статьи наши читатели получат информацию о том, как правильно сделать расчет мощности по току и напряжению, чтобы электрические цепи работали исправно и продолжительно.

Отличия мощности при постоянном и переменном напряжении

Наиболее простым получается расчет мощности электрических цепей на постоянном электротоке. Для их участков справедлив закон Ома, в котором задействовано только приложенное U, и сопротивление. Чтобы рассчитать силу тока I, U делится на сопротивление R:

I=U/R ,

причем искомая сила тока именуется амперами.

А поскольку электрическая мощность Р для такого случая — это произведение U и силы электротока, она так же легко, как и электроток, вычисляется по формуле:

P=U*I ,

причем искомая мощность нагрузки именуется ваттами.

Все компоненты этих двух формул характерны для постоянного электротока и называются активными. Напоминаем нашим читателям, что закон Ома, позволяющий выполнить расчет силы тока, весьма многообразен по своему отображению. Его формулы учитывают особенности физических процессов, соответствующих природе электричества. А при постоянном и переменном U они протекают существенно отличаясь. Трансформатор на постоянном U — это абсолютно бесполезное устройство. Также как синхронные и асинхронные движки.

Принцип их функционирования заключен в изменяющемся магнитном поле, создаваемом элементами электрических цепей, обладающими индуктивностью. А такое поле появляется только как следствие переменного U и соответствующего ему переменного тока. Но электричеству свойственно также и накопление зарядов в элементах электрических цепей. Это явление называется электрической емкостью и лежит в основе конструкции конденсаторов. Параметры, связанные с индуктивностью и емкостью, называют реактивными.

Расчет мощности в цепях переменного электротока

Поэтому, чтобы определить ток по мощности и напряжению как в обычной электросети 220 В, так и в любой другой, где используется переменное U, потребуется учесть несколько активных и реактивных параметров. Для этого применяется векторное исчисление. В результате отображение рассчитываемой мощности и U имеет вид треугольника. Две стороны его — это активная и реактивная составляющие, а третья — их сумма. Например, полная мощность нагрузки S, именуемая вольт-амперами.

Реактивная составляющая называется варами. Зная величины сторон для треугольников мощности и U, можно выполнить расчет тока по мощности и напряжению. Как это сделать, поясняет изображение двух треугольников, показанное далее.

Для измерения мощности применяются специальные приборы. Причем их многофункциональных моделей совсем мало. Это связано с тем, что для постоянного электротока, а также в зависимости от частоты используется соответствующий конструктивный принцип измерителя мощности. По этой причине прибор, предназначенный для измерения мощности в цепях переменного электротока промышленной частоты, на постоянном электротоке или на повышенной частоте будет показывать результат с неприемлемой погрешностью.

У большинства наших читателей выполнение того или иного вычисления с использованием величины мощности скорее всего происходит не с измеренным значением, а по паспортным данным соответствующего электроприбора. При этом можно легко рассчитать ток для определения, например, параметров электропроводки или соединительного шнура. Если U известно, а оно в основном соответствует параметрам электросети, расчет тока по мощности сводится к получению частного от деления мощности и U. Полученный таким способом расчетный ток определит сечение проводов и тепловые процессы в электрической цепи с электроприбором.  

Но вполне закономерен вопрос, как рассчитать ток нагрузки при отсутствии каких-либо сведений о ней? Ответ следующий. Правильный и полный расчет тока нагрузки, запитанной переменным U, возможен на основании измеренных данных. Они должны быть получены с применением прибора, который замеряет фазовый сдвиг между U и электротоком в цепи. Это фазометр. Полный расчет мощности тока даст активную и реактивную составляющие. Они обусловлены углом φ, который показан выше на изображениях треугольников.

Используем формулы

Этот угол и характеризует фазовый сдвиг в цепях переменного U, содержащих индуктивные и емкостные элементы. Чтобы рассчитывать активные и реактивные составляющие, используются тригонометрические функции, применяющиеся в формулах. Перед тем как посчитать результат по этим формулам, надо, используя калькуляторы или таблицы Брадиса, определить sin φ и cos φ. После этого по формулам

я вычислю искомый параметр электрической цепи. Но следует учесть то, что каждый из параметров, рассчитанный по этим формулам, из-за U, постоянно изменяющегося по законам гармонических колебаний, может принимать либо мгновенное, либо среднеквадратичное, либо промежуточное значение. Три формулы, показанные выше, справедливы при среднеквадратичных значениях силы электротока и U. Каждое из двух остальных значений является результатом расчетной процедуры с использованием другой формулы, учитывающей ход времени t:

Но и это еще не все нюансы. Например, для линий электропередачи применяются формулы, в которых фигурируют волновые процессы. И выглядят они по-другому. Но это уже совсем другая история…  

domelectrik.ru

szemp.ru

Определить мощность по току и напряжению

Собирая электрощиток или подключая новую крупную бытовую технику, домашний мастер обязательно столкнется с такой проблемой как необходимость подбора автоматических выключателей. Они обеспечивают электро и пожарную безопасность, потому правильный выбор автомата — залог безопасности вас, семьи и имущества.

Для чего служит автомат

В цепи электропитания автомат ставят для предупреждения перегрева проводки. Любая проводка рассчитана на прохождение какого-то определенного тока. Если пропускаемый ток превышает это значение, проводник начинает слишком сильно греться. Если такая ситуация сохраняется достаточный промежуток времени, начинает плавиться проводка, что приводит к короткому замыканию. Автомат защиты ставят чтобы предотвратить эту ситуацию.

Вторая задача автомата защиты — при возникновении тока короткого замыкания (КЗ) отключить питание. При замыкании токи в цепи возрастают многократно и могут достигать тысяч ампер. Чтобы они не разрушили проводку и не повредили аппаратуру, включенную в линию, автомат защиты должен отключить питание как можно быстрее — как только ток превысит определенный предел.

Чтобы защитный автоматический выключатель исправно выполнял свои функции, необходимо правильно сделать выбор автомата по всем параметрам. Их не так много — всего три, но с каждой надо разбираться.

Какие бывают автоматы защиты

Для защиты проводников однофазной сети 220 В есть отключающие устройства однополюсные и двухполюсныве. К однополюсным подключается только один проводник — фазный, к двухполюсным и фаза и ноль. Однополюсные автоматы ставят на цепи внутреннего освещения, на розеточные группы в помещениях с нормальными условиями эксплуатации.

В помещениях с повышенной влажностью (ванная комната, баня, бассейн и т.д.) ставят двухполюсные автоматические выключатели. Их также рекомендуют устанавливать на мощную технику — на стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, духовые шкафы и т.д.

Просто в аварийных ситуациях — при коротком замыкании или пробое изоляции — на нулевой провод может попасть фазное напряжение. Если на линии питания установлен однополюсный аппарат, он отключит фазный провод, а ноль с опасным напряжением так и останется подключенным. А значит, остается вероятность поражения током при прикосновении. То есть, выбор автомата прост — на часть линий ставятся

electric-school.ru