Ispravno izračunavanje strujne snage potrebno je za mnoge radove povezane s ožičenjem i projektiranjem sklopova i kućanskih uređaja. Pogreške ili zanemarivanje takvih izračuna mogu imati ozbiljne posljedice, jer vrsta položenog kabela ovisi o jačini i snazi struje, čiji će pravilan izbor odrediti požarnu sigurnost i ekonomsku izvedivost.
Načela trenutnog izračuna
Da biste znali u amperima jačinu struje koja struji u krugu, važno je izračunati presjek žice s kojom je ožičenje položeno i odabrati stroj koji štiti mrežu od preopterećenja. Veća od potrebne vrijednosti poprečnog presjeka uzrokuje dodatne troškove, manja će uzrokovati pregrijavanje ožičenja, što je povezano sa topljenjem izolacije kabela i požarom.
Ispravan izbor stroja također je važan jer velika rezerva struje bit će beskorisna ako prekidač isključivanja kasni, a oprema ima vremena da ispadne, a premala pričuva uzrokovat će vrlo često isključivanje u nuždi kada potrošnja električne energije poraste u prihvatljivim granicama.
Prema Ohmovom zakonu, struja se može izračunati kao omjer napona između dviju točaka na otpor ovog dijela kruga (otpor same žice). Ovaj parametar za žicu ovisi o njenom materijalu, duljini i presjeku. Kada se koriste standardni materijali (aluminij ili bakar), jedini parametar na koji se može utjecati je presjek vodiča. A to ovisi o očekivanoj struji struje.
Trenutna snaga na utičnici od 220 V obično ne prelazi 6 ampera. To znači da ukupna snaga električnih uređaja spojenih na utičnicu ne bi trebala biti veća od 1300 W. Inače je potrebno polaganje posebnih žica s povećanim presjekom.
Proračun snage
Formula za snagu električne struje i princip izračuna razlikuju se kod razmatranja jednosmernih i izmjeničnih krugova. Izravna struja koristi se u brodskoj mreži automobila, prijenosnih uređaja, napona napajanja trolejbusa. Varijabilno - koristi se u električnom ožičenju zgrada, snažnim elektromotorima i generatorima.
Na stalnom naponu
Da biste preuzeli vrijednost struje, morate znati snagu rabljenih potrošača električne energije. Izračunavanje struje po snazi izrađuje se iz ove vrijednosti prema formuli :
I = P / U,
gdje je I jačina struje, U je napon u mreži, P je ukupna snaga koju će povezani uređaji trošiti.
Na primjer, možete izračunati struju napajanja električnog motora trolejbusa 150 kW. U trolejbuskoj mreži koristi se konstantni napon od 600 V. U skladu s tim, pri izračunavanju struje navedenom formulom dobiva se vrijednost od 250 ampera. Za tako velike vrijednosti koriste se posebne žice u trolejbuskoj mreži.
Postoje posebne tablice koje vam omogućuju da odmah pronađete presjek bakrenog ili aluminijskog vodiča poznatom strujom. Ista vrijednost može se izračunati u kalkulatoru na mreži. Potrebno je unijeti upotrijebljeni materijal, struju ili snagu potrošača - a usluga će izračunati optimalan presjek. Standardno ožičenje zgrade koristi presjeke od 1, 5 četvornih milimetara za mreže rasvjete i 2, 5 četvornih metara. mm. za utičnice.
Naizmjeničnim naponom
Naizmjenični napon koristi se za napajanje električnih mreža kućnih i uredskih zgrada. Njegova je uporaba opravdana iz nekoliko razloga :
- Niži troškovi za prijenos preko dalekovoda;
- Jednostavna izrada uređaja za podizanje i smanjivanje;
- Nedostatak polariteta.
A za napajanje istosmjernih uređaja koriste se različiti ispravljači.
Izmenična snaga jako ovisi o parametrima isporučenog opterećenja. Stoga, formula električne energije u promjenjivim mrežama ima oblik:
P = U ⋅ I ⋅ cosφ,
gdje cosφ određuje prirodu opterećenja.
U takvim je krugovima to aktivna snaga, to jest pretvaranje tijekom rada u druge vrste energije: elektromagnetsku i toplinsku.
Za aktivni otpor, to jest, obični otpornici, cosφ = 1. Što je veća reaktivna komponenta u krugu, to je više elemenata koji imaju kapacitivni ili induktivni otpor, manje će biti cosφ. Koeficijent cosφ za većinu električnih uređaja iznosi 0, 95, s izuzetkom aparata za zavarivanje i elektromotora s velikim induktivnim opterećenjem.
Postoji i jalova snaga. Određuje energiju koja se iz izvora napajanja dovodi u reaktivne elemente, a te elemente vraća natrag. Formula trenutne snage za reaktivne strujne krugove je:
P = U ⋅ I ⋅ sinφ.
Ovdje sinφ karakterizira doprinos ukupnoj snazi induktivnih i kondenzatorskih elemenata. Reaktivna snaga mjeri se u jedinicama kao što su var (ampersko reaktivno).
Trofazni sustavi uobičajeni su u industrijskim elektroenergetskim mrežama. Njihove su prednosti važne za industriju :
- Ekonomičniji prijenos električne energije na velike udaljenosti;
- Smanjenje troškova pri stvaranju elektromotora trofaznog sustava;
- Ravnomjernost mehaničkog opterećenja generatora.
Značajka trofaznih sustava električne struje je da je napon u tim sustavima povećan, jednak 380 V. Uz opterećenje raspoređeno na tri grane, to dovodi do smanjenja radne struje u odnosu na jednofazni sustav u kojem je 220 V prihvaćen kao radni napon. Formula za izračunavanje snage u trofaznom krugu imat će sljedeći oblik:
P = 1, 73 ⋅ I ⋅ U ⋅ cosφ.
Faktor porasta 1, 73 povezan je s raspodijeljenim opterećenjem i manjim utjecajem reaktivne komponente u takvim sustavima.
Lako je izračunati vrijednost naizmjenične struje, znajući potrošnju energije, prema navedenim formulama. Na primjer, za jednofaznu mrežu:
I = P / (U ⋅ cosφ).
Izbor električnih uređaja
Da biste saznali koji je kućanski aparat pogodan za električno ožičenje kod kuće, a za koji je bolje koristiti industrijski, morate obratiti pažnju na njegovu snagu. Ovaj je parametar uvijek napisan u priručniku s uputama ili tehničkim specifikacijama uređaja.
Vrijedno je biti oprezan ako je navedena snaga veća od 1, 5 kW, jer za takve uređaje morate koristiti povećani presjek žica opskrbne mreže. Obično kućanski aparati imaju manju snagu.
Izuzetak mogu biti perilice rublja, električni štednjaci, neke vrste usisavača. Kuće s električnim štednjacima uvijek imaju zasebno ožičenje za njih, a za napajanje perilice rublja bolje je istegnuti zasebnu žicu povećanog presjeka.
Zatim trebate odlučiti o izboru prekidača za skupine potrošača električne struje. Treba ga odabrati posebno za grupu, kako bi se uštedio prostor na distribucijskoj ploči i bio slobodniji u povezivanju uređaja s različitim prodajnim mjestima. Koje su grupe bolje odabrati :
- Električni štednjak;
- Perilica i grijač vode;
- Preostale utičnice i rasvjeta.
U kućama s električnim štednjacima štednjak će imati najveću potrošnju. Njegova snaga procjenjuje se na 10 kW, što pri standardnom naponu od 220 V znači potrošnju struje od 45 A, cosφ ovdje iznosi 1. Za električni štednjak potreban je poseban stroj, pa je ovdje odabran za 50 ampera.
Perilica rublja također se odlikuje velikom potrošnjom struje. Standardna perilica troši 2, 5 kW, što odgovara 12, 5 A. Unatoč cosφ = 0, 8 elektromotora perilice, ima veliku količinu elektronike, pa za proračun uzmemo cosφ = 1. Još veća snaga grijača iznosi do 8 kW, Ako ih namjeravate koristiti istodobno s perilicom, trebali biste uzeti visokonaponski stroj, jer će ukupna snaga ova dva uređaja biti 10, 5 kW, odnosno potreban vam je još jedan stroj za 50 A. Bolje je napraviti dva odvojena stroja: 40 A za bojler, i 15 A u perilicu rublja.
Preostala mjesta i rasvjeta mogu se definirati u posebnoj grupi. Njihova ukupna potrošnja energije procjenjuje se na 1, 5 kW, odnosno, stroj od 10 A bit će dovoljan za treću skupinu.
Mjerni instrumenti
Mjerenja električnih vrijednosti izrađuju se posebnim uređajima. Struja se mjeri ampermetrom, napon voltmetrom, a snaga se može mjeriti vatmetrom ili se izračunava pomoću formule iz vrijednosti prve dvije vrijednosti.
Pomoću mrežnog kalkulatora možete izračunati ne samo struju poznate snage potrošača, već i presjek žica potrebnih za ožičenje.
Izračun trenutnih parametara snage i ožičenja za snagu potrošača električne energije vrlo je važan dio dizajna zgrade ili stana, stoga tome trebate pristupiti pažljivo i odgovorno.