Як обчислити опір знаючи потужність і напруга. Розрахунки.

1. Формули для розрахунку потужності струму
2. Споживана потужність електроприладів: таблиця з показниками
3. Визначення потужності джерела живлення: способи розрахунків
4. Як розрахувати споживання електроенергії приладом
5. Розглянемо, як працює вимірювач потужності в розетку
6. Чи можна порахувати витрату електроенергії, знаючи приблизну потужність
7. Електроприлади: споживана потужність (відео)
8. Реактивна і активна потужність електроприладу
9. Коефіцієнти одночасності і запасу
10. Розрахунок перерізу проводів геометричним методом
11. Приклад розрахунку перетину по потужності
12. Розрахунок перетину по току
13. Формули для розрахунку сили струму
14. Вибір відповідного перетину по таблицях
15. Приклад розрахунку перетину провідника по току
16. Розрахунок падіння напруги
17. Приклад розрахунку перенесення
18. Відео матеріали вибору провідників

Електрика саме по собі невидимо, хоча від цього його небезпека анітрохи не менше. Навіть навпаки: саме тому і небезпечніше. Адже якби ми його бачили, як бачимо, наприклад, воду, що ллється з крана, то напевно б уникли багатьох неприємностей.

Вода. Ось вона, водопровідна труба , І ось закритий кран. Нічого не тече, не капає. Але ми точно знаємо: всередині вода. І якщо система справно працює, то вода ця там знаходиться під тиском. 2, 3 атмосфери, або скільки там? Неважливо. Але тиск там є, інакше система б не працювала. Десь гудуть насоси, женуть воду в систему, створюють це саме тиск.

А ось наш провід електричний. Десь далеко, на іншому кінці теж гудуть генератори, виробляють електрику. І в проводі від цього теж тиск ... Ні-ні, не тиск, звичайно, тут в цьому дроті напруга. Воно теж виміряється, але в своїх одиницях: в вольтах.

Тисне в трубах на стінки вода, нікуди не рухаючись, чекає, коли знайдеться вихід, щоб кинутися туди потужним потоком. І в проводі мовчки чекає напруга, коли замкнеться вимикач, щоб потоки електронів рушили виконувати своє призначення.

І ось відкрився кран, потекла струмінь води. По всій трубі тече, рухаючись від насоса до видаткового крану. А як тільки замкнулися контакти вимикача, в проводах потекли електрони. Що це за рух? Це ток. Електрони течуть. І цей рух, цей струм теж має свою одиницю виміру: ампер.

І ще є опір. Для води це, образно кажучи, розмір отвору в випускному крані. Чим більше отвір, тим менше опір руху води. У проводах майже також: чим більше опір дроти, тим менше струм.

Ось, як-то так, якщо образно уявляти собі основні характеристики електрики. А з точки зору науки все строго: існує так званий закон Ома. Каже він у такий спосіб: I = U / R.
I - сила струму. Вимірюється в амперах.
U - напруга. Вимірюється в вольтах.
R - опір. Вимірюється в Омасі.

Є ще одне поняття - потужність, W. З ним теж просто: W = U * I. Вимірюється в ватах.

Власне, це вся необхідна і достатня для нас теорія. З цих чотирьох одиниць виміру відповідно до вищенаведених двома формулами можна вивести деякий безліч інших:

Ти скажеш: - Навіщо мені це все треба? Формули, цифри ... Я ж не збираюся займатися розрахунками.

А я так відповім: - Перечитай попередню статтю. Як можна бути впевненим, не знаючи найпростіших істин і розрахунків? Хоча, власне, в побутовому практичному плані найбільш цікава тільки формула 7, де визначається сила струму при відомих напрузі і потужності. Як правило, ці 2 величини відомі, а результат (сила струму) безумовно необхідний для визначення допустимого перетину дроту і для вибору захисту.

Є ще одна обставина, про який слід згадати в контексті цієї статті. В електроенергетиці використовується так званий "змінний" струм. Тобто, ті самі електрони рухаються в проводах не завжди в одному напрямку, вони постійно змінюють його: вперед-назад-вперед-назад ... І ця зміна напрямку руху - 100 раз в секунду.

Стривай, але ж всюди говориться, що частота 50 герц! Так, саме так і є. Частота вимірюється в кількості періодів за секунду, але в кожному періоді ток змінює свій напрямок двічі. Інакше сказати, в одному періоді дві вершини, які характеризують максимальне значення струму (позитивне і негативне), і саме в цих вершинах відбувається зміна напрямку.

Не будемо вдаватися в подробиці більш глибоко, але все ж: чому саме змінний, а не постійний струм ?

Вся проблема в передачі електроенергії на великі відстані. Тут як раз вступає в силу невблаганний закон Ома. При великих навантаженнях, якщо напруга 220 вольт, сила струму може бути дуже великий. Для передачі електроенергії з таким струмом будуть потрібні дроти дуже великого перерізу.

Вихід тут тільки один: підняти напругу. Сьома формула говорить: I = W / U. Цілком очевидно, що якщо ми будемо подавати напругу не 220 вольт, а 220 тисяч вольт, то сила струму зменшиться в тисячу разів. А це означає, що перетин проводів можна взяти набагато менше.

Пошук по сайту.
Ви можете змінити пошукову фразу.

Електричний струм можна порівняти з тим, як тече вода в трубі, а напруга з рівнем цієї води. Електричний струм, проходячи по трубі, здійснює певну роботу. Виходячи з визначення, потужність - це робота за одиницю часу або швидкість виконання роботи.

За одну секунду в ланцюзі проходить певну кількість електрики через поперечний переріз ланцюга. Це поняття і буде називатися силою струму. Тому між потужністю, силою струму і напругою буде прямо пропорційна залежність.

Формули для розрахунку потужності струму

вимірюється електрична потужність у ВАТ (Вт). Струм в 1А і з напругою в 1 В має потужність в 1Вт. Для того, щоб дізнатися, як визначити потужність струму, необхідно скористатися наступною формулою: P = U * I (А), де U, I - це напруга електричного поля і сила струму відповідно, а P - його потужність.

Щоб зрозуміти, як правильно користуватися формулою, розглянемо невеликий приклад. Припустимо, подано напругу на резистор в 150В і по ньому йде струм в 0,2 А. Яка на даному резисторі розвивається потужність? P = 150 * 0.2 = 30Вт.

Існує ще один спосіб обчислення потужності електричного струму . Якщо відомо опір ланцюга і сила струму, то необхідно скористатися законом Ома (застосовна формула для ділянки кола): U = I * R (Б)

Тепер підставимо формулу (Б) в формулу (А) і отримаємо формулу (В): P = I 2 R (В). Припустимо, що через реостат, опір якого дорівнює 5 Ом, проходить з силою 0,5 А струм. Визначити потужність, яка втрачається в реостате? P = 0.5 2 * 5 = 1.25Вт.

Якщо сила струму нам невідома, але ми знаємо напруга і опір, то теж можливо визначити потужність. Із закону Ома I = U / R, тоді користуючись формулою (А) потужність струму дорівнює: P = U 2 / R (Г)

Реостат має опір в 5 Ом, а напруга в ньому 2,5 В, тоді потужність згідно з формулою (Г) буде дорівнює: P = 2.5 2/5 = 1.25Вт. Якщо вам відомі будь-які два значення з формули для закону Ома (якщо розглянути ділянку ланцюга), то завжди можна визначити потужність струму.

Згадавши визначення потужності, можна записати ще одну формулу для її розрахунку: P = A / t (Д), де P - це потужність, А - робота електричного струму, а t - час, за який здійснюється ця робота.

Вибираючи той чи інший побутовий прилад в магазині, ми часто задаємося питанням про те, скільки ж грошей нам доведеться заплатити за його використання. Особливо це стосується обігрівача, що працює на електриці. Іноді, користуючись зварювальним апаратом або електродвигуном, ми навіть не підозрюємо про те, скільки він споживає електроенергії. Але як же дізнатися необхідні нам цифри, якщо дані про прилади не відомі.

Споживана потужність електроприладів: таблиця з показниками

Для проведення обчислень вам необхідні елементарні знання електродинаміки зі шкільного курсу, пов'язані з потужністю, напругою, струмом. Для того, щоб розрахувати споживану потужність приладу, необхідно знати величину напруги, а також силу джерела. Потужність (Р) можна вирахувати за допомогою множення сили струму на показник електричної напруги в мережі.

Силою струму прийнято називати величину електричного заряду, що проходить через задану площа мережі за одиницю часу. Фізична величина , Що характеризується електричним полем, яке створює струм - це напруга.

Використовуються такі показники:

• Як несистемної одиниці вимірювання потужності іноді використовують багато вольт-ампер;
• В даному випадку силу вказують в автоматичних вимикачах.

Воно вірно є максимальним значенням, при якому відбувається спрацьовування переривника.

Визначення потужності джерела живлення: способи розрахунків

Для отримання даного показника вам стане в нагоді значення сили струму, обозначаемо як (I) і напруга, запісиваемо як (V) джерело живлення. Щоб обчислити потужність (Р) необхідно перемножити між собою ці два значення. Дана сила струму - кількість заряду, яке проходить через певну поверхню за якийсь відрізок часу. Напруга - це змінна величина , Яку характеризує електричне поле , Що створюється струмом.

Приблизна потужність приладу дорівнює добутку напруги і сили струму. Формула виглядає як Р = I х V.

Як правило:

• Силу струму вказує на автоматичних вимикачах;
• Вказане значення - це максимальна сила струму, при якому включається переривник;
• Значення напруги і сили струму зазвичай вказують на корпусі електроприладу або тена.

Якщо там його немає, то слід пошукати в документації до нього.

Як розрахувати споживання електроенергії приладом

Показник сили струму, а також напруги деяких поширених електроприладів є в спеціалізованих довідниках. Якщо у вас їх немає, то дайте запит і знайдіть в інтернеті, або онлайн-ресурсах.

Обчислюється сила струму за аналогічною формулою, як і напруга. Для цього наявні величини потрібно розділити.

Наприклад, вам потрібно обчислити, яку потужність споживає телевізор, стельовий вентилятор, або мікрохвильова піч, при цьому, такий показник, як їх сила струму позначена на корпусі приладу. Для можливості розрахуватися вам необхідно знайти напруга вентилятора і опір. Дізнатися його ви можете в інтернеті, або у виробника. Після чого, підставивши в формулу значення, можна без праці обчислити потужність вентилятора.

Що потрібно знати про потужності:

• Потужність - це швидкість перетворення, передачі або споживання необхідної енергії. Зазвичай, ви оплачуєте електроенергію згідно спожитої потужності.
• Вимірюється потужність в ватах (Вт).
• Потужність електроприладу - це показник енергії, який споживає даний прилад.
• Номінальна потужність - потрібна величина, необхідна для правильної роботи приладу.
• Струм буває постійним і змінним. Змінний струм може зміняться по величині або напрямку. Він подається енергії по високовольтних електромережах. Визначення - постійний струм не змінюється у напрямку або величиною. Джерелом такого струму можна назвати акумулятор або батарейку.

Стартова потужність - це одиниця, необхідна для того, щоб запустити двигун або компресор.

Розглянемо, як працює вимірювач потужності в розетку

Якщо вам необхідно дізнатися, який потужністю володіє той чи інший предмет, можна заміряти за допомогою приладу мультиметра силу струму і напругу, а потім їх просто перемножити. Є і прилади, які визначають і потужність. Вони називаються ватметри. Показник потужності розраховує вбудований калькулятор, і показник відразу з'являється на його дисплеї.

Як користуватися ваттметром і мультиметром:

1. Вставляємо прилад в розетку 220В;
2. У ватметр вставляємо вилку приладу, який нам потрібно заміряти;
3. Чекаємо, коли на дисплеї з'явиться необхідний показник.

На задній панелі приладу є відсік під батарейки, що йдуть в основному в комплекті. На пластині поряд є інформація з характеристиками самого ваттметра, його номер, а також вилка. На зовнішній стороні знаходиться дисплей. Управління здійснюється 4 кнопками, біля яких розміщена розетка для підключення побутових приладів, обладнання та техніки.

Коли прилад включений, на його екрані, як у лічильника, з'являються 3 інформаційних рядки: одна графічна і дві цифрові.

За допомогою четвертої кнопки Value ви зможете перемкнути і визначити наступні вимірювані параметри:

• Напруга мережі;
• Потужність, яку споживає підключений пристрій;
• Споживана приладом сила струму.

При встановленому граничному показнику, щодо напрузі і току, однією з характеристик прилад буде давати сигнал. Це означає перевантаження.

Чи можна порахувати витрату електроенергії, знаючи приблизну потужність

При самостійних розрахунках не варто забувати про невеликої потужності, яку споживають деякі пристрої навіть коли вони не працюють, але підключені до розетки. Його теж потрібно вважати. Багато прилади оснащені індикатором, або у них є світлодіод, який теж може споживати деяку потужність.

Поінформованість про споживаної потужності приладу дає можливість істотно економити електроенергію.

Розрахунки роблять у такий спосіб:

• При обчисленні потужності згідно формули ви отримуєте приблизне значення.
• У разі, коли вам потрібен точний показник потужності, краще скористайтеся ваттметром. Будь-яка потужність, будь то електрична, теплова або механічна, вимірюється у ВАТ. Для того, щоб вміти економити електроенергію важливо знати їх споживану приладами потужність.
• Для обчислення різниці двох потужностей слід віднімати одне таке значення з іншого.

Коли ви оплачуєте рахунки за електроенергію, ви платите, по суті, за кожен спожитий вами кіловат. Для конвертації показника ват в кіловати потрібно розділити один показник у ВАТ на 1000, а потім помножити значення, що вийшло в кіловатах на кількість відпрацьованих приладом годин. В результаті ви отримаєте необхідне значення, існуюче як (кВт-ч). Якщо помножити його на вартість 1 кіловата електроенергії, ви зможете дізнатися, скільки вам доведеться заплатити за роботу приладу. Наприклад, якщо у вашому будинку або квартирі всього 10 лампочок і 100 Вт - потужність, споживана кожної лампою, то зробивши розрахунок ми отримаємо 10 х 100 в результаті вийде 1000 Вт - сумарна потужність всіх ламп. Якщо 1000 Вт ви поділіть на 1000, то отримаєте 1 кВт. Тепер не важко підрахувати, що якщо, лампочки горіли протягом 2000 годин на рік, а один кіловат на годину коштує 6 руб. Те, за рік вам доведеться заплатити 12000 руб.

Електроприлади: споживана потужність (відео)

Потужність, яку споживає будь-якої агрегат, можна перевірити за допомогою приладу ваттметра, або ж вирахувати самостійно в домашніх умовах за простою формулою. Вам потрібно для цього знати показник сили струму, що вимірюється в А (ампер), а також значення напруги, що враховується в вольтах (В). Ці важливі розрахунки електрики дозволять Вам знизити споживання енергії, а значить, і витрати на комунальні платежі споживача.

Оптимальним джерелом енергії, для нагріву випарної ємності, є квартирна електрична мережа , Напругою 220 В. Можна просто використовувати для цих цілей побутову електроплиту. Але, при нагріванні на електроплиті, багато енергії витрачається на марний нагрів самої плити, а також випромінюється в навколишнє середовище, від нагрівального елементу , Не здійснюючи при цьому, корисної роботи. Ця, даремно витрачається енергія, може досягати пристойних значень - до 30-50%, від загальної витраченої потужності на нагрівання куба. Тому використання звичайних електроплит, є нераціональним з точки зору економії. Адже за кожен зайвий кіловат енергії, доводиться платити. Найбільш ефективно використовувати врізані в випарну ємність ел. Тени. При такому виконанні, вся енергія витрачається тільки на нагрів куба + випромінювання від його стінок зовні. Стінки куба, для зменшення теплових втрат, необхідно теплоізолювати. Адже витрати на випромінювання тепла, від стінок самого куба можуть так само, складати до 20 і більше відсотків, від усієї витрачається потужності, в залежності від його розмірів. Для використання в якості нагрівальних елементів врізаних в ємність, цілком підходять Тени, від побутових ел.чайник, або інші відповідні за розмірами. Потужність таких ТЕНів, буває різна. Найбільш часто застосовуються ТЕНи з вибитою на корпусі потужністю 1.0 кВт і 1.25 кВт. Але є й інші.

Тому потужність 1-го Тена, може не відповідати за параметрами, для нагріву куба і бути більше або менше. У таких випадках, для отримання необхідної потужності нагріву, можна використовувати кілька ТЕНів, з'єднаних послідовно або послідовно-паралельно. Коммутіруя різні комбінації з'єднання ТЕНів, перемикачем від побутової ел. плити, можна отримувати різну потужність. Наприклад маючи вісім врізаних ТЕНів, по 1.25 кВт кожен, залежно від комбінації включення, можна отримати наступну потужність.

1. 625 Вт
2. 933 Вт
3. 1,25 кВт
4. 1,6 кВт
5. 1,8 кВт
6. 2,5 кВт

Такого діапазону цілком вистачить для регулювання і підтримки потрібної температури при перегонці і ректифікації. Але можна отримати і іншу потужність, додавши кількість режимів перемикання і використовуючи різні комбінації включення.

Послідовне з'єднання 2-х ТЕНів по 1.25 кВт і підключення їх до мережі 220В, в сумі дає 625 Вт. Паралельне з'єднання, в сумі дає 2.5 кВт.

Cache directory not found! Cache directory not found! Cache directory not found!

Ми знаємо напруга, що діє в мережі, це 220В. Далі ми так само знаємо потужність ТЕН, вибиту на його поверхні допустимо це 1,25 кВт, значить, нам потрібно дізнатися силу струму, що протікає в цьому ланцюзі. Силу струму, знаючи напругу і потужність, дізнаємося з наступної формули.

Сила струму = потужність, поділена на напругу в мережі.

Записується вона так: I = P / U.

Де I - сила струму в амперах.

P - потужність у ватах.

U - напруга в вольтах.

При підрахунку потрібно потужність, зазначену на корпусі ТЕН в кВт, перевести в вати.

1,25 кВт = 1250Вт. Підставляємо відомі значення в цю формулу і отримуємо силу струму.

I = 1250Вт / 220 = 5,681 А

R = U / I, де

R - опір в Омах

U - напруга в вольтах

I - сила струму в амперах

Підставляємо відомі значення в формулу і дізнаємося опір 1 Тена.

R = 220 / 5.681 = 38,725 Ом.

Rобщ = R1 + R2 + R3 і т.д.

Таким чином, два послідовно з'єднаних Тена, мають опір рівне 77,45 Ом. Тепер неважко підрахувати потужність виділяється цими двома ТЕНами.

P = U 2 / R де,

P - потужність в ватах

U 2 - напруга в квадраті, в вольтах

R - загальний опір всіх остан. соед. ТЕНів

P = 624,919 Вт, округляємо до значення 625 Вт.

У таблиці 1.1 наведені значення для послідовного з'єднання ТЕНів.

Таблиця 1.1

Кількість ТЕН Потужність (Вт) Опір (Ом) Напруга (В) Сила струму (А) 1 1250,000 38,725 220 5,68 Послідовне з'єднання 2 625 2 ТЕН = 77,45 220 2,84 3 416 3 ТЕН = 1 16,175 220 1,89 4 312 4 ТЕН = 154,9 220 1,42 5 250 5 ТЕН = 193,625 220 1,13 6 208 6 ТЕН = 232,35 220 0,94 7 178 7 ТЕН = 271,075 220 0,81 8 156 8 ТЕН = 309,8 220 0,71

У таблиці 1.2 наведені значення для паралельного з'єднання ТЕНів.

Таблиця 1.2

Кількість ТЕН Потужність (Вт) Опір (Ом) Напруга (В) Сила струму (А) Паралельне з'єднання 2 2500 2 ТЕН = 19,3625 220 11,36 3 3750 3 ТЕН = 12,9083 220 17,04 4 5000 4 ТЕН = 9,68125 220 22,72 5 6250 5 ТЕН = 7,7450 220 28,40 6 7500 6 ТЕН = 6,45415 220 34,08 7 8750 7 ТЕН = 5,5321 220 39,76 8 10000 8 ТЕН = 4,840 220 45,45

Ще один важливий плюс, який дає послідовне з'єднання ТЕНів, це зменшений в кілька разів протікає через них струм, і відповідно малий нагрів корпусу нагрівального елементу, тим самим не допускається пригорання браги під час перегонки і не привносить неприємного додаткового смаку і запаху в кінцевий продукт. Так само ресурс роботи ТЕНів, при такому включенні, буде практично вічним.

Розрахунки виконані для ТЕНів, потужністю 1.25 кВт. Для ТЕНів інший потужності, загальну потужність потрібно перерахувати згідно закону Ома, користуючись вище наведеними формулами.

Перебіг струму по провіднику можна порівняти з потоком річки по трубі. Неправильний розрахунок перетину кабелю призводить до перегріву і короткого замикання або до невиправданих витрат. Дуже важливо провести обчислення на стадії проектування, так як вихід з ладу прихованої проводки і подальша заміна пов'язана зі значними витратами.

Основне призначення провідників - доставка електричної енергії до споживачів в необхідній кількості. Оскільки в звичайних умовах експлуатації надпровідники не доступні, доводиться брати до уваги опір матеріалу провідника.

Розрахунок необхідного перетину провідників і кабелів в залежності від загальної потужності споживачів заснований на тривалому досвіді експлуатації. Загальний хід обчислень:

• P = (P1 + P2 + .. PN) * K * J;
• вибір необхідного перетину по таблиці 1.

P - потужність всіх споживачів, підключених до розраховується гілці в Ватах.

P1, P2, PN - потужність першого споживача, другого, n-го відповідно, в Ватах.

Таблиця 1. Перетин жил проводів завжди необхідно вибирати в найближчу велику сторону (+)

Реактивна і активна потужність електроприладу

Потужності споживачів вказані в документах на обладнання. Зазвичай в паспортах обладнання вказана активна потужність разом з реактивною потужністю.

пристрої з активним видом навантаження перетворюють всю отриману електричну енергію , З урахуванням ККД, в корисну роботу: механічну, теплову або в інший її вид. До пристроїв з активним навантаженням відносяться лампи розжарювання, обігрівачі, електроплити. Для таких пристроїв розрахунок потужності по струму і напрузі має вигляд:

P = U * I

P - потужність в Вт

U - напруга в В

I - сила струму в А

При Нульовий зміщенні фаз Потужність P = U * I всегда має позитивне значення. Такий графік фаз сили струму I і напруги U мають пристрої з активним видом навантаження

Пристрої з реактивним видом навантаження здатні накопичувати енергію, що надходить від джерела, а потім повертати. Відбувається такий обмін за рахунок зміщення синусоїди сили струму і синусоїди напруги.

Коли є зміщення фаз між синусоїдою сили струму і синусоїдою напруги, потужність P = U * I може бути негативною. Пристрій з реактивною потужністю повертає накопичену енергію назад джерела

До пристроїв з реактивною потужністю відносяться електродвигуни, електронні прилади всіх масштабів і призначень, трансформатори.

Реактивна потужність має залежність від кута зсуву фаз між синусоїда напруги і струму. Кут зсуву фаз висловлюють через cosφ. Для знаходження повної потужності застосовують формулу:

P = P р / cosφ

P р - реактивна потужність в Вт

Зазвичай в паспортних даних на пристрій вказана реактивна потужність і cosφ.

Приклад: в паспорті на перфоратор вказана реактивна потужність 1200Вт і cosφ = 0,7. Отже, загальна споживана потужність буде дорівнює:

P = 1200 / 0,7 = 1714Вт

Якщо cosφ знайти не вдалося, для переважної більшості електроприладів побутового призначення cosφ можна прийняти рівним 0,7.

Коефіцієнти одночасності і запасу

K - безрозмірний коефіцієнт одночасності, показує скільки споживачів одночасно може бути включено в мережу. Рідко трапляється, щоб всі пристрої одночасно споживали електроенергію. Малоймовірна одночасна робота телевізора і музичного центру. З усталеної практики K можна прийняти рівним 0,8. Якщо Ви плануєте використовувати всі споживачі одночасно, K слід прийняти рівним 1.

J - безрозмірний коефіцієнт запасу. Характеризує створення запасу по потужності для майбутніх споживачів. Прогрес не стоїть на місці, з кожним роком винаходяться все нові дивовижні і корисні електричної прилади . Очікується, що до 2050 року зростання споживання електроенергії складе 84%. Зазвичай J приймається рівним від 1,5 до 2,0.

Розрахунок перерізу проводів геометричним методом

У всіх електротехнічних розрахунках приймається площа поперечного перерізу провідника - перетин жили. Вимірюється в мм 2.

Часто буває необхідно дізнатися, як грамотно розрахувати перетин дроту по діаметру дроту провідника. В цьому випадку є проста геометрична формула для монолітного дроту круглого перетину:

S = π * R 2 = π * D 2/4, або навпаки

D = √ (4 * S / π)

Для провідників прямокутного перерізу:

S = h * m

S - площа жили в мм 2

R - радіус жили в мм

D - діаметр жили в мм

h, m - ширина і висота відповідно в мм

π - число пі, рівне 3,14

Якщо Ви купуєте багатожильний провід, у якого один провідник складається з безлічі звитих зволікань круглого перетину, то розрахунок ведуть за формулою:

S = N * D 2 / 1,27

N - число зволікань в жилі

Провід, що мають звиті з декількох зволікань жили, в загальному випадку мають кращу провідність, ніж монолітні. Це обумовлено особливостями протікання струму по провіднику круглого перетину.

Електричний струм являє собою рух однойменних зарядів по провіднику. Однойменні заряди відштовхуються, тому щільність розподілу зарядів зміщена до поверхні провідника.

Іншою перевагою багатожильних проводів є їх гнучкість і механічна стійкість. Монолітні дроти дешевше і застосовують їх в основному для стаціонарного монтажу.

Приклад розрахунку перетину по потужності

Завдання: загальна потужність споживачів на кухні становить 5000Вт (мається на увазі, що потужність всіх реактивних споживачів перераховано). Всі споживачі підключаються до однофазної мережі 220В і мають заживлення від однієї гілки.

Таблиця 2. Якщо ви плануєте в майбутньому підключення додаткових споживачів, в таблиці представлені необхідні потужності поширених побутових приладів (+)

Коефіцієнт одночасності K приймемо рівним 0,8. Кухня місце постійних інновацій, хіба мало що, коефіцієнт запасу J = 2,0. Загальна розрахункова потужність складе:

P = 5000 * 0,8 * 2 = 8000Вт = 8кВт

Використовуючи значення розрахункової потужності, шукаємо найближче значення в таблиці 1.

Найближчим відповідним значенням перетину жили для однофазної мережі є мідний провідник з перетином 4 мм 2. Аналогічний розмір дроти з алюмінієвою жилою 6мм 2. Для одножильний проводки мінімальний діаметр складе 2,3 мм і 2,8 мм відповідно. У разі застосування багатожильного варіанти перетин окремих жив підсумовується.

Розрахунок перетину по току

Розрахунки необхідного перетину по току і кабелів і проводів представлять більш точні результати. Такі обчислення дозволяють оцінити загальний вплив різних чинників на провідники, в числі яких теплове навантаження , Марка проводів, тип прокладки, умови експлуатації т.д.

Весь розрахунок проводиться в ході наступних етапів:

• вибір потужності всіх споживачів;
• розрахунок струмів, що проходять по провіднику;
• вибір відповідного поперечного перерізу за таблицями.

Для цього варіанту розрахунку потужність споживачів за струмом з напругою береться без урахування поправочних коефіцієнтів. Вони будуть враховані при підсумовуванні сили струму.

Формули для розрахунку сили струму

Тим, хто призабув шкільний курс фізики, пропонуємо основні формули в формі графічної схеми в якості наочної шпаргалки:

«Класичне колесо» наочно демонструє взаємозв'язок формул і взаємозалежність характеристик електричного струму

Випишемо залежність сили струму I від потужності P і лінійної напруги U:

I = P / U л

I - cила струму приймається в амперах

P - потужність в ватах

U л - лінійна напруга в вольтах.

Лінійна напруга в загальному випадку залежить від джерела електропостачання, буває одно- і трифазних. Взаємозв'язок лінійного і фазного напруги:

U л = U * cosφ в разі однофазного напруги

U л = U * √3 * cosφ в разі трифазного напруги

Для побутових електричних споживачів приймають cosφ = 1, тому лінійна напруга можна переписати:

U л = 220 для однофазного напруги

U л = 380 для трифазного напруги

I = (I1 + I2 + ... IN) * K * J

I - сумарна сила струму в амперах

I1..IN - сила струму кожного споживача в амперах

K - коефіцієнт одночасності.

J - коефіцієнт запасу.

Коефіцієнти K і J мають ті ж значення, що були застосовані при розрахунку повної потужності.

Може бути випадок, коли в трифазній мережі через різні фазні провідники тече струм нерівнозначної сили. Таке відбувається, коли до трифазного кабелю підключені одночасно однофазні споживачі і трифазні. Наприклад, живиться трифазний верстат і однофазне освітлення.

Виникає природне запитання: як в таких випадках розраховують перетин багатожильного дроти? Відповідь проста - обчислення проводять за найбільш навантаженої жилі.

Вибір відповідного перетину по таблицях

У правилах експлуатації електроустановок (ШЕУ) наведено ряд таблиць для вибору необхідного перетину жили кабелю.

Провідність провідника залежить від температури. Для металевих провідників з підвищенням температури підвищується опір. При перевищенні певного порогу процес стає автоподдержівающімся: чим вище опір, тим вище температура, тим вище опір і т.д. поки провідник не перегорає або викликає коротке замикання.

Наступні дві таблиці показують перетин провідників залежно від струмів і способу укладання.

Кабель відрізняється від проводу тим, що у кабелю все жили, оснащені власною ізоляцією, скручені в пучок і укладені в загальну ізоляційну оболонку.

Таблиця 3. Перше, необхідно вибрати спосіб укладання проводів, від цього залежить, на скільки ефективно відбувається охолодження (+)

Таблиця 4. відкритий спосіб вказано для всіх значень перетину провідників, однак на практиці перетину нижче 3мм2 відкрито не прокладають з міркувань механічної міцності (+)

При використанні таблиць до допустимого тривалого струму застосовуються коефіцієнти:

• 0,68 якщо 5-6 жив;
• 0,63 якщо 7-9 жив;
• 0,6 якщо 10-12 жив.

Понижуючі коефіцієнти застосовуються до значень струмів з шпальти «відкрито».

Нульова і заземлювальна жили в кількість жив не входять.

За нормативами ШЕУ вибір перетину нульової жили по допустимому тривалого струму, виробляється як не менше 50% від фазної жили.

Наступні дві таблиці показують залежність допустимого тривалого струму при прокладці його в землі.

Таблиця 5. Залежності допустимого тривалого струму для мідних кабелів при прокладці в повітрі або землі

Струмовий навантаження при прокладці відкрито і при поглибленні в землю розрізняються. Їх приймають рівними, якщо прокладка в землі проводиться із застосуванням лотків.

Таблиця 6. Залежності допустимого тривалого струму для алюмінієвих кабелів при прокладці в повітрі або землі

Для влаштування тимчасових ліній постачання електроенергією (перенесення, якщо для приватного користування) застосовується наступна таблиця.

Таблиця 7. Допустимий тривалий струм при використанні переносних шлангових шнурів, переносних шлангових і шахтних кабелів, прожекторних кабелів, гнучких переносних проводів. Застосовується тільки мідних провідників

Коли прокладка кабелів проводиться в грунті крім теплоотводних властивостей необхідно враховувати питомий опір, що відображено в наступній таблиці

Таблиця 8. Поправочний коефіцієнт в залежності від типу і питомого опору грунту на допустимий тривалий струм, при розрахунку перетину кабелів (+)

Розрахунок і вибір мідних жил до 6мм 2 або алюмінієвих до 10мм 2 ведеться як для тривалого струму. В разі великого перерізу можливо застосувати знижувальний коефіцієнт:

0,875 * √Т пв

T пв - відношення тривалості включення до тривалості циклу. Тривалість включення береться з розрахунку не більше 4 хвилин. При цьому цикл не повинен перевищувати 10 хвилин.

Приклад розрахунку перетину провідника по току

• трифазного деревообробного верстата потужністю 4000Вт;
• трифазного зварювального апарату потужністю 6000Вт;
• побутової техніки в будинку загальною потужністю 25000Вт;

Підключення буде вироблено п'ятижильним кабелем (три жили фазні, одна нульова і одна заземлення), прокладених в землі.

Ізоляція кабельно-провідникової продукції розраховується на конкретне значення робочої напруги. Слід враховувати, що вказане виробником робоча напруга його вироби має бути вище напруги в мережі

Крок # 1. Розраховуємо лінійну напругу трифазного підключення:

U л = 220 * √3 = 380В

Крок # 2. Побутова техніка, верстат і зварювальний апарат мають реактивну потужність, тому потужність техніки і обладнання складе:

P тих = 25000 / 0,7 = 35700Вт

P обор = 10000 / 0,7 = 14300Вт

Крок # 3. Струм, необхідний для підключення побутової техніки:

I тих = 35700/220 = 162А

Крок # 4. Струм, необхідний для підключення обладнання:

I обор = 14300/380 = 38А

Крок № 5. Необхідний струм для підключення побутової техніки пораховано з розрахунку однієї фази. За умовою завдання є три фази. Отже, струм можна розподілити по фазах. Для простоти припустимо рівномірний розподіл:

I тих = 162/3 = 54А

Крок # 6. Струм припадає на кожну фазу:

I ф = 38 + 54 = 92А

Крок # 7. Обладнання та побутова техніка працювати одночасно не будуть, крім цього закладемо запас рівний 1,5. Після застосування поправочних коефіцієнтів:

I ф = 92 * 1,5 * 0,8 = 110А

Крок # 8. Хоча в складі кабелю є 5 жив, в розрахунок береться тільки три фазні жили. По таблиці 8 в стовпці трижильний кабель в землі знаходимо, що току в 115А відповідає перетин жили 16мм 2.

Крок # 9. По таблиці 8 застосовуємо поправочний коефіцієнт в залежності від властивості грунту. Для нормального типу землі коефіцієнт дорівнює 1.

Крок # 10. Чи не обов'язковий, розраховуємо діаметр жили:

D = √ (4 * 16 / 3,14) = 4,5 мм

Якби розрахунки здійснювалися тільки по потужності, без урахування особливостей прокладки кабелю, то перетин жили складе 25 мм 2. Розрахунок за силою струму складніше, але іноді дозволяє економити значні кошти, особливо коли мова йде про багатожильних силових кабелях.

Розрахунок падіння напруги

Будь-провідник, крім надпровідників, має опір. Тому при достатній довжині кабелю або проводу відбувається падіння напруги. Норми ШЕУ вимагають, щоб перетин жили кабелю було таким при якому падіння напруги складала не більше 5%.

В першу чергу це стосується низьковольтних кабелів малого перетину. Розрахунок падіння напруги виглядає наступним чином:

R = 2 * (ρ * L) / S

U пад = I * R

U% = (U пад / U лін) * 100

2 - коефіцієнт, обумовлений тим, що струм тече обов'язково по двох жилах

R - опір провідника, Ом

ρ - питомий опір провідника, Ом * мм 2 / м

S - переріз провідника, мм 2

U пад - напруга падіння, В

U% - падіння напруги по відношенню до U лін,%

Таблиця 9. Питомий опір поширених металевих провідників (+)

Приклад розрахунку перенесення

Бажаючим підключити побутової зварювальний апарат до гілки електромережі слід врахувати ситу струму, на яку розрахований застосовуваний кабель. Цілком можливо, що загальна потужність працюючих приладів може бути вище. Оптимальний варіант - підключення споживачів до окремих гілках

Крок # 1. Розраховуємо опір мідного дроту , Використовуючи таблицю 9:

R = 2 * (0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47Ом

Крок # 2. Сила струму, що протікає по провіднику:

I = 7000/220 = 31.8А

Крок # 3. Падіння напруги на дроті:

U пад = 31,8 * 0,47 = 14,95В

Крок # 4. Обчислюємо відсоток падіння напруги:

U% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%

Висновок: для підключення зварювального апарату необхідний провідник з великим перетином.

Відео матеріали вибору провідників

Розрахунок перерізу провідника за формулами:

Рекомендації фахівців з підбору кабельно-провідникової продукції:

Наведені розрахунки справедливі для мідних і алюмінієвих провідників промислового призначення. Для інших типів провідників попередньо розраховується повна тепловіддача. На основі цих даних проводиться розрахунок максимального струму здатного протікати по провіднику, не викликаючи надмірного нагріву.