เจ้าของอพาร์ทเมนท์บ้านส่วนตัวและวัตถุที่มีกระแสไฟฟ้าอื่น ๆ มักเผชิญกับปัญหาในการกำหนดค่าของปริมาณไฟฟ้าหลักเนื่องจากไม่ง่ายในการคำนวณพลังงานจากความแรงของกระแสไฟฟ้าที่อนุญาตและแรงดันไฟฟ้าที่รู้จักหรือเพื่อแก้ปัญหาผกผัน
การบังคับใช้กฎหมายที่มีชื่อเสียงโดยตรงของโอห์มโดยไม่คำนึงถึงคุณสมบัติของเครือข่ายในครัวเรือนและอุปกรณ์สามารถนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้อง
ในสารนี้เราจะเข้าใจว่ากำลังและพูดคุยเกี่ยวกับวิธีการคำนวณตัวบ่งชี้นี้
แนวคิดพื้นฐานของปริมาณ
การคำนวณทางวิศวกรรมไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ที่รู้จักกันดีระหว่างความแรงของกระแส (I, แอมแปร์), ค่าแรงดันไฟฟ้า (U, โวลต์), ค่าพลังงาน (P, วัตต์) และความต้านทาน (R, โอห์ม) การคำนวณในทางปฏิบัติมักต้องการความรู้เกี่ยวกับคุณค่าของสามประการแรก
เราจะเตือนคุณว่านิพจน์ตัวเลขของค่าที่แสดงนั้นไม่เพียงพอ - เราต้องการคุณสมบัติเพิ่มเติมที่เปิดเผยโหมดการใช้พลังงาน
กระแสไฟฟ้า
การคำนวณ cross-section ของตัวนำที่เพียงพอและการจัดอันดับของเบรกเกอร์สำหรับสาขาเฉพาะของเครือข่ายพลังงานจะดำเนินการตามค่าของกระแสสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับส่วนนี้ นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันสถานการณ์ไฟไหม้ในสายไฟซึ่งมักนำไปสู่การเกิดเพลิงไหม้
พารามิเตอร์การทำงานของเครื่องจักรและ RCD ได้รับการคัดเลือกตามข้อกำหนด ในการกำหนดหน้าตัดที่ได้รับอนุญาตของแกนขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสสูงสุดที่เป็นไปได้จำเป็นต้องใช้ตารางที่จัดทำโดยผู้ผลิตผลิตภัณฑ์เนื่องจากสายเคเบิลมักจะผลิตตาม TU และไม่ใช่ตาม GOST
การทำเครื่องหมายเหมือนกันสายเคเบิลที่ผลิตตาม GOST (ซ้าย) และ TU (ขวา) แตกต่างกันทั้งทางสายตาและในลักษณะพื้นฐาน
เนื่องจากเป็นไปได้ที่จะคำนวณความแรงของกระแสไฟฟ้าจากพลังงานที่อุปกรณ์ใช้และแรงดันเครือข่ายจึงจำเป็นต้องกำหนดค่าของตัวบ่งชี้ทั้งสองนี้อย่างถูกต้อง
แรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายครัวเรือน
เจ้าของอพาร์ทเมนต์หลายคนเชื่อว่าแรงดันไฟฟ้าเฟสมาตรฐานสำหรับความต้องการของใช้ในครัวเรือนอยู่ที่ประมาณ 220 V. แม้ว่าโดย GOST 29322-2014 ตั้งแต่วันที่ 01.10.2015 ภายในสหพันธรัฐรัสเซียจะมีการเปลี่ยนไปใช้ระบบ 230 V ที่เข้ากันได้กับกลุ่มประเทศ EEC
ส่วนเบี่ยงเบน 5% จากมาตรฐานเป็นที่ยอมรับสำหรับช่วงเวลาใด ๆ และ 10% สำหรับช่วงเวลาไม่เกิน 1 ชั่วโมง ดังนั้นตามกฎเก่าค่าแรงดันไฟฟ้าอาจผันผวนในช่วงจาก 198 ถึง 242 V และตาม GOST ปัจจุบัน - จาก 207 ถึง 253 V
นอกจากนี้ยังมีกรณีที่แรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายเป็นเวลานานอย่างมีนัยสำคัญต่ำกว่ากฎเกณฑ์ สถานการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อพลังงานทั้งหมดของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับสาขานั้นสูงกว่าที่วางแผนไว้และเมื่อพวกเขาเปิดใช้งานส่วนใหญ่จะเกิด "การเบิกเงินผ่านเครือข่าย" เกิดขึ้น
ปัญหานี้เกิดขึ้นในพื้นที่รับผิดชอบของหน่วยงานที่รับผิดชอบด้านการจัดหาไฟฟ้าและมีความเกี่ยวข้องกับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายไฟฟ้าที่มากเกินไปการเสื่อมสภาพของสถานีไฟฟ้าย่อยหรือมีสายไฟไม่เพียงพอ
แรงดันอินพุตที่ลดลงนำไปสู่ไม่เพียง แต่การเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์แอมแปร์และการป้องกันการสะดุดที่เป็นไปได้ แต่ยังรวมถึงการสลายอย่างรวดเร็วของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน
เพื่อหาค่าของแรงดันไฟฟ้าจริงจำเป็นต้องวัดเป็นระยะโดยใช้โวลต์มิเตอร์ หากตัวบ่งชี้เป็น“ การเดิน” มากก็จำเป็นต้องใช้ตัวปรับความเสถียรหรือตัวแปลงที่มีราคาแพงกว่าด้วยฟังก์ชั่นของอุปกรณ์เก็บพลังงาน
ความแตกต่างในแนวคิดของพลังของเครื่องใช้ไฟฟ้า
อุปกรณ์ทั้งหมดที่ใช้ไฟฟ้ามีพารามิเตอร์เช่นกำลังไฟ ยิ่งตัวบ่งชี้นี้สูงขึ้นพลังงานที่อุปกรณ์ใช้จากวงจรก็จะมากขึ้นเท่านั้น
พลังงานมีสามประเภท:
- คล่องแคล่ว (P). มันเป็นลักษณะของอัตราการแปลงพลังงานไฟฟ้าไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่งเช่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือความร้อน จะต้องนำมาพิจารณาเมื่อคำนวณต้นทุนพลังงานที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ดังนั้นค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์ หน่วยวัดเป็น W
- ปฏิกิริยา (Q). มันเป็นลักษณะของพลังงานที่มาจากแหล่งกำเนิด (หม้อแปลง) ไปยังองค์ประกอบที่มีปฏิกิริยาต่อผู้บริโภค (ตัวเก็บประจุขดลวดมอเตอร์) แต่จากนั้นจะส่งกลับไปยังแหล่งกำเนิดเกือบจะในทันที หน่วยวัดคือ W หรือ var (ถอดรหัส - โวลต์ - แอมป์รีแอคทีฟ)
- เต็ม (S). มันเป็นลักษณะของภาระที่ผู้ใช้บริการกำหนดให้กับองค์ประกอบของวงจร มันถูกใช้ในการคำนวณพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลและเลือกการจัดอันดับของเครื่องนั่นคือการคำนวณความแรงของกระแสไฟฟ้าจะดำเนินการที่เต็มกำลังของเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับวงจร หน่วยวัดเป็น W หรือ V * A (V * A เป็นโวลต์แอมแปร์)
พารามิเตอร์ทั้งหมดเหล่านี้สามารถคำนวณใหม่ผ่านมุมเฟสที่เกิดขึ้นระหว่างเวกเตอร์แรงดันและกระแสไฟฟ้า (ฉ):
P = S * cos (ฉ);
Q = S * บาป (ฉ);
S2 = P2 + Q2.
สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนซึ่งพลังงานทั้งหมดเกินกว่าที่ใช้งานอยู่อย่างมีนัยสำคัญ ได้แก่ ตู้เย็นเครื่องซักผ้าฟลูออเรสเซนต์และหลอดประหยัดไฟรวมถึงชุดอิเล็กทรอนิกส์กำลัง
เครื่องยนต์มักจะบ่งบอกถึงพลังงานที่ใช้งานและค่าสัมประสิทธิ์ ในกรณีนี้พลังงานทั้งหมดจะถูกคำนวณดังนี้: S = P / cos (f) = 750 / 0.78 = 962 W
นอกจากนี้ยังมีสิ่งต่าง ๆ เช่นยอดเขาหรือพลังงานเริ่มต้น ความจริงก็คือการเร่งเครื่องยนต์ต้องการความพยายามมากกว่าที่จะรักษาอัตราการหมุน ดังนั้นเมื่อคุณเปิดอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่นตู้เย็นหรือเครื่องซักผ้าจะเกิดการโหลดขึ้นในระยะสั้นในส่วนของวงจร
กระแสเริ่มต้นอาจสูงกว่ากระแสที่ใช้งานหลายเท่า เมื่อทำการคำนวณสายตัดที่ต้องการและเลือกระดับของเครื่องสิ่งนี้ควรนำมาพิจารณาด้วย
ในการทำเช่นนี้คุณต้องกำหนดอุปกรณ์ที่มีความแตกต่างมากที่สุดในการเริ่มต้นและการใช้งานพลังงานและเพิ่มเข้าไปในค่าทั้งหมด กระแสเริ่มต้นของอุปกรณ์อื่น ๆ สามารถถูกละเว้นได้เนื่องจากความน่าจะเป็นของการทำงานพร้อมกันในการรวมเครื่องยนต์จากผู้บริโภคที่แตกต่างกันเกือบเป็นศูนย์
ความสัมพันธ์เชิงเส้นและเฟส
ตอนนี้การฝึกเชื่อมวัตถุภายในบ้านเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าสามเฟสได้รับความนิยม
นี่คือเหตุผลด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:
- การใช้พลังงานอย่างมีนัยสำคัญ ในกรณีนี้การสรุปของเครือข่ายเฟสเดียวที่มีกำลังสูงจะไม่มีเหตุผลมากนักเนื่องจากส่วนใหญ่ของสายเคเบิลและการใช้วัสดุสูงของหม้อแปลง
- การปรากฏตัวของอุปกรณ์ที่ทำงานจากสามขั้นตอน การใช้งานวงจรสำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ดังกล่าวเข้ากับวงจรเฟสเดียวนั้นไม่ได้ง่ายมากและเต็มไปด้วยสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นเช่นเมื่อเริ่มต้นมอเตอร์เหนี่ยวนำ
มีสองวิธีในการเชื่อมต่ออุปกรณ์สามเฟส - "ดาว" และ "สามเหลี่ยม"
แผนผังไดอะแกรมของการส่งกระแสไฟฟ้าในสามขั้นตอน ชื่อ "ดาว" และ "สามเหลี่ยม" ที่ได้รับเนื่องจากความคล้ายคลึงกันทางเรขาคณิตกับวัตถุเหล่านี้
ในวงจรประเภทดาวกระแสเชิงเส้นและเฟสเหมือนกันและแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นมากกว่าแรงดันไฟฟ้าเฟส 1.73 เท่า:
ผมล. = ผมฉ;
ยูล. = 1.73 * ยูฉ.
สูตรนี้จะอธิบายอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าที่เป็นที่รู้จักสำหรับเครือข่ายในครัวเรือนและอุตสาหกรรมแรงดันต่ำด้วยความถี่ 50 Hz: 220/380 V (ตาม GOST ใหม่: 230/400 V)
เมื่อเชื่อมต่อประเภทสามเหลี่ยมในทางกลับกันแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นและกระแสเชิงเส้นมากกว่าเฟส:
ผมล. = 1.73 * ผมฉ;
ยูล. = ยูฉ.
สูตรเหล่านี้สามารถใช้ได้กับการโหลดเฟสแบบสมมาตรเท่านั้น หากการใช้กระแสไฟฟ้าของสายเคเบิลแตกต่างกัน (เครื่องรับที่ไม่สมดุล) การคำนวณจะดำเนินการโดยใช้กฎของพีชคณิตเวกเตอร์และกระแสที่เท่ากันของผลลัพธ์จะถูกชดเชยโดยสายกลาง อย่างไรก็ตามสำหรับเครือข่ายที่มีอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกรณีดังกล่าวจะหายาก
ความสัมพันธ์ของปริมาณหลัก
ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดที่ผู้บริโภคทั่วไปต้องเผชิญคือการคำนวณจุดแข็งที่แท้จริงในปัจจุบัน ดังนั้นวิธีการคำนวณจำนวนแอมแปร์อย่างถูกต้องตามค่าที่ทราบของแรงดันและพลังงาน? มีความจำเป็นต้องแก้ไขเมื่อพิสูจน์ค่าของส่วนขวางของแกนและการจัดอันดับของเครื่องโดยมีข้อมูลทางเทคนิคเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่จะใช้พลังงานในวงจรนี้
หลังจากคำนวณความแรงของกระแสเคเบิลที่มีส่วนตัดขวางที่เล็กที่สุดที่อนุญาตจะถูกเลือก อย่างไรก็ตามวิธีนี้ไม่ถูกต้องเสมอไปเนื่องจากวิธีการดังกล่าวนำไปสู่ข้อ จำกัด ที่สำคัญเมื่อจำเป็นต้องเพิ่มเครื่องใช้ไฟฟ้าใหม่เข้ากับเครือข่าย
บางครั้งมีความจำเป็นต้องทำการคำนวณแบบกลับด้านและกำหนดพลังงานทั้งหมดที่สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่แรงดันไฟฟ้าที่รู้จักและความแรงของกระแสสูงสุดที่อนุญาตซึ่งถูก จำกัด โดยการเดินสายที่มีอยู่
คุณสามารถแก้ไขปัญหาทั้งสองนี้สำหรับวงจรเฟสเดียวโดยใช้สูตรอย่างง่าย:
ผม = S / ยู;
S = ยู * ผม,
ที่ไหน S - พลังที่ชัดเจนของผู้ใช้ไฟฟ้าทั้งหมด
แผนภูมิวงกลมแสดงกฎของโอห์มและแสดงการพึ่งพาพลังงานกระแสแรงดันและความต้านทานเหมาะสำหรับการคำนวณพารามิเตอร์ของวงจรเฟสเดียว
ในการแก้ปัญหาการคำนวณความแรงของกระแสจากค่าพลังงานและแรงดันไฟฟ้าที่ทราบหรือคำนวณได้ในวงจรสามเฟสคุณจำเป็นต้องรู้ค่าภาระทั้งหมดที่กำหนดในแต่ละเฟส
และตัวตัดขวางของตัวนำสายเคเบิลที่จำเป็นและคะแนนขั้นต่ำที่อนุญาตของเครื่องจะถูกเลือกตามแนวที่คึกคักที่สุดโดยพิจารณาว่า:
S = 3 * สูงสุด {S1, S2, S3}.
ผม = S / (ยู * 1.73).
พลังงานที่อนุญาตสำหรับแต่ละเฟสสามารถคำนวณโดยสูตรต่อไปนี้:
S1,2,3 ผม * ยู / 1.73,
ที่ไหน ผม - กระแสไฟสูงสุดที่อนุญาตสำหรับการเดินสายที่มีอยู่
การคำนวณความแข็งแรงของกระแสไฟฟ้าด้วยกำลังไฟสำหรับการเลือกสายตัดขวาง:
การพิจารณาการใช้พลังงานของกลุ่มเครื่องใช้ไฟฟ้าเป็นตัวอย่างของบ้านส่วนตัว:
การคำนวณความแรงของกระแสไฟฟ้าเพื่อกำหนดพารามิเตอร์การเดินสายไฟหรือกำหนดกำลังไฟที่อนุญาตในวงจรที่มีอยู่สามารถทำได้อย่างอิสระ สำหรับวิธีการแก้ไขปัญหาที่ถูกต้องจำเป็นต้องคำนึงถึงความแตกต่างที่เกิดขึ้นในทางปฏิบัติและไม่เพียง แต่ใช้สูตรที่รู้จักกันดีซึ่งทำงานภายใต้เงื่อนไข "อุดมคติ"
หากคุณมีคำถามเกี่ยวกับหัวข้อของบทความหรือคุณสามารถเพิ่มเติมเนื้อหานี้ด้วยข้อมูลที่น่าสนใจโปรดแสดงความคิดเห็นของคุณในบล็อกด้านล่าง