غالبًا ما يواجه أصحاب الشقق والمنازل الخاصة والأشياء المكهربة الأخرى مسألة تحديد قيم الكميات الكهربائية الرئيسية ، لأنه ليس من السهل جدًا حساب الطاقة من القوة الحالية المسموح بها والجهد المعروف أو لحل المشكلة العكسية.
يمكن أن يؤدي التطبيق المباشر لقانون أوم الشهير دون مراعاة ميزات الشبكات والأجهزة المنزلية إلى نتيجة غير صحيحة.
في هذه المادة ، سوف نفهم ما هي القوة ونتحدث عن كيفية حساب هذا المؤشر.
المفاهيم الأساسية للكميات
تستند الحسابات الكهربائية على العلاقات المعروفة بين قوة التيار (I ، أمبير) ، وقيمة الجهد (U ، فولت) ، وقيمة الطاقة (P ، وات) والمقاومة (R ، أوم). تتطلب الحسابات العملية عادةً معرفة قيم الثلاثة الأولى.
سنحذرك من أن التعبيرات العددية للقيم المدرجة ليست كافية - نحن بحاجة إلى خصائص إضافية تكشف عن وضع استهلاك الطاقة.
التيار الكهربائي
يتم حساب المقطع العرضي الكافي للموصلات وتصنيف قاطع الدائرة لفرع معين من شبكة الطاقة وفقًا لقيمة أقصى تيار ممكن لهذا القسم. يعد ذلك ضروريًا لمنع حدوث حريق في الأسلاك ، مما يؤدي غالبًا إلى نشوب حريق.
يتم اختيار معلمات التشغيل للآلات و RCDs وفقًا للمتطلبات التنظيمية. لتحديد المقطع العرضي المسموح به للموصلات ، اعتمادًا على أقصى قوة ممكنة ، من الضروري استخدام الجدول الذي توفره الشركة المصنعة للمنتج ، لأن الكابلات غالبًا ما يتم إنتاجها وفقًا للمواصفات الفنية ، وليس وفقًا لـ GOST.
لها نفس العلامات ، الكابلات المنتجة وفقًا لـ GOST (يسار) و TU (يمين) تختلف بصريًا وخصائص أساسية
نظرًا لأنه من الممكن حساب قوة التيار الكهربائي من الطاقة التي تستهلكها الأجهزة وجهد الشبكة ، فمن الضروري تحديد قيم هذين المؤشرين بشكل صحيح.
الجهد في الشبكات المنزلية
يعتقد العديد من مالكي الشقق أن جهد المرحلة القياسي للاحتياجات المنزلية هو حوالي 220 فولت. في معظم الحالات ، هذا صحيح. على الرغم من قبل GOST 29322-2014 من 01.10.2015 داخل الاتحاد الروسي ، كان من المقرر أن يتم الانتقال إلى نظام 230 فولت متوافق مع دول الجماعة الاقتصادية الأوروبية
يُسمح بانحراف 5٪ عن المعيار لأي فترة ، و 10٪ لفترة لا تتجاوز ساعة واحدة. وبالتالي ، وفقًا للقواعد القديمة ، يمكن أن تتذبذب قيمة الجهد في النطاق من 198 إلى 242 فولت ، ووفقًا لـ GOST الحالي - من 207 إلى 253 فولت.
هناك أيضًا حالات يكون فيها الجهد في الشبكة لفترة طويلة أقل بكثير من المعيار. ينشأ مثل هذا الموقف عندما تكون الطاقة الإجمالية للأجهزة الكهربائية المتصلة بالفرع أعلى بكثير من المخطط لها وعندما يتم تشغيل معظمها ، يحدث "انسحاب الشبكة".
تنشأ هذه المشكلة في مجال مسؤولية المنظمات المسؤولة عن توريد الكهرباء ، وهي مرتبطة بزيادة محولات التوزيع الزائدة ، وتدهور المحطات الفرعية أو عدم كفاية المقطع العرضي للأسلاك.
لا يؤدي انخفاض جهد الدخل فقط إلى تغيير في معلمة القوة الحالية واحتمال انطلاق الحماية ، ولكن أيضًا إلى انهيار سريع للأجهزة الكهربائية التي تحتوي على محركات غير متزامنة أو إلكترونيات معقدة
لمعرفة قيمة الجهد الحقيقي ، من الضروري إجراء قياس دوري باستخدام الفولتميتر. إذا كانت المؤشرات "تمشي" للغاية ، فمن الضروري استخدام مثبت أو محول أكثر تكلفة مع وظيفة جهاز تخزين الطاقة.
الفروق في مفهوم الطاقة الكهربائية
تحتوي جميع الأجهزة التي تستهلك الكهرباء على معلمة مثل الطاقة. كلما ارتفع هذا المؤشر ، زادت الطاقة التي يستهلكها الجهاز من الدائرة.
هناك ثلاثة أنواع من الطاقة:
- نشيط (ص). يميز معدل تحويل الطاقة الكهربائية إلى شكل آخر ، على سبيل المثال ، الكهرومغناطيسي أو الحراري. يجب أن يؤخذ في الاعتبار عند حساب تكاليف الطاقة التي لا رجعة فيها ، وبالتالي تكلفة الجهاز. وحدة القياس هي W.
- رد الفعل (س). يميز الطاقة التي تأتي من المصدر (المحول) إلى العناصر التفاعلية للمستهلكين (المكثفات ، اللفات الحركية) ، ولكن بعد ذلك تقريبًا على الفور يعود إلى المصدر. وحدة القياس هي W أو var (فك تشفير - فولت أمبير متفاعل).
- ممتلئ (س). يميز الحمل الذي يفرضه المستهلك على عناصر الدائرة. يتم استخدامه في حساب مساحة المقطع العرضي للكابل واختيار تصنيف الآلات ، أي أن حساب القوة الحالية يتم في الطاقة الكاملة لجميع الأجهزة الكهربائية المتصلة بالدائرة. وحدة القياس هي W أو V * A (V * A أمبير فولت).
يمكن إعادة حساب جميع هذه المعلمات من خلال زاوية الطور التي تحدث بين ناقل الجهد والتيار (F):
ص = س * كوس (F);
س = س * خطيئة (F);
س2 = ص2 + س2.
بالنسبة للأجهزة المنزلية ، التي يمكن أن تتجاوز فيها الطاقة الإجمالية بشكل ملحوظ النشاط ، تتضمن الثلاجات والغسالات والمصابيح الفلورية وبعض المصابيح الموفرة للطاقة ، بالإضافة إلى وحدات إلكترونيات الطاقة.
تشير المحركات عادة إلى القوة النشطة والمعامل. في هذه الحالة ، يتم حساب الطاقة الإجمالية على النحو التالي: S = P / cos (f) = 750 / 0.78 = 962 واط
هناك أيضًا شيء مثل الذروة أو قوة البدء. والحقيقة هي أن تسريع المحركات يتطلب جهدًا أكبر بكثير من الحفاظ على دورانها. لذلك ، عند تشغيل أجهزة مثل الثلاجة أو الغسالة ، تحدث زيادة قصيرة في الحمل على قسم من الدائرة.
يمكن أن تكون التيارات البادئة أعلى عدة مرات من التيارات العاملة. عند حساب المقطع العرضي للكابل المطلوب واختيار تصنيف الجهاز ، يجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار.
للقيام بذلك ، تحتاج إلى تحديد الجهاز مع أكبر فرق في قوة التشغيل والتشغيل وإضافته إلى القيمة الإجمالية. يمكن تجاهل تيارات البدء للأجهزة الأخرى ، لأن احتمال التشغيل المتزامن لإدراج محركات من مستهلكين مختلفين يكاد يكون صفرًا.
العلاقات الخطية والمرحلة
الآن اكتسبت ممارسة ربط الأشياء المنزلية بشبكات الطاقة ثلاثية الطور شعبية.
هذا مبرر للأسباب التالية:
- استهلاك كبير للطاقة. في هذه الحالة ، سيكون تلخيص شبكة أحادية الطور ذات طاقة عالية غير منطقي للغاية بسبب المقطع العرضي الكبير للكابل واستهلاك المواد العالي للمحول.
- وجود أجهزة تعمل من ثلاث مراحل. إن تنفيذ الدائرة لتوصيل مثل هذا الجهاز بدائرة أحادية الطور ليس بسيطًا جدًا ومشحونًا بالتداخل الذي يحدث ، على سبيل المثال ، عند بدء تشغيل المحرك الحثي.
هناك طريقتان لتوصيل الأجهزة ثلاثية الطور - "نجمة" و "مثلث".
رسم تخطيطي لنقل الكهرباء على ثلاث مراحل. اسم "النجم" و "المثلث" الذي تلقوه بسبب التشابه الهندسي مع هذه الأشياء
في الدوائر من نوع النجوم ، تتطابق التيارات الخطية والطورية ، والجهد الخطي أكبر 1.73 مرة من جهد الطور:
أنال = أناF;
شل = 1.73 * شF.
تشرح هذه الصيغة نسبة الجهد المعروفة للشبكات الصناعية المنزلية والجهد المنخفض بتردد 50 هرتز: 220/380 فولت (وفقًا لـ GOST: 230/400 فولت).
عند توصيل نوع مثلث ، على العكس ، يتزامن الجهد ، وتكون التيارات الخطية أكبر من تلك الطورية:
أنال = 1.73 * أناF;
شل = شF.
لا يمكن تطبيق هذه الصيغ إلا بحمل طور متماثل. إذا كان الاستهلاك الحالي للكابلات مختلفًا (جهاز استقبال غير متوازن) ، يتم إجراء الحسابات باستخدام قواعد الجبر المتجه ، ويتم تعويض التيار المتوازن الناتج بواسطة السلك المحايد. ومع ذلك ، بالنسبة للشبكات ذات الأجهزة المتصلة ، فإن مثل هذه الحالات نادرة.
علاقة الكميات الرئيسية
المشكلة الأكثر شيوعًا التي يواجهها المستهلكون العاديون هي حساب القوة الحالية الحقيقية. إذن كيف تحسب التيار بشكل صحيح وفقًا لقيم الجهد والقدرة المعروفة؟ من الضروري حلها عند إثبات قيم المقطع العرضي للنوى وتصنيف الماكينة ، مع وجود معلومات فنية حول الأجهزة التي سيتم تشغيلها في هذه الدائرة.
بعد حساب القوة الحالية ، غالبًا ما يتم اختيار الكبل الذي يحتوي على أصغر مقطع عرضي مسموح به. ومع ذلك ، هذا ليس صحيحًا دائمًا ، لأن هذا الحل يؤدي إلى قيود كبيرة عندما يكون من الضروري إضافة أجهزة كهربائية جديدة إلى الشبكة.
في بعض الأحيان يكون من الضروري إجراء حسابات عكسية وتحديد الطاقة الإجمالية التي يمكن توصيلها بأجهزة ذات جهد معروف وأقصى قوة تيار مسموح بها ، والتي تكون محدودة بالأسلاك الموجودة.
يمكنك حل هاتين المشكلتين لدائرة أحادية الطور باستخدام صيغة بسيطة:
أنا = س / ش;
س = ش * أنا,
أين س - القوة الإجمالية الواضحة لجميع المستهلكين للكهرباء.
مخطط دائري يعكس قانون أوم ويعبر عن اعتماد القوة والتيار والجهد والمقاومة مناسب لحساب معلمات دائرة أحادية الطور
لحل مشكلة حساب القوة الحالية من قيم الطاقة والجهد المعروفة أو المحسوبة في دائرة ثلاثية الطور ، تحتاج إلى معرفة إجمالي الحمل المفروض على كل مرحلة.
ويتم اختيار المقطع العرضي المطلوب لموصلات الكابلات ، والحد الأدنى المسموح به من تصنيف الماكينة على طول الخط الأكثر ازدحامًا ، مع مراعاة ما يلي:
س = 3 * الحد الأقصى {س1, س2, س3}.
أنا = س / (ش * 1.73).
يمكن حساب القوة المسموح بها لكل من المراحل بالصيغة التالية:
س1,2,3 أنا * ش / 1.73,
أين أنا - الحد الأقصى المسموح به الحالي للأسلاك الموجودة.
حساب قوة التيار بالقدرة لاختيار المقطع العرضي للكابل:
تحديد استهلاك الطاقة لمجموعات الأجهزة الكهربائية كمثال لمنزل خاص:
يمكن حساب القوة الحالية لتحديد معلمات الأسلاك أو تحديد الطاقة المسموح بها في الدائرة الحالية بشكل مستقل. من أجل الحل الصحيح للمشكلة ، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار الفروق الدقيقة التي تنشأ في الممارسة العملية ، وليس فقط استخدام صيغ معروفة تعمل في ظل ظروف "مثالية".
إذا كانت لديك أسئلة حول موضوع المقالة أو يمكنك استكمال هذه المواد بمعلومات مثيرة للاهتمام ، فالرجاء ترك تعليقاتك في المربع أدناه.