التيار الكهربائي - حركة موجهة (مرتبة) من جسيمات مشحونة.
يمكن أن تكون مثل هذه الجسيمات: إلكترونات في المعادن ، أيونات (كاتيونات وأنيونات) في الإلكتروليتات والأيونات والإلكترونات في الغازات ، والإلكترونات تحت ظروف معينة في الفراغ والإلكترونات والثقوب (الموصلية الإلكترونية) في أشباه الموصلات. أحيانًا يطلق التيار الكهربائي على تيار التحيز الناتج عن التغير في زمن المجال الكهربائي.
الدائرة الحالية حاسبة
صيغة الدارة الحالية
أنا = P / U × cosφ
I = P / 1.73 × U × cosφ
- P - طاقة الحمل الكهربائية ، W ؛
- U - الجهد الكهربائي الفعلي ، V ؛
- cosφ - عامل الطاقة.
تعتمد قيمة القيمة الأخيرة على طبيعة التحميل. وبالتالي ، فإن عامل الطاقة للحمل النشط (المصابيح المتوهجة ، عناصر التسخين ، إلخ) قريب من 1.
ومع ذلك ، مع الأخذ في الاعتبار أنه في أي عبء نشط ، يوجد مكون غير فعال ، يكون معامل القدرة للحمل النشط المستخدم للحساب هو 0.95.
لحساب التيار في دارات تزويد الطاقة للحمل ، والتي تتميز بقوة تفاعل عالية (المحركات الكهربائية ، اختناقات جهاز الإضاءة ، محولات اللحام ، أفران الحث ، إلخ) ، يتم أخذ قيمة كوس المتوسطة إلى 0.8.
لمزيد من الدقة في الحساب ، يوصى باستخدام قيمته الفعلية كجهد التيار (U) (يفترض قياس الجهد). في غياب هذا الاحتمال ، يمكنك استخدام القيم القياسية للجهود: المرحلة 220 V لشبكة أحادية الطور أو 380 خطية لثلاث مراحل.
مدفوعات المرافق هي جزء من الإنفاق المستمر لميزانية الأسرة. بالنسبة للبعض ، المبالغ في الحسابات ليست ملحوظة عند دفع مقابل الخدمات المقدمة ، وبعض فئات المواطنين يضطرون إلى حساب كل قرش.
في هذه المقالة سوف نتعامل مع بعض القضايا النظرية لاستهلاك الطاقة وطرق توفير الكهرباء.
استهلاك الكهرباء بواسطة الأجهزة المنزلية
هناك مجموعة قياسية من الأجهزة الكهربائية في فناء القرن الواحد والعشرين وفي كل عائلة تقريبًا ، لنفكر في استهلاك المعدات الرئيسية في المنزل.
الكمبيوتر
في الجزء الأكبر ، يتم استخدام كتل الطاقة من 250 لأجهزة الكمبيوتر المكتبية و 500 واط للاستخدام المنزلي.
يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الوحدة تدعي القدرة القصوى التي يمكن للجهاز تقديمها ، ولكن في الواقع متوسط الاستهلاك أقل ، حوالي مرتين. تبلغ الشاشة (حتى 22 بوصة) 80 واطًا في المتوسط من استهلاك الطاقة.
وهكذا ، يتبين أن العمل كل يوم ساعتين في اليوم ، سيكون عليك دفع 30 كيلووات ساعة في نهاية الشهر.
الثلاجة
خلال فترة الحساب ، يتم أخذ 365 يومًا من التشغيل المستمر بجهد 220 فولط وتردد صناعي يبلغ 50 هرتز مع حجم غرفة يبلغ 100 لتر.
كما أن درجة حرارة البيئة ، بالإضافة إلى عدد المنتجات المخزنة هناك ، لها تأثير مهم على الاستهلاك. بمعنى ، إذا كانت الثلاجة مسدودة إلى السعة ، إذن ، على التوالي ، سوف تستهلك أكثر من المتوسط.
يشار إلى البيانات المتعلقة بالاستهلاك حسب نمط التشغيل في الوثائق التقنية للمنتج. الاستهلاك السنوي من 250 كيلو واط في الساعة. ويمكن أن تصل إلى 500 كيلوواط في السنة.
وهكذا ، فإن الاستهلاك الشهري سيكون حوالي 21 كيلوواط للنماذج الصغيرة و 45 كيلوواط ، على التوالي ، للأكثر اتساعا.
التلفزيون
مشروط يمكن أن ينقسم إلى نوعين مع أنبوب أشعة الكاثود والبلازما. بالنسبة للأول ، يتراوح الاستهلاك من 50 إلى 90 واط في الساعة.
إن إعدادات التلفزيون ، أي السطوع ، لها تأثير كبير ، لذا كلما كانت الشاشة أكثر إشراقًا ، زاد الاستهلاك ، وبالتالي ، تضاعف الاستهلاك المكتوب من قبل الشركة المصنعة بجرأة بمقدار 1.4 والحصول على النتيجة.
إذا كان هناك العديد من أجهزة التلفزيون في المنزل ، قم بإضافة القيم.
غسالة
يعتمد استهلاك استهلاك الطاقة لهذا الجهاز في المقام الأول على عوامل مثل نمط الغسل ، والحمل على الماكينة ، ومواد الغسيل.
يستهلك الطراز المتوسط من 1.8 كيلووات / ساعة. - 3 kV / H. ، ولكن هذه قيم قصوى ، ولكنها في الممارسة تقتصر على نصف القدرة المعلنة للشركة المصنعة.
يمكن دمج الحديد والغلاية بسهولة في مجموعة واحدة ، وذلك لأنه في الوقت الذي يتم فيه استخدام هذين الجهازين قليلاً ، وفي نهاية الشهر ، يمكن للطاقة الكلية المستهلكة أن تعطي بعض الصعاب لأي جهاز في المنزل.
كقاعدة عامة ، يتم تصنيع أباريق الشاي بسعة 1-2.5 كيلوواط / ساعة ، بحيث يتم استخدامها بمعدل 5 مرات في اليوم لمدة 4 دقائق يمكنك دفع 20 كيلوواطًا على الأقل شهريًا.
لا تختلف المكاوي بشكل كبير عن أقداح الشاي من حيث استهلاك الطاقة ، بحيث يمكنك استخدام الحديد 6 مرات في الشهر يمكنك أن تهب حوالي 15 كيلو وات.
لا تنسى أن هذه الأجهزة الأكثر شيوعًا فقط ، وبالإضافة إلى وجودها في المنزل ، يمكن أن يكون هناك ميكروويف وغسالة صحون ومراجل تدفئة ومسخن والعديد من الأجهزة المنزلية الأخرى.
الأجهزة المنزلية فعالة من حيث التكلفة
لقد أدى تطور التكنولوجيا إلى خفض كبير في استهلاك الطاقة للعديد من الأجهزة المنزلية مقارنة بتلك التي تمت منذ عدة عقود.
على سبيل المثال ، تستهلك الثلاجة السوفييتية حوالي 2 مرات أكثر من النموذج الحديث مع معايير مشابهة لها نفس الخصائص. إذن ، بالنسبة لاقتصاد الاستنتاجات ، تقترح الاستنتاجات نفسها.
لتحديد خصائص توفير الطاقة للتكنولوجيا ، يتم استخدام علامات خاصة:
حيث يتم تصنيف A كأعلى فئة توفير للطاقة ، ويكون G منخفضًا بالمثل.
ضع في اعتبارك مثال لفئة التليفزيون (A) وفقًا لدرجة توفير الطاقة التي ستوفر حوالي 60 كيلو واط / ساعة سنويًا مقارنة بالنموذج القديم الذي يحتوي على نفس الشاشة.
كيف تقيس استهلاك الطاقة؟
بالنسبة للقياسات في المنزل ، تحتاج إلى جهاز خاص يمكن شراؤه في أي متجر متخصص أو في أسوأ مكان في السوق.
هناك عدة أنواع من الأجهزة للاستخدام المنزلي من هذا النوع:
- نوع ثابت تثبيت مباشرة في مربع التوزيع والمحاسبة لجميع المستهلكين من مجموعات المنتهية ولايته من الآلات.
- الغرض المحلي. يكمن الاختلاف الأساسي في القدرة على اختبار كل جهاز على حدة ، وهو بدوره نقطة إيجابية وسلبية. حساب الاستهلاك الكلي سيكون لها حسابات بسيطة.
إذا لم يتم تثبيت جهاز قياس ثابت في اللوحة الكهربائية ، فمن المستحسن شراء إصدار محلي. بعد الشراء ، تحقق من أن الأداة تشير إلى استهلاك الطاقة المناسب.
لهذا سوف تحتاج إلى:
- قم بتوصيل جهاز القياس بالمأخذ.
- استخدم سلك تمديد ومصباح متوهج للتحقق من القراءات.
مع القوة الكهربائية المقننة لمبات 100 واط ، يجب ألا تظهر أداة انحرافًا بنسبة 1٪ لأعلى أو لأسفل. وهكذا ، يمكنك التحقق من جميع الأجهزة في المنزل.
حساب قوة الحمل
- حساب عدد الأجهزة الكهربائية في المنزل.
- من خلال إعدادات المصنع ، يمكنك معرفة كمية الطاقة المستهلكة بالوات أو الكيلوواط.
- اجمع القيم.
وبالتالي ، يمكنك الحصول على أكبر قدر ممكن من استهلاك الطاقة في فترة زمنية معينة.
ينطوي مفهوم القوة الكلية على تشغيل جميع الأجهزة في المنزل في نفس الوقت الذي لا يحدث فيه أبدًا تقريبًا.
يمكن أن تختلف الكهرباء الفعلية التي تستهلكها الشركة المصنعة اختلافاً كبيراً تبعاً لطريقة تشغيل أنواع معينة من الأجهزة المنزلية.
تحميل حساب الحالي
يستخدم هذا النوع من العمليات الحسابية للاختيار الصحيح للحماية الآلية ، وأجهزة القياس ، والقسم العرضي للأجزاء الموصلة ، إلخ.
إذا أخذنا الطريقة الدقيقة ، فإن تحديد تيار الحمل بشكل صحيح سيتطلب معرفة العديد من المعلمات التي لا يمكن تحديدها إلا بوجود أجهزة متخصصة ومعلومات مرجعية ، ناهيك عن عوامل التصحيح والحكمة الأخرى.
النظر في ما يسمى ب "المنهجية الشعبية" لتحديد قيمة الحمل الحالي.
هذا يتطلب معرفة عدة معايير:
- القوة المستهلكة.
- جهد الشبكة.
السلطة مقسومة على الجهد والحصول على القيمة الحالية التقريبية.
كيف تحسب الكهرباء بالمتر؟
للتحكم في الطاقة المستهلكة ، ستحتاج إلى الاحتفاظ بسجلات منفصلة مع السجلات لكل شهر على حدة ، على سبيل المثال ، الأرقام الأولى والثانية والثلاثين.
يُنصح بتخصيص سجلاتك بحيث تتوافق سجلاتك مع فترات التسوية لمستندات الدفع.
حول فتح سجل قياسي الشهادة المعروضة على لوحة النتائج أمام الفاصلة ، وفي نهاية الفترة القيام بنفس العملية. الفرق وستستهلك الكهرباء لفترة محددة.
كيف تحسب الدفع مقابل الكهرباء؟
لحساب الطاقة المستهلكة ، تحتاج إلى عدد الكيلوواط بالضبط لفترة زمنية معينة. يعترف الإيصال بمعدل التعريفة في المنطقة ويتم ضربه بعدد kW المشار إليه على الجهاز.
في حالة جهاز القياس المركب الذي يعمل على شبكتي تعريفة ، يتم نفس الإجراء كما هو الحال مع العداد التقليدي مع الفارق الوحيد الذي يتم فيه ضرب الكيلوواط المستهلكة خلال النهار بالمعدل المحدد لساعات النهار ، والكهرباء المستهلكة ليلاً بالتعرفة الليلية ، المحدد في الاستلام.
يوجد عدادان للتعريفات يحتوي على لوحين خاصين مع قراءات يومية للطاقة المستهلكة ، وبناء على ذلك ، يجب أخذها بعين الاعتبار في الليل.
من أجل حماية نفسك من مشاكل الأسلاك الكهربائية أثناء التشغيل ، فمن الضروري في البداية حساب وتحديد المقطع العرضي للكابل ، لأن أمان النار في المبنى سيعتمد عليه. يمكن أن يؤدي المقطع العرضي المختار بشكل غير صحيح إلى دارة قصيرة ونار في الأسلاك الكهربائية ، ومعها الغرفة بأكملها والبناء. يعتمد اختيار القسم على العديد من المتغيرات ، ولكن الأهم هو قوة التيار.
الصيغة لحساب قوة التيار الكهربائي
إذا كان في الدائرة الحالية ، يمكن قياس التيار عن طريق خاص (مقياس التيار الكهربائي) ، ثم كيف يكون في التصميم؟ بعد كل شيء ، لا يمكننا قياس التيار في الدائرة ، وهو ليس بعد. في هذه الحالة ، استخدم طريقة الحساب.
في المعلمات المعروفة للطاقة ، والجهد في الشبكة وطبيعة الحمل ، يمكن حساب التيار باستخدام الصيغة:
صيغة شبكة أحادية الطور I = P / (U × cosφ)
صيغة شبكة ثلاثية الطور I = P / (1.73 × U × cosφ)
- P هي الطاقة الكهربائية للحمل ، W ؛
- U هو الجهد الكهربائي الفعلي ، V ؛
- cosφ هو عامل الطاقة.
يتم تحديد القدرة على أساس الطاقة الكلية لجميع الأجهزة المخططة في التشغيل ، المتصلة بهذه الشبكة ، وعادة ما تكون بيانات جواز السفر للأجهزة أو القيم التقريبية للأجهزة المماثلة. القدرة المحسوبة في مرحلة التخطيط.
يعتمد عامل القدرة على طبيعة الحمولة ، على سبيل المثال ، لأجهزة التسخين ، ومصابيح الإضاءة ، وهو قريب من 1 ، ولكن في كل عبء نشط ، يوجد مكون فعال ، والذي يفترض أن معامل القدرة هو 0.95. وينبغي دائما أن تؤخذ في الاعتبار في مختلف.
في الأجهزة والمعدات عالية الطاقة (المحركات الكهربائية ، وآلات اللحام ، وما إلى ذلك) ، تكون حصة الحمل التفاعلي أعلى ، وبالتالي فإن معامل القدرة هو 0.8 بالنسبة لمثل هذه الأجهزة.
يستغرق الجهد الكهربي في الشبكة 220 فولط لتيار أحادي الطور و 380 فولت لثلاث مراحل ، ولكن من أجل دقة أكبر ، إذا أمكن ، يوصى باستخدام قيم الجهد الفعلية التي يتم قياسها بواسطة الأجهزة لحسابها.
يمكن مقارنة التدفق الحالي من خلال موصل مع تدفق نهر من خلال أنبوب. يؤدي الحساب غير الصحيح للمقطع العرضي للكبل إلى ارتفاع درجة الحرارة وقصر الدائرة أو إلى نفقات غير ضرورية. من المهم جداً إجراء العمليات الحسابية في مرحلة التصميم ، نظرًا لأن فشل الأسلاك المخفية والاستبدال التالي يرتبط بتكاليف كبيرة.
الغرض الرئيسي للموصلات هو توصيل الطاقة الكهربائية للمستهلكين بالكمية المطلوبة. بما أن الموصلات الفائقة غير متوفرة في ظروف التشغيل العادية ، يجب أن نأخذ بعين الاعتبار مقاومة مادة الموصل.
يعتمد حساب المقطع العرضي المطلوب من الموصلات والكابلات اعتماداً على الطاقة الكلية للمستهلكين على خبرة تشغيل طويلة. المسار العام للحسابات:
- P = (P1 + P2 + .. PN) * K * J؛
- اختيار القسم المطلوب في الجدول 1.
P هو قوة جميع المستهلكين المتصلين بالفرع المحسوب بالوات.
P1 ، P2 ، PN - قدرة المستهلك الأول ، الثاني ، رقم n ، على التوالي ، بالواط.
جدول 1. المقطع العرضي للأسلاك ضروري دائمًا لاختيار أقرب جانب كبير (+)
الطاقة التفاعلية والفعالة للجهاز
يشار إلى قدرات المستهلكين في وثائق المعدات. عادة في جوازات السفر من المعدات المشار إليها السلطة النشطة ، جنبا إلى جنب مع القوة التفاعلية.
تقوم الأجهزة ذات النوع النشط من الحمل بتحويل جميع الطاقة الكهربائية المستلمة ، مع الأخذ في الاعتبار الكفاءة ، إلى عمل مفيد: ميكانيكي ، حراري ، أو شكله الآخر. وتشمل الأجهزة ذات الحمل النشط المصابيح المتوهجة ، وأجهزة التسخين ، والمواقد الكهربائية. بالنسبة لمثل هذه الأجهزة ، فإن حساب القوة حسب التيار والجهد هو:
P = U * I
ف السلطة في واط
U - الجهد في V
أنا - الحالي في أ
عند إزاحة الطور الصفري ، يكون للقدرة P = U * I دائماً قيمة موجبة. يحتوي رسم بياني لمراحل I و U الحاليين على أجهزة ذات حمل نشط
يمكن للأجهزة ذات النوع التفاعلي من الحمل أن تجمع الطاقة من المصدر ، ثم تعود. هذا التبادل يحدث بسبب إزاحة التيار الجيبي الجيبي الحالي والجهد الكهربائي.
عندما يكون هناك تحول طوري بين تيار جيباني و جهد جيبي ، فإن القدرة P = U * I يمكن أن تكون سالبة. يقوم الجهاز المزود بالطاقة التفاعلية بإعادة الطاقة المخزنة إلى المصدر
تشمل الأجهزة ذات الطاقة التفاعلية المحركات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية بجميع المقاييس والأغراض والمحولات.
تعتمد الطاقة التفاعلية على زاوية تغير الطور بين التيار الكهربائي للتيار الكهربائي والتيار الكهربائي. يتم التعبير عن زاوية تبديل الطور من حيث cosφ. للعثور على الطاقة الإجمالية ، استخدم الصيغة التالية:
P = P p / cosφ
P p - القدرة التفاعلية في W
عادة في بيانات جواز السفر على الجهاز يشير إلى قوة رد الفعل و cosφ.
مثال: في جواز المرور للثقب ، الطاقة التفاعلية هي 1200 واط و cosφ = 0.7. وبالتالي ، سيكون إجمالي استهلاك الطاقة مساويًا لما يلي:
P = 1200 / 0.7 = 1714W
إذا لم يمكن العثور على cosφ ، بالنسبة للغالبية العظمى من الأجهزة المنزلية ، يمكن اعتبار cos as كـ 0.7.
التناسق ونسب الهامش
K - معامل عدم التزامن ذي الأبعاد ، يوضح عدد المستهلكين الذين يمكن توصيلهم في نفس الوقت بالشبكة. نادرا ما يحدث أن تستهلك جميع الأجهزة الكهرباء في وقت واحد. إن التشغيل المتزامن للتلفزيون ومركز الموسيقى أمر غير محتمل. من الممارسة الراسخة ، يمكن اتخاذ K تساوي 0.8. إذا كنت تخطط لاستخدام جميع المستهلكين في الوقت نفسه ، فيجب أن تؤخذ K بما يعادل 1.
J - عامل أمان بلا أبعاد. يميز إنشاء احتياطي الطاقة للمستهلكين في المستقبل. التقدم لا يقف ساكنا ؛ كل عام يتم اختراع أجهزة كهربائية جديدة ومدهشة. ومن المتوقع أن يصل معدل استهلاك الكهرباء بحلول عام 2050 إلى 84٪. عادةً ما يفترض أن يكون J من 1.5 إلى 2.0.
حساب المقطع العرضي للسلك بالطريقة الهندسية
في جميع الحسابات الكهربائية ، يتم أخذ المنطقة المستعرضة للموصل - القسم الأساسي. يقاس في مم 2.
غالبا ما يكون من الضروري معرفة كيفية حساب المقطع العرضي للسلك عن طريق قطر سلك الموصل بشكل صحيح. في هذه الحالة ، هناك صيغة هندسية بسيطة لأسلاك متجانسة من المقطع العرضي الدائري:
S = π * R 2 = π * D 2/4أو العكس
D = √ (4 * S / π)
للموصلات المستطيلة:
S = h * m
S هي منطقة اللب في mm 2
R هو نصف القطر الأساسي في mm
د - قطر الأساسية في ملم
h ، m - العرض والارتفاع ، على التوالي ، بالملليمتر
π - رقم pi ، يساوي 3.14
إذا حصلت على سلك متعدد النواة يتكون فيه أحد الموصلات من مجموعة من الأسلاك المستديرة الملتوية ، يتم إجراء العملية الحسابية وفقًا للصيغة:
S = N * D 2 / 1.27
ن - عدد الأسلاك في الوريد
الأسلاك الملتوية من عدة أسلاك من الوريد ، في الحالة العامة لديها أفضل الموصلية ، من متجانسة. هذا يرجع إلى خصوصيات تدفق التيار من خلال موصل دائري.
التيار الكهربائي هو حركة مثل الشحنات على طول موصل. مثل الرسوم تتنافر بعضها البعض ، وبالتالي يتم تحويل كثافة توزيع الشحنة إلى سطح الموصل.
ميزة أخرى من الأسلاك الذين تقطعت بهم السبل هي مرونتها والمقاومة الميكانيكية. الأسلاك المتآلفة هي أرخص وتستخدم أساسا لتركيب ثابت.
مثال لحساب قسم الطاقة
المهمة: الطاقة الكلية للمستهلكين في المطبخ هي 5000 واط (مما يعني أنه يتم إعادة حساب جميع المستهلكين التفاعليين). يتم توصيل جميع المستهلكين بشبكة 220 فولت أحادية الطور ويتم تشغيلها من فرع واحد.
جدول 2. إذا كنت تخطط مستقبلاً لتوصيل مستهلكين إضافيين ، يوضح الجدول الطاقة اللازمة للأجهزة المنزلية الشائعة (+)
يتم أخذ معامل التزامن K مساوياً لـ 0.8. المطبخ هو مكان الابتكار المستمر ، أنت لا تعرف أبدا ، عامل الأمان هو J = 2.0. ستكون القدرة التقديرية الكلية:
P = 5000 * 0.8 * 2 = 8000W = 8kW
باستخدام قيمة الطاقة المقدرة ، نبحث عن أقرب قيمة في الجدول 1.
إن أقرب قيمة مناسبة للمقطع العرضي للموصل لشبكة أحادية الطور هي موصل نحاسي مع مقطع عرضي 4 مم 2. نفس حجم السلك مع الألومنيوم الأساسية 6 مم 2. بالنسبة للوصلات ذات الموصل الواحد ، يكون الحد الأدنى للقطر 2.3 مم و 2.8 مم على التوالي. في حالة النسخة متعددة النواة ، يتم تلخيص المقطع العرضي للموصلات الفردية.
حساب القسم الحالي
ستوفر حسابات المقطع العرضي المطلوب للتيار وكفاءة الأسلاك والأسلاك نتائج أكثر دقة. تتيح هذه الحسابات تقدير التأثير الكلي للعوامل المختلفة على الموصلات ، بما في ذلك الحمل الحراري ، ونوع الأسلاك ، ونوع التركيب ، وظروف التشغيل ، إلخ.
يتم الحساب بالكامل خلال المراحل التالية:
- اختيار السلطة لجميع المستهلكين.
- حساب التيارات التي تمر عبر الموصل.
- اختيار المقطع العرضي المناسب وفقًا للجداول.
لهذا الإصدار من الحساب ، يتم أخذ قوة المستهلكين الحاليين مع الجهد دون الأخذ بعين الاعتبار عوامل التصحيح. سوف تؤخذ في الاعتبار عند تلخيص الحالي.
صيغ لحساب الحالي
أولئك الذين نسيوا مسار المدرسة في الفيزياء ، نحن نقدم الصيغ الأساسية في شكل مخطط رسومي كمنظر مرئي:
توضح "العجلة الكلاسيكية" بوضوح العلاقة المتبادلة بين الصيغ والترابط بين خصائص التيار الكهربائي.
نكتب الاعتماد على القوة الحالية I على الطاقة P والخط الجهد U:
أنا = ع / ش ل
أنا - يتم أخذ القوة الحالية في الأمبير
ف السلطة في واط
U l - جهد خطي في فولت.
يعتمد جهد الخط في الحالة العامة على مصدر مصدر الطاقة ، ويمكن أن يكون أحادي وثلاث مراحل. العلاقة بين الجهد الطولي والجهد:
U l = U * cosφ في حالة الجهد أحادي الطور
U l = U * √3 * cosφ في حالة الجهد ثلاثي الطور
يستهلك المستهلكون الكهربائيون المنزليون cosφ = 1 ، لذلك يمكن إعادة كتابة الجهد الخطي:
U l = 220V للجهد أحادي الطور
U l = 380V لجهد ثلاثي الطور
I = (I1 + I2 + ... IN) * K * J
أنا - التيار الكلي في الأمبير
I1..IN - القوة الحالية لكل مستهلك في الأمبير
K هو معامل التزامن.
J هو عامل الأمان.
معاملات K و J لها نفس القيم التي استخدمت في حساب الطاقة الكلية.
قد تكون هناك حالة عندما يتدفق تيار غير متساوٍ من الطاقة عبر شبكة ثلاثية الطور عبر موصلات طور مختلفة. يحدث هذا عندما يتم توصيل مستهلكين أحادي الطور وثلاث مراحل بالكبل ثلاثي الطور في نفس الوقت. على سبيل المثال ، آلة ثلاثية الطور تعمل بالطاقة وإضاءة أحادية الطور.
وينشأ سؤال طبيعي: كيف يتم في هذه الحالات حساب قسم الأسلاك المستعرضة؟ الإجابة بسيطة - تتم العمليات الحسابية على أساس الأكثر تحميلًا.
اختيار القسم المناسب حسب الجداول
في قواعد تشغيل التركيبات الكهربائية (PES) يوجد عدد من الجداول لاختيار المقطع العرضي المرغوب من قلب الكابل.
تعتمد الموصلية على درجة الحرارة. بالنسبة للموصلات المعدنية ، تزداد المقاومة مع زيادة درجة الحرارة. إذا تم تجاوز عتبة معينة ، تصبح العملية مدعومة تلقائيًا: فكلما ارتفعت المقاومة ، كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زادت المقاومة ، إلخ. حتى يفجر الموصل أو يسبب دائرة كهربائية قصيرة.
يوضح الجدولين التاليين المقاطع العرضية للموصل بناءً على التيارات وطريقة التثبيت.
يختلف الكابل عن السلك في أن الكبل لديه جميع الموصلات ، ومجهز بعزله الخاص ، ملتويًا في حزمة ومغلقًا في غلاف عازل عادي.
الجدول 3. أولاً ، من الضروري اختيار طريقة وضع الأسلاك ؛ يعتمد ذلك على مدى كفاءة التبريد (+)
جدول 4. يتم الإشارة إلى الطريقة المفتوحة لجميع قيم المقطع العرضي للموصلات ، ومع ذلك ، في الممارسة العملية ، لا يتم وضع الأقسام أدناه 3 مم 2 بشكل مفتوح لأسباب القوة الميكانيكية (+)
عند استخدام الجداول ، يتم تطبيق العوامل التالية على التيار المستمر المسموح به:
- 0.68 إذا عاش 5-6؛
- 0.63 إذا عاش 7-9 ؛
- 0.6 إذا عاش 10-12
يتم تطبيق عوامل التخفيض على قيم التيارات من العمود "مفتوح".
لا يتم تضمين الأوردة الصفرية والأرضية في عدد الأوردة.
وفقًا لمعايير PES ، يتم اختيار المقطع العرضي لصفر النواة وفقًا للتيار المستمر المسموح به على الأقل بنسبة 50٪ من قلب الطور.
ويبين الجدولين التاليين اعتماد التيار الطويل الأجل المسموح به عند وضعه في الأرض.
جدول 5. تبعيات التيار المستمر المسموح به للكابلات النحاسية عند التمدد في الهواء أو الأرض
الحمل الحالي عند وضع مفتوحة وعندما تعطل في الأرض مختلفة. يتم أخذها على قدم المساواة إذا تم وضعها في الأرض باستخدام الصواني.
الجدول 6. تبعيات التيار المستمر المسموح به للكابلات الألومنيوم عند التمدد في الهواء أو الأرض
بالنسبة لجهاز خطوط إمداد الطاقة المؤقتة (المحمولة ، للاستخدام الخاص) ، يتم استخدام الجدول التالي.
الجدول 7. التيار المستمر المسموح به عند استخدام حبال خرطوم محمولة ، وخرطوم محمول وكابلات منجم ، وكابلات كشاف ، وأسلاك محمولة مرنة. يتم استخدام موصل النحاس فقط.
عند وضع الكابلات في الأرض بالإضافة إلى خصائص تبديد الحرارة ، يجب أخذ المقاومة في الاعتبار ، كما هو موضح في الجدول التالي.
جدول 8. معامل تصحيح اعتمادًا على نوع ومقاومة معينة للتربة للتيار المستمر المسموح به ، عند حساب المقطع العرضي للكبل (+)
يتم حساب واختيار الموصلات النحاسية حتى 6 مم 2 أو الألومنيوم حتى 10 مم 2 كما هو الحال بالنسبة للتيار المستمر. في حالة المقاطع الكبيرة ، من الممكن تطبيق عامل تقليل:
0.875 * √Т пв
Tvv - نسبة مدة التضمين إلى مدة الدورة. يتم أخذ مدة التضمين بمعدل لا يزيد عن 4 دقائق. في هذه الحالة ، يجب ألا تتجاوز الدورة 10 دقائق.
مثال على حساب المقطع العرضي للموصل على التيار
- 4000W ثلاث مراحل آلة النجارة.
- 6000W ثلاث مراحل آلة لحام.
- الأجهزة المنزلية في المنزل بسعة إجمالية قدرها 25000W ؛
يتم التوصيل عن طريق كبل ذو خمس نواة (ثلاثة موصلات أحادية ، واحدة صفرية وواحدة) ، يتم وضعها في الأرض.
يتم حساب عزل الكابل لقيمة محددة لجهد التشغيل. وتجدر الإشارة إلى أن جهد التشغيل المحدد من قبل الشركة المصنعة لمنتجها يجب أن يكون أعلى من جهد الخط.
الخطوة رقم 1. احسب الجهد الخطي للوصلة ثلاثية الطور:
U l = 220 * √3 = 380V
الخطوة رقم 2. تتمتع الأجهزة المنزلية والآلات وآلات اللحام بالطاقة التفاعلية ، لذلك ستكون قوة الآلات والمعدات:
P tech = 25000 / 0.7 = 35700W
P equipment = 10000 / 0.7 = 14300W
الخطوة رقم 3. الحالية المطلوبة لتوصيل الأجهزة المنزلية:
I tech = 35700/220 = 162A
الخطوة رقم 4. الحالية المطلوبة لتوصيل المعدات:
أنا يساوي = 14300/380 = 38A
الخطوة رقم 5. يتم احتساب التيار المطلوب لتوصيل الأجهزة المنزلية بمعدل مرحلة واحدة. من خلال حالة المشكلة هناك ثلاث مراحل. لذلك ، يمكن توزيع التيار على مراحل. من أجل البساطة ، افترض توزيع منتظم:
I tech = 162/3 = 54A
الخطوة رقم 6. الحالي المنسوب إلى كل مرحلة:
أنا و = 38 + 54 = 92A
الخطوة رقم 7. لن تعمل المعدات والأجهزة المنزلية في الوقت نفسه ، ولكننا سنضع مخزونًا يبلغ 1.5. بعد تطبيق عوامل التصحيح:
I f = 92 * 1.5 * 0.8 = 110A
الخطوة رقم 8. على الرغم من أن الكابل يحتوي على 5 قلب ، إلا أنه يتم أخذ ثلاثة نوى فقط في الاعتبار. وفقًا للجدول 8 في عمود الكبل ثلاثي النواة في الأرض ، نجد أن التيار في 115A يتوافق مع قسم موصل 16 مم 2.
الخطوة رقم 9. وفقًا للجدول 8 ، نطبق عامل التصحيح وفقًا لخصائص الأرض. بالنسبة لنوع الأرض العادي ، يكون المعامل 1.
الخطوة رقم 10. غير إلزامي ، نحن نحسب قطر النواة:
D = √ (4 * 16 / 3،14) = 4،5mm
إذا تم إجراء الحساب فقط من أجل الطاقة ، دون الأخذ بعين الاعتبار ميزات وضع الكبلات ، فسيكون المقطع العرضي للنواة 25 مم 2. إن حساب القوة الحالية أكثر تعقيدًا ، ولكن في بعض الأحيان يسمح لك بتوفير الكثير من المال ، خاصة عندما يتعلق الأمر بكابلات الطاقة التي تقطعت بها السبل.
حساب انخفاض الجهد
أي موصل ، باستثناء الموصلات الفائقة ، لديه مقاومة. لذلك ، مع طول كبل أو سلك ، يحدث انخفاض الجهد. تتطلب معايير PES أن يكون المقطع العرضي لقنات الكابل موصلًا بحيث لا يكون انخفاض الجهد أكثر من 5٪.
أولا وقبل كل شيء يتعلق بالكابلات ذات الجهد المنخفض من قسم صغير. حساب انخفاض الجهد هو كما يلي:
R = 2 * (ρ * L) / S
U pad = I * R
U٪ = (U pad / U lin) * 100
2 - معامل بسبب حقيقة أن التدفقات الحالية بالضرورة من خلال اثنين من الموصلات
R - مقاومة الموصل ، أوم
ρ هي مقاومة الموصل ، أوم * مم 2 / م
S - قسم الموصل ، مم 2
لوحة U - انخفاض الجهد ، في
U٪ - انخفاض الجهد بالنسبة إلى U lin ،٪
الجدول 9. المقاومة النوعية للموصلات المعدنية الشائعة (+)
سبيل المثال حساب تحمل
على الراغبين في توصيل جهاز لحام منزلي بفرع تزويد الطاقة مراعاة الوضع الحالي الذي تم تصميم الكبل المستخدم فيه. من الممكن أن تكون الطاقة الكلية لأجهزة العمل أعلى. الخيار الأفضل هو توصيل المستهلكين بالفروع الفردية.
الخطوة رقم 1. احسب مقاومة الأسلاك النحاسية ، باستخدام الجدول 9:
R = 2 * (0،0175 * 20) / 1،5 = 0،47 أوم
الخطوة رقم 2. التيار المتدفق خلال الموصل:
I = 7000/220 = 31.8А
الخطوة رقم 3. انخفاض الجهد على السلك:
U pad = 31.8 * 0.47 = 14.95V
الخطوة رقم 4. حساب نسبة انخفاض الجهد:
U٪ = (14.95 / 220) * 100 = 6.8٪
الخلاصة: مطلوب موصل مع مقطع عرضي كبير لتوصيل آلة اللحام.
اختيار المواد الفيديو من الموصلات
حساب المقطع العرضي للموصل وفقا للصيغ:
توصيات الخبراء بشأن اختيار منتجات الكابلات:
الحسابات المذكورة أعلاه صالحة لموصلات النحاس والألمونيوم الصناعية. بالنسبة للأنواع الأخرى من الموصلات ، يتم نقل الحرارة الكاملة مسبقًا. استناداً إلى هذه البيانات ، يتم حساب أقصى تيار قادر على التدفق خلال الموصل دون التسبب في تدفئة مفرطة.
الصيغة الأساسية لإيجاد التيار هي قانون أوم التقليدي الذي ينص على أن التيار يساوي الجهد مقسوما على المقاومة. وهذه هي الصيغة الأساسية لأي كهربائي أو إلكتروني ، والذي يستخدم باستمرار لحساب القوة الحالية لدائرة معينة بسرعة. من بين أي قيمتين معروفتين لقانون أوم (وهما التيار والجهد والمقاومة) ، يمكن للمرء أن يجد دائمًا القيم الثالثة. في حالة العثور على الجهد ، نضرب التيار بالمقاومة ، ولكن عند حساب التيار أو المقاومة ، نقوم دائمًا بتقسيم الجهد بالمقدار المعروف (القوة الحالية أو المقاومة).
تجدر الإشارة إلى أن هذه الصيغة الحالية مناسبة لكل من AC و DC. على الرغم من أن المتغير هناك بعض الفروق الدقيقة. وهي: الحالات التي نستخدم فيها الحمل النشط (السخانات ، والمصابيح الكهربائية). توضح الصيغة الحالية اعتماد الجهد والمقاومة والقوة الحالية الفعلية.
وبما أن الخاصية الهامة المستخدمة في مجال الكهرباء هي أيضًا قوة كهربائية ، فيمكن استخدامها أيضًا للعثور على القوة الحالية. الطاقة الكهربائية هي نتاج التيار والجهد. ولإيجاد قوة التيار ، يجب أن تقسم القوة بالجهد المعروف. على سبيل المثال ، نحن نعرف قوة عنصر التسخين ، الذي يساوي 880 واط. ونحن نعرف أيضا الجهد الذي سيتم توفيره ، يساوي 220 فولت. نحن بحاجة إلى إيجاد قوة التيار الذي سوف يتدفق من خلال دائرة إمدادات الطاقة لهذا السخان. للقيام بذلك ، نقوم ببساطة بتقسيم 880 واط من 220 فولت ، مما سيعطي تيارًا من 4 أمبيرات.
الآن ، كيف يمكن للمرء أن يحسب بالصيغة الحالية (وفقا لقانون أوم) هذا التيار الحالي للغاية ومعرفة الجهد والمقاومة. لذلك ، لا يزال لدينا نفس الجهد 220 فولت ، وهناك نفس عنصر التدفئة. نحن نستخدم جهاز قياس متعدد ، جهاز اختبار لقياس مقاومة عنصر ما (لسخان بقوة 880 واط ومحسوبًا بجهد 220 فولط ، سيكون 55 أوم). ولكي نجد قوة التيار الكهربائي فإننا نقسم الجهد الكهربائي 220 فولت بواسطة مقاومة السخان بـ 55 أوم ، ونتيجة لذلك نحصل على نفس القوة الحالية من 4 أمبير.
تحتاج فقط إلى تذكر جيدا هذه الصيغتين الحالية (اكتشافه من خلال السلطة ومن خلال المقاومة مع الجهد المعروف). ثم يمكنك بسرعة وبسهولة في رأسك أن تكون قادرا على حساب كل من القوة الحالية للدائرة الكهربائية وأي كميات كهربائية أخرى (الجهد ، المقاومة ، الطاقة).
حسنًا ، إذا كنت ممارسًا أكثر ، فما عليك سوى أخذ مقاييس بين يديك وقياسها. اسمحوا لي أن أذكركم بأننا نقيس الجهد عن طريق التوازي المتوازي لفرز الاختبار في المختبر ، وهو مقياس متعدد لجهات الاتصال ، والذي سيقيس فيه مقدار فرق الجهد. نحن نقيس القوة الحالية عن طريق كسر الدائرة حيث نحتاج إلى قياس التيار ، أي أننا نكسر الدائرة الكهربائية في البداية (أقرب إلى مصدر الطاقة) ونربط تحقيقات مقياسنا الحالي (مقياس التيار) بين هذه الفجوة. لا تنس أن التيار المتناوب يجب أن يتوافق مع موقعه على مفتاح الاختبار ، وثابتًا على مكانه (وإلا فإنك ستتلقى قيمًا غير صحيحة للتيار المقاس).
ملاحظة لتحفيظ قانون أوم بشكل أفضل ، عليك أن تضع في اعتبارك أنه عندما يكون تقسيم الجهد دائمًا في الأعلى ، أي إذا وجد قانون أوم الجهد ، فعندئذ نضرب التيار بالمقاومة ، جيدًا ، في حالتين أخريين (عند العثور على المقاومة أو التيار) نحن دائمًا جهد القسمة على قيمة معروفة ، الحصول على الثانية ، التي لم تكن معروفة من قبل.