Z калькулятор мощности Вы можете самостоятельно рассчитать мощность на ток и напряжение для однофазных (220 В) и трехфазных (380 В) сетей. Он также рассчитывает мощность по сопротивлению и напряжению или току и сопротивлению в соответствии с законом Ома. Значение cos φ берется из технического паспорта прибора, усредненных значений из таблиц ниже или рассчитывается по формулам. Рекомендуется не изменять этот коэффициент и оставить его равным 0,95. Нажмите кнопку ” для получения результата.Рассчитать».
Похожие документы:
- СП 256.1325800.2016 “Электроустановки жилых и общественных зданий. Принципы проектирования и установки”.
- СП 31-110-2003 “Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий”.
- СП 76.13330.2016 “Электроустановки
- ГОСТ 31565-2012 “Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности”.
- ГОСТ 10434-82 “Соединения контактные электрические. Классификация”
- ГОСТ Р 50571.1-93 “Электроустановки зданий
Формулы для расчета мощности
Мощность – это физическая величина, которая равна отношению количества работы к времени, в течение которого эта работа выполняется.
Мощность электрического тока (P) – это показатель скорости преобразования электрической энергии в другие виды энергии. Международной единицей измерения является ватт (Вт/Вт).
– Сила тока и напряжение (постоянный ток): P = I × U
– Ток и напряжение (однофазный переменный ток) P = I × U × cos φ
– Мощность с током и напряжением (переменный трехфазный ток): P = I × U × cos φ × √3
– Сила тока и сопротивления: P = I 2 × R
– Мощность по напряжению и сопротивлению: P = U 2 / R
- I – сила тока, A;
- U – напряжение, В;
- R – сопротивление, Ом;
- cos φ – коэффициент мощности.
Расчет косинуса phi (cos φ)
φ – угол сдвига фаз между током и напряжением, причем последнее положительно, если оно предшествует току, и отрицательно, если следует за ним.
cos φ – это безразмерная величина, которая равна отношению активной мощности к полной мощности и показывает, насколько эффективно используется энергия.
Формула для вычисления косинуса phi: cos φ = S / P
- S – полная мощность, ВА (вольт-ампер);
- P – активная мощность, в ваттах.
Активная мощность (P) – это реальная, полезная, действительная мощность; этот заряд поглощает всю энергию и преобразует ее в полезную работу, например, свет от лампочки. Фазовый сдвиг отсутствует.
Формула для расчета активной мощности: P (W) = I × U × cos φ
Реактивная мощность (Q) – Неваттная (бесполезная) мощность, которая характеризуется тем, что она не участвует в работе, а передается обратно источнику. Наличие реактивного компонента считается вредным свойством схемы, поскольку основная цель существующей электрической сети – снижение затрат, а не перекачивание их туда-сюда. Этот эффект создается индукторами и конденсаторами.
Формула для расчета реактивной мощности: P (VAR) = I × U × sin φ
Полная мощность электроприбора (S) – это общее значение, которое включает в себя как активную, так и реактивную составляющие мощности.
Формула для расчета полной мощности выглядит следующим образом: S (VA) = I × U или S = √ ( P 2 + Q 2 )
Электрическая мощность тока
Прежде чем рассматривать электрическую энергию, мы должны сначала установить, что такое энергия в целом как физическое понятие. Обычно под этой величиной подразумевается некоторое количество внутренней энергии или силы, которой обладает объект. Это может быть мощность устройства, например, двигателя, или действие (взрыв). Его не следует путать с властью, так как это разные понятия.
Что такое сила электрического тока?
Все физические действия происходят под воздействием силы. Он используется для преодоления определенного расстояния, то есть выполняется работа. В свою очередь, работа A, совершенная в определенный момент времени t, будет представлять собой величину мощности, выраженную формулой: N = A/t (W = Дж/с). Другое понятие мощности связано со скоростью преобразования энергии системы. Одним из таких преобразований является сила электрического тока, которая также используется для выполнения множества различных работ. Он ассоциируется в первую очередь с электродвигателями и другими устройствами, выполняющими полезную деятельность.
Сила тока связана одновременно с несколькими физическими величинами. Напряжение (U) представляет собой работу, необходимую для перемещения 1 кулона. Ток (I) представляет собой количество кулонов, перемещаемых за 1 секунду. Таким образом, сила тока, умноженная на напряжение (I x U), представляет собой общую работу, совершенную за 1 секунду. Полученная таким образом величина является мощностью электрического тока.
Из приведенной выше формулы для мощности тока следует, что мощность в равной степени связана с током и напряжением. Из этого следует, что одинаковое значение этого параметра может быть получено при высоком токе и низком напряжении и наоборот – при высоком напряжении и низком токе. Это свойство позволяет передавать электроэнергию на большие расстояния от источника к потребителю. В процессе передачи ток преобразуется с помощью трансформаторов, установленных на повышающих и понижающих трансформаторных подстанциях.
Существует два основных вида электричества – активное и реактивное. В первом случае происходит необратимое преобразование электроэнергии в механическую, световую, тепловую и другую энергию. Используемая единица измерения – ватт. 1 Вт = 1 В х 1 А. В производственных и бытовых приложениях используются более крупные значения – киловатты и мегаватты.
Реактивная мощность относится к электрической нагрузке, возникающей в оборудовании в результате индуктивных и емкостных колебаний энергии электромагнитного поля. В переменном токе эта величина представляет собой произведение, выражаемое следующей формулой: Q = U x I x sin(угол). Синус угла относится к сдвигу фаз между рабочим током и падением напряжения. Q – это реактивная мощность, измеряемая в VAR – вольт-амперах реактивной мощности. Эти расчеты помогают эффективно решить вопрос, как найти мощность электрического тока, а существующая для этого формула позволяет быстро произвести расчеты.
Обе способности можно наглядно проиллюстрировать на простом примере. Электроприбор оснащен нагревательными элементами – нагревателями и электродвигателем. Для нагревательных элементов используется материал с высоким сопротивлением, поэтому при протекании тока вся электрическая энергия преобразуется в тепловую. Этот пример очень точно описывает активную электрическую мощность.
В случае с электродвигателем внутри находится медная обмотка индуктивности, которая создает эффект самоиндукции. Этот эффект вызывает частичный возврат энергии в питающую сеть. Возвращенная энергия характеризуется небольшим смещением напряжения и тока и оказывает негативное влияние на электросеть в виде дополнительных перегрузок.
Конденсаторы обладают теми же свойствами благодаря своей электрической емкости, при которой накопленный заряд отдается обратно. Здесь также происходит смещение значений тока и напряжения, только в противоположном направлении. Эта энергия индуктивности и емкости с ее фазовым сдвигом по отношению к величине существующей электрической сети как раз и является реактивной электрической мощностью. Благодаря обратному эффекту индуктивности и емкости по отношению к фазовому сдвигу возможна компенсация реактивной мощности, что повышает эффективность и качество электроэнергии.
Какая формула используется для расчета силы электрического тока?
Правильное и точное определение допустимого тока в электрической цепи необходимо для безопасной эксплуатации электроустановок и предотвращения возгорания, вызванного неправильными размерами проводников и кабелей. Ток в активной цепи зависит от силы тока и напряжения. Амперметр – это прибор, используемый для измерения силы тока. Однако не всегда возможно использовать этот измеритель, особенно когда проект здания только что разработан и электрической схемы просто не существует. Для таких случаев существует специальная процедура расчета. Сила тока может быть определена по формуле, если имеются значения мощности, напряжения сети и характера нагрузки.
Существует формула для номинального значения тока, относящаяся к постоянным значениям тока и напряжения: P = U x I. Если существует сдвиг фаз между током и напряжением, для расчета используется другая формула: P = U x I x cos φ. Также можно определить мощность заранее, сложив мощности всех устройств, которые планируется ввести в эксплуатацию и подключить к сети. Эти данные можно найти в технических паспортах и руководствах по эксплуатации приборов и оборудования.
Поэтому формула для определения электрической мощности может быть использована для расчета силы тока для однофазной сети: I = P/(U x cos φ), где cos φ – коэффициент мощности. Если это трехфазная сеть, сила тока рассчитывается по той же формуле, добавляя только коэффициент фазы 1,73: I = P/(1,73 x U x cos φ). Коэффициент мощности полностью зависит от типа планируемой нагрузки. Если необходимо использовать только лампочки или обогреватели, он будет один.
Для реактивных составляющих в активных нагрузках коэффициент мощности уже принят равным 0,95. Этот коэффициент должен учитываться в зависимости от типа используемой проводки. Если приборы и оборудование имеют достаточно высокую номинальную мощность, коэффициент равен 0,8. Это относится к сварочным аппаратам, электродвигателям и другому подобному оборудованию.
Для расчетов, при наличии однофазного тока, значение напряжения принимается равным 220 В. При наличии трехфазного тока расчетное напряжение составит 380 В. Однако для получения наиболее точных результатов необходимо использовать в расчетах фактическое значение напряжения, измеренное специальными приборами.
От чего зависит сила тока?
Ток в приборах и оборудовании зависит одновременно от двух основных величин – тока и напряжения. Чем выше сила тока, тем выше значение мощности, и наоборот, чем выше напряжение, тем выше выходная мощность. Если напряжение и сила тока увеличиваются одновременно, то мощность электрического тока увеличивается как произведение обеих мощностей: N = I x U.
Очень распространенный вопрос – как измеряется сила тока? Основной единицей измерения является 1 ватт (Вт). Таким образом, 1 ватт – это мощность устройства, потребляющего ток в 1 ампер при напряжении в 1 вольт. Это такая же мощность, как, например, у лампочки от обычного карманного фонаря.
Рассчитанное значение мощности позволяет точно определить потребление электроэнергии. Для этого берется произведение мощности и времени. Сама формула выглядит следующим образом: W = IUt, где W – потребление электроэнергии, произведение IU – мощность, а t – отработанное время. Например, чем дольше работает электродвигатель, тем больше работы он выполняет. Соответственно увеличивается потребление электроэнергии.
Формула мощности электроэнергии – как правильно ее рассчитать
Для обеспечения безопасной эксплуатации промышленного и бытового электрооборудования необходимо правильно рассчитать площадь поперечного сечения силовых кабелей и проводов. Неправильное определение размеров кабелей может вызвать короткое замыкание и привести к пожару в здании.
Что такое мощность (P) электрического тока?
Электрическая мощность – это физическая величина, характеризующая скорость преобразования или передачи электрической энергии. Единицей измерения согласно Международной системе единиц (СИ) является ватт, в нашей стране обозначается как W, международное обозначение – W.
Что влияет на величину тока
Мощность (P) зависит от тока и напряжения. Потребность в мощности рассчитывается уже на этапе проектирования электроустановки здания. Полученные данные позволят правильно выбрать силовой кабель, к которому будут подключены приборы. Для расчета силы тока используется напряжение сети и полная нагрузка электрооборудования. Сечение кабелей и проводов выбирается в зависимости от величины тока.
Различия в мощности при постоянном и переменном напряжении
Мы ссылаемся на электрические величины, используемые в нашей стране:
- P – активная мощность, измеряется в ваттах, обозначается как W;
- Q – реактивная мощность, измеряется в вольт-реактивных амперах, обозначается как VAr;
- S – полная мощность, измеряется в вольт-амперах, обозначается как VA;
- U – напряжение, измеряется в вольтах, обозначается как VA;
- I – ток, измеряется в амперах, обозначается как A;
- R – сопротивление, измеряется в омах, обозначается как Ом.
Перечислим основные различия между P в постоянном токе и Q в переменном. Вычисление P в постоянном токе является самым простым. Закон Ома действителен для участков электрической цепи. В этом законе участвуют только величина приложенного напряжения U и величина сопротивления R.
Расчет S (полной мощности) при переменном токе несколько сложнее. В дополнение к P существует Q, и вводится понятие коэффициента мощности. Алгебраическое сложение активной P и пассивной Q дает общую величину S.
Какая формула используется для расчета
Расчет силы тока по мощности и напряжению постоянного тока
Чтобы рассчитать I (ток), разделите U (напряжение) на величину сопротивления.
Расчет тока на основе мощности и напряжения:
Этот показатель измеряется в амперах.
В этом случае электрическая мощность P (активная мощность) может быть рассчитана как произведение электрической величины I и величины U.
Формула для расчета мощности с использованием тока и напряжения:
Все компоненты в этих двух формулах характерны для постоянного тока и называются активными.
Из этих двух формул можно вывести еще две формулы, по которым можно определить P:
Однофазные нагрузки
В однофазных сетях переменного тока необходимо рассчитать нагрузки P и Q отдельно, а затем сложить их с помощью векторного исчисления.
В скалярной форме это будет выглядеть следующим образом:
Полученное вычисление P, Q, S имеет форму правильного треугольника. Два катета этого треугольника представляют собой компоненты P и Q, а антипараллель – их алгебраическую сумму.
S измеряется в вольт-амперах (ВА), Q – в вольт-амперах-реактивах (VAR), P – в ваттах (Вт).
Зная значения катетов для треугольников, можно рассчитать коэффициент мощности (cos φ). Как это сделать, показано на рисунке треугольника.
Расчет в трехфазной сети
Переменный I (ток) отличается от постоянного тока по всем параметрам, особенно наличием нескольких фаз. Расчет P в трехфазной нагрузке необходим для правильного определения характеристик подключенной нагрузки. Трехфазные цепи широко используются из-за простоты использования и низкой стоимости материалов.
Трехфазные цепи могут быть соединены двумя способами – звездой и треугольником. На всех диаграммах фазы обозначены символами A, B, C. Нейтральный проводник обозначается символом N.
При соединении звездой существует два типа U (напряжения) – фазное и линейное. Фазное напряжение определяется как напряжение между фазой и нейтральным проводом. Линия U определяется как U между двумя фазами.
Эти два U связаны между собой отношениями:
Линейный и фазный токи в соединении звездой равны друг другу: IL = IF
Конструктивная форма S в звездообразном соединении:
S = SA + SB + SC = 3 × U × I
P = 3 × Uf × If × cosφ
Q = √3 × Uf × If × sinφ.
В треугольном соединении фаза и линия U равны друг другу: UL = UF
Линейный I в треугольном соединении задается формулой:
Формулы для мощности электрического тока в соединении треугольником:
- S = 3 × Sf = √3 × Uf × If;
- P = √3 × Uf × If × cosφ;
- Q = √3 × Uf × If × sinφ.
Среднее значение P в активной нагрузке
В электрических сетях P измеряется с помощью специального прибора – ваттметра. Схемы подключения зависят от способа подключения нагрузки.
При симметричной нагрузке P измеряется в одной фазе, а результат умножается на три. При несбалансированной нагрузке для измерения потребуются три прибора.
P параметры электросети или установки являются важными данными электроприбора. Данные о потреблении Р активного типа передаются за определенный период времени, т.е. передается среднее потребление Р за рассчитанный период времени.
Выбор номинала выключателя
Автоматические выключатели защищают электрические приборы от токов короткого замыкания и перегрузок.
При возникновении неисправности они обесточивают защищаемую цепь с помощью теплового или электромагнитного расцепителя.
Тепловой расцепитель состоит из биметаллической пластины с различными коэффициентами теплового расширения. При превышении номинального тока пластина согнется и активирует механизм расцепления.
Соленоидный расцепитель имеет катушку с подвижным сердечником. При превышении заданного значения I электромагнитное поле в катушке увеличивается, сердечник втягивается в катушку соленоида, вызывая срабатывание механизма отключения.
Минимальное значение I, при котором должно сработать тепловое реле, устанавливается регулировочным винтом.
Ток срабатывания электромагнитного расцепителя при коротком замыкании равен произведению установленного тока срабатывания и номинального тока расцепителя.
Видео о законах электротехники
В следующем видеоролике вы узнаете, что такое электричество и какова сила электричества. Приводятся практические примеры законов электричества.
Формула для мощности электрического тока
Точные расчеты необходимы для создания хороших цепей питания, предотвращения аварийных ситуаций и правильного согласования нагрузок. Они рассчитываются на основе потребления энергии. Правильно примененная формула мощности поможет вам сделать необходимые расчеты.
Что такое мощность (P) электрического тока
Из выражения на рисунке легко сделать вывод, что основное определение относится к работе, выполненной за определенное количество времени. Чтобы проиллюстрировать этот момент, можно рассмотреть лампочку. Из-за низкого КПД (4-6%) большая часть энергии используется для генерации излучения в инфракрасном диапазоне.
Произведенная работа в этом примере будет равна количеству тепла. Потребляемая мощность может быть выражена в джоулях в единицу времени. В электрических терминах – для данной силы тока (I) перемещение заряда будет сопровождаться изменением потенциала в начальной и конечной точках цепи (f1-f2=U). Это соотношение соответствует формуле для электрического тока (P), который вытекает из закона Ома:
P = I * U = U2/ R = I2 * R.
Что влияет на текущую мощность
Добавление электрического сопротивления позволяет учесть потери в подключенной цепи (нагрузке). Формула для нахождения мощности для полной цепи учитывает параметры источника питания. Для более детального анализа оцените скорость потребления энергии на единицу объема проводника (ΔV).
Мощность равна формуле:
Где:
- Rud – удельное сопротивление;
- j – плотность тока в соответствующем участке цепи.
Из этого выражения ясна зависимость между потребляемой мощностью и проводимостью. Эти отношения определяют требования к используемой кабельной продукции. Недостаточная площадь поперечного сечения (высокий уровень примесей) приводит к повышенному нагреву. Аналогичный эффект достигается при подключении большой нагрузки. На определенном уровне происходит термическое разрушение материала.
Для справки. Этот процесс является причиной типичных аварий. Для предотвращения повреждений используется специализированная техника – автоматические выключатели.
Различия в мощности при постоянном и переменном напряжении
Если значения тока в сети постоянны, потребление можно рассчитать по методике, описанной выше. Однако в повседневной жизни часто необходимо знать, как рассчитать мощность при подключении к стандартной электросети (220 В, 50 Гц). В этой ситуации необходимо учитывать периодические изменения электрических величин с определенной частотой. Большое влияние оказывает реактивная (емкостная, индуктивная) характеристика нагрузки.
Расчет формулы
В следующих разделах подробно описаны типичные ситуации (подключенные устройства):
- Источник постоянного напряжения (светодиоды);
Вычисление тока по силе постоянного тока и напряжению
Используя изученные принципы, вы можете научиться рассчитывать мощность (пример:)
- несколько светодиодов, соединенных последовательно с источником 5 В;
- Измерьте ток в цепи с помощью мультиметра (0,85 A);
- Чтобы определить количество ватт, формула “P = I * U” поможет вам найти результат: 5 * 0,85 = 4,25 Вт.
Как найти мощность однофазной нагрузки?
Без поправочных коэффициентов аналогичный алгоритм можно применить к лампочке. Однако в рассматриваемом примере (вытяжка) мощность переменного тока рассчитывается по формуле, учитывающей индуктивные параметры электродвигателя. В этом случае используется специальный поправочный коэффициент cosϕ.
Следующий алгоритм показывает, как определяется мощность:
- Значение cosϕ (например. 0,75) взята из сопроводительной документации;
- Эти же данные указываются производителями на заводских табличках;
- Измерьте силу тока (1,25 A);
- Напряжение известно – 220 В;
- Для определения текущей стоимости формула дополняется соответствующим множителем:
Ракт = 1,25 * 220 *0,75 = 206,25 Вт.
Как найти допустимый ток в трехфазной сети?
В этих сетях электроэнергия подается потребителям по разным цепям. Вместо термина “фаза” в данном случае используется термин “линейное” напряжение, которое измеряется между отдельными проводниками (Uлин=380В). Для правильного расчета мощности применяется дополнительный множитель (√3 = 1,7321).
Среднее значение P в активной нагрузке
Зная мощность переменного тока (350 Вт), после простого преобразования основной формулы можно вычислить
I = P/ (U * √3 * cosϕ) = 350 / (380 * 1,7321 * 0,75) = 350/ 493,6485 = 0,7 А.
Определение размеров автоматических выключателей
Для решения практических проблем, когда к стандартной домашней сети 220 В подключено несколько нагрузок, рассчитывается общая мощность тока отдельных линий.
Методика расчета для одного бытового кондиционера
- потребляемая мощность – 1 250 Вт;
- cosϕ – 0,75;
- I = 1,250/ (220 * 0,75) = 7,58 A.
Другие потребители рассчитываются аналогичным образом. Устройства меньшей мощности объединяются для подключения к одной линии. Внесите необходимые изменения в схему для уменьшения потребления кабеля. Выберите подходящий автоматический выключатель из стандартного ряда (с запасом по силе тока).
Затем проверяется пригодность кабелей. Площадь поперечного сечения рассчитывается по известной геометрической формуле:
Затем соответствующая версия выбирается из таблицы в PUE. В приведенном примере для подключения одного кондиционера достаточно медного провода сечением 1,5 мм². Этого достаточно для обеспечения непрерывного тока до 19 А.
Устройства для измерения величин
Отдельные параметры могут быть измерены с помощью специализированных приборов. Амперметры подключаются в автоматический выключатель. Вольтметры подключаются к выходным клеммам нагрузки.
Сильные токи измеряются косвенно с помощью калиброванного резистора (шунта). Также используются специализированные клеммы, которые при соединении образуют замкнутую индукционную катушку. Приведенные выше методы расчета для сетей переменного тока применяются с учетом реактивных параметров подключенного оборудования.