Ce formulă se utilizează pentru a calcula puterea unui curent electric? Puterea electrică: formulă, unități de măsură

Energia electrică este cel mai comun tip de energie și poate fi considerată pe bună dreptate baza civilizației moderne. A găsit o largă aplicare în viața de zi cu zi și în toate sectoarele economiei naționale. Este dificil să enumerați toate denumirile aparatelor electrocasnice: frigidere, mașini de spălat, aparate de aer condiționat, ventilatoare, televizoare, casetofone, dispozitive de iluminat etc. Este imposibil să ne imaginăm industria fără energie electrică. În agricultură, utilizarea energiei electrice este în continuă expansiune: hrănirea și adăparea animalelor, îngrijirea lor, încălzire și ventilație, incubatoare, aeroterme, uscătoare etc.

Curentul electric și puterea acestuia

Știința modernă nu poate explica încă pe deplin natura electricității. Pentru noi, însă, ideea că curentul electric este mișcarea direcționată a electronilor într-un conductor este destul de suficientă. Și că același curent poate funcționa, de exemplu, rotește un motor electric, încălzește o sobă electrică sau oferă lumină. Această muncă este o consecință a faptului că, sub influența unui câmp electric, electronii sunt transferați și mutați într-un conductor, ceea ce înseamnă și că se efectuează o anumită muncă.

După cum vă amintiți, curentul electric este caracterizat de doi parametri principali: tensiune și curent.

Voltaj este diferența de potențial dintre cei doi poli ai sursei de curent într-un circuit electric închis.

Puterea curentă este cantitatea de energie electrică care trece printr-o secțiune transversală a unui circuit într-o secundă.

Este ușor de observat că ambii termeni „tensiune” și „curent” nu sunt primari; ei sunt definiți prin alte concepte, în acest caz „potențial” și „cantitate de energie electrică”. Dar iarăși nu ne vom adânci în teorii fizice, limitându-ne la definițiile date, luându-le drept primare. În cele din urmă, este important doar pentru noi să învățăm cum să aplicăm aceste concepte în practică.

Desigur, știți de la școală că tensiunea este de obicei notă cu litera U și unitatea de măsură pentru tensiune este voltul (V). Puterea curentului este măsurată în amperi (A) și este desemnată cu litera latină I.

După cum sa menționat deja în articolul anterior, capacitatea de a produce muncă este caracterizată de o cantitate numită energie. Iar raportul dintre munca efectuată într-o anumită perioadă de timp și această perioadă de timp se numește putere. Deoarece curentul poate lucra și el, conceptul de putere este aplicabil în acest caz.

Putere permanent curentul electric se notează cu litera P și se calculează prin formula P=U*I, adică este produsul dintre tensiune și curent. Adică, cu cât tensiunea și curentul sunt mai mari, cu atât se lucrează mai mult pe unitatea de timp, adică cu atât puterea curentului electric este mai mare. Nu ne vom deranja să aflăm de ce este exact așa, vom lua această afirmație despre credință (este justificată în fizică și puteți găsi această justificare dacă doriți).

Unitatea de măsură a puterii electrice este watul (W).

Un watt este puterea dezvoltată de un curent electric de un amper la o tensiune de un volt.

Unitățile mai mari de putere sunt:

1 kilowatt (kW) = 1000 W.
1 mega watt (MW) = 1000 kW.

Unități mai mici:

1 miliwatt (mW) = 10 -3 W;
1 microwatt (µW) = 10 -6 W.

Vom întâlni putere atunci când evaluăm panouri solare, generatoare eoliene și alte dispozitive capabile să producă curent electric.

Circuit electric

Circuit electric- un ansamblu de dispozitive, elemente concepute pentru curgerea curentului electric, procese electromagnetice în care pot fi descrise folosind conceptele de putere a curentului și tensiune.

Circuitele electrice sunt împărțite în liniare și neliniare. Circuitele liniare sunt cele care constau numai din elemente liniare - conductori, rezistențe, condensatoare, inductori fără miezuri feromagnetice. Pentru elementele liniare, rezistența electrică este constantă, iar curentul este direct proporțional cu tensiunea, care este exprimată prin binecunoscuta lege a lui Ohm:

Puterea curentului într-o secțiune a unui circuit este direct proporțională cu tensiunea și invers proporțională cu rezistența electrică a unei anumite secțiuni a circuitului,

Această relație exprimă legea lui Ohm pentru o secțiune omogenă a circuitului: puterea curentului în conductor este direct proporțională cu tensiunea aplicată și invers proporțională cu rezistența conductorului. Valoarea R se numește de obicei rezistență electrică. Unitatea SI a rezistenței electrice a conductorilor este ohmul (Ω). O rezistență de 1 ohm are o secțiune a circuitului în care, la o tensiune de 1 V, apare un curent de 1 A. Conductorii care respectă legea lui Ohm se numesc liniari.

Trebuie remarcat faptul că există multe materiale și dispozitive care nu respectă legea lui Ohm, de exemplu, o diodă semiconductoare sau o lampă cu descărcare în gaz. Chiar și pentru conductorii metalici, la curenți suficient de mari, se observă o abatere de la legea liniară a lui Ohm, deoarece rezistența electrică a conductorilor metalici crește odată cu creșterea temperaturii. Adică, majoritatea circuitelor electrice reale sunt neliniare.

Circuitele neliniare conțin elemente a căror rezistență electrică depinde în mod semnificativ de curent sau tensiune, drept urmare curentul nu este direct proporțional cu tensiunea. Dependența curentului de tensiune în circuitele neliniare este exprimată prin așa-numita caracteristică curent-tensiune, obținută experimental și reprezentată printr-un grafic din sistemul de coordonate curent-tensiune.

Elementele neliniare (amplificatoare, generatoare etc.) conferă circuitelor electrice proprietăți care nu sunt atinse în circuitele liniare (stabilizare de tensiune sau curent, amplificare DC etc.).

alimentare AC

Legea lui Ohm în forma în care a fost formulată de dumneavoastră (I=U/R) este valabilă doar pentru circuitele DC. În consecință, formula de putere curentă P=I*U se aplică și numai circuitelor DC. În practică, cea mai mare importanță este calculul puterii în circuitele de tensiune și curent alternativ sinusoidal.

Puterea într-un circuit de curent alternativ este exprimată printr-un număr complex de forma P+i*Q. În acest caz, partea sa reală se numește putere activă, iar partea sa imaginară se numește putere reactivă.

Puterea activă caracterizează rata de conversie ireversibilă a energiei electrice în alte tipuri de energie (termică și electromagnetică). Puterea reactivă este o mărime care caracterizează sarcinile create în dispozitivele electrice prin fluctuațiile energiei câmpului electromagnetic într-un circuit de curent alternativ sinusoidal.

Unitatea de măsură pentru puterea activă este în continuare watul, iar unitatea de măsură pentru puterea reactivă este volt-amperul reactiv (VAr, VAr, var).

Dar puterea totală este de importanță practică, ca valoare care descrie sarcinile efectiv impuse de consumator asupra elementelor rețelei electrice de alimentare (sârme, cabluri, tablouri de distribuție, transformatoare, linii electrice), întrucât aceste sarcini depind de curent. consumată, și nu pe energia efectiv utilizată de consumator.

Puterea totală este o valoare egală cu produsul dintre valorile efective ale curentului electric periodic I din circuit și tensiunea U la bornele acestuia: S=U*I; este legată de puterea activă și reactivă prin relația: S = sqrt, unde P este puterea activă, Q este puterea reactivă, sqrt este simbolul rădăcinii pătrate.

Unitatea de măsură a puterii electrice totale este volt-amperi (V·A, VA).

Când proiectați cablajul electric într-o cameră, trebuie să începeți prin a calcula puterea curentului în circuite. O eroare în acest calcul poate fi costisitoare mai târziu. O priză electrică se poate topi dacă este expusă la prea mult curent. Dacă curentul din cablu este mai mare decât curentul calculat pentru un anumit material și secțiune transversală a miezului, cablajul se va supraîncălzi, ceea ce poate duce la topirea firului, o întrerupere sau scurtcircuit în rețea cu consecințe neplăcute, printre care nevoia de a înlocui complet cablurile electrice nu este cel mai rău lucru.

De asemenea, este necesar să se cunoască puterea curentului din circuit pentru a selecta întrerupătoarele de circuit, care ar trebui să ofere o protecție adecvată împotriva suprasarcinii rețelei. Dacă mașina este setată cu o marjă mare la valoarea sa nominală, în momentul în care este declanșată, este posibil ca echipamentul să fie deja defect. Dar dacă curentul nominal al întreruptorului este mai mic decât curentul care apare în rețea în timpul sarcinilor de vârf, întrerupătorul te va înnebuni, întrerupând în mod constant curentul în cameră atunci când pornești fierul de călcat sau fierbătorul.

Formula pentru calcularea puterii curentului electric

Conform legii lui Ohm, curentul (I) este proporțional cu tensiunea (U) și invers proporțional cu rezistența (R), iar puterea (P) este calculată ca produsul dintre tensiune și curent. Pe baza acesteia se calculează curentul din secțiunea de rețea: I = P/U.

În condiții reale, la formulă se adaugă încă o componentă, iar formula pentru o rețea monofazată ia forma:

iar pentru o rețea trifazată: I = P/(1,73*U*cos φ),

unde U pentru o rețea trifazată se presupune a fi 380 V, cos φ este factorul de putere, reflectând raportul dintre componentele active și reactive ale rezistenței de sarcină.

Pentru sursele de alimentare moderne, componenta reactivă este nesemnificativă; valoarea cos φ poate fi luată egală cu 0,95. Excepție fac transformatoarele puternice (de exemplu, mașinile de sudură) și motoarele electrice; au reactanță inductivă mare. În rețelele în care se plănuiește conectarea unor astfel de dispozitive, curentul maxim trebuie calculat utilizând un coeficient cos φ de 0,8 sau curentul ar trebui calculat folosind metoda standard și apoi trebuie aplicat un factor de multiplicare de 0,95/0,8 = 1,19. .

Înlocuind valorile tensiunii efective de 220 V/380 V și un factor de putere de 0,95, obținem I = P/209 pentru o rețea monofazată și I = P/624 pentru o rețea trifazată, adică în o rețea trifazată cu aceeași sarcină, curentul este de trei ori mai mic. Nu există niciun paradox aici, deoarece cablarea trifazată oferă fire în trei faze, iar cu o sarcină uniformă pe fiecare fază este împărțită în trei. Deoarece tensiunea dintre fiecare fază și firele neutre de lucru este de 220 V, formula poate fi rescrisă într-o altă formă, deci este mai clar: I = P/(3*220*cos φ).

Selectarea valorii nominale a întreruptorului

Aplicând formula I = P/209, constatăm că la o sarcină cu o putere de 1 kW, curentul într-o rețea monofazată va fi de 4,78 A. Tensiunea din rețelele noastre nu este întotdeauna exact 220 V, așa că ar Nu este o mare greșeală să calculați puterea curentului cu o marjă mică, cum ar fi 5 A pentru fiecare kilowatt de sarcină. Este imediat clar că nu este recomandat să conectați un fier de călcat cu o putere de 1,5 kW la un prelungitor marcat „5 A”, deoarece curentul va fi de o dată și jumătate mai mare decât valoarea nominală. Puteți, de asemenea, să „graduați” imediat evaluările standard ale mașinilor și să determinați pentru ce sarcină sunt proiectate:

6 A – 1,2 kW;
8 A – 1,6 kW;
10 A – 2 kW;
16 A – 3,2 kW;
20 A – 4 kW;
25 A – 5 kW;
32 A – 6,4 kW;
40 A – 8 kW;
50 A – 10 kW;
63 A – 12,6 kW;
80 A – 16 kW;
100 A – 20 kW.

Folosind tehnica „5 amperi per kilowatt”, puteți estima puterea curentului care apare în rețea la conectarea dispozitivelor de uz casnic. Sunteți interesat de sarcinile de vârf din rețea, așa că pentru calcul ar trebui să utilizați consumul maxim de energie, nu media. Aceste informații sunt cuprinse în documentația produsului. Nu merită să calculați singur acest indicator însumând puterile nominale ale compresoarelor, motoarelor electrice și elementelor de încălzire incluse în dispozitiv, deoarece există și un astfel de indicator precum factorul de eficiență, care va trebui evaluat speculativ cu riscul. de a face o mare greseala.

Atunci când proiectați cablurile electrice într-un apartament sau o casă de țară, compoziția și datele pașaportului echipamentelor electrice care vor fi conectate nu sunt întotdeauna cunoscute cu siguranță, dar puteți utiliza datele aproximative ale aparatelor electrice comune în viața noastră de zi cu zi:

saună electrică (12 kW) - 60 A;
aragaz electric (10 kW) - 50 A;
plita (8 kW) - 40 A;
boiler electric instantaneu (6 kW) - 30 A;
masina de spalat vase (2,5 kW) - 12,5 A;
masina de spalat rufe (2,5 kW) - 12,5 A;
Jacuzzi (2,5 kW) - 12,5 A;
aparat de aer conditionat (2,4 kW) - 12 A;
Cuptor cu microunde (2,2 kW) - 11 A;
boiler electric cu acumulare (2 kW) - 10 A;
ceainic electric (1,8 kW) - 9 A;
fier de călcat (1,6 kW) - 8 A;
solar (1,5 kW) - 7,5 A;
aspirator (1,4 kW) - 7 A;
mașină de tocat carne (1,1 kW) - 5,5 A;
prăjitor de pâine (1 kW) - 5 A;
aparat de cafea (1 kW) - 5 A;
uscator de par (1 kW) - 5 A;
computer desktop (0,5 kW) - 2,5 A;
frigider (0,4 kW) - 2 A.

Consumul de energie al dispozitivelor de iluminat și al electronicelor de consum este mic; în general, puterea totală a dispozitivelor de iluminat poate fi estimată la 1,5 kW și un întrerupător de 10 A este suficient pentru un grup de iluminat. Electronicele de larg consum sunt conectate la aceleași prize ca și fierele de călcat; nu este practic să le rezervi energie suplimentară.

Dacă rezumați toate aceste curente, cifra se dovedește a fi impresionantă. În practică, posibilitatea de conectare a sarcinii este limitată de cantitatea de energie electrică alocată; pentru apartamentele cu o sobă electrică în casele moderne este de 10 -12 kW, iar la intrarea apartamentului există o mașină cu o valoare nominală de 50 A. Și acești 12 kW trebuie distribuiti, ținând cont de faptul că cei mai puternici consumatori s-au concentrat în bucătărie și baie. Cablajul va cauza mai puține motive de îngrijorare dacă este împărțit într-un număr suficient de grupuri, fiecare cu propria sa mașină. Pentru aragazul electric (plita), se realizează o intrare separată cu un întrerupător automat de 40 A și se instalează o priză de curent cu un curent nominal de 40 A; nimic altceva nu trebuie conectat acolo. Se face un grup separat pentru mașina de spălat și alte echipamente de baie, cu o mașină de calificare corespunzătoare. Acest grup este de obicei protejat de un RCD cu un curent nominal cu 15% mai mare decât valoarea nominală a întreruptorului. În fiecare cameră sunt alocate grupuri separate pentru iluminat și pentru prize de perete.

Va trebui să petreci ceva timp calculând puteri și curenți, dar poți fi sigur că munca nu va fi în zadar. Cablajul electric bine proiectat și de înaltă calitate este cheia pentru confortul și siguranța casei dvs.

Adăugați site-ul la marcaje

Conceptul de curent electric

Puterea curentului electric

Înainte de a vorbi despre puterea electrică, ar trebui să definim conceptul de putere în sens general. De obicei, atunci când oamenii vorbesc despre putere, se referă la un fel de forță pe care o are un obiect (un motor electric puternic) sau o acțiune (o explozie puternică).

Dar, după cum știm din fizica școlii, forța și puterea sunt concepte diferite, deși au o relație.

Inițial, puterea (N) este o caracteristică legată de un anumit eveniment (acțiune), iar dacă este legată de un anumit obiect, atunci și conceptul de putere este corelat condiționat cu acesta. Orice acțiune fizică implică folosirea forței. Forța (F), cu ajutorul căreia a fost parcurs un anumit drum (S), va fi egală cu munca efectuată (A). Iar munca depusă într-un anumit timp (t) va fi echivalată cu puterea.

Puterea este o mărime fizică care este egală cu raportul dintre munca efectuată într-o anumită perioadă de timp și aceeași perioadă de timp. Deoarece munca este o măsură a schimbării energiei, putem spune și asta: puterea este rata de conversie a energiei a sistemului.

După ce am înțeles conceptul de putere mecanică, putem trece la luarea în considerare a puterii electrice (putere electrică). După cum ar trebui să știți, U este munca efectuată la deplasarea cu 1 C, iar curentul I este numărul de coulombi care trec în 1 sec. Prin urmare, produsul dintre curent și tensiune arată munca totală efectuată în 1 secundă, adică puterea electrică sau puterea curentului electric.

Analizând formula de mai sus, putem trage o concluzie foarte simplă: întrucât puterea electrică P depinde în mod egal de curentul I și de tensiunea U, atunci, prin urmare, aceeași putere electrică poate fi obținută fie cu un curent mare, cât și cu o tensiune scăzută, sau, invers, la tensiune înaltă și curent scăzut (aceasta este utilizată la transmiterea energiei electrice pe distanțe lungi de la centralele electrice la locurile de consum prin conversia transformatorului la stațiile electrice step-up și downdown).

Puterea electrică activă (aceasta este puterea care este convertită irevocabil în alte tipuri de energie - termică, ușoară, mecanică etc.) are propria unitate de măsură - W (Watt). Este egal cu produsul de 1 V ori 1 A. În viața de zi cu zi și în producție, este mai convenabil să se măsoare puterea în kW (kilowați, 1 kW = 1000 W). Centralele electrice folosesc deja unități mai mari - mW (megawați, 1 mW = 1000 kW = 1.000.000 W).

Puterea electrică reactivă este o mărime care caracterizează acest tip de sarcină electrică care se creează în dispozitive (echipamente electrice) prin fluctuațiile de energie (inductive și capacitive) ale câmpului electromagnetic. Pentru curentul alternativ convențional, acesta este egal cu produsul dintre curentul de funcționare I și căderea de tensiune U cu sinusul unghiului de fază dintre ele: Q = U×I×sin(unghi). Puterea reactivă are propria unitate de măsură numită VAR (volt-ampere reactiv). Notat cu litera Q.

Folosind un exemplu, puterea electrică activă și reactivă poate fi exprimată astfel: este dat un dispozitiv electric care are elemente de încălzire și un motor electric. Elementele de încălzire sunt de obicei realizate din material de înaltă rezistență. Când un curent electric trece prin spirala elementului de încălzire, energia electrică este complet transformată în căldură. Acest exemplu este tipic pentru puterea electrică activă.

Motorul electric al acestui dispozitiv are în interior o înfășurare de cupru. Reprezintă inductanța. Și după cum știm, inductanța are efectul auto-inducției, iar aceasta contribuie la întoarcerea parțială a electricității înapoi în rețea. Această energie are o oarecare compensare în valorile curentului și tensiunii, ceea ce provoacă un impact negativ asupra rețelei electrice (supraîncărcarea acesteia).

Capacitatea (condensatorii) are, de asemenea, abilități similare. Este capabil să acumuleze încărcare și să o elibereze înapoi. Diferența dintre capacitate și inductanță constă în deplasarea opusă a valorilor curentului și tensiunii una față de alta. Această energie de capacitate și inductanță (defazată în raport cu valoarea rețelei de alimentare) va fi, de fapt, putere electrică reactivă.

Funcționarea fără probleme a dispozitivului depinde de conformitatea caracteristicilor tehnice ale dispozitivului cu standardele rețelei de alimentare. Cunoscând tensiunea, rezistența și curentul din circuit, electricianul va înțelege cum să găsească puterea. Formula de calcul a unui parametru important depinde de proprietățile rețelei la care este conectat consumatorul.

Munca de energie electrica

Dispozitivele mecanice și dispozitivele electrice sunt concepute pentru a efectua lucrări. Conform celei de-a doua legi a lui Newton, energia cinetică care acționează asupra unui punct material într-o anumită perioadă de timp produce un efect util. În electrodinamică, un câmp creat de o diferență de potențial transferă sarcini de-a lungul unei secțiuni a unui circuit electric.

Cantitatea de muncă produsă de curent depinde de intensitatea energiei electrice. La mijlocul secolului al XIX-lea, D. P. Joule și E. H. Lenz au rezolvat aceeași problemă. În experimente, o bucată de sârmă de înaltă rezistență a fost încălzită atunci când trecea un curent prin ea. Oamenii de știință au fost interesați de întrebarea cum se calculează puterea unui circuit. Pentru a înțelege procesul care are loc în conductor, trebuie introduse următoarele definiții:

Puterea este munca efectuată de curent într-un conductor într-o perioadă de timp. Enunţul este descris prin formula: P = A ∕ ∆t.

Pe o secțiune a circuitului, diferența de potențial în punctele a și b funcționează pentru a muta sarcini electrice, care este determinată de ecuația: A = U ∙ Q. Curentul este sarcina totală trecută în conductor pe unitatea de timp, care este exprimată matematic prin relaţia: U ∙ I = Q ∕ ∆t. După transformări, se obține formula pentru puterea curentului electric: P = A ∕ ∆t = U ∙ Q ∕ ∆t = U ∙ I. Se poate susține că se efectuează lucrări în circuit, care depinde de puterea determinată de curentul și tensiunea la contactele dispozitivului electric conectat.

Performanță DC

Într-un circuit liniar fără condensatori și inductori, se respectă legea lui Ohm. Un om de știință german a descoperit relația dintre curent și tensiune din rezistența circuitului. Descoperirea se exprimă prin ecuația: I = U ∕ R. Având în vedere valoarea rezistenței de sarcină, puterea se calculează în două moduri: P = I ² ∙ R sau P = U ² ∕ R.

Dacă curentul din circuit trece de la plus la minus, atunci energia rețelei este absorbită de consumator. Acest proces are loc atunci când bateria se încarcă. Dacă curentul curge în direcția opusă, atunci puterea este transferată circuitului electric. Acest lucru se întâmplă atunci când rețeaua este alimentată de un generator în funcțiune.

alimentare AC

Calculul circuitelor variabile este diferit de calculul parametrului de performanță într-o linie de curent continuu. Acest lucru se datorează faptului că tensiunea și curentul variază în timp și direcție.

Într-un circuit cu o defazare a curentului și a tensiunii, sunt luate în considerare următoarele tipuri de putere:

Activ.
Reactiv.
Deplin.

Ingredient activ

Partea activă a puterii utile ia în considerare rata de conversie ireversibilă a energiei electrice în energie termică sau magnetică. Într-o linie de curent cu o fază, componenta activă se calculează prin formula: P = U ∙ I ∙ cos ϕ.

În sistemul internațional de unități SI, productivitatea se măsoară în wați. Unghiul ϕ determină decalajul de tensiune în raport cu curentul. Într-un circuit trifazat, partea activă este suma puterilor fiecărei faze individuale.

Pierderi inverse

Puterea rețelei este utilizată pentru a acționa condensatoare, inductori și înfășurări ale motorului electric. Datorită proprietăților fizice ale unor astfel de dispozitive, energia, care este determinată de puterea reactivă, este returnată circuitului. Mărimea randamentului este calculată folosind ecuația: V = U ∙ I ∙ sin ϕ.

Unitatea de măsură este watul. Este posibil să se folosească o măsură de numărare non-sistemică var, al cărei nume este alcătuit din cuvintele englezești volt, amper, reaction. Traducerea în rusă înseamnă „volt”, „ampere”, „acțiune inversă”.

Dacă tensiunea conduce curentul, atunci deplasarea de fază este considerată mai mare decât zero. În caz contrar, defazajul este negativ. În funcție de valoarea sin ϕ, componenta reactivă este pozitivă sau negativă. Prezența unei sarcini inductive în circuit ne permite să vorbim despre partea reversibilă fiind mai mare decât zero, iar dispozitivul conectat consumă energie. Utilizarea condensatoarelor face performanța reactivă negativă, iar dispozitivul adaugă energie rețelei.

Pentru a evita suprasarcinile și modificările factorului de putere setat, compensatorii sunt instalați în circuit. Astfel de măsuri reduc pierderile de energie electrică, reduc distorsiunea formei de undă a curentului și permit utilizarea firelor cu o secțiune transversală mai mică.

Cu toata forta

Puterea electrică totală determină sarcina pe care un consumator o plasează în rețea. Componentele active și inversoare sunt combinate cu puterea totală prin ecuația: S = √ (P² + V²).

Cu o sarcină inductivă, indicatorul este V ˃ 0, iar utilizarea condensatoarelor face V ˂ 0. Absența condensatoarelor și inductorilor face ca partea reactivă să fie egală cu zero, ceea ce readuce formula la forma sa obișnuită: S = √ (P ² + V ²) = √ (P ² + 0) = √ P ² = P = U ∙ I. Puterea totală este măsurată în unitatea din afara sistemului „volt-amperi”. Versiune scurtă - B ∙ A.

Criteriul de utilitate

Factorul de putere caracterizează sarcina consumatorului din punct de vedere al prezenţei părţii reactive a lucrării. În sens fizic, parametrul determină deplasarea curentului de la tensiunea aplicată și este egal cu cos ϕ. În practică, aceasta înseamnă cantitatea de căldură generată pe conductorii de legătură. Nivelul de încălzire poate atinge valori semnificative.

În industria energetică, factorul de putere este notat cu litera greacă λ. Intervalul de modificare este de la zero la unu sau de la 0 la 100%. La λ = 1, energia furnizată consumatorului este cheltuită în muncă; nu există componentă reactivă. Valorile λ ≤ 0,5 sunt considerate nesatisfăcătoare.

Funcționarea fără probleme a dispozitivelor dintr-o linie electrică se datorează calculului corect al parametrilor tehnici. Un set de formule derivate din legile lui Joule - Lenz și Ohm ajută la găsirea puterii curente într-un circuit. O diagramă schematică, corect concepută ținând cont de caracteristicile dispozitivelor utilizate, crește performanța rețelei electrice.

Conectarea unui consumator la o rețea electrică de uz casnic sau industrial a cărei putere este mai mare decât cea pentru care este proiectat cablul sau firul este plină de consecințe cele mai neplăcute și uneori catastrofale. Dacă cablajul electric din interiorul spațiului de locuit este organizat corespunzător, întreruptoarele se vor declanșa constant sau siguranțele (ștecherele) se vor arde.

Dacă protecția este efectuată incorect sau lipsește cu totul, acest lucru poate duce la:

la arderea firului sau cablului de alimentare;
topirea izolației și scurtcircuit între fire;
supraîncălzirea conductoarelor de cablu din cupru sau aluminiu și incendiu.

Prin urmare, înainte de a conecta un consumator la rețeaua electrică, este recomandabil să cunoașteți nu numai puterea electrică nominală a acestuia, ci și curentul consumat din rețea.

Calculul consumului de energie

Formula de calcul a puterii în funcție de curent și tensiune este familiară de la un curs de fizică școlar. Calculul puterii curentului electric (în wați) pentru o rețea monofazată se efectuează conform expresiei:

în care U este tensiunea în volți
I – curent în amperi;
Cosφ este factorul de putere, în funcție de natura sarcinii.

Poate apărea întrebarea - de ce avem nevoie de o formulă pentru calcularea puterii curente, când aceasta poate fi aflată din pașaportul dispozitivului conectat? Determinarea parametrilor electrici, inclusiv consumul de putere și curent, este necesară în etapa de proiectare a cablurilor electrice. Secțiunea transversală a firului sau cablului este determinată de curentul maxim care curge în rețea. Pentru a calcula curentul în funcție de putere, puteți utiliza formula convertită:

Factorul de putere depinde de tipul de sarcină (activă sau reactivă). Pentru calculele zilnice, se recomandă să luați valoarea acesteia egală cu 0,90...0,95. Cu toate acestea, atunci când conectați sobe electrice, încălzitoare, lămpi cu incandescență, a căror sarcină este considerată activă, acest coeficient poate fi considerat egal cu 1.

Formulele de mai sus pentru calcularea puterii în funcție de curent și tensiune pot fi utilizate pentru o rețea monofazată cu o tensiune de 220,0 volți. Pentru o rețea trifazată au o formă ușor modificată.

Calculul puterii consumatorilor trifazici

Determinarea consumului de energie pentru o rețea trifazată are propriile sale specificități. Formula de calcul a puterii curentului electric a consumatorilor casnici trifazici este următoarea:

Р=3,00,5 ×U×I×Cosφ sau 1,73×U×I×Cosφ,

Caracteristici de calcul

Formulele de mai sus sunt destinate calculelor simplificate de uz casnic. La determinarea parametrilor efectivi trebuie luată în considerare conexiunea efectivă. Un exemplu tipic este calculul consumului de energie de la o baterie. Deoarece curentul curge în circuit este constant, factorul de putere nu este luat în considerare, deoarece natura sarcinii nu afectează consumul de energie. Atât pentru consumatorii activi, cât și pentru cei reactivi, valoarea sa este considerată egală cu 1,0.

A doua nuanță care trebuie luată în considerare atunci când se efectuează calcule electrice de uz casnic este valoarea reală a tensiunii. Nu este un secret pentru nimeni că, în zonele rurale, tensiunea rețelei poate fluctua în limite destul de largi. Prin urmare, atunci când se utilizează formule de calcul, este necesar să se înlocuiască valorile reale ale parametrilor în ele.

Sarcina de a calcula consumatorii trifazici este și mai dificilă. La determinarea fluxului de curent în rețea, este necesar să se ia în considerare suplimentar tipul de conexiune - „stea” sau „delta”.