Výkon třífázové sítě: výpočet zdánlivého výkonu pomocí vzorce

V drtivé většině případů se v domech a bytech používá třífázová síť. Často se však používají zařízení, která vyžadují jednofázové napájení. Chcete-li lépe porozumět funkcím používání třífázové sítě, musíte pochopit, jak funguje. Článek podrobně pojednává o tom, jak správně určit jeho sílu a jak ji lze použít.

Co je to třífázová síť v elektřině

Vícefázová střídavá elektrická síť vznikla zásluhou amerického vědce N. Tesly. V Rusku vědec M. Dolivo-Dobrovolsky vyvinul a propagoval rozšířenou implementaci třífázové elektrické sítě.

Jsou přiváděny tři fáze střídavého proudu, které mají stejnou amplitudu a jsou vůči sobě posunuté o 120°. Fáze mohou být vzájemně propojeny několika způsoby. Nejběžnější z nich jsou „hvězda“ a „trojúhelník“.

V prvním případě mají jeden společný drát. S tímto případem použití je možné dodávat síťové nebo fázové napětí. V bytě je první 380 V, druhý je 220 V. Společný vodič je obvykle spojen se zemí, i když existují schémata zapojení, ve kterých tomu tak není.

Pro vaše informace! Při zapojení do trojúhelníku je každý fázový výstup připojen k jednomu výstupu druhé fáze.

Vlastnosti třífázové sítě

Použití třífázového napájení si získalo velkou popularitu z následujících důvodů:

• Tímto způsobem jsou minimalizovány ztráty při přenosu elektřiny na velké vzdálenosti;
• třífázové obvody vyžadují méně dílů a materiálů pro realizaci ve srovnání s jednofázovými;
• V síti je možné zajistit napájení 380 V nebo 220 V.

Dávejte pozor! Třífázové napětí se často používá k napájení asynchronních motorů, některých topných zařízení a k provozu výkonných zařízení.

Jaká je současná síla třífázové sítě

V praxi je výkon elektrického spotřebiče často známou veličinou. Protože se pro napájení ve většině případů používá napětí 220 V, jsou k dispozici všechny potřebné údaje pro výpočet síly proudu. Tato hodnota je důležitá pro porovnání s maximální přípustnou hodnotou pro použité vodiče, zásuvky a prodlužovací šňůry.

Mohlo by vás zajímat střídavé napětí

Důležité! Nadměrný proud může vypálit pojistky nebo poškodit prodlužovací kabel, který používáte.

Pro určení aktuální síly můžete použít výkonový vzorec: P = sq. odmocnina(3) * U(l) * I(l) * cos(“phi”).

Zde můžete použít známá data:

• P je výkon elektrického spotřebiče, známý z jeho návodu k obsluze;
• U(l). Ve většině případů mluvíme o napětí 220 V (u zařízení s třífázovým napájením bude tato hodnota rovna 380 V).

Význam a vzorec pro cos („phi“) obvykle nejsou přesně známy. Jsou převzaty z technického listu zařízení nebo pro tyto informace naleznete v referenčních knihách. U určitých typů zařízení je tato hodnota zpravidla známá. Například u topných zařízení se blíží 1 a u elektromotorů je to 0,7-0,9.

Na základě výše uvedeného vzorce lze tedy na základě známých dat vypočítat proudovou sílu.

Jaká je jeho standardní spotřeba?

Chcete-li vypočítat elektrickou energii spotřebovanou bytem nebo soukromým domem, musíte vzít v úvahu spotřebu energie všech používaných elektrických spotřebičů. Je vhodné to provést ve dvou fázích:

1. Zvažte všechna zařízení, která vyžadují napájení pomocí tří fází.
2. Sečtěte spotřebu jednofázových zařízení.

Požadované hodnoty lze převzít buď z technického listu elektrického zařízení nebo z technické referenční knihy. V případě potřeby lze tuto hodnotu vypočítat na základě provedených měření. V reálném životě se zařízení téměř nikdy nezapínají současně.

Dávejte pozor! Znalost maximálního množství spotřebované energie vám umožní správně organizovat napájení vašeho domu nebo bytu.

Na základě získaných dat je možné pomocí výkonových vzorců vypočítat, jaký je maximální přípustný proud v třífázové síti, kterému musí elektrické vedení odolat. To vám umožní správně vybrat pojistky a vodiče používané ve vnitřní elektrické síti.

Jak správně vypočítat výkon třífázové sítě

Pokud třífázová síť používá připojení do trojúhelníku, mohou spotřebitelé přijímat jednofázové fázové nebo lineární napětí. Navíc bude mít různé hodnoty: první bude přibližně 1,71krát menší než druhá (přesná hodnota se rovná druhé odmocnině ze 3). Síla proudu v prvním a druhém případě se snadno spočítá – bude stejná.

Možná vás bude zajímat rozdíl mezi RJ-11 a RJ-12

Pro vaše informace! Je-li použita možnost zapojení do trojúhelníku, bude napětí ve vedení a ve fázi stejné. Fázový proud však bude 1,71krát menší než lineární.

Následující text popisuje, jak vypočítat výkon třífázové sítě. K tomu je nutné sečíst mocniny všech tří fází. Jako příklad trojúhelníkové spojení. V tomto případě je tato charakteristika pro každou fázi určena následujícím vzorcem: P1 = U(f) * I(f) * cos(“phi”).

Vzorec pro výpočet výkonu třífázové sítě používá následující zápisy:

• P1 – výkon každé ze tří fází;
• U (f) – fázové napětí;
• I (f) – síla fázového proudu;
• „phi“ je úhel určený poměrem činného a jalového výkonu.

Výkon uvolněný při zátěži zahrnuje aktivní a reaktivní složky. Mezi nimi je fázový posun „phi“. Jeho smyslem je, že pomocí zadaného koeficientu se určí podíl jalového výkonu na jeho celkové hodnotě.

Chcete-li určit výkon třífázové sítě, musíte sečíst výkon všech tří fází. Vzorec je následující: P = 3 * (U (f) * I (f) * cos(“phi”)). P znamená požadovanou hodnotu. Při výpočtu lze tuto hodnotu určit pomocí lineárních hodnot proudu a napětí. Protože U(f) = U(l) / čtvereční. odmocnina(3) a I(f) = I(l), pak lze výkon vypočítat tímto způsobem.

P = 3 * (U(f) * I(f) * cos(phi)) = 3 * (U(l) * I(l) * cos(phi) / druhá odmocnina (3)) = čtverec. odmocnina(3) * U(l) * I(l) * cos(“phi”).

Při připojení pomocí trojúhelníkového obvodu se výpočty provádějí podobným způsobem. Při výpočtu činného výkonu v třífázové síti je nutné vzít v úvahu, že fázové a síťové napětí budou stejné, ale fázový proud bude v kV. kořen (3) je menší než lineární.

Dávejte pozor! Po dokončení transformací bude vzorec výkonu třífázového proudu stejný jako u hvězdicového zapojení.

Použití třífázových sítí má své důležité výhody a je rozšířené. Chcete-li je správně provozovat, musíte znát charakteristiky a vzorce pro výpočet napětí.

Pomohl článek? Hodnotit

Střídavý a stejnosměrný proud se od sebe liší v mnoha parametrech a zejména přítomností fází u prvního typu. Tyto rozdíly jsou spojeny se složitějšími vzorci a metodami pro výpočet číselných hodnot veličin charakterizujících střídavý proud, včetně výkonu třífázového proudu.

Charakteristika třífázových obvodů

Elektrické systémy využívající jako zdroj energie třífázový proud mají dva hlavní typy připojení: hvězda a trojúhelník. Ve schématech znázorňujících připojení třífázového napájení Je obvyklé označovat fáze pomocí sady latinských písmen:

• A, B, C;
• nebo U, V, W.

A takzvaný neutrál je označen písmenem N.

V praxi se poměrně často musíme potýkat s potřebou vypočítat výkon elektrického proudu. V případě stejnosměrného proudu se tento problém řeší extrémně jednoduše – násobením napětí a proudu. Tyto parametry se v průběhu času nemění, proto hodnota výkonu zůstane nezměněna, protože systém je vyvážený a je neustále v tomto stavu.

Zcela jiná situace nastává, když je potřeba vypočítat výkon elektrického proudu, který se v čase mění ve velikosti a směru toku. Provádění takových výpočtů vyžaduje speciální znalosti o povaze střídavého proudu a jeho vlastnostech.

Výkon třífázového proudu se vypočítá jako součet jednotlivých hodnot v každé fázi a vyrajaetsya vzorec:

Za předpokladu, že zatížení sítě je rovnoměrné, je výkon spotřebovaný každým z nich definován následovně: . To znamená, že tato hodnota na samostatné fázi se zjistí vynásobením odpovídajících napětí a proudů kosinusem úhlu fázového posunu.

A protože je zátěž rozložena rovnoměrně do každé fáze, budou si jednotlivé výkonové charakteristiky navzájem rovné. V důsledku toho lze výkon třífázové sítě v této situaci zjistit vynásobením této hodnoty vypočtené pro jednotlivou fázi 3: .

Hvězdné spojení

Použití takového obvodu při spojování fází umožňuje vyrovnat systém a získat celkové napětí v bodě jejich průsečíku N rovné nule. V případě zapojení do hvězdy je třífázový proud charakterizován dvěma typy napětí: fázovým a lineárním. Fázové napětí se měří mezi jednou z fází (A, B nebo C) a nulovým bodem N a lineární napětí ukazuje hodnotu rozdílu potenciálů mezi dvěma fázemi (A-B, B-C nebo A-C).

Vztah mezi lineárními a fázovými napětími a proudy s takovým schématem zapojení je následující: a.

a proto, obecnou výkonovou charakteristiku zjistíme podle vzorce: .

Schéma zapojení trojúhelníku

Při připojování zátěží v třífázovém obvodu podle principu „delta“ budou hodnoty lineárního a fázového napětí stejné a hodnoty proudu (lineární a fáze) budou stejné. bude souviset: .

Výsledný vzorec pro výkon 3fázového proudu s rovnoměrným zatížením každé fáze v tomto zapojení bude vypadat.

Měření výkonu

Wattmetry, speciální přístroje určené k tomuto účelu, umožňují měřit výkon třífázových obvodů. Jejich počet a způsoby připojení závisí na konkrétním elektrickém obvodu: jeho charakteristikách a schématu připojení zátěže. Třífázové sítě se vyznačují počtem napájecích vodičů a rozložením zátěže mezi fázemi, a to:

• třívodičový systém;
• čtyřvodičový systém;
• rovnoměrné zatížení;
• asymetrické zatížení.

V závislosti na kombinaci systému a zátěže je stanovena metodika měření výkonu v elektrické síti.

Symetrické zatížení

Pokud se systém skládá ze čtyř vodičů (3 fáze a „nula“) a zátěž je rovnoměrně rozdělena mezi fázemi, pak pro zjištění celkového množství energie stačí mít jedno měřicí zařízení. Proudové vinutí wattmetru je zapojeno do série s jedním z lineárních vodičů a napěťové vinutí měřicího zařízení je zapojeno mezi lineární a nulový vodič. Tento typ zapojení umožňuje zjistit počet wattů v jedné fázi. A protože zátěž v systému je rozložena rovnoměrně, výsledný výkon třífázové sítě se zjistí vynásobením získaných hodnot počtem fází, to znamená 3.

U třívodičového systému je napěťové vinutí měřicího zařízení připojeno k lineárnímu napětí sítě a jeho proudové vinutí prochází lineárním elektrickým tokem. Celkový výkon sítě tak bude několikanásobně větší než údaj wattmetru.

Nerovnoměrné rozložení spotřebitelů

Obvody s nesymetrickým zatížením fází vyžadují použití několika wattmetrů pro určení výkonových charakteristik. V systému sestávajícím ze čtyř vodičů musíte připojit tři zařízení tak, aby napěťová vinutí každého z nich byla zapojena mezi nulový vodič a jednu z fází. Celkový výsledek se zjistí sečtením jednotlivých odečtů každého wattmetru.

Třívodičový systém bude vyžadovat minimálně dva wattmetry k určení výkonu celého obvodu. Napěťová vinutí každého jednotlivého wattmetru jsou připojena ke vstupní proudové svorce a zbývajícímu volnému lineárnímu vodiči. Výsledné hodnoty se sečtou a získá se hodnota této hodnoty pro třífázový obvod. Tento obvod pro připojení měřicích přístrojů vychází z prvního Kirchhoffova zákona.

Takové nuance jsou velmi důležité při navrhování třífázové sítě pro soukromý sektor. Měly by být také brány v úvahu při správné údržbě stávajících napájecích systémů.