Расчёт тока трехфазных двигателей. Краткие о напряжении, токе и мощности

Где:

I — сила тока (Ампер);

P — мощность (Ватт);

U — Напряжение сети.

Данное вычисление будет полезно для выбора автоматического выключателя или для расчета сечения проводника для электроснабжения.

История

В мире существует несколько единиц измерения под названием "лошадиная сила". В европейских странах, России и СНГ, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», равная примерно 735 ватт (75 кгс·м/с).

В автомобильной отрасли Великобритании и США наиболее часто л.с. приравнивают к 746 Вт, что равно 1,014 метрической лошадиной силы. Также в промышленности и энергетике США используются электрическая лошадиная сила (746 Вт) и котловая лошадиная сила (9809,5 Вт).

Практически на всех электрических приборах указывается техническая информация, разобраться в которой неподготовленному человеку, мягко говоря, тяжеловато.

Например, на электрических вилках, счетчиках электрической энергии, предохранителях, розетках, автоматах, стоит маркировка в Амперах. Она указывает на максимальный ток, который способен выдержать прибор.

Однако сами электроприборы маркируются иначе. На них ставят маркировку, выраженную в Ваттах или Киловаттах , которая отображает мощность, потребляемую прибором.

Часто возникает проблема с подбором автоматов для определённой нагрузки. Совершенно понятно, что для электрической лампочки нужен один автомат, а для стиральной машины или бойлера – более мощный.

Тут – то и возникает вполне логический вопрос и проблема как перевести Амперы в Киловатты . Благодаря тому, что в России напряжение в электрической сети переменное, существует возможность самостоятельно рассчитать соотношение Ампер \ Ватт, используя нижеприведённую информацию.

Как перевести амперы в киловатты в однофазной сети

1. - Ватт = Ампер * Вольт:

• - Ампер = Ватты / Вольт:

Для того чтобы Ватты (Вт) перевести в киловатты (кВт) нужно полученное значение разделить на 1000. То есть в 1000 Вт = 1 кВт.

Как перевести амперы в киловатты в трехфазной сети

Ватт = √3 * Ампер * Вольт:

Ампер = Ватты / (√3 * Вольт):

Итак, например, рассчитывая ток, который будет течь по проводам при включении электрического чайника мощностью 2 кВт (2000 Ватт) и с переменным напряжением в сети 220 Вольт, следует применить следующую формулу. Разделить 2 КВт на 220 вольт. В итоге получим 9 – это и будет количество Ампер.

По сути это не малый ток, поэтому, подбирая кабель, следует учитывать его сечение . Провода, изготовленные из алюминия могут выдерживать значительно меньшие нагрузки, чем медные того же сечения.

Но и слишком тонкие провода из меди тоже могут не выдержать нагрузки. В лучшем случае они просто перегорят или «выбьет» автоматы. В худшем – может стать причиной пожара. Поэтому подходить к выбору автоматов и сечения провода нужно крайне ответственно.

Все автоматы, которые имеются в продаже, содержат в маркировке величину предельно допустимого тока (но никак не поддерживаемой мощности в ваттах), а большинство потребителей имеют пометку на бирке о потребляемой мощности. Чтобы правильно подобрать кабель и автоматический выключатель нужно знать, как перевести амперы в киловатты и обратно. Об этом мы и расскажем читателям сайта далее.

Краткие о напряжении, токе и мощности

Напряжением (измеряют в Вольтах) называется разность потенциалов между двумя точками или работу, выполненную по перемещению единичного заряда. Потенциал, в свою очередь, характеризует энергию в данной точке. Величина тока (количество Ампер) описывает, сколько зарядов протекли через поверхность за единицу времени. Мощность (ватты и киловатты) описывает скорость, с которой этот заряд был перенесен. Из этого следует – чем больше мощность, тем быстрее и больше переместилось носителей заряда через тело. В одном киловатте тысяча ватт, это нужно запомнить для быстрого расчета и перевода.

В теории звучит довольно сложно, давайте рассмотрим на практике. Основная формула, которой вычисляется мощность электрических приборов следующая:

P=I*U*cosФ

Важно! Для чисто активных нагрузок используется формула P=U*I , у которых cosФ равен единице. Активные нагрузки – это нагревательные приборы (электрический обогрев, электропечь с ТЭНами, водонагреватель, электрочайник), лампы накаливания. Все остальные электроприборы имеют некоторое значение реактивной мощности, это обычно небольшие значения, поэтому ими пренебрегают, поэтому расчет в итоге примерный получается.

Как выполнить перевод

Постоянный ток

В сфере автоэлектрики и декоративной подсветки используются цепи 12 В. Давайте рассмотрим на практике, как перевести амперы в ватты на примере светодиодной ленты. Для её подключения зачастую необходим блок питания, но подключить «просто так» его нельзя, он может сгореть, или наоборот, вы можете купить слишком мощный и дорогой БП там, где он не нужен и зря потратить деньги.

В характеристиках блока питания на бирке указываются такие величины, как напряжение, мощность и ток. Причем количество Вольт указываются обязательно, а вот мощность или ток могут быть описаны вместе, а может быть и такое, что только одна из характеристик указана. В характеристиках светодиодной ленты указаны те же характеристики, но мощность и ток с учетом на метр.

Представим, что вы купили 5 метров ленты 5050 с 60 светодиодами на 1 метр. На упаковке написано «14,4 Вт/м», а в магазине на бирках БП указан только ток. Подбираем правильный источник питания, для этого умножим количество метров на удельную мощность и получим общую мощность.

14,4*5=72 Вт – необходимо для питания ленты.

Значит нужно перевести в амперы по этой формуле:

Итого: 72/12=6 Ампер

Итого нужен блок питания минимум на 6 Ампер. Более подробно узнать о том, вы можете узнать из нашей отдельной статьи.

Другая ситуация. Вы установили на свой автомобиль дополнительные фары, но на лампочках указана характеристика, допустим 55 Вт. Подключение всех потребителей в авто лучше производить через предохранитель, но какой нужен для этих фар? Нужно перевести ватты в амперы по формуле выше – разделив мощность на напряжение.

55/12=4,58 Ампера, ближайший номинал – 5 А.

Однофазная сеть

Большинство бытовых приборов рассчитаны на подключение к однофазной сети 220 В. Напомним, что в зависимости от страны, в которой вы живете, напряжение может быть и 110 вольт и любым другим. В России принятая за стандарт величина именно 220 В для однофазной и 380 В для трёхфазной сети. Большинству читателей чаще всего приходится работать именно в таких условиях. Чаще всего нагрузку в таких сетях измеряют в киловаттах, при этом автоматические выключатели содержат маркировку в Амперах. Рассмотрим немного практических примеров.

Допустим, что вы живете в квартире со старым электросчетчиком, и у вас установлена автоматическая пробка на 16 Ампер. Чтобы определить, какую мощность «потянет» пробка, нужно перевести Амперы в киловатты. Здесь эффективна та же формула, связывающая силу тока и напряжение в мощность.

P=I*U*cosФ

Для удобства расчетов принимаем cosФ за единицу.Напряжение нам известно – 220 В, ток тоже, давайте переведем: 220*16*1=3520 Ватт или 3,5 киловатта – ровно столько вы можете подключить единовременно.

С помощью таблицы можно быстро перевести амперы в киловатты при выборе автоматического выключателя:

Немного сложнее дело обстоит с электродвигателями, у них есть такой показатель как коэффициент мощности. Чтобы определить, сколько у вас будет потреблять киловатт в час такой двигатель, нужно обязательно учитывать коэффициент мощности в формуле:

P=U*I*cosФ

Следует отметить, что cosФ должен быть указан на бирке, обычно от 0,7 до 0,9. В данном случае, если полная мощность двигателя 5,5 киловатт или 5500 Ватт, то потребляемая активная мощность (а мы платим, в отличие от предприятий, только за активную):

5,5*0,87= 4,7 киловатта, а если точнее то 4785 Вт

Стоит отметить, что при выборе автомата и кабеля для электродвигателя нужно учитывать полную мощность, поэтому нужно брать ток нагрузки, который указан в паспорте к двигателю. И также важно учитывать пусковые токи, так как они значительно превышают рабочий ток двигателя.

Еще один пример, сколько ампер потребляет чайник на 2 кВт? Делаем расчет, сначала нужно выполнить : 2*1000 = 2000 Ватт. После этого переводим ватты в Амперы, а именно: 2000/220 = 9 Ампер.

Это значит, что пробка на 16 Ампер выдержит чайник, но если вы включите еще один мощный потребитель (например, обогреватель) и в суммарная мощность будет выше 16 Ампер – она через время выбьет. Также дело обстоит и с автоматами, и предохранителями.

Для подбора кабеля, который выдержит определенное количество ампер чаще, чем формулы используют таблицу. Вот пример одной из них, кроме тока в ней и указана мощность нагрузки в киловаттах, что очень удобно:

Трёхфазная сеть

В трёхфазной сети есть две основных схемы соединения нагрузки, например обмоток электродвигателя – это звезда и треугольник. Формула определения и перевода мощности в ток несколько иная, чем в предыдущих вариантах:

P = √3*U*I*cosФ

Так как наиболее частым потребителем трёхфазной электросети является электродвигатель, рассмотрим на его примере. Допустим, у нас есть электродвигатель мощностью в 5 киловатт, собранный по схеме звезды с напряжением питания 380 В.

Нужно запитать его через автоматический выключатель, но чтобы его подобрать, нужно знать ток двигателя, значит нужно перевести из киловатт в амперы. Формула для расчета будет иметь вид:

I=P/(√3*U*cosФ)

На нашем примере это будет 5000/(1,73*380*0,9)=8,4 А. Таким образом мы без труда смогли перевести киловатты в амперы в трехфазной сети.