Меню

Потребление тока источником питания

Форум АСУТП

Клуб специалистов в области промышленной автоматизации

  • Обязательно представиться на русском языке кириллицей (заполнить поле «Имя»).
  • Фиктивные имена мы не приветствуем. Ивановых и Пупкиных здесь уже предостаточно — придумайте что-то пооригинальнее.
  • Не писать свой вопрос в первую попавшуюся тему — вместо этого создать новую тему.
  • За поиск и предложение пиратского ПО — бан без предупреждения.
  • Рекламу и частные объявления «куплю/продам/есть халтура» мы не размещаем ни на каких условиях.
  • Перед тем как что-то написать — читать здесь и здесь.

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Serv13 здесь недавно
здесь недавноСообщения: 16 Зарегистрирован: 17 май 2016, 19:14 Имя: Тюняев Игорь Валерьевич Благодарил (а): 8 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Serv13 » 29 дек 2017, 21:39

Ryzhij почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 4691 Зарегистрирован: 07 окт 2011, 08:12 Имя: Гаско Вячеслав Эриевич Страна: Россия город/регион: Рязань Благодарил (а): 266 раз Поблагодарили: 410 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Ryzhij » 30 дек 2017, 00:39

Михайло почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 3020 Зарегистрирован: 10 ноя 2009, 04:58 Имя: Толмачев Михаил Алексеевич город/регион: г. Чехов, МО Благодарил (а): 3 раза Поблагодарили: 133 раза

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Михайло » 30 дек 2017, 05:43

Аватара пользователя

Никита почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 3585 Зарегистрирован: 20 янв 2010, 22:23 Имя: Никита Страна: РФ город/регион: Мурманск Благодарил (а): 16 раз Поблагодарили: 151 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Никита » 30 дек 2017, 15:10

Serv13 здесь недавно
здесь недавноСообщения: 16 Зарегистрирован: 17 май 2016, 19:14 Имя: Тюняев Игорь Валерьевич Благодарил (а): 8 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Serv13 » 30 дек 2017, 15:19

Ryzhij почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 4691 Зарегистрирован: 07 окт 2011, 08:12 Имя: Гаско Вячеслав Эриевич Страна: Россия город/регион: Рязань Благодарил (а): 266 раз Поблагодарили: 410 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Ryzhij » 30 дек 2017, 15:56

Serv13 здесь недавно
здесь недавноСообщения: 16 Зарегистрирован: 17 май 2016, 19:14 Имя: Тюняев Игорь Валерьевич Благодарил (а): 8 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Serv13 » 30 дек 2017, 16:16

Ryzhij почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 4691 Зарегистрирован: 07 окт 2011, 08:12 Имя: Гаско Вячеслав Эриевич Страна: Россия город/регион: Рязань Благодарил (а): 266 раз Поблагодарили: 410 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Ryzhij » 30 дек 2017, 16:37

Пик-фактор очегь сильно меняется в зависимости от нагрузки, входного напряжения и по мере старения БП.
Его проще измерить по факту, чем задекларировать.

По поводу потребляемой мощности, тут опять же многое зависит от ответа на вопрос: «Зачем?».
Где-то нужна будет пиковая мощность, где-то стартовый ток, где-то мощность тепловых потерь.
В случае импульсных БП все это считается по разным методикам.

Serv13 здесь недавно
здесь недавноСообщения: 16 Зарегистрирован: 17 май 2016, 19:14 Имя: Тюняев Игорь Валерьевич Благодарил (а): 8 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Serv13 » 30 дек 2017, 16:50

Ryzhij писал(а): Пик-фактор очегь сильно меняется в зависимости от нагрузки, входного напряжения и по мере старения БП.
Его проще измерить по факту, чем задекларировать.

По поводу потребляемой мощности, тут опять же многое зависит от ответа на вопрос: «Зачем?».
Где-то нужна будет пиковая мощность, где-то стартовый ток, где-то мощность тепловых потерь.
В случае импульсных БП все это считается по разным методикам.

Михайло почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 3020 Зарегистрирован: 10 ноя 2009, 04:58 Имя: Толмачев Михаил Алексеевич город/регион: г. Чехов, МО Благодарил (а): 3 раза Поблагодарили: 133 раза

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Михайло » 30 дек 2017, 16:57

Ryzhij почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 4691 Зарегистрирован: 07 окт 2011, 08:12 Имя: Гаско Вячеслав Эриевич Страна: Россия город/регион: Рязань Благодарил (а): 266 раз Поблагодарили: 410 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Ryzhij » 30 дек 2017, 17:37

Аватара пользователя

Jackson администратор
администраторСообщения: 12787 Зарегистрирован: 17 июн 2008, 15:01 Имя: Евгений свет Брониславович Страна: Россия город/регион: Санкт-Петербург Благодарил (а): 316 раз Поблагодарили: 567 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Jackson » 30 дек 2017, 23:45

Автомат надо ставить тот, что указан в документации на БП. Если же этого не указано, то указан номинальный ток при полной мощности (эквивалентное действующее значение) и максимальный пусковой ток.
Как раз недавно решал эту задачку: БП с номинальным током 1,5А и пусковым током до 50. 🙂 Тут кривая D однозначно, а номинал тот, который получится из кратности по пусковому току. И никак иначе.

Отправлено спустя 5 минут 11 секунд:

Ryzhij почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 4691 Зарегистрирован: 07 окт 2011, 08:12 Имя: Гаско Вячеслав Эриевич Страна: Россия город/регион: Рязань Благодарил (а): 266 раз Поблагодарили: 410 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Ryzhij » 30 дек 2017, 23:55

И он там таки указан — С10А

Отправлено спустя 1 минуту 49 секунд:

Аватара пользователя

Jackson администратор
администраторСообщения: 12787 Зарегистрирован: 17 июн 2008, 15:01 Имя: Евгений свет Брониславович Страна: Россия город/регион: Санкт-Петербург Благодарил (а): 316 раз Поблагодарили: 567 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Jackson » 31 дек 2017, 00:01

NicanVa здесь недавно
здесь недавноСообщения: 41 Зарегистрирован: 06 мар 2014, 06:57 Имя: Никаноров Вадим

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение NicanVa » 31 дек 2017, 17:55

Аватара пользователя

Никита почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 3585 Зарегистрирован: 20 янв 2010, 22:23 Имя: Никита Страна: РФ город/регион: Мурманск Благодарил (а): 16 раз Поблагодарили: 151 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Никита » 31 дек 2017, 23:16

NicanVa здесь недавно
здесь недавноСообщения: 41 Зарегистрирован: 06 мар 2014, 06:57 Имя: Никаноров Вадим

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение NicanVa » 01 янв 2018, 09:11

Ryzhij почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 4691 Зарегистрирован: 07 окт 2011, 08:12 Имя: Гаско Вячеслав Эриевич Страна: Россия город/регион: Рязань Благодарил (а): 266 раз Поблагодарили: 410 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Ryzhij » 01 янв 2018, 09:40

Аватара пользователя

Jackson администратор
администраторСообщения: 12787 Зарегистрирован: 17 июн 2008, 15:01 Имя: Евгений свет Брониславович Страна: Россия город/регион: Санкт-Петербург Благодарил (а): 316 раз Поблагодарили: 567 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Jackson » 01 янв 2018, 19:12

Ryzhij почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 4691 Зарегистрирован: 07 окт 2011, 08:12 Имя: Гаско Вячеслав Эриевич Страна: Россия город/регион: Рязань Благодарил (а): 266 раз Поблагодарили: 410 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Ryzhij » 01 янв 2018, 19:25

rwg корифей
корифейСообщения: 786 Зарегистрирован: 29 апр 2014, 08:57 Имя: Рыбкин Владимир Геннадьевич Страна: Россия город/регион: Тверь Благодарил (а): 25 раз Поблагодарили: 76 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение rwg » 01 янв 2018, 19:43

Ryzhij почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 4691 Зарегистрирован: 07 окт 2011, 08:12 Имя: Гаско Вячеслав Эриевич Страна: Россия город/регион: Рязань Благодарил (а): 266 раз Поблагодарили: 410 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Ryzhij » 01 янв 2018, 22:20

Всё это так, только мы ничего не измеряем сами, а оперируем справочными данными из каталога Сименса. А эта фирма часто приводит данные не особо затрудняя себя пояснениями.

Итак, предлагаю для начала обратиться к статье
http://www.spwr.by/stati/korrektor-koef . nosti.html
а уж потом проанализировать характеристики представленного БП.
Из того, что рассматриваемый прибор имеете два диапазона входных питающих напряжений, а не один расширенный, и что приведенные данные по входным токам, напряжению, КПД, и выходной мощности «не бьются меж собой», можно сделать два вывода:
1. Этот БП не имеет схемы коррекции коэффициента потребляемой мощности (и в нашем случае это будет не просто косинус фи);
2. В каталоге даны амплитудные значения токов потребления, а не True RMS.

Читайте также:  Как подбирают ток стока

От себя добавлю, что введение в схему БП корректора коэффициента мощности PFC заодно позволяет достичь весьма скромных значений стартового тока.

NicanVa здесь недавно
здесь недавноСообщения: 41 Зарегистрирован: 06 мар 2014, 06:57 Имя: Никаноров Вадим

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение NicanVa » 03 янв 2018, 02:32

Ryzhij почётный участник форума
почётный участник форумаСообщения: 4691 Зарегистрирован: 07 окт 2011, 08:12 Имя: Гаско Вячеслав Эриевич Страна: Россия город/регион: Рязань Благодарил (а): 266 раз Поблагодарили: 410 раз

Расчет мощности потребляемой импульсным блоком питания

Сообщение Ryzhij » 03 янв 2018, 08:25

Источник

Учет тока покоя при разработке источников питания

Менг Хе (Maxim Integrated)

Расцвет Интернета вещей (Internet of Things, IoT) привлек внимание к вопросу длительности работы устройств от автономного источника питания (батарейки). В типичном доме/квартире в любой момент времени может использоваться 20…60 батареек и потребители не должны постоянно быть озабочены проблемой их замены. Ключевые параметры, используемые системными разработчиками для того чтобы рассчитать время работы от батарейки, включают токи активного режима, сна и глубокого сна центрального управляющего устройства, например, микроконтроллера (MCU) и таких периферийных устройств как Bluetooth-модули и датчики.

Однако этого недостаточно. Источник питания, живое сердце устройства, обеспечивает его энергией, поступающей в каждый функциональный блок системы. Разработчики постоянно совершенствуют микроконтроллеры, датчики и различные цифровые модули, уменьшая потребляемую ими мощность. Однако, без эффективных и надежных источников питания система способна исчерпать и этот ресурс, посадив батарейку раньше ожидаемого времени.

Длительное время работы от батарейки не может быть достигнуто без детального рассмотрения особенностей разработки системы питания. Высокоэффективный источник питания – важнейшее звено для поддержания длительного времени работы от батареи. Вот почему многие узлы IoT имеют профиль энергопотребления, показанный на рисунке 1. Устройство хранится в выключенном состоянии до тех пор, пока потребитель не купит его и не начнет использовать по назначению. Основное время своего жизненного цикла устройство находится в ждущем режиме и «просыпается» лишь на короткий временной промежуток за длительное время, чтобы передать данные через Интернет-протокол.

Рис. 1. Типовой профиль энергопотребления узла IoT

Рис. 1. Типовой профиль энергопотребления узла IoT

Возьмем в качестве примера домашнюю охранную систему, которая находится в ждущем режиме большее время своего жизненного цикла и активируется лишь с началом движения пользователя. Активный ток потребления системы по определению критичен для продления времени работы от батарейки, но не в такой степени, как ток потребления каждого компонента в ждущем режиме. А что обычно вносит вклад в энергопотребление ждущего режима в системе в целом? Источники питания.

Сердце источника питания

В большинстве случаев «сердце» источника питания, находящегося в режиме ожидания – стабилизатор. Это может быть импульсный стабилизатор для повышения/понижения напряжения или линейный стабилизатор с низким падением напряжения (LDO). В более сложных случаях это ИС управления питанием (PMIC), которая обслуживает множественную архитектуру питания и даже зарядное устройство. В ждущем режиме потребление энергии определяется током покоя, который часто обозначается как IQ. В течение работы под малой нагрузкой ток покоя может внести большой вклад в эффективность передачи энергии всей системы.

Многие инженеры представляют ток покоя как ток утечки, но это упрощенное представление. Концепция становится более сложной, если мы применим ее к источникам питания.

Импульсные стабилизаторы и линейные преобразователи с малым падением напряжения (LDO)

  • ИмпульсныйDC/DC-стабилизатор. Ток покоя – это минимальное количество тока, при котором преобразователь остается работоспособным, то есть, он не используется: нет переключения и не подключена нагрузка, но он доступен для работы. Это номинальное значение тока сразу после включения преобразователя. ИС включена и готова к работе. Ток покоя это ток установившегося режима, протекающий через микросхему, при этом весь ток покоя стекает на землю. Суммарный входной ток регулятора складывается из тока покоя (IQ) и входного тока индуктивности (I’IN), как показано на рисунке 2. IQ не меняется при подключении нагрузки, но входной ток индуктивности определяется нагрузкой и эффективностью преобразования.

Рис. 2. Ток покоя в импульсных стабилизаторах

Рис. 2. Ток покоя в импульсных стабилизаторах

Например, при небольшой нагрузке в ждущем режиме примем VIN = 12 В, VOUT = 3.3 В, ток индуктивности IIN = 60 мкА, IOUT = 200 мкA:

Это означает, что величина тока покоя обратно пропорциональна эффективности преобразования, особенно при небольшой нагрузке. Например, для преобразователя с IQ = 15 мкA эффективность, вычисленная по формуле, составляет около 73%, а для преобразователя с IQ = 30 мкА — получим снижение эффективности до 61%. Меньшая эффективность означает большую рассеиваемую мощность и меньшее время работы от батареи.

  • Линейный стабилизатор с малым падением напряжения (LDO). В отличие от импульсного преобразователя мы можем исключить из вычисления тока покоя зависимость от рабочего цикла. Это просто разница между входным и выходным токами, как показано на рисунке 3. Как и в импульсном преобразователе, ток покоя состоит из тока собственного потребления и тока нагрузки.

Рис. 3. Ток покоя в линейных стабилизаторах с малым падением напряжения (LDO)

Рис. 3. Ток покоя в линейных стабилизаторах с малым падением напряжения (LDO)

Эффективность преобразования LDO может быть вычислена следующим образом:

Небольшой ток покоя, наряду с низким падением напряжения на стабилизаторе, необходим для увеличения эффективности преобразования. Например, линейный стабилизатор с малым падением напряжения (LDO) MAX1725 производства Maxim Integrated имеет ток покоя 2 мкА и падение напряжения 300 мВ. Для выхода 2.5 В при токе 5 мА входное напряжение должно быть, по крайней мере, 2.8 В для регулирования. Эффективность преобразования вычисляется следующим образом:

Как ток покоя, так и падение напряжения вносят вклад в кривую эффективности и сам принцип LDO. При малом выходном токе большое значение тока покоя может значительно снизить эффективность преобразования.

Ток покоя против тока выключения

Время от времени возникают вопросы о различии между током покоя и током выключения. Ток выключения протекает, когда микросхема находится в спящем режиме и не готова к работе, в то время как ток покоя это номинальный ток, протекающий, когда ИС «отдыхает» и готова к работе. Система находится в режиме ожидания события. Разработчики обычно используют ток покоя для вычисления рассеиваемой мощности источника питания на небольших нагрузках, а ток выключения для вычисления времени работы батарейки, если она подключена к выключенному стабилизатору.

В качестве примера можно привести следующие стандартные ситуации: зарядное устройство не заряжает телефон, но включено в розетку; беспроводная мышь не используется, но не выключена; автомобиль припаркован, но двигатель все еще работает. Во многих питаемых от батарей приложениях аналогом описанного выше является ток, потребляемый от батареи в ждущем режиме с минимальной нагрузкой.

И ток покоя, и ток выключения важны, потому что потребители не хотят, чтобы зарядное устройство нагревалось из-за рассеяния избыточной мощности, и не желают заряжать батарейки каждую неделю.

Начните с профиля потребляемой мощности

Для проектирования устройства с максимальным временем работы от батарейки разработчики должны начать с изучения профиля потребляемой мощности конечного продукта в мельчайших деталях. Необходимо выбрать процессор и цифровые периферийные устройства с наилучшими характеристиками энергопотребления, но результат не может быть достигнут пока не выбран стабилизатор с правильными характеристиками. В маломощных приложениях никогда не следует недооценивать характеристики и условия протекания тока покоя, поскольку он может вносить наибольший вклад в общее энергопотребление системы.

Читайте также:  Универсальные двигатели переменного постоянного тока это

Источник

Как рассчитать энергопотребление кухонной техники

Как рассчитать энергопотребление кухонной техники

Аватар пользователя

Содержание

Содержание

Кухня в современной квартире — самая энергоемкая ее часть. Именно на кухне сконцентрировано большее количество электроприборов. Причем все они довольно «прожорливы». Как не допустить проблем с электропроводкой и обеспечить комфортную работу с кухонными электроприборами — об этом и пойдет речь.

Необходимое количество розеток

В первую очередь продумайте расположение и просчитайте количество розеток для подключения устройств. Постоянно подключать к одной розетке то микроволновку, то чайник, то кофеварку, то еще что-нибудь крайне неудобно. Чтобы вычислить необходимый минимум, проведите инвентаризацию имеющейся бытовой техники, разделив кухонные устройства на две категории: те, что включены постоянно и те, что используются периодически.

Стационарного подключения потребуют:

  • холодильник;
  • духовка;
  • чайник;
  • варочная поверхность;
  • вытяжка;
  • кофеварка;
  • микроволновка;
  • посудомоечная машина;
  • телевизор.

Для этих устройств необходимы розетки рядом с ними, чтобы для подключения хватало длины кабеля, идущего в комплекте. Розетки могут располагаться под столешницей, за мебельными панелями, в углах и других скрытых местах.

Не используйте на кухне различные удлинители и тем более не располагайте их на полу. Даже капля воды может привести к удару током, короткому замыканию и возгоранию.

Для техники, эксплуатируемой время от времени: миксер, кухонный комбайн, блендер, фритюрница, тостер, мультиварка, кофемолка — все зависит от ваших нужд, потребуется еще 2-3 стационарные розетки, расположенные в удобных местах рабочей зоны кухонной поверхности.

Ключевой фактор здесь — легкий доступ к розетке и удобство использования.

Общая мощность электричества в квартире

У каждой квартиры или частного дома есть предел мощности, который определяет, сколько всего приборов можно включить одновременно без проблем. Так как кухня — часть жилища, нельзя всю мощность отдать под кухонную технику. Так что рассчитывать нагрузку, не обращая внимание на остальные приборы в квартире некорректно.

В жилых домах, построенных до 2006 года, средний показатель мощности для одной квартиры составляет порядка 3,5 кВт для газифицированных домов и около 7 кВт для квартир, оборудованных электрическими плитами. Начиная с 2006 года эти показатели несколько повысили: сейчас они составляют 4,5 кВт и 10 кВт соответственно. По современным меркам этого, конечно же, недостаточно. В частных домах ситуация лучше: стандартно подключают 15 кВт с возможностью увеличения потребляемой мощности. За дополнительную плату, конечно.

Наиболее точно определить мощность, которую безаварийно выдержит электропроводка, можно из договора на поставку электроэнергии, заключенного с энергопоставляющей компанией.

Если договор не содержит таких данных, то отправной точкой считается вводной автомат, а точнее его номинальный ток. Для определения мощности нужно значение тока, указанное на приборе, умножить на величину сетевого напряжения (220 В). К примеру, для 16 А автомата мощность составит 3,5 кВт, а для 25 А — 5,5 кВт.

Рассчитываем энергопотребление техники

Когда вы уточнили все данные о том, какая мощность выделена для вашего дома, следует «выработать стратегию» одновременного использования мощных электроприборов, ведь ее превышение гарантированно приведет к срабатыванию защиты и обесточиванию всей квартиры.

Повторимся — кухня энергозатратнее остальных комнат, поэтому из общей мощности ей выделяется значительная часть. Номинальная мощность любого электроприбора указана на информационной табличке на корпусе или в инструкции по эксплуатации.

Чтобы не искать инструкции ко всей бытовой технике, можно воспользоваться усредненными таблицами мощности бытовых приборов. Найти в интернете такую таблицу не составит особого труда.

Располагая этими сведениями и зная ограничения электропроводки своей квартиры, вы легко просчитаете, какие кухонные девайсы можно включать одновременно без каких либо последствий для проводов.

Автомат или пробки защищают только электропроводку от избыточной нагрузки, а никак не вашу технику.

Не стоит забывать и о других электроприборах, расположенных в квартире. Совместить чаепитие с обогревом жилища масляным обогревателем при работающей стиральной машинке вряд ли получится. Автомат с большой долей вероятности «выбьет». Одновременно можно включать только те прибры, суммарная мощность которых не превышает разрешенную мощность электропроводки.

Кто-то может подумать, что все проблемы решаются установкой автомата с большим значением номинального тока. Но делать это категорически нельзя! Иначе вы сожжете проводку и всю квартиру вместе с ней.

Самым мощным — отдельное питание

Отдельного внимания заслуживают электрическая плита, варочная поверхность и электрическая духовка, ведь это самые мощные «обитатели» на домашней кухне, если она не газифицирована. Для их подключения, в проекте электроснабжения дома, предусматривают отдельные линии, состоящие из медных проводников необходимого сечения (согласно нормативов — не менее 6 мм 2 для варочной поверхности, если ее мощность превышает 3,5 кВт) и обязательно защищенные индивидуальными автоматами.

Как правило, производитель не снабжает провода мощных устройств электрической вилкой для включения в розетку. В таком случае установка электрической розетки нецелесообразна, поскольку ее контакты будутсущественно нагреваться в моменты работы устройства на полной мощности. Разумней будет подключить электрический кабель из щитка напрямую, присоединив его ссразу к клеммам устройства или воспользовавшись гильзами для электрических соединений, то есть срастить два кабеля друг с другом. Так вы исключите ненужные дополнительные соединения и возникающие в них переходные сопротивления.

Безопасность

Любой электроприбор — источник опасности, неосторожное обращение с которым чревато электротравмами. К тому же техника может ломаться, подвергая пользователя риску удара током.

Это особенно актуально для кухонной техники, поскольку зачастую берутся за нее или случайно касаются мокрыми руками.

Большинство стационарной кухонной техники должно подключаться к трехпроводной электрической сети, одним проводником подключенной к контуру заземления. Но как быть, если дом им не оборудован? А ведь таких в нашей стране — большинство. Наиболее простое решение — установка устройства защитного отключения (УЗО), которое мгновенно отключит линию при обнаружении на ней тока утечки, тем самым сведя к минимуму риск поражения электрическим током. Для экономии места в распределительном щитке, вместо автоматического выключателя и УЗО можно использовать дифференциальный автомат. Правда, такое решение несколько дороже.

Источник



Как рассчитать потребляемую мощность

Для выбора сечения питающих кабелей и проводов при прокладке электрических сетей потребителей нужно знать, приборы какой мощности будут в них включены. Как рассчитать потребляемую мощность того или иного электрического прибора, можно узнать, разобравшись в самом понятии мощности. Для этого хватит информации из школьной программы и элементарных понятий о токе, напряжении, сопротивлении. К тому же эти знания нужны при приобретении бытовых электроприборов.

Мощность электрического тока

Полная мощность и ее составляющие

Электрическая мощность – это величина, отвечающая за скорость изменения или передачи электроэнергии. Полная мощность обозначается буквой S и находится как произведение действующих значений тока и напряжения. Её единица измерения – вольт-ампер (В·А; V·A).

Полная мощность может складываться из двух составляющих: активной (P) и реактивной (Q).

Активная мощность измеряется в ваттах (Вт; W), реактивная – в варах (Вар).

Это зависит от того, какой тип нагрузки включён в цепь потребления электроэнергии.

Активная нагрузка

Такой тип нагрузки представляет собой элемент, оказывающий сопротивление электрическому току. В результате чего ток выполняет работу по нагреву нагрузки, и электричество превращается в тепло. Если к батарейке последовательно подключить резистор на любое сопротивление, то ток, проходящий по замкнутой цепи, будет нагревать его до тех пор, пока батарейка не разрядится.

Внимание! В качестве активной нагрузки в сетях переменного тока можно привести пример теплового электронагревателя (ТЭНа). Тепловыделение на нём – результат работы электричества.

К подобным потребителям также относятся спирали лампочек, электроплиты, духовки, утюг, кипятильник.

Читайте также:  Какие токи можно отключать рубильником

Емкостная нагрузка

В качестве такой нагрузки выступают аппараты, которые могут аккумулировать энергию в электрополях и создавать движение (колебание) мощности от источника к нагрузке и обратно. Ёмкостной нагрузкой служат конденсаторы, кабельные линии (ёмкость между жилами), последовательно и параллельно соединённые в контур конденсаторы и катушки индуктивности. Усилители звуковой мощности, синхронные электрические двигатели в перевозбуждённом режиме тоже нагружают линии ёмкостной составляющей.

Индуктивная нагрузка

Когда потребителем электричества является определённое оборудование, включающее в свой состав:

  • трансформаторы;
  • трёхфазные асинхронные двигатели, насосы.

На табличках, прикреплённых к оборудованию, можно увидеть такую характеристику, как cos ϕ. Это коэффициент сдвига фаз между током и напряжением в сети переменного тока, в которую будет включено оборудование. Его ещё называют коэффициентом мощности, чем ближе cos ϕ к единице, тем лучше.

Важно! Когда в устройстве содержатся индуктивные или ёмкостные компоненты: трансформаторы, дроссели, обмотки, конденсаторы, синусоидальный ток отстаёт по фазе от напряжения на некоторый угол. В идеале ёмкость обеспечивает сдвиг фазы на -900, а индуктивность – на + 900.

Значения cos ϕ в зависимости от типа нагрузки

Ёмкостная и индуктивная составляющие в сумме образуют реактивную мощность. Тогда формула полной мощности имеет вид:

где:

  • S – полная мощность (ВА);
  • P – активная часть (Вт);
  • Q – реактивная часть (Вар).

Если отобразить это графически, тогда можно увидеть, что векторное сложение P и Q будет полной величиной S – гипотенузой треугольника мощности.

Графическое пояснение сути полной мощности

Негативное воздействие реактивной нагрузки

Реактивная нагрузка не выполняет никакой полезной работы. Колебания реактивной составляющей от источника к потребителю только вызывают паразитные потери. Кроме того, промышленные предприятия обязаны платить за отпущенную им реактивную энергию. Это вызвано тем, что в большинстве своём приёмники энергии – электродвигатели и трансформаторы. Количество потреблённого электричества (кВт⋅ч) не всё идёт на полезную работу, а оплачивать нужно и её реактивную составляющую.

Решить эту проблему помогут конденсаторные компенсационные установки. Ведь если включить параллельно индуктивной нагрузке ёмкостную, то можно свести действие паразитных токов к минимуму. На подстанциях, питающих потребителей, устанавливаются такие установки.

Параметры для вычислений

Расчеты потребляемой мощности невозможно произвести, не зная следующих параметров:

  • силы тока, потребляемого нагрузкой – I (А);
  • напряжения питания, выдаваемого источником – U (В).

Если речь идёт не только об активной мощности, то нужно знать величину cos ϕ. Ее указывают на табличке, прикреплённой к прибору. В некоторых случаях необходимо знать и сопротивление нагрузки.

Формула для вычислений

Все данные, необходимые для подставления в формулу при вычислениях, можно либо измерить, либо взять из характеристик используемых приборов.

К сведению. Если в паспортных данных указана величина cos ϕ, значит, получаемое устройством электричество будет иметь реактивную составляющую. Это тоже нужно учитывать при вычислениях.

Формула для вычисления имеет вид:

где:

  • I – ток в амперах;
  • U – напряжение в вольтах;
  • cos ϕ – сдвиг фаз.

В случае активной нагрузки сдвиг фаз в формулу не подставляется, и она имеет вид:

Особенности вычисления

Чтобы вычислить мощность, не обладая полными данными о потребляемом токе и напряжении, можно воспользоваться средними характеристиками. Обратившись к справочникам, можно узнать, что осветительное оборудование может потреблять ток до 15 А. Максимальный ток мощных приборов доходит до 50-60 А. Коэффициент мощности, если он не указан или не известен, можно брать 0,7 – это среднее значение.

Однофазное напряжение в бытовой сети – 220 В. Его линейное значение в трёхфазных сетях равно 380 В.

Математические действия

Основная формула позволяет вычислять неизвестную величину, когда известны две других. К примеру, если известен потребляемый прибором ток I = 2 А и напряжение сети U = 220 В, то потребляемая мощность равна Р = 2*220 = 440 Вт.

К примеру, известно, что утюг потребляет 2 кВт, а напряжение в розетке – 220 В, то можно найти силу тока, на которую рассчитано сечение жил питающего шнура.

I = P/U = 2000/220 = 9,1 А.

В случае дольных величин при использовании для вычислений калькулятора полученные значения округляют до десятых единиц искомой величины.

Основные формулы для вычисления

Правила расчета потребляемой мощности

В быту, когда возникает необходимость самостоятельно определить мощность потребления электроэнергии, выполняют следующее:

  • определяют напряжение, необходимое для питания прибора;
  • узнают из паспортных данных номинальную силу тока.

Как узнать мощность электроприбора, если вообще не известен ни один параметр? Бытовые электроприборы рассчитаны на напряжение 220 В.

Чтобы определить мощность, допустимо измерить потребляемый ток. Это можно сделать с помощью прибора амперметра. Его включают в цепь последовательно, предварительно выставив самый большой предел измерений – не меньше сотни ампер. Токоизмерительные клещи помогут без особого труда измерить ток, для чего один из проводников обхватывается датчиком клещей, и показания отображаются на дисплее. Зная напряжение, умножают его на измеренный ток, получают величину потребляемой мощности.

Токоизмерительные клещи

Расчет мощности лампочек

Подбор мощности ламп накаливания зависит от желаемой величины освещённости жилого помещения. Одна лампочка мощностью 100 Вт, работая в тёмное время суток не менее 12 часов, потребляет мощность 1,2 кВт. За месяц это составит 36 кВт, за год – не менее 432 кВт. Если лампочек в квартире 10 шт., то суммарное годовое потребление составит 4320 кВт. При цене за 1 кВт электроэнергии – 5 рублей, сумма получается приличная – 21000 рублей. Поэтому замена ламп накаливания на энергосберегающие источники света: светодиодные лампы, светодиодные ленты и им подобные, позволяет экономить средства. Кроме того, снижение мощности таких лампочек не снижает величины светового потока. Пониженное напряжение питания светодиодных лент также понижает величину потребляемой мощности.

Измерение мощности приборами

Для измерения Р можно воспользоваться специальными приборами. Для этого подойдёт мультиметр, к которому можно подключить токоизмерительные клещи. Как измерить мощность мультиметром? Тестер включается на режим измерения переменного напряжения, клещи должны обхватывать только один проводник, подводимый к нагрузке.

Измерение при помощи мультиметра

Разделение проводников в кабеле не всегда удобно. К тому же после измерений нужно рассчитывать мощность по формуле.

Измеритель мощности

Для измерения можно использовать специальный прибор – ваттметр. Прибор включается в розетку, в его выходное гнездо включают нагрузку, мощность которой нужно измерять. Результаты проводимого измерения выводятся на дисплей уже в киловаттах.

Измеритель мощности

Измерение мощности с помощью электросчетчика

Используя квартирный счётчик электроэнергии, можно также проверить потребляемую мощность отдельного прибора. Для этого необходимо:

  • выключить все потребители энергии, оставив в режиме потребления лишь тестируемый прибор;
  • отметить показания на текущий момент и зафиксировать их значения через час;
  • произвести вычитания последних значений из предыдущих показаний;
  • результат будет измеренной величиной.

Основной недостаток такого блока действий – отключение других необходимых бытовых приборов.

Информация. При использовании этого метода, пользуясь моментом, можно посмотреть, нет ли скрытой утечки тока, и исправность счётчика. При отключении всех приборов электросчётчик должен остановиться.

Потребляемая энергия

Расчёт потребляемой энергии для дома или квартиры не представляет особой сложности. Для этого требуется выполнить следующий алгоритм действий:

  • составить таблицу всех электроприборов, используемых в доме, включая и лампы освещения;
  • в отдельные графы вынести: мощность прибора, часы работы в сутки;
  • для каждого потребителя энергии посчитать (путём умножения мощности на время работы) среднесуточное потребление;
  • просуммировать все полученные величины мощности.

Такой расчёт даст реальную картину потребления электроэнергии. Пользуясь этими данными, можно контролировать расход и корректировать потребляемую суточную мощность каждого прибора.

Не важно, каким способом рассчитывается или измеряется потребляемая мощность. Главная задача процесса – грамотно подобрать сечение проводников для устройства проводки, подвода питающих кабелей и обеспечить срабатывание автоматической защиты. Кабель, подводящий напряжение в помещение, должен выдерживать одновременное включение всех потребителей, расположенных в нём длительное время. Его выбор напрямую зависит от точности определения мощности потребителей.

Видео

Источник