Măsurarea curentului de scurtcircuit folosind formule. Calculul valorii curentului după putere și tensiune Care este puterea curentului la care este închis circuitul?
Pentru a asigura siguranța la operarea aparatelor electrice de uz casnic, este necesar să se calculeze corect secțiunea transversală a cablului de alimentare și a cablajului. Deoarece o secțiune transversală a cablului selectată incorect poate duce la un incendiu în cablare din cauza unui scurtcircuit. Acest lucru amenință să provoace un incendiu în clădire. Acest lucru este valabil și pentru alegerea cablului pentru conectarea motoarelor electrice.
Calcul curent
Valoarea curentă este calculată în funcție de putere și este necesară în faza de proiectare (planificare) a unei case - apartament, casă.
- Valoarea acestei cantități depinde de selectarea cablului de alimentare (fir), prin care dispozitivele de consum de energie pot fi conectate la rețea.
- Cunoașterea tensiunii rețelei electrice și a sarcinii complete a aparatelor electrice, folosind formula calculați curentul care va trebui să fie trecut prin conductor(sârmă, cablu). Aria secțiunii transversale a miezurilor este selectată în funcție de dimensiunea acesteia.
Dacă se cunosc consumatorii de electricitate din apartament sau casă, este necesar să se efectueze calcule simple pentru a instala corect circuitul de alimentare.
Calcule similare sunt efectuate în scopuri de producție: determinarea secțiunii transversale necesare a miezurilor de cablu la conectarea echipamentelor industriale (diverse motoare și mecanisme electrice industriale).
Tensiune de rețea monofazată 220 V
Puterea curentului I (în amperi, A) se calculează folosind formula:
I=P/U,
unde P este sarcina electrică completă (trebuie indicată în fișa tehnică a dispozitivului), W (watt);
U – tensiunea rețelei electrice, V (volți).
Tabelul de mai jos arată valorile de sarcină ale aparatelor electrocasnice tipice și consumul lor de curent (pentru tensiune 220 V).
| aparat electric | Consumul de energie, W | Puterea curentă, A |
| Mașină de spălat | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Jacuzzi | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Incalzire electrica in pardoseala | 800 – 1400 | 3,6 – 6,4 |
| Sobă electrică staționară | 4500 – 8500 | 20,5 – 38,6 |
| cuptor cu microunde | 900 – 1300 | 4,1 – 5,9 |
| Maşină de spălat vase | 2000 - 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Congelatoare, frigidere | 140 - 300 | 0,6 – 1,4 |
| Masina de tocat carne electrica | 1100 - 1200 | 5,0 - 5,5 |
| Ceainic electric | 1850 – 2000 | 8,4 – 9,0 |
| Filtru de cafea electric | 6z0 - 1200 | 3,0 – 5,5 |
| Storcator | 240 - 360 | 1,1 – 1,6 |
| Prajitor de paine | 640 - 1100 | 2,9 - 5,0 |
| Mixer | 250 - 400 | 1,1 – 1,8 |
| Uscător de păr | 400 - 1600 | 1,8 – 7,3 |
| Fier | 900 - 1700 | 4,1 – 7,7 |
| Aspirator | 680 - 1400 | 3,1 – 6,4 |
| Ventilator | 250 - 400 | 1,0 – 1,8 |
| televizor | 125 - 180 | 0,6 – 0,8 |
| Echipamente radio | 70 - 100 | 0,3 – 0,5 |
| Dispozitive de iluminat | 20 - 100 | 0,1 – 0,4 |
Figura arată schema dispozitivului de alimentare al apartamentului cu conexiune monofazată la o rețea de 220 V.
După cum se poate observa din figură, diverși consumatori de energie electrică sunt conectați prin mașini corespunzătoare la un contor electric și apoi la o mașină generală, care trebuie proiectată pentru încărcarea dispozitivelor cu care va fi echipat apartamentul. Firul care furnizează energie trebuie să satisfacă și sarcina consumatorilor de energie.
Mai jos este tabel pentru cablare ascunsă pentru o diagramă de conectare a apartamentului monofazat pentru selectarea firelor la o tensiune de 220 V
| Secțiunea miezului firului, mm 2 | Diametrul miezului conductorului, mm | Conductori de cupru | Conductori din aluminiu | ||
| Actual, A | Putere, W | Actual, A | putere, kWt | ||
| 0,50 | 0,80 | 6 | 1300 | ||
| 0,75 | 0,98 | 10 | 2200 | ||
| 1,00 | 1,13 | 14 | 3100 | ||
| 1,50 | 1,38 | 15 | 3300 | 10 | 2200 |
| 2,00 | 1,60 | 19 | 4200 | 14 | 3100 |
| 2,50 | 1,78 | 21 | 4600 | 16 | 3500 |
| 4,00 | 2,26 | 27 | 5900 | 21 | 4600 |
| 6,00 | 2,76 | 34 | 7500 | 26 | 5700 |
| 10,00 | 3,57 | 50 | 11000 | 38 | 8400 |
| 16,00 | 4,51 | 80 | 17600 | 55 | 12100 |
| 25,00 | 5,64 | 100 | 22000 | 65 | 14300 |
După cum se poate observa din tabel, secțiunea transversală a miezurilor depinde, pe lângă sarcină, de materialul din care este fabricat firul.
Tensiune de rețea trifazată 380 V
Cu o sursă de alimentare trifazată, puterea curentului I (în amperi, A) este calculată prin formula:
I = P/1,73 U,
unde P este consumul de energie, W;
U - tensiunea rețelei, V,
deoarece tensiunea într-un circuit de alimentare trifazat este de 380 V, formula va lua forma:
I = P /657,4.
Dacă în casă este furnizată o sursă de alimentare trifazată cu o tensiune de 380 V, schema de conectare va arăta după cum urmează.
Secțiunea transversală a miezurilor din cablul de alimentare la diferite sarcini cu un circuit trifazat cu o tensiune de 380 V pentru cablarea ascunsă este prezentată în tabel.
| Secțiunea miezului firului, mm 2 | Diametrul miezului conductorului, mm | Conductori de cupru | Conductori din aluminiu | ||
| Actual, A | Putere, W | Actual, A | putere, kWt | ||
| 0,50 | 0,80 | 6 | 2250 | ||
| 0,75 | 0,98 | 10 | 3800 | ||
| 1,00 | 1,13 | 14 | 5300 | ||
| 1,50 | 1,38 | 15 | 5700 | 10 | 3800 |
| 2,00 | 1,60 | 19 | 7200 | 14 | 5300 |
| 2,50 | 1,78 | 21 | 7900 | 16 | 6000 |
| 4,00 | 2,26 | 27 | 10000 | 21 | 7900 |
| 6,00 | 2,76 | 34 | 12000 | 26 | 9800 |
| 10,00 | 3,57 | 50 | 19000 | 38 | 14000 |
| 16,00 | 4,51 | 80 | 30000 | 55 | 20000 |
| 25,00 | 5,64 | 100 | 38000 | 65 | 24000 |
Pentru a calcula curentul în circuitele de alimentare a unei sarcini caracterizate de o putere aparentă reactivă mare, care este tipică pentru utilizarea sursei de alimentare în industrie:
- motoare electrice;
- sufocatoare pentru dispozitive de iluminat;
- transformatoare de sudare;
- cuptoare cu inducție.
Acest fenomen trebuie luat în considerare la efectuarea calculelor. În dispozitivele și echipamentele puternice, ponderea sarcinii reactive este mai mare și, prin urmare, pentru astfel de dispozitive în calcule factorul de putere este luat egal cu 0,8.
Scurt circuit.
Scurtcircuit (scurtcircuit) Acest mod de funcționare al unei surse de energie electrică se numește atunci când bornele sale sunt închise de un conductor a cărui rezistență poate fi considerată zero. Un scurtcircuit apare atunci când firele care conectează o sursă de energie electrică la un receptor sunt conectate între ele, deoarece aceste fire au, de obicei, rezistență mică și pot fi luate egale cu zero. Un scurtcircuit poate apărea și dacă izolația firului este deteriorată.
Posibile scurtcircuite
Datorită faptului că rezistența internă a sursei r 0 este de obicei foarte mică, iar rezistența ampermetrului este aproape egală cu 0, curentul din circuit crește la valori foarte mari.
Scurtcircuitul este un mod de urgență, deoarece curentul mare care apare poate face inutilizabil atât sursa în sine, cât și dispozitivele, dispozitivele și firele incluse în circuit. Doar pentru unele tipuri speciale de generatoare, de exemplu sudare, scurtcircuit. nu prezintă pericol și este modul de funcționare normal. Acest lucru se face în cazurile în care este extrem de important să se obțină cel mai mare curent posibil de la generator. Rezistența internă ridicată a generatorului limitează curentul și nu atinge valori periculoase pentru generator
Exemplu:
Un receptor electric cu o rezistență de 109 Ohmi este conectat la un circuit cu o tensiune de 220V. Rezistența electrică a firelor este de 1 Ohm. Găsiți puterea curentului în acest circuit în modul de funcționare și în modul scurtcircuit.
Citeste si
Scurt circuit. Un scurtcircuit (scurtcircuit) este un mod de funcționare al unei surse de energie electrică când bornele acesteia sunt închise de un conductor a cărui rezistență poate fi considerată zero. Un scurtcircuit are loc atunci când firele sunt conectate...
Conţinut:
Mișcarea particulelor încărcate într-un conductor în inginerie electrică se numește curent electric. Curentul electric nu se caracterizează doar prin cantitatea de energie electrică care trece prin conductor, deoarece în 60 de minute poate trece prin el electricitate egală cu 1 Coulomb, dar aceeași cantitate de electricitate poate trece prin conductor într-o secundă.
Care este puterea actuală
Când se ia în considerare cantitatea de electricitate care curge printr-un conductor pe diferite intervale de timp, este clar că într-o perioadă mai scurtă de timp curentul curge mai intens, astfel încât se introduce o altă definiție în caracteristicile curentului electric - aceasta este puterea curentului, care se caracterizează prin curentul care circulă în conductor pe secundă de timp. Unitatea de măsură pentru mărimea curentului de trecere în inginerie electrică este amperul.
Cu alte cuvinte, puterea curentului electric într-un conductor este cantitatea de electricitate care a trecut prin secțiunea sa transversală într-o secundă de timp, marcată cu litera I. Puterea curentului este măsurată în amperi - aceasta este o unitate de măsură care este egală cu puterea unui curent constant care trece prin fire paralele nesfârșite cu cele mai mici secțiuni circulare separate de 100 cm și situate în vid, care provoacă o interacțiune pe un metru de lungime a conductorului cu o forță = 2 * 10 minus 7 grade Newton pentru fiecare 100 cm de lungime.
Experții determină adesea magnitudinea curentului care trece în Ucraina (puterea strumului) este egală cu 1 amper, când 1 coulomb de electricitate trece prin secțiunea transversală a conductorului în fiecare secundă.
În inginerie electrică, puteți vedea utilizarea frecventă a altor cantități în determinarea valorii curentului de trecere: 1 miliamper, care este egal cu unu / Amperi, 10 la puterea a treia minus a Amperii, un microamper este zece la a șasea minus. puterea de Amperi.
Cunoscând cantitatea de electricitate care trece printr-un conductor într-o anumită perioadă de timp, puteți calcula puterea curentului (cum se spune în Ucraina - forța strumu) folosind formula:
Când un circuit electric este închis și nu are ramuri, atunci aceeași cantitate de electricitate curge pe secundă în fiecare loc din secțiunea sa transversală. Teoretic, acest lucru se explică prin imposibilitatea de a acumula sarcini electrice în orice loc din circuit din acest motiv, puterea curentului este aceeași peste tot.
Această regulă este valabilă și în circuitele complexe când există ramuri, dar se aplică unor secțiuni ale unui circuit complex care pot fi considerate ca un simplu circuit electric.
Cum se măsoară curentul?
Mărimea curentului este măsurată cu un dispozitiv numit ampermetru și, de asemenea, pentru valori mici - un miliampermetru și un microampermetru, care pot fi văzute în fotografia de mai jos:
Există o opinie printre oameni că atunci când puterea curentului într-un conductor este măsurată înainte de sarcină (consumator), valoarea va fi mai mare decât după aceasta. Aceasta este o opinie eronată, bazată pe faptul că se presupune că se va depune o anumită forță pentru a aduce consumatorul în acțiune. Curentul electric dintr-un conductor este un proces electromagnetic la care participă electronii încărcați, se mișcă într-o direcție, dar nu electronii transmit energie, ci câmpul electromagnetic care înconjoară conductorul.
Numărul de electroni care părăsesc începutul lanțului va fi egal cu numărul de electroni după ce consumatorul la sfârșitul lanțului, aceștia nu pot fi epuizați.
Ce tipuri de conductori există? Experții definesc conceptul de „conductor” ca un material în care particulele cu o sarcină se pot mișca liber. Aproape toate metalele, acizii și soluțiile saline au astfel de proprietăți în practică. Un material sau o substanță în care mișcarea particulelor încărcate este dificilă sau chiar imposibilă se numește izolatori (dielectrici). Materialele dielectrice comune sunt cuarțul sau ebonita, un izolator artificial.
Concluzie
În practică, echipamentele moderne funcționează cu valori de curent mari, de până la sute sau chiar mii de amperi, precum și cu valori mici. Un exemplu în viața de zi cu zi a valorii curentului în diferite dispozitive poate fi o sobă electrică, unde aceasta ajunge la o valoare de 5 A, iar o lampă cu incandescență simplă poate avea o valoare de 0,4 A într-o fotocelulă, valoarea curentului de trecere; se măsoară în microamperi. În liniile de transport public urban (troleibuz, tramvai), valoarea curentului de trecere ajunge la 1000 A.
Scurt circuit
Figura 1 prezintă o diagramă de conectare a unei lămpi electrice cu incandescență la o rețea electrică. Dacă rezistența acestei lămpi r l = 240 Ohm și tensiunea rețelei U= 120 V, apoi conform Legea lui Ohm curentul din circuitul lămpii va fi:
Figura 1. Schema de scurtcircuit la bornele comutatorului
Să ne uităm la un caz în care firele care merg la o lampă incandescentă sunt scurtcircuitate printr-o rezistență foarte mică, de exemplu, o tijă de metal groasă cu rezistență r= 0,01 Ohm, căzând accidental pe două fire. În acest caz, curentul de rețea trece la punct A, se va ramifica pe două căi: o mare parte din ea va merge de-a lungul tijei metalice - o cale cu rezistență scăzută, iar cealaltă, o mică parte a curentului, va trece pe o cale cu rezistență mare - o lampă incandescentă.
Un mod de funcționare de urgență al unei rețele, când, din cauza scăderii rezistenței sale, curentul din ea crește brusc față de normal, se numește scurt circuit.
Să determinăm puterea curentului de scurtcircuit care curge prin tija metalică:
De fapt, în cazul unui scurtcircuit, tensiunea rețelei va fi mai mică de 120 V, deoarece un curent mare va crea un curent mare în rețea și, prin urmare, curentul care curge prin tija metalică va fi mai mic de 12.000 A. Dar totuși acest curent va fi de multe ori mai mare decât curentul consumat anterior o lampă cu incandescență.
Putere de scurtcircuit la curent eu scurtcircuit = 12.000 A va fi:
P kz = U × eu scurtcircuit = 120 × 12.000 = 1.440.000 W = 1.440 kW.
Curentul care trece printr-un conductor generează căldură, iar conductorul se încălzește. În exemplul nostru, secțiunea transversală a firelor circuitului electric a fost proiectată pentru un curent mic - 0,5 A. Când firele sunt închise, un curent foarte mare va curge prin circuit - 12.000 A. Un astfel de curent va provoca eliberarea unei cantități enorme de căldură, ceea ce va duce cu siguranță la carbonizarea și arderea izolației firului, topirea materialului de sârmă, deteriorarea instrumentelor electrice de măsurare, topirea contactelor comutatorului, întrerupătoarelor cu cuțit și așa mai departe. Sursa de energie electrică care alimentează un astfel de circuit poate fi, de asemenea, deteriorată. Supraîncălzirea firelor poate provoca un incendiu.
Fiecare rețea electrică este proiectată pentru propriul curent normal.
Datorită consecințelor periculoase, distructive și uneori ireparabile ale unui scurtcircuit, este necesar să se respecte anumite condiții la instalarea și exploatarea instalațiilor electrice pentru a elimina cauzele unui scurtcircuit. Principalele sunt următoarele:
1) izolarea firelor trebuie să corespundă scopului său (tensiunea rețelei și condițiile de funcționare);
2) secțiunea transversală a firelor trebuie să fie astfel încât încălzirea lor în condițiile de funcționare existente să nu atingă o valoare periculoasă;
3) firele așezate trebuie să fie protejate în mod fiabil de deteriorări mecanice;
4) conexiunile și ramificațiile trebuie să fie izolate la fel de fiabil ca firele în sine;
5) încrucișarea firelor trebuie făcută astfel încât firele să nu se atingă între ele;
6) firele trebuie să fie așezate prin pereți, tavane și podele astfel încât să fie protejate de umiditate, deteriorări mecanice și chimice și să fie bine izolate.
Protecție la scurtcircuit
Pentru a evita o creștere bruscă și periculoasă a curentului într-un circuit electric în timpul unui scurtcircuit, circuitul este protejat cu comutatoare fuzibile sau automate.
Siguranțele sunt un fir cu fuzibil redus, conectat în serie la rețea. Când curentul crește peste o anumită valoare, firul siguranței se încălzește și se topește, drept urmare circuitul electric se întrerupe automat și curentul din el se oprește.
Un întrerupător este un dispozitiv de protecție mai complex și mai costisitor decât o siguranță. Cu toate acestea, spre deosebire de o siguranță, este concepută pentru operațiuni repetate pentru a proteja circuitele în condiții de funcționare de urgență. Din punct de vedere structural, întrerupătorul este realizat într-o carcasă dielectrică cu un mecanism de declanșare construit în interior. Mecanismul de eliberare are contacte fixe și mobile. Contactul mobil este încărcat cu arc; arcul oferă forță pentru eliberarea rapidă a contactelor. Mecanismul de eliberare este activat de una dintre cele două declanșări: termică sau magnetică.
Degajarea termică este o placă bimetală încălzită prin curent. Când un curent trece peste valoarea admisă, placa bimetalică se îndoaie și activează mecanismul de eliberare. Timpul de răspuns depinde de curent (caracteristica timp-curent) și poate varia de la secunde la o oră. Spre deosebire de o siguranță, un întrerupător este gata pentru următoarea utilizare odată ce placa s-a răcit.
O eliberare electromagnetică este o eliberare instantanee, care este o bobină formată dintr-un conductor, al cărui miez mobil poate de asemenea să acționeze mecanismul de eliberare. Curentul care trece prin comutator trece prin înfășurarea solenoidului și face ca miezul să se retragă atunci când este depășit pragul de curent specificat. O declanșare instantanee, spre deosebire de o declanșare termică, funcționează foarte rapid (fracțiuni de secundă), dar la un curent mult mai mare: de 2 ÷ 14 ori curentul nominal.
Video 1. Scurtcircuit