Kaip Apskaičiuoti Maksimalią Elektros Apkrovą Namui

Elektros tinklai tiekia elektrą į mūsų namus, o jos svarba kasdien auga. Naudodamiesi vis išmanesniais elektros prietaisais, ne visada žinome, kokį elektros įvadą pasirinkti: trifazį ar vienfazį? Kuris iš jų kada yra naudingesnis?

SVARBU! Visi straipsnyje pateikti skaičiavimai yra apytiksliai, padedantys susidaryti bendrą vaizdą apie elektros srovės pasiskirstymą, atsižvelgiant į trifazio ir vienfazio tinklo ypatybes. Tikslius skaičiavimus turi atlikti tik atestuotas projektuotojas!

Elektrinė srovė - tai energijos forma, kurios tiekimas priklauso nuo naudojamos sistemos tipo. Dažniausiai sutinkamos dvi pagrindinės elektros srovės tiekimo sistemos: vienfazė ir trifazė.

Trifazės sistemos schema

Vienfazė ir Trifazė Elektros Srovė: Pagrindiniai Skirtumai

• Vienfazė elektros srovė - tai paprasčiausia elektros tiekimo forma, kai srovė teka tik vienu laidu (fazė) ir grįžta per neutralų laidą.
• Trifazė srovė - tai sistema, kuri naudoja tris fazinius laidus, kuriuose elektros srovė teka pasislinkusi viena nuo kitos 120° kampu. Ji taip pat turi neutralų laidą. Trifazė srovė gaunama naudojant specialius generatorius - sinchroninius elektros generatorius, kurie vienu metu sukuria tris kintamosios srovės bangas.

Kada Rinktis Vienfazį ar Trifazį Įvadą?

Vienfazė sistema idealiai tinka nedideliems būstams, kur elektros poreikis neviršija 3-7 kW. Tokia instaliacija paprastesnė, o išlaidos mažesnės.

Apsisprendėte, kiek kilovatų galios jūsų būstui reikia? Panagrinėkime, kaip skirsis elektros srovė įrengiant trifazį ir vienfazį įvadus. Kad būtų patogiau skaičiuoti, tarkime, kad reikia 10 kW galios (P - galia) įvado.

Vienfazis Įvadas

Jeigu pasirenkamas vienfazis elektros įvadas, kurio įtampa U = 230 V, tai gaunama srovė (I = P/U) bus lygi 10 000 W/230 V ≈ 43 A. Vadinasi, namo įvadinio saugiklio (kirtiklio) nominalioji vertė negali būti didesnė nei 43 A.

Trifazis Įvadas

Žvelgiant į skaičius matyti, kad trifaziam įvadui reikia silpnesnio įvadinio saugiklio ir plonesnių (mažesnio skerspjūvio ploto arba, kitaip tariant, mažesnės kvadratūros) laidų, nes jiems reikia atlaikyti kur kas silpnesnę (25 A), palyginti su vienfazio įvado laidais (43 A), srovę. Tačiau vertinant kainą, trifazis įvadas ir jo saugiklis kainuoja brangiau.

Pavyzdžiui, suvirinimo aparatas, kurio galia 5 kW, gali būti ir vienfazis, ir trifazis. Taigi, jeigu jis vienfazis, tai jam reikia pusės galios ir pusės srovės (apie 22 A). Veikdamas vieną valandą, jis sunaudos 5 kWh elektros energijos. Trifazis suvirinimo aparatas taip pat sunaudos tas pačias 5 kWh, tačiau jam reikės tik 12,5 A, nes 5 000 W / 400 V = 12,5 A.

Praktiniai Aspektai ir Svarbūs Niunsai

Aptariamuoju atveju kiekvienos atskiros fazės galia P = 25 A × 230 V ≈ 5,7 kW. Tai reiškia, kad prie kiekvienos fazės (iš to laido išvedžiotame tinkle) negalima jungti įrenginių, kurių bendras galios suvartojimas viršija 5,7 kW.

Esant įprastam vienfaziam elektros įvadui, visų namuose į elektros tinklą įjungtų prietaisų sunaudojama galia tiesiog susumuojama.

• Bendra neišskirstyto trifazio galia nėra triskart didesnė nei vienos fazės!
• Galima padalyti įvadą ir dalyje patalpų naudoti išskirstytą, dalyje - neišskirstytą variantą. Tačiau kruopščiai skaičiuoti jungiamų įrenginių galią vis tiek teks. Pavyzdžiui, garaže - trifazis įvadas, o gyvenamosiose patalpose - išskirstytas fazėmis.

Taigi, kad netektų gyventi ribojant savo poreikius, dažniausiai pasirenkamas racionaliausias sprendimas - du atskiri įvadai: galingiems įrenginiams - trifazis, buitiniams prietaisams ir technikai - vienfazis.

Kiekvienos mūsų nagrinėjamo 10 kW galios trifazio įvado fazės galia 5,7 kW. Iš vienos fazės išvedžiotas tinklas gali būti sudalintas į grupes: pavyzdžiui, 1 grupė - virtuvės, vonios ir koridoriaus apšvietimas, indaplovė ir šaldytuvas; 2 grupė - kaitlentė ir orkaitė; 3 grupė - visi kiti elektros lizdai.

Saugikliai: Apsauga nuo Perkrovos

Saugiklis reaguoja į srovės viršijimą. Saugikliai būna B ir C tipo. C tipo saugikliai reaguoja lėčiau: kai startiniu momentu variklis staigiai paima daug srovės, ji gali net gerokai viršyti nominaliąją saugiklio vertę, tačiau po jo srovė greitai sumažėja iki reikiamo dydžio. C tipo saugiklis pralaukia tą pradinį momentą, iki išsilygina srovė, - kitaip jį „išmuštų“ iškart ir prietaisas nė nepradėtų veikti.

Taigi, jei mūsų nagrinėjamuoju atveju įvadinis saugiklis skirtas išlaikyti didžiausią 25 A srovę, tai išskirstytų fazių saugiklių vertė turi būti per vieną eilę mažesnė. Lydusis saugiklis - tai savotiškas kamštis, kuris sudega susidarius perkrovai, o automatinis saugiklis („automatas“) atšoka ir atjungia elektros tiekimą, tačiau nesudega („išmuša“). Įvadinis saugiklis - kirtiklis - nuo kitų saugiklių skiriasi tik nustatyta nominaliąja verte.

Iš schemos akivaizdžiai matyti, kad, išskirsčius trifazį įvadą ir sudėjus saugiklius ant atskirų grupių, liekanti reali kiekvienos grupės galia dar sumažėja. Vadinasi, jau nelieka 10 kW. Įvado galią reikia padidinti - „nusipirkti papildomų kilovatų“, kad viena fazė būtų ne 5,7 kW, o, pavyzdžiui, 10 kW galios.

Tačiau tai ne tik daug kainuoja, elektros tiekėjas tokią galimybę turi ne visuomet: tarkim, magistralinio kabelio skerspjūvis yra per mažas, kad nuo jo būtų galima „atidalinti“ reikiamus papildomus kilovatus. O atvesti naują papildomą magistralinį kabelį… Turbūt nesunku suvokti, kad kaina greičiausiai viršys racionalumo ribas.

Šiuolaikinės Elektros Tiekimo Tendencijos

Nors tradicinės vienfazės ir trifazės elektros tiekimo sistemos sėkmingai veikia dešimtmečius, ši sritis nėra atsilikusi nuo technologinės pažangos:

1. Išmanieji tinklai keičia tradicinį elektros tiekimo modelį.
2. Viena aktualiausių tendencijų - saulės ir vėjo energijos diegimas tiek vienfazėse, tiek trifazėse sistemose.
3. Elektromobilių populiarėjimas dar labiau keičia energijos vartojimo įpročius. Dauguma greitojo įkrovimo stotelių reikalauja trifazės srovės.
4. Kartu su atsinaujinančia energija populiarėja namų energijos kaupimo sistemos, kurios leidžia saugoti perteklinę saulės ar vėjo energiją.

SVARBU! Visi straipsnyje pateikti skaičiavimai yra apytiksliai, padedantys susidaryti bendrą vaizdą apie elektros srovės pasiskirstymą, atsižvelgiant į trifazio ir vienfazio tinklo ypatybes. Tikslius skaičiavimus turi atlikti tik atestuotas projektuotojas!

Laidų ir Kabelių Parinkimas Pagal Galingumą

Elektros kabelių parinkimas pagal galingumą - vienas iš svarbiausių etapų elektros instaliacijos įrengime. Visi dalykai aplink mus turi savo funkcionavimo rėžius ir resursą. Elektros laidai ir kabeliai taip pat turi savo ribas. Negalima bet kokiais laidais pajungti galingo įrenginio prie tinklo.

Ką reikia žinoti, jeigu nusprendėte kažką pajungti prie elektros tinklo? Arba gal patys ryžotės išvedžioti namo arba buto instaliaciją? Namo ar buto elektros instaliacija - dalykas gana sudėtingas ir jame vien kabeliais viskas nesibaigia. Pirmiausia pradėkime vadinti dalykus taip, kaip jie vadinasi iš tikrųjų.

• Gysla - atskiras laidininkas.
• Laidas - gaminys, turintis vieną ar kelias gyslas ir vieną sluoksnį izoliacijos.
• Viengyslis laidas - vadinamas monolitiniu laidu.

Tad vidiniam tinklui, be abejo, renkamės tik varinius kabelius. Tai geresnis laidininkas. Jis lankstesnis ir atsparesnis korozijai. Aliuminis, po sąlyčio su oru, labai greitai oksiduojasi. Po tam tikro laiko susidaro plėvelė, kuri blogai praleidžia srovę, o tai mažina kontakto kokybę. Blogas kontaktas gali būti gaisro priežastimi.

Taip pat svarbu žinoti, kad aliumininius laidus ir kabelius negalima jungti tiesiogiai su variniais. Tai viena iš pagrindinių gaisro priežasčių. Kabelių skerspjūvis parenkamas pagal konkretų prietaiso ar prietaisų grupės galingumą. Taip pat svarbu atsižvelgti ir į kabelio ilgį. Kuo ilgesnis kabelis - tuo didesni nuostoliai (prakrenta įtampa).

Lentelėse nurodyti galingumai yra rekomenduojami kabelių trasoms ne ilgesnėms kaip 50 metrų. Jeigu planuojate tiesti ilgesnį atstumą - rekomenduoju pasirinkti didesnį skerspjūvį, kad kompensuoti nuostolius.

Žemiau pateiktoje lentelėje trifaziam tinkle galios koeficientas paimtas kaip 1.

Automatiniai Jungikliai: Apsauga nuo Perkaitimo

Automatiniai jungikliai atlieka labai svarbią funkciją - saugo laidus nuo perkaitimo ir užsidegimo, o mus nuo gaisro (nuo srovės mus saugo nuotėkio relė). Paprastai žmonėms kyla keletas klausimų, susijusių su automatais. Pavyzdžiui - ką reiškia tie raidės ir skaičiai ant jų?

Kaip jau minėta, automatas saugo laidus nuo perkaitimo. Laidus šildo elektros srovė, kuri jais teka. Tai normalu. Kuo didesnė srovės galia, tuo stipriau kaista laidas. Taip išeina, kad saugoti laidus reikia nuo per didelės srovės, kurios jie negali praleisti per save neįkaisdami.

Logiškai kyla sekantis klausimas - iš kur gali atsirasti per didelė srovė?

• Įvyksta trumpas sujungimas, kurio metu iškart atsiranda didžiulė srovė, nuo šimtų iki tūkstančių amperų.
• Įvyksta perkrova, t.y., kai per laidą teka didesnė srovė, negu leidžia jo storis, bet ne tokia didžiulė, kaip trumpo sujungimo metu. Pavyzdžiui, jei esant įprastam laidui, kurio skerspjūvis 2,5 kv.mm., vienu metu įjungti elektrinį virdulį, orkaitę ir kaitlentę - per jį tekės apytiksliai 39 amperų srovė. O paslėptas (pvz. užtinkuotas sienoje) toks kabelis neįkaisdamas gali praleisti tik 21 amperą. Beveik du kartus mažiau!

Taigi, automatai saugo nuo trumpo sujungimo ir perkrovos.

• Elektromagnetinis išjungėjas saugo nuo trumpo sujungimo.
• Šiluminis išjungėjas saugo nuo ilgalaikių perkrovų.

Parduotuvės lentynose visų gamintojų automatai sužymėti vienodai - raidėmis (B, C, D) ir skaičiais (6, 10, 16, 25…). Skaičiumi žymima nominali srovė (tokia srovė, kurią automatas gali praleisti per save pastoviai ir be jokių pasekmių). Raidė parodo automato srovės charakteristiką. Kaip tik nuo jos priklauso, kokiai srovei esant automatas išsijungs.

Pavyzdžiui, turime tris automatus, kurių nominali srovė - 16 amperų: - B16, C16 ir D16. Šiluminis išjungėjas pradės kaisti, kai srovė viršys nominaliają 1,2-1,5 karto ir suveiks tuo greičiau, kuo jautresnis (ir tiesiogine to žodžio prasme, karštesnis) automatas.

Dažniausiai mes neturime galimybės rinktis įvadinio automato, t.y., to, kuris stovi prieš skaitliuką - jį savo nuožiūra stato ESO. Jo pagalba ESO riboja išskiriamą galią ir garantuoja trumpojo sujungimo selektyvumą, kad jūsų tinkle įvykęs trumpas sujungimas neišjungtų visos paskirstymo linijos.

Visa kita - mūsų pasirinkimas. Rozetėms puikiai tiks B 16 automatai. Ūkinės paskirties statiniuose, kur gali būti jungiami įvairūs prietaisai su elektriniais varikliais, geriau rinktis automatus, kurių charakteristika C - C16. Naudojant automatus su dideniu nominalu, būtina pravesti storesnį kabelį (2,5 kv.mm).

Įvykus trumpam sujungimui to nepavyks išvengti. Srovė trumpo sujungimo grandinėje bus vienoda visuose automatuose ir bus vienodai didelė - šimtai amperų. Galimybė išjungti automatus paeiliui yra vadinama selektyvumu. Kaip minėta anksčiau, dažniausiai įvade būna statomi paprasti automatai su charakteristika C, taigi, nepakeitus jo, užtikrinti selektyvumo nėra galimybių. Tačiau galime selektyvumą organizuoti apkrovos atveju, jei namie pastatysime automatą su charakteristika B.

Pabaigai, belieka pridurti, kad pasirinkti automatus, kaip ir visus apsaugos įtaisus, rekomenduojama (ir, beje, atsieina pigiau!) projektavimo stadijoje.

Apkrova: Aktyvinė ir Reaktyvinė Galia

Apkrova, tai įranga, naudojanti elektros energiją. Kompiuteris, buitiniai prietaisai ar kita elektros įranga yra įtampos keitiklio (inverterio) apkrova. Tuo tarpu inverteris yra akumuliatorių baterijos apkrova. Pagrindine apkrovos charakteristika yra elektros imtuvo naudojama galia.

Aktyvinė galia - tai naudingoji galia, kurią apkrova naudoja iš elektros šaltinio ir kuri toliau yra transformuojama į kitą energijos rūšį (šiluminę, mechaninę ar kt.).

Reaktyvinė (indukcinė arba talpinė) galia atsiranda grandinėse, kuriose yra reaktyviniai (indukciniai ir talpiniai) elementai. Reaktyvinė galia nėra naudojama iš elektros šaltinio. Vieno periodo metu ji kaupiasi apkrovoje, o kito periodo metu „sugrįžta“ atgal į elektros šaltinį.

Jeigu aktyvinė galia transformuojasi į kitą energijos rūšį, tai reaktyvinė galia nevirsta jokia šilumine ar mechanine energija, o lieka elektros grandinėje, pereina į kitas grandines elektromagnetinių laukų pavidalu, “sugrįžta” į elektros energijos šaltinį ir tik bereikalingai apkrauna jį.

Tokių reaktyvinių apkrovų pavyzdžiais gali būti įvairaus tipo elektros varikliai, elektros įrankiai (gręžtuvai, kampiniai šlifuokliai, perforatoriai, pjūklai ir t.t.), o taip pat visokia buitinė technika.

Dėl reaktyvinės sudedamosios vykstančio srovės poslinkio įtampos atžvilgiu sukeliami įtampos trukdžiai, kurie iškraipo sinusoidę (srovė tampa nebeproporcinga įtampai), todėl skaičiuojant galią jau negalioja vien tik srovės ir įtampos sandauga.

Į galios skaičiavimus įvedamas taip vadinamas galios koeficientas (angl. power factor - cosφ).

Apkrova, kuri naudoja sinusoidinės formos srovę, vadinama linijine. Šiuolaikiniai elektroniniai prietaisai naudoja nesinusoidinės formos srovę (reaktyvinę galią). Tokia apkrova vadinama nelinijine ir jos sukeliami trukdžiai vadinami nelinijiniais.

Dažniausiai apkrovos sukelia tiek linijinius, tiek nelinijinius trukdžius. Kompleksiniam sukeliamų trukdžių įvertinimui naudojamas galios koeficientas, apie kurį jau minėjome aiškinant reaktyvinę galią. Galios koeficientas yra aktyvinės ir pilnosios galios santykis.

Esant tik linijiniams trukdžiams, galios koeficientas (cosφ) yra lygus 1 (linijinė apkrova, naudojanti aktyviąją galią). Galios koeficientas gali būti nuo 0,5 iki 0,9. Jeigu pvz. cosφ=0,8, tai reiškia, jog 20% energijos nevirsta šiluma, o lieka elektros grandinėje, taip pat virsta elektromagnetiniu lauku ir pereina į kitas grandines.

Ant elektros prietaisų dažniausiai yra nurodoma jų naudojama aktyvinė galia ir galios koeficientas. Kad sužinoti pilną prietaiso naudojamą galią, reikia galią padalinti iš galios koeficiento, t.y. iš cosφ. Pvz.

Aprašytus skaičiavimus reikia vertinti parenkant tiek inverterį Jūsų jėgainei, tiek elektros įrankius, kurie maitinsis iš šio inverterio. Jeigu ant inverterio užrašyta, jog jo pilna nominali galia yra 2000 VA, tai naudingoji aktyvinė galia bus 1500 - 1600 W.

Tačiau be viso to, indukcinei apkrovai paleidimo metu reikalingas papildomas galingumas, du kartus viršijantis nominalią galią. Bet pasitaiko atvejų, kuomet yra reikalinga žymiai didesnė paleidimo galia.

Dar yra toks empirinis terminas, kaip kompiuterinė apkrova. Ją sudaro kompiuterinė technika, kaip pvz. kompiuteriai, skeneriai, spausdintuvai ir pan. Kiekviena tokia įranga dažniausiai turi savo impulsinį maitinimo šaltinį.

• Aktyvinė (linijinė) apkrova sunaudoja visą energiją, gautą iš elektros šaltinio ir transformuoja ją į naudingąjį darbą (pvz. kaitrinės lemputės skleidžiama šviesa).
• Reaktyvinė (nelinijinė) apkrova pasižymi tuo, kad pradžioje (vieno periodo metu) joje kaupiasi energija iš elektros šaltinio. Vėliau (kito periodo metu) ši sukaupta energija “grįžta” atgal į elektros šaltinį. Esant reaktyvinei apkrovai tarp srovės ir įtampos įvyksta fazių poslinkis, lygus 900.

Nuostoliai elektros tinkle tiesiogiai susiję su galios koeficiento dydžiu. Indukcinė apkrova, tai apkrova, dėl kurios srovė atsilieka nuo įtampos ir apkrova naudoja reaktyvią galią. Talpinė apkrova, tai apkrova, dėl kurios srovė pralenkia įtampą ir apkrova išduoda reaktyvinę galią.

Siekiant sumažinti galios nuostolius, priklausomai nuo apkrovos, galima naudoti specialius kompensacinius įrenginius.

tags: #kokia #maksimali #elektros #apkrova #gali #buti