Сила тока: что это такое, формула, в чем измеряется сила тока?

Оглавление

Сечение кабеля

Сечение кабеля — это площадь среза токоведущей жилы. Если срез жилы круглый (как в большинстве случаев) и состоит из одной проволочки — то площадь/сечение определяется по формуле площади круга. Если в жиле много проволочек, то сечением будет сумма сечений всех проволочек в данной жиле.

Величины сечения во всех странах стандартизированы, причем стандарты бывшего СНГ и Европы в этой части полностью совпадают. В нашей стране документом, которым регулируется этот вопрос, являются «Правила устройства электроустановок» или кратко — ПУЭ.

Сечение кабеля выбирается исходя из нагрузок с помощью специальных таблиц, называемых «Допустимые токовые нагрузки на кабель.» Если нет никакого желания разбираться в этих таблицах — то Вам вполне достаточно знать, что на розетки желательно брать медный кабель сечением 1,5-2,5 мм², а на освещение — 1,0-1,5мм².

Для ввода одной фазы в рядовую 2-3 комнатную квартиру вполне хватит 6,0мм². Все равно на Ваших 40-80 м² большего оборудования не поместиться, даже с учетом электроплиты.

Многие электрики для «прикидки» нужного сечения считают, что 1мм² медного провода может пропустить через себя 10А электрического тока: соответственно 2,5 мм² меди способны пропустить 25А, а 4,0 мм² — 40А и т.д. Если Вы немного проанализируете таблицу выбора сечения кабеля, то увидите, что такой метод годится только для прикидки и только для кабелей сечением не выше 6,0мм².

Ниже дана сокращенная таблица выбора сечения кабеля до 35 мм² в зависимости от токовых нагрузок. Там же для Вашего удобства приведена суммарная мощность электрооборудования при 1-фазном (220В) и 3-фазном (380В) потреблении.

При прокладке кабеля в трубе (т.е. в любых закрытых пространствах) возможные токовые нагрузки на кабель должны быть меньше, чем при прокладке открыто. Это связано с тем, что кабель в процессе эксплуатации нагревается, а теплоотдача в стене или в земле значительно ниже, чем на открытом пространстве.

Когда нагрузка называется в кВт — то речь идет о совокупной нагрузке. Т.е. для однофазного потребителя нагрузка будет указана по одной фазе, а для трехфазного — совокупно по всем трем. Когда величина нагрузки названа в амперах (А) — речь всегда идет о нагрузке на одну жилу (или фазу).

Таблица нагрузок по сечению кабеля:

Сечение кабеля, мм² Проложенные открыто Проложенные в трубе
медь алюминий медь алюминий
ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт
220В 380В 220В 380В 220В 380В 220В 380В
0.5 11 2.4
0.75 15 3.3
1 17 3.7 6.4 14 3 5.3
1.5 23 5 8.7 15 3.3 5.7
2.5 30 6.6 11 24 5.2 9.1 21 4.6 7.9 16 3.5 6
4 41 9 15 32 7 12 27 5.9 10 21 4.6 7.9
6 50 11 19 39 8.5 14 34 7.4 12 26 5.7 9.8
10 80 17 30 60 13 22 50 11 19 38 8.3 14
16 100 22 38 75 16 28 80 17 30 55 12 20
25 140 30 53 105 23 39 100 22 38 65 14 24
35 170 37 64 130 28 49 135 29 51 75 16 28

Для самостоятельного расчета необходимого сечение кабеля, например, для ввода в дом, можно воспользоваться кабельным калькулятором или выбрать необходимое сечение по таблице.

Настоящая таблица касается кабелей и проводов в резиновой и пластмассовой изоляции. Это такие широко распространенные марки как: ПВС, ВВП, ВПП, ППВ, АППВ, ВВГ. АВВГ и ряд других. На кабели в бумажной изоляции есть своя таблица, на не изолированные провода и шины — своя.

При расчетах сечения кабеля специалист должен также учитывать методы прокладки кабеля: в лотках, пучками и т.п.

  • Кроме того, величины из таблиц о допустимых токовых нагрузках должны быть откорректированы следующими снижающими коэффициентами:
  • поправочный коэффициент, соответствующий сечению кабеля и расположению его в блоке;
  • поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;
  • поправочный коэффициент для кабелей, прокладываемых в земле;
  • поправочный коэффициент на различное число работающих кабелей, проложенных рядом.

Перевод ампер в киловатты

Есть несколько способов, чтобы определить соотношение ампер и киловатт: таблица, электронный калькулятор или формула. Так для выбора автомата лучше воспользоваться таблицей. В ней, в зависимости от рабочего тока показано, сколько киловатт может иметь нагрузка для этого автомата. Остается подсчитать среднюю мощность подключаемых приборов с учетом их длительности работы, и подобрать нужный выключатель.

Электронные калькуляторы позволяют, кроме этого, переводить одну величину в другую и производить расчет допустимой мощности или тока. Для тех, кто сам желает произвести расчет, есть две формулы:

Рассмотрим, как на практике можно пользоваться этими формулами.

Пример 1 – перевод для однофазной сети 220 В

Задача: подобрать автоматический выключатель для домашней сети. Сначала необходимо подсчитать потребляемую мощность. Для этого выбирают время, когда больше всего задействовано электроприборов, — обычно это вечер. В это время горит свет, работает телевизор, готовится ужин и подобные действия. Во время подсчитывания, чтобы не запутаться, все приводится к одной величине: ватт или киловатт. Если выбрали киловатты, то 100-ваттная лампочка будет записана как 0,1 кВт. Если расчет производится в ваттах, то мощность утюга 1,5 кВт будет записана 1500 Вт.

Когда все электроприборы учтены, полученное значение мощности необходимо привести в согласии с международной системой СИ. Другими словами, она должна быть выражена в ваттах. По СИ сила тока определяется в амперах. Используем формулу для однофазной цепи: P = UI. Для определения тока мощность делим на напряжение. Напряжение записано в вольтах и предварительно может быть замерено вольтметром в розетке.

Для определения силы тока формулу изменяем в такой вид:

и подставляем значения. Допустим, напряжение в сети равно 215 В, максимальная мощность равна 3500 Вт, определяем ток:

округляем в большую сторону до 20 ампер.

Пример 2 – обратный перевод в однофазной бытовой сети

Задача: перед покупкой нового электроприбора необходимо определить достаточность имеющихся квартирных автоматов. Имеется автомат на 20 ампер, общая максимальная мощность составляет 3500 ватт. По предыдущему примеру видно, как подсчитать силу тока при максимальной нагрузке, она равна 16,28 ампер. От 20 ампер автомата отнимаем 16,28 ампер максимальной нагрузки и получаем 3,78 ампер резерва. Для определения мощности, которую еще можно подключить в «час пик» используем все ту же формулу: P = UI. Подставляем значения P = 215 В, умножаем на 3,78 ампер и получаем 812,7 ватт.

Пример 3 – расчет для трехфазной сети ампер в киловатт

Для трехфазной сети используется другая формула:

Оставим предыдущие показания и посмотрим, как это отразится на результате, только вместо 215 у нас будет 375 вольт. Сначала найдем, сколько ампер должен выдерживать автомат при определенной нагрузке. Преобразуем формулу:

Подставляем значения

Пример 4 – обратный перевод в трехфазной сети

Снова выбираем электроприбор для установленного автомата. Сначала находим резерв автомата: 20 ампер (автомат) минус 5,4 ампер (нагрузка) получаем 14,6 ампер. Умножаем на напряжение 375 вольт и , получаем примерно 9483 ватт. Собственные расчеты близки к практическим показателям, поэтому они более верные. Из этого можно сделать вывод: умея самостоятельно переводить амперы в киловатты и наоборот, вычислять потребляемую мощность и силу тока можно обезопасить себя от неправильной установки автоматов для домашних электроприборов. Либо заранее рассчитать, хватит ли запаса автомата на новое электрооборудование.

Как вычислить напряжение и мощность тока

Выше были показаны формулы, по каким можно высчитать какую-либо величину на основании значения известных.

Известна формула для определения мощности, исходя из тока и напряжения. Перед тем, как найти ампер формула должна быть преобразована следующим образом:

I=P/U

Если на устройстве указано, какая потребляемая мощность и сила тока в цепи, то можно определить, на работу с каким напряжением рассчитано устройство:

U=P/I

Также, пользуясь дополнительно законом Ома, можно определить значение сопротивления нагрузки. Чтобы не путаться в формулах, можно воспользоваться мнемонической записью, которая позволяет легко вычислить любое из значений, когда известны любые два других.


Мнемоническая запись электрических величин

Практические рекомендации

В зависимости от способа размещения проводка бывает открытого и закрытого типа. В квартирах всегда используют закрытую. В стенах и потолках проделывают специальные выемки/углубления, по которым и размещают проводниковые элементы. Планировка создается заранее, так как при наращивании проводки или монтаже придётся устранять отделку стен. Чаще всего монтаж выполняют медными плоскими проводами.

Если прокладка открытого типа, провода тянут вдоль поверхности. При этом используют гибкие круглые проводники. Их легко установить в кабель-каналы и пропустить через специальную гофрированную трубку.

При подключении мощных приборов рекомендуют применять отдельные кабели с автоматами включения. Так легче подобрать провода и соблюсти правила безопасности. При этом такой вариант считается практичным. В случае аварийной ситуации не придётся обесточивать всё жилое помещение.

Также специалисты советуют выбирать кабель по большему значению. Он без проблем сможет выдержать постоянные нагрузки, что позволит избежать перегрева и воспламенения проводки. Выбор проводниковой продукции с запасом – это ещё одна возможность подключить к линии дополнительный электроприбор.

Формулы для расчета тока в трехфазной сети

Подсчитать токовую энергию в трехфазной сети сложно, поскольку вместе одной фазы есть три. К тому же, сложность заключается в использовании нескольких схем соединения. Трудность состоит в симметрии или ее отсутствии во время распределения нагрузки по фазам.

Для определения силы тока в трехфазной сети, нужно общее число ватт поделить на показатель 1,73, перемноженный на напряжение и косинус мощностного коэффициента, который отражает активную и реактивную составляющую сопротивления нагрузки. Что касается однофазной сети, то из выражения для подсчета убирается показатель 1,73. Остается формула I = P/(U*cos φ).

Как правильно произвести расчет по другим показателям

При прокладке электрокоммуникаций стоит понимать зависимость сечения от силы тока, длины материала, напряжению и нагрузке. На этих критериях необходимо основывать выбор.

По току

Величина тока при прохождении через проводник в условиях комнатной температуры зависит от ширины, длины, удельного сопротивления и температурного режима. В квартирах и домах чаще всего используют медный провод, поэтому при подборе сечения ориентируются на данные ПУЭ.

Сечение, мм2 Ток, А по типу прокладки
Открытый Одна труба
2 одножильных 3 одножильных 4 одножильных 1 двухжильный 1 трехжильный
0,5 11
0,75 15
1 17 16 15 14 15 14
1,2 20 18 16 15 16 14,5
1,5 23 19 17 16 18 15
2 26 24 22 20 23 21
2,5 30 27 25 25 25 24
3 34 32 28 26 28 24
4 41 38 35 30 22 27

По длине

В случае высокого токопотребления стоит выбирать короткий материал. Излишняя длина приведет к потере качества электропередачи – напряжение на отдельных участках будет «прыгать». Зависимость сечения от расстояния до точки запитки прописана в нормативной таблице.

Мощность, Вт Ток, А 1,5 мм2 2,5 мм2 4 мм2 6 мм2
500 2,5 100 м 165 м 265 м 395 м
1000 4,6 м 30 м 84 м 135 м 200 м
1500 6,8 м 33 м 57 м 90 м 130 м
2000 9 м 25 с 43 м 68 м 100 м
2500 11,5 м 20 м 34 м 54 м 80 м
3000 13,5 м 17 м 29 м 45 м 66 м
3500 16 м 14 м 24 м 39 м 56 м
4000 18 м 21 м 34 м 49 м
4500 20 м 19 м 30 м 44 м

По нагрузке

Для трехфазной сети свойственно тройное увеличение момента нагрузки. Двойной скачок нагрузки в режиме симметричного напряжения происходит, поскольку ток нулевого проводника равняется нулю. Точные данные можно узнать из таблицы.

Разность напряжения, % Момент нагрузки по сечению провода
1,5 2,5 4 6
1 108 180 288 432
2 216 360 576 864
3 324 540 864 1296
4 432 720 1152 1728
5 540 900 1440 2160

Трёхфазная электрическая сеть

Расчет сечения провода по нагрузке предусматривает коэффициент одновременности 0,75 и может осуществляться математически:

  1. Составляется список домашних электроприборов.
  2. На основании документации или таблицы указывается номинальная мощность.
  3. Устанавливается возможность эксплуатации техники при единовременной нагрузке.
  4. Рассчитывается поправочный коэффициент по времени использования за сутки в процентном отношении к 24 ч для каждого из приборов.
  5. Номинальная мощность оборудования умножается на поправочный коэффициент.
  6. Все данные суммируются.
  7. Находится значение в таблице и к нему прибавляется еще 15 %.

По напряжению

Программа для расчета падения напряжения на кабеле

Если планируется укладка кабеля на большое расстояние, принимаются во внимание риски падения напряжения. Показатель находится под влиянием:

  • длины провода – при увеличении напряжение падает;
  • площадь поперечного сечения – при увеличении снижается падение напряжения;
  • удельное сопротивление проводника – стандартный размер 1 мм2/1 м.

Падение напряжения равно ток, умноженный на сопротивление. Показатель рассчитывается следующим образом:

  1. Вычисляется ток по формуле I=P/(U*cosф). Величина cosф для бытовой электросети – 1.
  2. На основании таблиц ПУЭ устанавливается сечение провода по току.
  3. Рассчитывается общее сопротивление проводника. Используется формула Rо=ρ*l/S, где ρ – удельное сопротивление материала, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения. Общее значение сопротивления при прохождении тока к потребителю и обратно увеличивается на 2.
  4. Находится падение напряжения по формуле ΔU=I*R.
  5. Вычисляется процент падения напряжения ΔU/U.

Если результат больше 5 %, подбирается кабель с большим сечением.

По плотности тока

Медные материалы с жилой сечением 1 мм2 имеют среднюю плотность тока 6-10 А. Токи данной величины протекают без перегрева или обгорания изоляции. Согласно ПУЭ, дополнительно на защиту оболочек нужно прибавить 40 %.

Предел в 6 А обеспечивает эксплуатацию проводки без привязки к времени. Верхний предел в 10 А указывает допустимую кратковременную нагрузку. При увеличении силы тока до 12 А повышается и его плотность, что приводит к обгоранию изоляции.

По маркировке проводов

Кабель ВВГ-нг

Квартирная проводка монтируется при помощи кабелей ВВГ-нг и ВВГ. Первый не подвергается возгораниям, предназначен для внутренних, земельных и наружных работ. Материал выпускается с 2-4 жилами, с сечением каждой от 1,5 до 35 мм2.

Специалисты считают, что для точечного освещения хватит кабеля с сечением 0, 5 мм², для люстры – 1,5 мм², розеточных устройств – 2,5 мм².

Что такое лошадиная сила и как она появилась

По какой причине лошадиная сила начала использоваться как единица мощности? Как она выражается через другие единицы? Дж. Уатт предложил в 18 в. устройство для выкачки вод из шахт. Однако нужно было как-то объяснить владельцам шахт, что конкретно он предлагает им приобрести, в чём заключаются плюсы изобретения.

Для оценки мощности нового двигателя было предпринято такое мероприятие. Конь был запряжен в обыкновенный насос для подъёма воды, который работал с помощью лошадиной тяги. Затем оценили, сколько именно за 1 день будет поднято лошадью воды.

Потом соединили с этим насосом паровой двигатель и увидели результат, полученный в течение 1 дня работы. 2-е число разделили на 1-е, с помощью данных цифр объяснив владельцам шахт, что насос может заменить столько-то коней. Полученное вследствие 1-го эксперимента значение мощности сделали мерилом, обозначив его ему словосочетанием «лошадиная сила».

Таким образом, формулировка «лошадиная сила» появилась благодаря официальному изобретателю паровой машины, инженеру Дж. Уатту из Англии. Он должен был провести наглядную демонстрацию того факта, что созданная им машина способна стать заменой для множества коней. Ради этого потребовалось бы как-либо определить в единицах работу, к выполнению которой лошадь способна за определённое время.

Выполнив свои наблюдения в шахтах с углём, Уатт продемонстрировал способность среднестатистической лошади на протяжении длительного времени осуществлять подъём из шахты грузов массой примерно 75 кг на скорости 1 м/с.

Закон Ома для цепи

Проводя расчёты мощности по напряжению и току на практике, часто используют закон Ома. Он устанавливает связь между током, сопротивлением и напряжением. Этот закон был открыт путём проведения Симоном Омом ряда экспериментов и сформулирован им в 1826 году. Он выяснил, что величина тока на участке цепи прямо пропорциональна разности потенциалов и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

https://youtube.com/watch?v=dwaSF3W4TxU

Закон Ома можно записать в следующем виде: I = U/R, где I — значение силы тока (А), U — разность потенциалов (В), R — сопротивление цепи прохождению тока (Ом).

Для полной же цепи эту формулу можно записать так: I = E/(R+ r0), где E — ЭДС источника питания (В), r0 — внутреннее сопротивление источника напряжения (Ом).

Таким образом, для участка цепи будет справедливо выражение P = U2/R = I2R, а для полной цепи — P = (E/(R+ R0))2*R. Именно эти две формулы и используются чаще всего для расчётов электрических сетей или мощности необходимого оборудования.

Различные компоненты электрической сети в определённый момент времени потребляют разную величину тока

Поэтому очень важно правильно рассчитать, какое количество энергии подводится в тот или иной момент в определённое место цепи, чтобы не допустить перегрузок на линии и возникновения аварийных ситуаций

Работа электрического тока

Проходя по цепи, ток совершает работу. Как например, водный поток направить течь, на лопасти генератора, то пон будет совершать работу, вращая лопасти. Так же и ток совершает работу, двигаясь по проводнику. И эта работа тем выше, чем больше величина сила тока и напряжения. Работа электрического тока, совершаемая на участке цепи, прямо пропорциональна силе тока, напряжению и времени действия тока. Работа электрического тока обозначается латинским символом A. Так как, произведение I×U есть мощность, то формулу работы электрического тока можно записать: A = P×t

Будет интересно Что такое элемент Пельтье и как его сделать своими руками?

Единицей измерения работы электрического тока, является ватт в секундах или в джоулях. Поэтому, если мы хотим вычислить, какую работу осуществил ток, идя по цепи в течение временного интервала, мы должны умножить мощность на время Рассмотрим практический пример, через реостат с сопротивлением 5 Ом идет ток силой 0,5 А. Нужно вычислить, какую работу совершит ток в течение четырех часов. Работа в течение одной секунды будет: P=I2R = 0,52×5= 0,25×5 =1,25 Вт,

Тогда за 4 часа t=14400 секунд. Следовательно: А = Р×t= 1,25×14 400= 18 000 вт-сек. Ватт-секунда или один джоуль считаетсяя слишком малой велечиной для измерения работы. Поэтому на практике применяют единицу, называемую ватт-час (втч). Один ватт-час это эквивалентно 3 600 Дж. В электротехнике используются и еще большие единицы, гектоваттчас (гвтч) и киловаттчас (квтч): 1 квтч =10 гвтч =1000 втч = 3600000 Дж, 1 гвтч =100 втч = 360 000 Дж, 1 втч = 3 600 Дж.

Мощность электрического тока

Как рассчитать сопротивление и мощность

Допустим, требуется подобрать токоограничивающий резистор для блока питания схемы освещения. Нам известно напряжение питания бортовой сети «U», равное 24 вольта и ток потребления «I» в 0,5 ампера, который нельзя превышать. По выражению (9) закона Ома вычислим сопротивление «R». R=24/0,5=48 Ом. На первый взгляд номинал резистора определен. Однако, этого недостаточно. Для надежной работы семы требуется выполнить расчет мощности по току потребления.

Согласно действию закона Джоуля — Ленца активная мощность «Р» прямо пропорционально зависит от тока «I», проходящего через проводник, и приложенного напряжения «U». Эта взаимосвязь описана формулой Р=24х0,5=12 Вт.

Проведенный расчет мощности резистора по току его потребления показывает, что в выбираемой схеме надо использовать сопротивление величиной 48 Ом и 12 Вт. Резистор меньшей мощности не выдержит приложенных нагрузок, будет греться и со временем сгорит. Этим примером показана зависимость того, как на мощность потребителя влияют ток нагрузки и напряжение в сети.

Основные правила при переводе амперов в киловатты в трехфазных сетях

В этом случае основные формулы будут такие:

  1. Для начала для расчета Ватта, необходимо знать, что Ватт= √3*Ампер*Вольт. Из этого получается такая формула: P = √3*U*I.
  2. Для правильного подсчета Ампера, нужно склоняться к таким расчетам: Ампер = Ват/ (√3 * Вольт), получаем I= P/√3 *U

Можно рассмотреть пример с чайником, он заключается в таком: есть определенный ток, он проходит по проводке, тогда когда начинает свою работу чайник с мощностью два киловатта, а также имеет переменную электроэнергию 220 вольт. Для такого случая, необходимо использовать такую формулу:

I = P/U= 2000/220 = 9 Ампер.

Если рассматривать данный ответ, можно сказать о нем, что это маленькое напряжение. При подборке шнура, который будет использоваться, необходимо верно и умно подобрать его сечения. Например, шнур из алюминия выдерживает на много меньшие нагрузки, а вот медный провод с таким же сечением выдерживает нагрузку в два раза мощнее.

Поэтому, чтобы произвести правильный расчет и перевод амперов в киловатты, необходимо придерживаться выше наведенных формул. Также следует быть предельно осторожными в работе с электрическими приборами, чтобы не навредить своему здоровью и не испортить данный агрегат, который будет использоваться в дальнейшем.

Из школьного курса физики всем нам известно, что силу электротока измеряют в амперах, а механическую, тепловую и электрическую мощность – в ваттах. Данные физические величины связаны между собой определенными формулами, но так как они являются разными показателями, то просто взять и перевести их друг в друга нельзя. Для этого нужно одни единицы выразить через другие.

Мощность электротока (МЭТ) – это количество работы, совершенной за одну секунду. Количество электричества, которое проходит через поперечное сечение кабеля за одну секунду называется силой электротока. МЭТ в таком случае это прямо пропорциональная зависимость разности потенциалов, иными словами напряжения, и силы тока в электрической цепи.

Теперь разберемся, как же соотносятся сила электротока и мощность в различных электрических цепях.

Нам понадобится следующий набор инструментов:

  • калькулятор
  • электротехнический справочник
  • токоизмерительные клещи
  • мультиметр или аналогичный прибор.

Алгоритм пересчета А в кВт на практике следующий:

1.Измеряем с помощью тестера напряжения в электрической цепи.

2.Измеряем с помощью токоизмерительных ключей силу тока.

3.При постоянном напряжении в цепи величина тока умножается на параметры напряжения сети. В результате мы получим мощность в ваттах. Для перевода ее в киловатты, делим произведение на 1000.

4.При переменном напряжении однофазной электросети величина тока умножается на напряжение сети и на коэффициент мощности (косинус угла фи). В результате мы получим активную потребляемую МЭТ в ваттах. Аналогичным образом переводим значение в кВт.

5.Косинус угла между активной и полной МЭТ в треугольнике мощностей равен отношению первой ко второй. Угол фи – это сдвиг фаз между силой тока и напряжением. Он возникает в результате индуктивности. При чисто активной нагрузке, например, в лампах накаливания или электрических нагревателях, косинус фи равняется единице. При смешанной нагрузке его значения варьируются в пределах 0,85. Коэффициент мощности всегда стремиться к повышению, так как, чем меньше реактивная составляющая МЭТ, тем меньше потери.

6.При переменном напряжении в трехфазной сети параметры электротока одной фазы умножается на напряжение этой фазы. Затем рассчитанное произведение умножается на коэффициент мощности. Аналогичным образом производится расчет МЭТ других фаз. Далее все значения суммируются. При симметричной нагрузке общая активная МЭТ фаз равняется утроенному произведению косинуса угла фи на фазный электроток и на фазное напряжение.

Отметим, что на большинстве современных электрических приборов, сила тока и потребляемая МЭТ уже указана. Найти эти параметры можно на упаковке, корпусе или в инструкции. Зная исходные данные, перевести амперы в киловатты или амперы в киловатты дело нескольких секунд.

Для электроцепях с переменным током существует негласное правило: для того, чтобы получить приблизительное значение мощности при расчете сечений проводников и при выборе пусковой и регулирующей аппаратуры, нужно значения силы тока разделить на два.

Как возникает

Для понимания, что такое сила тока, следует знать условие его возникновения – существование частиц со свободным зарядом. Он перемещается через проводник (его поперечное сечение) от одной точки к другой. Физика силы тока заключается в упорядоченном движении электронов, на которые действует электрическое поле от источника питания. Чем большее количество заряженных частиц переносится, и чем быстрее их передвижение в одном направлении, тем больший заряд дойдет до места назначения.

Помимо источника питания, элементами замкнутой цепи являются соединительные провода, по которым проходит электричество, и потребители энергии (установки, резисторы).

Дополнительная информация. В проводниках из металла в роли передатчика зарядов выступают электроны, газообразных – ионы, жидких – перенесение заряженных частиц выполняется с помощью обоих видов частиц. Нарушение порядка прохождения говорит о хаотичном движении зарядов, цепь при котором станет обесточенной.

Для чего нужен расчет тока

Как рассчитать потребляемую мощность

Чтобы сделать расчет ампер по мощности для сетей переменного тока с реактивными нагрузками, нужны соответствующие коррекции. Такие потребители смещают вектор тока на 90° вперед (назад) по отношению к напряжению при емкостных (индуктивных) характеристиках, соответственно.

Расчет тока для однофазной сети

Изменение тока, напряжения и мощности по синусоидальному графику объясняет бессмысленность измерения моментальных значений. Параметры рассчитывают с учетом интервалов времени. Как правило, используют полный период одного колебательного цикла.


Ток, напряжение и мощность в однофазной сети с подключением активного, индуктивного, емкостного сопротивления

Генератор при существенном значении реактивной составляющей будет выполнять свои функции менее эффективно. Часть мощности в таком случае не будет выполнять полезную работу.

Расчет тока для трехфазной сети

Этот вариант можно представить, как комбинацию из нескольких однофазных сетей. В представлении векторами на комплексной плоскости будет виден фазовый сдвиг на 120°.


Трехфазная сеть

Рисунки демонстрируют напряжения 220 V в каждой фазе и линейное значение 380 V

Следует обратить внимание на ток в нулевом проводнике (I0), который не выполняет полезные функции. Он создается за счет неравномерного распределения подключенных нагрузок

Как рассчитать мощность тока

Для коррекции индуктивных (емкостных) составляющих применяют расширенную формулу расчета:

P = I*cos ϕ.

При отсутствии таких нагрузок принимают дополнительный множитель равным единице.

Эта таблица ампер поможет подобрать подходящий автомат (предохранитель) с учетом параметров подключенного оборудования.

Зависимость тока от мощности потребления

Номинальный ток защитного устройства, А Мощность потребления (кВт) для сети
Одна фаза Три фазы
2 0,4 1,3
6 1,3 3,9
16 3,5 10,5
25 5,5 16,4

Как пересчитать ватты в амперы

Для подключения электродвигателя нужно взять значение cos ϕ из сопроводительной документации. Эти данные дублируют в специальной бирке, закрепленной на корпусе. Как высчитать амперы для трехфазной сети, показывает следующая формула:

I = P/(√3*U*cos ϕ).

Выбор автоматов защиты

Поскольку возрастание силы тока свыше номинального значения (перегрузка) влечет за собой нарушения в работе устройств, на этот случай требуется предусмотреть обесточивание цепи.

Задачу выполняют такие аппараты защиты:

  • предохранители: содержат легкоплавкую вставку — при перегреве она расплавляется и цепь размыкается;
  • выключатели автоматические (ВА).

ВА состоит из двух частей:

  1. тепловой расцепитель. Биметаллическая пластина, размыкающая контакты при нагреве. Время срабатывания может составлять десятки минут;
  2. электромагнитный расцепитель (катушка с соленоидом). Срабатывает практически мгновенно (0,02 с) при достижении силой тока определенного значения.

Порог срабатывания электромагнитного расцепителя для разных потребителей также требуется индивидуальный. Некоторые выходят из строя даже при самой незначительной перегрузке, другие выдерживают 14-кратное превышение Iн. Потому выпускают 4 класса ВА, отличающиеся настройкой электромагнитного приспособления размыкания цепи (уставка тока отсечки): A, B, C и D.

Класс подбирается соответственно виду потребителей:

  1. полупроводниковые элементы. Класс А, наиболее чувствительный: ток отсечки — в 2 раза выше номинального;
  2. розетки, осветительные цепи и прочие, где пусковые токи отсутствуют или невелики. Класс В: ток отсечки — в 3 раза больше номинального;
  3. вводные устройства бытовых электросетей. Класс С: ток отсечки — в 5 раз выше номинального. Такие ВА в одиночку не применяются: они обеспечивают безопасность сети в целом, тогда как каждая группа (розетки, освещение) дополнительно защищается ВА класса В. То есть ВА класса С страхует автоматы класса В, но при этом в случае перегрузки в одной из групп вся сеть не обесточивается (селективность);
  4. вводные устройства сетей зданий и сооружений, цепи с большими пусковыми токами (в качестве потребителей выступают электродвигатели). Класс D: ток отсечки — в 10 раз выше номинального. На вводе в здание такой ВА также играет роль селективного — страхует автоматы защиты на этажах и в отдельных помещениях.

При перегрузке менее уставки тока отсечки по цепи какое-то время протекает ток свыше номинального (до срабатывания теплового расцепителя).

Это учитывают, например, при выборе УЗО, официально именуемого «выключателем дифференциального тока». Это еще один аппарат защиты, обесточивающий цепь при обнаружении утечки тока и предотвращающий тем самым электротравму пользователя.

УЗО подбирают с номинальным током, на ступень превышающим соответствующий параметр защищающего его ВА.

Как измеряют мощность разных видов

Измерение разных мощностных видов происходит по формулам, выведенным с конца прошлого и позапрошлого столетия. Для каждой разновидности есть свое точное алгебраическое правило. Так, измерить механическую можно по первой формуле, а электрическую по второй. Что касается гидравлической, ее можно вычислить по третьему алгебраическому правилу.


Измерение по формулам

Механическая

Механической мощностью является скалярный вид произведения силового вектора на скоростной вектор, при котором движется какой-то объект. Исходя из формулы для вычисления этого показателя, чтобы отыскать его, необходимо знать показатель вектора силы со скоростным вектором, а последний из них равен модулю силы, перемноженному на модуль скорости и векторный угол скорости с силой.

Что касается вычисления тела, которое совершает вращательные движения, можно отметить, что нужно иметь представление о показателе момента силы с угловой скоростью.

Дополнительная информация! Если в задаче эти данные неизвестны, можно двукратное число Пи перемножить на частоту вращения в минуту на момент силы, а затем полученные сведения поделить на 60. Таким образом совершаются вычисления в механике, если нужно понять, какую силу имеет двигатель или прочий силовой агрегат.

Электрическая

Электрической мощностью называется величина, которая показывает, с какой скоростью или преобразованием двигается электрическая энергия. Для изучения мгновенной электрической мощностной характеристики на определенном участке цепи, необходимо знать значение тока и напряжения мгновенного тока и перемножить данные значения.

Чтобы понять, сколько составляет активный, полный, реактивный или мгновенный реактивный мощностный показатель, нужно знать точные цифры амплитуды тока, амплитуды напряжения, угла тока с напряжением, а также угловую скорость и время, поскольку все существующие физические формулы сводятся к этим параметрам. Также в формулах задействуется синус, косинус угла и значение 1/2.


Понятие электрической мощности

Гидравлическая

Гидравлическим мощностным показателем в гидромашине или гидроцилиндре называется произведение машинного перепада давления на жидкостный расход. Как правило, это основная формулировка, взятая из единственной существующей формулы для вычисления.

Обратите внимание! Больше алгебраических и инженерных правил можно найти в прикладной науке о движениях жидкостей и газов, а именно в гидравлике

Постоянного и переменного тока

Что касается мощности постоянного с переменным током, то чаще всего их причисляют к электрической разновидности. Конкретного понятия для двух разновидностей нет, однако их можно вычислить, исходя из имеющихся алгебраических установок. Так, мощностью постоянного тока является произведение силы тока и постоянного напряжения или же удвоенное значение силы тока на электрическое сопротивление, которое, в свою очередь, вычисляется делением двойного напряжения на обычное сопротивление.

Что касается переменного тока, это произведение силы тока с напряжением и косинусом сдвига фаз. При этом беспрепятственно можно посчитать только активную и реактивную разновидность. Узнать полное мощностное значение можно через векторную зависимость этих показателей и площади.

Чтобы измерить эти показатели, можно воспользоваться как указанными выше приборами, так и фазометром. Этот прибор служит, чтобы вычислить реактивную разновидность по государственному эталону.


Понятие переменной мощности тока

В целом, мощность — это величина, основное предназначение которой показывать силу работы конкретного прибора и во многих случаях скорость деятельности, взаимодействуя с ним. Она бывает механической, электрической, гидравлической и для постоянного с переменным током. Измеряется по международной системе в ваттах и киловаттах. Приборами для ее вычисления выступает вольтметр, ваттметр. Основные формулы для самостоятельного расчета перечислены выше.

Можно ли вычислить амперы зная мощность и напряжение

Большинство электротехнических величин взаимосвязаны между собой, поэтому, зная некоторые из них, можно абсолютно точно вычислить оставшиеся по простым формулам.


Учебник физики за 8-й класс

Основным законом электротехники является закон Ома, который связывает между собой величину сила тока в цепи с напряжением и сопротивлением простым выражением:

I=U/R,

Где I — сила тока, ампер;

U — напряжение, вольт;

R — сопротивление, Ом.


Георг Симон Ом

Зная любые две величины, легко найти третью путем простейшего преобразования формулы.Другая формула связывает между собой силу тока, напряжение и потребляемую мощность:

P=U·I,

Где Р — мощность, ватт.

Указанные формулы справедливы как для постоянного, так и для переменного тока.