Какие способы определения мощности тока вам известны

Как измеряется ток: самые известные способы, приборы. Принципы и особенности

Посмотрите наши проекты за 2007-2018 г

В статье рассмотрены способы, которые используются для измерения переменного тока – в электрических щитах и розетках.

В любой электрической цепи нагрузка указывает на силу тока, которая измеряется в амперах. Измерение зачастую необходимо проводить в целях определения соответствия нагрузки на кабель допустимым значениям. Из-за применения кабеля с разным сечением, при работе с нагрузкой выше допустимого лимита, провода могут нагреваться, что приводит к постепенному разрушению изоляции. Результатом таких повреждений является короткое замыкание.

Когда нужно измерять ток

Необходимость в измерении тока возникает:

После того, как был проложен новый кабель: ток измеряется при условии работ всех электрических устройств;
При подключении к старому кабелю дополнительной нагрузки;
Проверяется соответствие тока, который протекает через электроавтоматы, при нагрузках, равных верхним допустимым пределам. Величина напряжения должна быть ниже номинального значения рабочего тока. Если эта величина выше, произойдет обесточивание сети из-за возникшей перегрузки;
В случаях, если нужно определить режимы эксплуатации электроприборов и оборудования в целях проверки их функциональности, а также выявления возможных превышений допустимых нагрузок.

Какие приборы используются для измерения тока

С учетом специфики потребителей, потребление электроэнергии определяется в различных эксплуатационных режимах. Для этого используются специальные измерительные приборы, позволяющие осуществить измерение сразу нескольких параметров тока.

Токоизмерительные клещи

Это разновидность электроизмерительного прибора, используемого при измерениях напряжения без необходимости разрыва электрической цепи. Устройства также способны измерять параметры мощности, отлично совмещаются с мультиметрами и ваттметрами. В зависимости от используемой модели, токоизмерительные клещи позволяют производить измерение переменного или постоянного напряжения, а также значения сопротивления и потребляемой активной мощности. Используется прибор преимущественно профессиональными электриками.
В стандартную конструкцию токоизмерительных клещей входят:

Разъемный магнитопровод – выполнен в виде клещей с многовитковой катушкой, которая выполняет роль вторичной обмотки;
Отчетное устройство – может быть стрелочным прибором либо электронным, снабженным цифровыми указателями;
Кнопка, раскрывающая магнитопровод;
Переключатель, позволяющий изменять методику проведения измерений и диапазон измеряемого тока;
Дисплей;
Гнезда, в которые подключаются щупы;
Кнопка сохранения результатов, полученных в ходе измерительного мероприятия, в памяти устройства.

Электроизмерительные клещи действуют по следующему принципу: током, протекающим по кабелю, создается магнитное поле. Если оно является переменным, в другом проводнике (согласно закону о электромагнитной индукции) возникает ЭДC. При создании определенных условий, эта величина является пропорциональной величине измеряемого тока. Алгоритм измерения тока, используя токоизмерительные клещи, следующий:

Рукоятки устройства присоединяются к прибору;
Электронный прибор подключается к сети;
Используя переключатель, устанавливается нужный диапазон для измерения тока;
При помощи кнопки размыкается магнитопровод, после чего им охватывается кабель с проходящим током, и кнопка отпускается – благодаря встроенной пружине произойдет защелкивание магнитопровода и провод окажется захваченным;
С учетом выбранного типа масштабирования производится отсчет показаний по индикаторной шкале;
Если нужно, масштаб корректируется.

Токовые клещи позволяют измерить:

Ток потребления электрических приборов (точность 100мA);
Ток утечки в изоляции (точность 1мkA);
Ток утечки на землю (точность 1мA);
Гармонику тока – если такая функция предусмотрена в измерительном устройстве.

Осциллограф и токовые пробники

Если возникает необходимость в получении картинок измерений, электрики зачастую используют осциллограф. Осциллографическим токовым пробником пользуются, преимущественно, на производственных и промышленных предприятиях для проведения измерений, а также с целью последующего мониторинга за процессом изменения напряжения. При помощи такого оборудования контролируются значения электромагнитного поля, сформировавшегося в зоне выбранного для измерений проводника. Максимальный постоянный ток в системах, для которых могут применяться токовые пробники для осциллографа, не должен превышать 50А, независимо от полярности.

Выбирая измерительное оборудование, специалисты рекомендуют обратить внимание на следующие свойства и характеристики:

величину максимально допустимого измеряемого тока;
диапазон предусмотренных рабочих частот (MГц);
наличие двух и более дополнительных субдиапазонов;
уровень погрешности, который является допустимым во время измерений тока;
разрешение;
временной промежуток, за который ток нарастает;
необходимые ресурсы и мощность питания;
вес и габариты прибора.

Принцип работы токовых пробников для осциллографа аналогичен функционированию трансформатора. При этом в роли первичной обмотки выступает проводник, а в роли вторичной используется магнитопровод. Когда через устройство протекает ток определенного напряжения, это способствует возникновению на этом участке цепи переменного магнитного поля. В результате во вторичной обмотке образуется индуцированное напряжение, которое подается на измерительный прибор и происходит обработка получаемого сигнала. Данные пересчитываются в соответствующие значения силы тока.

Таким образом, применение осциллографа позволяет:

«увидеть» форму протекающего тока, его изменения в разные временные периоды и полупериоды;
составить спектр гармоник с их последующим измерением, используя функцию (если таковая имеется) Быстрого Преобразования Фурье;
выполнить измерения токов, превышающих 1500Ампер;
сохранить все полученные данные и показатели на любом цифровом носителе с целью дальнейшей презентации и анализа.

Анализаторы качества электроэнергии

Представляют собой измерительные приборы, в комплектацию которых входят устройства для текущей обработки полученных в ходе измерений данных по разным электрическим величинам. Цель применения таких анализаторов – качественный и количественный анализ этих данных на предмет их соответствия действующим требованиям, стандартам и нормам. Также устройства позволяют проводить поиск неисправностей и предотвращать их возникновение в электрораспределительных системах. В зависимости от типа конструкции анализаторы качества электроэнергии могут быть стационарными или переносными (мобильными).

При выборе определенного вида анализирующего устройства важно учитывать спектр задач, которые планируется решить. Стандартный список работ, где применяются анализаторы:

проведение энергетического аудита и специализированных обследований;
составление схем энергетического баланса;
приведение параметров сети к заданным значениям по фазам и фидерам;
графическое изображение поступающих на сеть нагрузок;
долговременный мониторинг работы сетей и энергосистемы в целом, возможность выявления и своевременного устранения нарушений и неисправностей.

Как правило, современные анализаторные устройства совмещаются с разными устройствами по измерению электрических величин. Их принцип действия основан на стробировании, согласно которому: измерение напряжения и тока в электросети выполняется многократно, в короткие промежутки времени. Количество проведенных измерений за определенный период, как правило, соответствует целой степени числа «2» — к примеру, 512 и больше. Таким образом, на вход анализатора поступают данные о значениях тока/напряжения в зависимости от определенного промежутка времени. Используя специальные математические алгоритмы, вычисляются требуемые параметры качества электрической энергии, а также рассчитывается ее количество, которое прошло через измерительную точку в указанное время.

Чтобы не ошибиться и не запутаться в показателях, специалисты рекомендуют использовать одновременно все вышеперечисленные методики измерения тока. Так можно увеличить количество проводимых измерительных операций, а также на месте перепроверять получаемую информацию.

Все необходимые измерения выполнят специалисты нашей электротехнической лаборатории. Звоните!

Расчет тока по мощности — как правильно вычислить

Часто возникает ситуация, когда известна мощность электродвигателя или потребляемая мощность какого-то прибора в кВт или Ваттах, а какое значение выставить на токовом реле или автоматическом выключателе непонятно. Или чисто бытовой вопрос как расчитать ток вводного автомата в квартиру, если разрешенная мощность на вводе 6 или 10 кВт. Эта статья написана так чтобы быть понятной даже для далеких от техники и электричества людей. Но и те, кто просто давно не пользовался и забыл нужные формулы тоже найдет здесь нужную информацию. Здесь мы разберемся как рассчитать ток по мощности, так и наоборот, как сделать расчет мощности по току.

Что такое ток, напряжение и мощность

Чтобы понять работу эклектической сети представим, что напряжение – это перепад высоты. Например, есть точка А (это фаза), которая на 220 см выше точки В (это ноль). И между этими точками наклонно проложена труба. Если залить воду в верхний конец трубы она потечет вниз – это можно сравнить с электрическим током. Чем больше воды течет, тем больше ток. Теперь представим, что вода течет не просто так, а попадает на колесо мельницы. Чем больше воды и чем сильнее она разогнана, тем более тяжелое колесо этот поток сможет сдвинуть и разогнать до более высокой скорости – это мощность. То есть мощность – это количество полезной работы, которую может сделать электрический ток.

Если мы не можем изменить наклон (напряжение) чтобы увеличить количество выполняемой работы, остается увеличивать ток. А значит лить воды побольше и брать трубу потолще. Вот тут прямая аналогия между толщиной провода и диаметром трубы. Через толстый провод может «пролезть» больше тока.

ВАЖНО! Не стоит ставить на ввод старого дома автоматический выключатель слишком большого номинала. Ну чтобы хватало и можно было одновременно и чайник, и стиральную машинку и микроволновку включить. Старая проводка, которая была рассчитана на 5-6 кВт общей нагрузки этого не выдержит и сгорит первой, хорошо если не вместе с домом.

Но сколько это вот это не слишком много и есть ли какой-то калькулятора мощности и тока.

Формула расчета мощности однофазной и трехфазной нагрузки

В бытовых сетях напряжение как правило 220 В – это однофазная сеть, где есть одна фаза, ноль, ну и в современных сетях кроме нуля есть еще провод заземления. Если какой-то электродвигатель или другой прибор рассчитан на работу в трехфазной сети, то на нем часто указано напряжение 220/380В или 250/400. В таких цепях идет три фазных провода, один нулевой, ну и защитное заземление. Напряжение в 380В получается между разными фазами. В это же время напряжение (разница потенциалов) любой из фаз относительно нуля 220В. Не будем здесь разбирать подробно как это получается, там все дело в сдвиге фазного напряжения в сетях переменного тока именно поэтому напряжение между соседними фазами каждая из которых дает 220В относительно нуля 380 В, а не 440В.

Есть формула определения электрической мощности из школьного курса физики:

P=U*I,

где Р – это мощность в ваттах или киловаттах, U – напряжение в вольтах, I – это сила тока в амперах. Расчет тока по мощности для цепи постоянного тока:

I = P/U

Она прекрасно работает для постоянного тока, там, где питанием служит батарейка или аккумулятор. Но с цепями переменного тока где направление движения тока меняется 50 раз в секунду все немного по-другому.

Продолжая нашу аналогию перепадами уровней и трубами наша точка А (фаза) 50 раз в секунду меняет положение то выше, то ниже нуля, на 220см. И эта «болтанка» вносит свои коррективы.

Формула для расчета тока по мощности для однофазной сети переменного тока:

I = P / (U × cosφ)

Здесь появляется новая величина – cosⱷ (косинус фи) в бытовых электросетях она равна 0,9-0,98. Угол ⱷ — это угол между вектором тока и напряжения, и чем этот угол меньше, тем ближе косинус к единице. По сути она показывает насколько эффективно работает электрический ток.

Если продолжить нашу аналогию с водой и перепадами уровней, то здесь таким углом ⱷ может быть задержка в токе воды. Когда перепад высоты уже изменился на противоположный, а вода в трубах в обратную сторону течь еще не начала. Вода никуда не девается и все равно доходит куда нужно, но момент инерции задерживает поток и немного снижает эффективность.

Для примера посчитаем какой ток потребляет электрочайник мощностью 2кВт и компьютер с монитором общей мощностью 450 Вт.

напряжение бытовой сети – 220В частотой 50Гц;
примем cosⱷ = 0,95
мощность1 = 2000 Вт, мощность2 = 450 Вт.

Ток, потребляемый чайником:

I = 2000/(220*0,95) = 2000/209 = 9,6 ампер

Ток, потребляемый компьютером:

I=450/(220*0,95)= 450/209 = 2,15 ампер

Но что, если нужно подобрать автомат защиты или тепловое реле для трехфазной цепи. Например, для подключения циркулярной пилы с трехфазным двигателем. Здесь расчёт тока по мощности выглядит так

I = P / (U × cosφ × √3)

Здесь добавляется , и величина косинуса фи, в трехфазных сетях тоже меньше. Все зависит от нагрузки. Электромоторы как раз снижают этот показатель. И на табличке каждого электродвигателя кроме номинального напряжения и мощности указывается паспортное значение cosⱷ. Чаще всего это значение находится в диапазоне от 0,78 до 0,88, в зависимости от года выпуска и класса двигателя.

Для примера допустим, что у нас электродвигатель:

мощностью 3 кВт;
косинусом фи – 0,83;
подключен треугольником – значит напряжение 380В.

I = 3000/(380*0,83*1,732) = 5,5 ампер

Вы, наверное, заметили, что токи в трехфазных сетях всегда меньше по сравнению с однофазными при одинаковой полезной мощности. Это действительно так и не только за счет более высокого напряжения. Но физические принципы здесь разбирать не будем, но будем рады если те, кому интересно докопаться до сути найдет ответ самостоятельно.

Как подобрать автоматический выключатель по нагрузке бытовой техники

Разберем обратную ситуацию, когда есть автоматические выключатели стандартных номиналов: 10; 16; 25; 32; 40 А. Как определить какую нагрузку они выдерживают и сколько розеток можно подключить к одному выключателю.

Скорее всего речь идет о бытовой однофазной сети напряжением 220 А и можно воспользоваться теми же формулами, что описаны выше.

Но для приблизительных расчетов можно воспользоваться приведенными коэффициентами. Для однофазной сети это 4,6. Например нужно быстро прикинуть какую мощность выдержит автомат на 16А

16/4,6 =3,47 кВт

Это довольно много, значит можно смело подключать четыре розетки, например, на кухне. Каждая бытовая розетка рассчитана на ток 10 А. Но вряд ли все четыре розетки будут задействованы и загружены одновременно. Возможна ситуация, когда одновременно работает электрочайник и микроволновая печь, но их суммарную нагрузку (чайник 2 кВт + микроволновка 1 кВт) автомат вполне выдержит.

Для особо мощных потребителей стиральной машины или электродуховки лучше выделить отдельный автоматический выключатель на одну розетку.

Электроплиту с духовкой нужно запитывать отдельной кабельной линией через специальный силовой разъем. В квартирах где по проекту изначально предполагалась электроплита вся подводка для подключения должна быть подготовлена строителями.

Для трехфазных сетей тоже есть такие приблизительные коэффициенты, но там еще нужно учитывать к фазному или линейному напряжению должна быть подключена нагрузка (220 или 380В). И если выбрать неправильный вариант можно сильно ошибиться поэтому приводить в этой статье мы их не будем. Лучше обратиться к профессионалам в крайнем случае воспользоваться одним из множества онлайн калькуляторов для расчетов мощности и тока.

Не менее важно правильно подобрать сечение проводов и кабелей для проводки, см. таблицу ниже.

Надеемся материал статьи был для вас полезен. Если нужно подобрать автоматические выключатели и корпус для квартирного щитка звоните по номеру 066 165-65-35.

Понятие силы тока, мощности, напряжения

Напряжение – это отношение работы, выполненной электрическим полем для перенесения заряда, к значению переносимого заряда на полосе цепи. Этот параметр выражает работу, проделанную полем для передачи заряда между двумя точками. Единицей измерения является Вольт.

Можно провести аналогию описываемых параметров “силы”, “мощности” и “напряжения” с течением воды, где число ампер (сила тока) – это объем воды, пробегающей за единицу времени (обусловливается расходованием электричества, иными словами зависит от того, насколько сильно открыт кран), количество ватт (мощность) – это, к примеру, действие по приведению в движение лопастей турбины (давление перемноженное на силу тока), а значение вольт (напряжение) – это напор воды в трубопроводе. Стало быть, на блоке питания принципиальной является мощность, то есть, выдержит ли прибор, на батарейке – напряжение, потянет ли пользователь. На устройствах для электросети с установленным напряжением (220 вольт у нас) максимум силы тока, при перемножении этого показателя на значение напряжения, параллельно является и максимумом мощности.

Как же вычислить мощность с помощью величины напряжения и силы тока?

«Мощность» = «Сила тока» (Амперы) умножить на «Напряжение» (Ватты).

Как провести расчет силы тока по мощности и напряжению?

Исходя из предыдущей формулы, можем найти значение силы тока:

«Сила тока» = «Мощность» (Вольт-ампер) разделить на «Напряжение» (Ватты).

Существует еще пара значимых факторов, ежели речь идет об электричестве:

— Типичные розетки предусмотрены для силы тока числом 16 ампер. Так, как напряжение в электросети 220 вольт, значит, граничная мощность равна: 16 ампер умножить на 220 вольт = 3520 ватт (3,52 киловатт).
— В производстве розеток, в основном, используют 16-амперные автоматы. Из этого следует, что, когда на линии электропередачи с 16-амперным автоматом сила тока превысит 16 ампер (либо мощность возрастет свыше 3,52 киловатт), прибор автоматически вырубится.

В частности, если в вашем доме проведена индивидуальная линия для кухонных розеток, то во время подсоединения к данной линии сразу двух электрообогревателей, с мощностью обоих в 2 киловатта, автомат разъединит электрическую цепь.

Мощность электрического тока

Обычно электрический ток сравнивают с течением жидкости по трубке, а напряжение или разность потенциалов — с разностью уровней жидкости.

В этом случае поток воды, падающий сверху вниз, несет с собой определенное количество энергии. В условиях свободного падения эта энергия растрачивается бесполезно для человека. Если же направить падающий поток воды на лопасти турбины, то последняя начнет вращаться и сможет производить полезную работу.

Работа, производимая потоком воды в течение определенного промежутка времени, например, в течение одной секунды, будет тем больше, чем с большей высоты падает поток и чем больше масса падающей воды.

Точно так же и электрический ток, протекая по цепи от высшего потенциала к низшему, совершает работу. В каждую данную секунду времени будет совершаться тем больше работы, чем больше разность потенциалов и чем большее количество электричества ежесекундно проходит через поперечное сечение цепи.

Мощность электрического тока это количество работы, совершаемой за одну секунду времени, или скорость совершения работы.

Количество электричества, проходящего через поперечное сечение цепи в течение одной секунды, есть не что иное, как сила тока в цепи. Следовательно, мощность электрического тока будет прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) и силе тока в цепи.

Для измерения мощности электрического тока принята единица, называемая ватт (Вт).

Мощностью в 1 Вт обладает ток силой в 1 А при разности потенциалов, равной 1 В.

Для вычисления мощности постоянного тока в ваттах нужно силу тока в амперах умножить на напряжение в вольтах.

Если обозначить мощность электрического тока буквой P, то приведенное выше правило можно записать в виде формулы

P = I*U. (1)

Воспользуемся этой формулой для решения числового примера. Требуется определить, какая мощность электрического тока необходима для накала нити радиолампы, если напряжение накала равно 4 в, а ток накала 75 мА

Определим мощность электрического тока, поглощаемую нитью лампы:

Р= 0,075 А*4 В = 0,3 Вт.

Мощность электрического тока можно вычислить и другим путем. Предположим, что нам известны сила тока в цепи и сопротивление цепи, а напряжение неизвестно.

В этом случае мы воспользуемся знакомым нам соотношением из закона Ома:

U=IR

и подставим правую часть этого равенства (IR) в формулу (1) вместо напряжения U.

Тогда формула (1) примет вид:

P = I*U =I*IR

Р = I 2 *R. (2)

Например, требуется узнать, какая мощность теряется в реостате сопротивлением в 5 Ом, если через него проходит ток, силой 0,5 А. Пользуясь формулой (2), найдем:

P= I 2 *R = (0,5) 2 *5 =0,25*5 = 1,25 Вт.

Наконец, мощность электрического тока может быть вычислена и в том случае, когда известны напряжение и сопротивление, а сила тока неизвестна. Для этого вместо силы тока I в формулу (1) подставляется известное из закона Ома отношение U/R и тогда формула (1) приобретает следующий вид:

Р = I*U=U 2 /R (3)

Например, при 2,5 В падения напряжения на реостате сопротивлением в 5 Ом поглощаемая реостатом мощность будет равна:

Р = U 2 /R=(2,5) 2 /5=1,25 Вт

Таким образом, для вычисления мощности требуется знать любые две из величин, входящих в формулу закона Ома.

Мощность электрического тока равна работе электрического тока, производимой в течение одной секунды.

P = A/t

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!