Розрахунок ел навантажень. Як розрахувати навантаження на відділ кадрів Основні види розрахунку перерізу

Розрахунок навантаження на фундамент необхідний для правильного вибору його геометричних розмірів та площі підошви фундаменту. Зрештою, від правильного розрахунку фундаменту залежить міцність та довговічність усієї будівлі. Розрахунок зводиться до визначення навантаження на квадратний метр ґрунту та порівняння його з допустимими значеннями.

Для розрахунку необхідно знати:

• Регіон, де будується будинок;
• Тип ґрунту та глибину залягання ґрунтових вод;
• Матеріал, з якого буде виконано конструктивні елементи будівлі;
• Планування будівлі, поверховість, тип покрівлі.

З необхідних даних, розрахунок фундаменту чи його остаточна перевірка проводиться після проектування будови.

Спробуємо розрахувати навантаження на фундамент для одноповерхової оселі, виконаної з повнотілої цегли суцільної кладки, з товщиною стін 40 см. Габарити будинку - 10х8 метрів. Перекриття підвального приміщення – залізобетонні плити, перекриття 1 поверху – дерев'яне за сталевими балками. Дах двосхилий, покритий металочерепицею, з ухилом 25 градусів. Регіон – Підмосков'я, тип ґрунту – вологі суглинки з коефіцієнтом пористості 0,5. Фундамент виконується з дрібнозернистого бетону, товщина стінки фундаменту для розрахунку дорівнює товщині стіни.

Визначення глибини закладання фундаменту

Глибина закладення залежить від глибини промерзання та типу ґрунту. У таблиці наведено довідкові величини глибини промерзання ґрунту у різних регіонах.

Таблиця 1 – Довідкові дані про глибину промерзання ґрунту

Довідкова таблиця для визначення глибини закладання фундаменту по регіонах

Глибина закладення фундаменту в загальному випадку має бути більшою за глибину промерзання, але є винятки, обумовлені типом ґрунту, вони вказані в таблиці 2.

Таблиця 2 - Залежність глибини закладення фундаменту від типу ґрунту

Глибина закладення фундаменту необхідна для подальшого розрахунку навантаження на ґрунт та визначення його розмірів.

Визначаємо глибину промерзання ґрунту за таблицею 1. Для Москви вона становить 140 см. За таблицею 2 знаходимо тип ґрунту – суглинки. Глибина закладення повинна бути не меншою за розрахункову глибину промерзання. Тому глибина закладення фундаменту для будинку вибирається 1,4 метра.

Розрахунок навантаження покрівлі

Навантаження покрівлі розподіляється між тими сторонами фундаменту, на які через стіни спирається кроквяна система. Для звичайного двосхилий даху це зазвичай дві протилежні сторони фундаменту, для чотирисхилий - всі чотири сторони. Розподілене навантаження покрівлі визначається за площею проекції даху, віднесеної до площі навантажених сторін фундаменту, та помноженої на питому вагу матеріалу.

Таблиця 3 – Питома вага різних видів покрівлі

Довідкова таблиця - Питома вага різних видів покрівлі.

1. Визначаємо площу проекції покрівлі. Габарити будинку – 10х8 метрів, площа проекції двосхилим даху дорівнює площі будинку: 10 · 8 = 80 м 2 .
2. Довжина фундаменту дорівнює сумі двох його довгих сторін, так як двосхилий дах спирається на дві довгі протилежні сторони. Тому довжину навантаженого фундаменту визначаємо як 10 2 = 20 м.
3. Площа навантаженого покрівлею фундаменту товщиною 0,4 м: 20 0,4 = 8 м 2 .
4. Тип покриття – металочерепиця, кут ухилу – 25 градусів, отже розрахункове навантаження за таблицею 3 дорівнює 30 кг/м 2 .
5. Навантаження покрівлі на фундамент дорівнює 80/8 30 = 300 кг/м 2 .

Розрахунок снігового навантаження

Снігове навантаження передається на фундамент через покрівлю та стіни, тому навантажені виявляються ті самі сторони фундаменту, що і при розрахунку даху. Обчислюється площа снігового покриву, що дорівнює площі даху. Отримане значення ділять на площу навантажених сторін фундаменту і множать на питому снігове навантаження, визначене картою.

Таблиця - розрахунок снігового навантаження на фундамент

1. Довжина скату для даху з ухилом 25 градусів дорівнює (8/2)/cos25° = 4,4 м.
2. Площа даху дорівнює довжині ковзана помноженої на довжину ската (4,4 · 10) · 2 = 88 м 2 .
3. Снігове навантаження для Підмосков'я по карті дорівнює 126 кг/м 2 . Помножуємо її на площу даху та ділимо на площу навантаженої частини фундаменту 88 126/8 = 1386 кг/м 2 .

Розрахунок навантаження перекриттів

Перекриття, як і дах, спираються зазвичай на дві протилежні сторони фундаменту, тому розрахунок ведеться з урахуванням площі цих сторін. Площа перекриттів дорівнює площі будівлі. Для розрахунку навантаження перекриттів потрібно враховувати кількість поверхів та перекриття підвалу, тобто підлогу першого поверху.

Площа кожного перекриття множать на питому вагу матеріалу таблиці 4 і ділять на площу навантаженої частини фундаменту.

Таблиця 4 - Питома вага перекриттів

1. Площа перекриттів дорівнює площі будинку – 80 м2. У будинку два перекриття: одне із залізобетону та одне – дерев'яне по сталевих балках.
2. Помножуємо площу залізобетонного перекриття на питому вагу з таблиці 4: 80 500 = 40000 кг.
3. Помножуємо площу дерев'яного перекриття на питому вагу таблиці 4: 80·200=16000 кг.
4. Підсумовуємо їх і знаходимо навантаження на 1 м 2 частини фундаменту, що навантажується: (40000+16000)/8=7000 кг/м 2 .

Розрахунок навантаження стін

Навантаження стін визначається як об'єм стін, помножений на питому вагу таблиці 5, отриманий результат ділять на довжину всіх сторін фундаменту, помножену на його товщину.

Таблиця 5 – Питома вага матеріалів стін

Таблиця - Питома вага стін

1. Площа стін дорівнює висоті будівлі, помноженої на периметр будинку: 3 · (10 · 2 +8 · 2) = 108 м 2 .
2. Об'єм стін – це площа, помножена на товщину, він дорівнює 108 0,4 = 43,2 м 3 .
3. Знаходимо вагу стін, помноживши обсяг на питому вагу матеріалу таблиці 5: 43,2·1800=77760 кг.
4. Площа всіх сторін фундаменту дорівнює периметру, помноженому на товщину: (10 · 2 +8 · 2) · 0,4 = 14,4 м 2 .
5. Питоме навантаження стін на фундамент дорівнює 77760/14,4 = 5400 кг.

Попередній розрахунок навантаження фундаменту на ґрунт

Навантаження фундаменту на ґрунт розраховують як добуток обсягу фундаменту на питому щільність матеріалу, з якого він виконаний, розділене на 1 м 2 площі його основи. Об'єм можна знайти як добуток глибини закладення на товщину фундаменту. Товщину фундаменту приймають за попереднього розрахунку рівної товщині стін.

Таблиця 6 – Питома густина матеріалів фундаменту

Таблиця - питома щільність матеріал для ґрунту

1. Площа фундаменту – 14,4 м 2 , глибина закладення – 1,4 м. Об'єм фундаменту дорівнює 14,4 · 1,4 = 20,2 м 3 .
2. Маса фундаменту з дрібнозернистого бетону дорівнює: 20,2 · 1800 = 36360 кг.
3. Навантаження на ґрунт: 36360/14,4=2525 кг/м 2 .

Розрахунок загального навантаження на 1 м 2 ґрунту

Результати попередніх розрахунків підсумовуються, при цьому обчислюється максимальне навантаження на фундамент, яке буде більшим для тих його сторін, на які спирається дах.

Умовний розрахунковий опір ґрунту R 0 визначають за таблицями СНиП 2.02.01-83 «Підстави будівель та споруд».

1. Підсумовуємо вагу даху, снігове навантаження, вага перекриттів та стін, а також фундаменту на ґрунт: 300+1386+7000+5400+2525=16 611 кг/м 2 =17 т/м 2 .
2. Визначаємо умовний розрахунковий опір ґрунту за таблицями СНіП 2.02.01-83. Для вологих суглинків з коефіцієнтом пористості 0,5 R 0 становить 2,5 кг/см 2 або 25 т/м 2 .

З розрахунку видно, що навантаження на ґрунт знаходиться в межах допустимого.

Визначення максимальних навантажень методом коефіцієнта попиту

Цей метод є найпростішим і зводиться до підрахунку максимального активного навантаження за формулою:

p align="justify"> Метод коефіцієнта попиту може застосовуватися для підрахунку навантажень за тими окремими групами електроприймачів, цехах і підприємствам в цілому, для яких є дані про величину цього коефіцієнта (див. ).

При підрахунку навантажень за окремими групами електроприймачів цей метод рекомендується застосовувати для тих груп, електроприймачі яких працюють з постійним завантаженням та з коефіцієнтом включення, рівним (або близьким) одиниці, як, наприклад, електродвигуни насосів, вентиляторів тощо.

За отриманим для кожної групи електроприймачів значенням Р30 визначається реактивне навантаження:

причому tanφ визначається по cosφ, характерному для цієї групи електроприймачів.

Потім проводиться роздільне підсумовування активних та реактивних навантажень та знаходження повного навантаження:

Навантаження ΣР30 і ΣQ30 є суми максимумів за окремими групами електроприймачів, тоді як фактично слід було б визначати максимум суми. Тому при визначенні навантажень на ділянку мережі з великою кількістю різнорідних груп електроприймачів слід вводити коефіцієнт суміщення максимумів КΣ, тобто приймати:

Величина КΣ лежить у межах від 0,8 до 1, причому нижня межа приймається зазвичай при підрахунках навантажень по всьому підприємству загалом.

Для великої потужності, а також для електроприймачів, які рідко або навіть вперше зустрічаються в проектній практиці, коефіцієнти попиту повинні виявлятися шляхом уточнення спільно з технологами фактичних коефіцієнтів завантаження.

Визначення максимальних навантажень методом двочленного виразу

Цей метод було запропоновано інж. Д. С. Лівшиць спочатку для визначення розрахункових навантажень для електродвигунів індивідуального приводу металообробних верстатів, а потім був поширений і на інші групи електроприймачів.

За цим методом півгодинний максимум активного навантаження для групи електроприймачів однакового режиму роботи визначається з виразу:

де Руn - встановлена ​​потужність n найбільших за потужністю електроприймачів, b, с-коефіцієнти, постійні для тієї чи іншої групи електроприймачів однакового режиму роботи.

За фізичним змістом перший член розрахункової формули визначає середню потужність, а другий - додаткову потужність, яка може мати місце протягом півгодини в результаті збігу максимумів навантаження окремих електроприймачів групи. Отже:

Звідси випливає, що при малих значеннях Руп порівняно з Ру, що має місце при великій кількості електроприймачів більш менш однакової потужності, К30 ≈КИ, і другим членом розрахункової формули можна в таких випадках знехтувати, прийнявши Р30 ≈ bРп ≈ Рср.см. Навпаки, при невеликій кількості електроприймачів, особливо в тому випадку, якщо вони різко різняться за потужністю, вплив другого члена формули стає дуже суттєвим.

Підрахунки за цим методом більш громіздкі, ніж за методом коефіцієнта попиту. Тому застосування методу двочленного висловлювання виправдовує себе лише груп електроприймачів, які працюють зі змінною завантаженням і з малими коефіцієнтами включення, котрим коефіцієнти попиту або взагалі відсутні, або можуть призвести до хибним результатам. Зокрема, наприклад, можна рекомендувати застосування цього методу для електродвигунів металообробних верстатів і електропечей опору невеликих потужностей з періодичним завантаженням виробів.

Методика визначення цього методу повного навантаження S30 аналогічна викладеної для методу коефіцієнта попиту.

Визначення максимальних навантажень методом ефективного числа електроприймачів.

Під ефективним числом електроприймачів розуміється така кількість приймачів, рівновеликих за потужністю і однорідних за режимом роботи, що зумовлює ту саму величину розрахункового максимуму, що й група приймачів різних за потужністю та режимом роботи.

Ефективна кількість електроприймачів визначається з виразу:

За величиною n е і коефіцієнт використання, відповідного даної групі електроприймачів, за довідковими таблицями визначається коефіцієнт максимуму КМ а потім і півгодинний максимум активного навантаження

Для підрахунку навантаження будь-якої однієї групи електроприймачів однакового режиму роботи визначення пе має сенс тільки в тому випадку, якщо електроприймачі, що входять до групи, значно відрізняються за потужністю.

При однаковій потужності р електроприймачів, що входять до групи

т. е. ефективне число електродвигунів дорівнює фактичному. Тому при однакових або мало відмінних потужностях електроприймачів групи визначення КМ рекомендується проводити за фактичною кількістю електроприймачів.

При підрахунку навантаження для кількох груп електроприймачів доводиться визначати середнє значення коефіцієнта використання за такою формулою:

Метод ефективного числа електроприймачів застосовується для будь-яких груп електроприймачів, у тому числі і для електроприймачів повторно-короткочасного режиму роботи. У разі встановлена ​​потужність Ру приводиться до ПВ= 100%, т. е. до тривалого режиму роботи.

Метод ефективного числа електроприймачів краще за інших методів тим, що у визначенні навантаження бере участь коефіцієнт максимуму, що є функцією числа електроприймачів. Інакше висловлюючись, цим шляхом підраховується максимум суми навантажень окремих груп, а чи не сума максимумів, як і має місце, наприклад, при методі коефіцієнта попиту.

Щоб підрахувати реактивну складову навантаження Q30 за знайденим значенням Р30 необхідно визначити tanφ. Для цієї мети доводиться підраховувати середньозмінні навантаження по кожній групі електроприймачів та визначати tanφ із співвідношення:

Повертаючись до визначення пэ, слід зазначити, що при великій кількості груп та різної потужності окремих електроприймачів у групах перебування ΣРу2 виявляється практично неприйнятним. Тому застосовують спрощений метод визначення пэ залежно від відносного значення афективного числа електроприймачів п'е = nе/n.

Це число знаходять за довідковими таблицями залежно від співвідношень:

де n1 - число електроприймачів, кожен з яких має потужність, не меншу половину потужності найбільш потужного електроприймача, ΣРупг1 - сума встановлених потужностей цих електроприймачів, n - число всіх електроприймачів, ΣPу-сума встановлених потужностей всіх електроприймачів.

Визначення максимальних навантажень за питомими нормами витрати електроенергії на одиницю продукції, що випускається.

Маючи у своєму розпорядженні відомості про планову продуктивність підприємства, цеху або технологічної групи приймачів і про , можна підрахувати максимальне півгодинне активне навантаження за виразом,

де Wyд-питома витрата електроенергії на тонну продукції, М-річний випуск продукції, Тм.а-річне число годин використання максимуму активного навантаження.

При цьому повне навантаження визначають, виходячи із середньозваженого річного коефіцієнта потужності:

Цей метод підрахунку може бути орієнтовного визначення навантажень на підприємствах загалом чи окремим цехам, які випускають закінчену продукцію. Для підрахунку навантажень за окремими ділянками електричних мереж застосування цього методу, зазвичай, виявляється неможливим.

Окремі випадки визначення максимальних навантажень при числі електроприймачів до п'яти

Підрахунок навантажень груп з малою кількістю електроприймачів можна робити такими спрощеними способами.

1. За наявності групи двох чи трьох електроприймачів можна за розрахункове максимальне навантаження приймати суму номінальних потужностей електроприймачів:

і відповідно

Для електроприймачів, однорідних за типом, потужністю та режимом роботи, допустимо арифметичне складання повних потужностей. Тоді,

2. За наявності у групі чотирьох - п'яти однорідних за типом, потужністю та режимом роботи електроприймачів підрахунок максимального навантаження можна проводити, виходячи з середнього коефіцієнта завантаження, і допускати в цьому випадку арифметичне складання повних потужностей:

3. При тому числі різнотипних електроприймачів за розрахункове максимальне навантаження слід приймати суму творів номінальних потужностей електроприймачів та коефіцієнтів завантаження, характерних для цих електроприймачів:

і відповідно:

Визначення максимальних навантажень за наявності у групі, поряд з трифазними, також однофазних електроприймачів

Якщо сумарна встановлена ​​потужність стаціонарних і пересувних однофазних електроприймачів не перевищує 15% сумарної потужності трифазних електроприймачів, то все навантаження можна вважати трифазним, незалежно від рівня рівномірності розподілу однофазних навантажень по фазах.

В іншому випадку, тобто якщо сумарна встановлена ​​потужність однофазних електроприймачів перевищує 15% сумарної потужності трифазних електроприймачів, розподіл однофазних навантажень по фазах слід проводити з таким розрахунком, щоб досягався найбільший ступінь рівномірності.

Коли це вдається, підрахунок навантажень можна проводити звичайним способом, якщо ні, то підрахунок слід вести для однієї найбільш завантаженої фази. При цьому можливі два випадки:

1. всі однофазні електроприймачі включені на фазну напругу,

2. у числі однофазних електроприймачів є такі, які включені на лінійну напругу.

У першому випадку за встановлені потужності слід приймати у груп трифазних електроприймачів (якщо вони є) одну третину їх фактичної потужності, у груп однофазних електроприймачів - потужність, підключену до найбільш завантаженої фази.

По отриманим таким шляхом фазним потужностям підраховують будь-яким із способів максимальне навантаження найбільш завантаженої фази, а потім, множачи це навантаження на 3, визначають навантаження трифазної лінії.

У другому випадку найбільш завантажену фазу можна визначити лише шляхом підрахунку середніх потужностей, для чого однофазні навантаження, включені на лінійну напругу, необхідно призвести до відповідних фаз.

Наведену до фази активну потужність однофазних приймачів, включених, наприклад, між фазами ab і ас, визначають за виразом:

Відповідно, реактивна потужність таких приймачів

тут Рab, Рас - потужності, приєднані на лінійну напругу відповідно між фазами ab і ас, p(ab)a, p(ac)a, q(ab)a, q(ac)a, - коефіцієнти приведення навантажень, включених на лінійне напруга, до фази а.

Шляхом кругової перестановки індексів можуть бути висловлені для приведення потужності до будь-якої фази.

Щоб правильно прокласти електропроводку, забезпечити безперебійну роботу всієї електросистеми і виключити ризик виникнення пожежі, необхідно перед закупівлею кабелю здійснити розрахунок навантажень на кабель визначення необхідного перерізу.

Існує кілька видів навантажень, і максимально якісного монтажу електросистеми необхідно проводити розрахунок навантажень на кабель за всіма показниками. Перетин кабелю визначається за навантаженням, потужністю, струмом і напругою.

Розрахунок перетину за потужністю

Для того, щоб зробити , необхідно скласти всі показники електрообладнання, що працює в квартирі. Розрахунок електричних навантажень на кабель здійснюється лише після цієї операції.

Розрахунок перерізу кабелю за напругою

Розрахунок електричних навантажень на провід обов'язково включає . Існує кілька видів електричної мережі - однофазна на 220 вольт, а також трифазна - на 380 вольт. У квартирах і житлових приміщеннях зазвичай використовується однофазна мережа, тому в процесі розрахунку необхідно враховувати даний момент — у таблицях для розрахунку перерізу обов'язково вказується напруга.

Розрахунок перерізу кабелю по навантаженню

Таблиця 1. Встановлена ​​потужність (кВт) для кабелів, що прокладаються відкрито

Таблиця 2. Встановлена ​​потужність (кВт) для кабелів, що прокладаються у штробі або трубі

Кожен електроприлад, встановлений у будинку, має певну потужність - цей показник вказується на шильдиках приладів або технічному паспорті обладнання. Щоб здійснити, необхідно підрахувати загальну потужність. Розраховуючи переріз кабелю по навантаженню, необхідно переписати все електрообладнання, а також потрібно продумати, яке обладнання може додатися в майбутньому. Оскільки монтаж проводиться на тривалий термін, необхідно подбати про це питання, щоб різке збільшення навантаження не призвело до аварійної ситуації.

Наприклад, у вас вийшла сума загальної напруги 15000 Вт. Оскільки у переважній більшості житлових приміщень напруга становить 220 В, ми розрахуємо систему електропостачання з урахуванням однофазного навантаження.

Далі необхідно продумати, скільки обладнання може працювати одночасно. У результаті у вас вийде значна цифра: 15 000 (Вт) х 0,7 (коефіцієнт одночасності 70%) = 10 500 Вт (або 10,5 кВт) - на це навантаження має бути розрахований кабель.

Також вам необхідно визначити, з якого матеріалу будуть виконані жили кабелю, оскільки різні метали мають різні провідні властивості. У житлових приміщеннях переважно використовують мідний кабель, оскільки його провідні властивості набагато перевищують показники алюмінію.

Варто враховувати, що кабель обов'язково повинен мати три жили, оскільки у приміщеннях системи електропостачання потрібно заземлення. Крім того, необхідно визначити, який вид монтажу ви використовуватимете - відкритий або прихований (під штукатуркою або в трубах), оскільки від цього також залежить розрахунок перерізу кабелю. Після того як ви визначилися з навантаженням, матеріалом жили та видом монтажу, ви можете переглянути потрібний перетин кабелю в таблиці.

Розрахунок перерізу кабелю струмом

Спочатку необхідно здійснити розрахунок електричних навантажень на кабель та з'ясувати потужність. Припустимо, що потужність вийшла 4,75 кВт, ми вирішили використати мідний кабель (провід) та прокладати його в кабель-каналі. виробляється за формулою I = W/U, де W - потужність, а U - напруга, яка становить 220 В. Відповідно до цієї формули, 4750/220 = 21,6 А. Далі дивимося по таблиці 3, у нас виходить 2, 5мм.

Таблиця 3. Допустимі струмові навантаження для кабелю з мідними жилами приховано, що прокладається.

Стаття розрахована на тих, хто має знання в електротехніці в обсязі середньої школи та бажає ознайомитися із застосуванням електротехнічних розрахунків у деяких випадках повсякденного життя. Відгуки та побажання щодо додавання інших розрахунків прохання писати в коментарях.

1. Розрахунок величини змінного електричного струму при однофазному навантаженні.

Припустимо, що у нас звичайний будинок або квартира, в якій є електрична мережа змінного струму напругою 220 вольт.

У будинку є електроприлади:

1. Для освітлення будинку встановлено 5 електролампочок по 100 ватів кожна та 8 електролампочок потужністю 60 ватів кожна. 2. Електродуховка, потужністю 2 кіловати або 2000 ватів. 3. ТБ, потужністю 0,1 кіловат або 100 ват. 4. Холодильник, потужністю 0,3 кіловати або 300 ватів. 5. Пральна машина потужністю 0,6 кіловат або 600 Вт. Нас цікавить, який струм протікатиме на введенні в наш будинок або квартиру при одночасної роботі всіх перелічених вище приладів і чи не пошкодиться наш електролічильник, розрахований на струм 20 ампер?

Розрахунок: 1, Визначаємо сумарну потужність усіх приладів: 500 + 480 + 2000 + 100 + 300 + 600 = 3980 ват 2. Струм, що протікає у дроті за такої потужності визначається за формулою:

Де: I – струм в амперах (А) Р – потужність у ватах (Вт) U – напруга у вольтах (В) cos φ – коефіцієнт потужності (для побутових електромереж можна прийняти 0,95) Підставимо числа у формулу: І = 3980 / 220 * 0,95 = 19,04 А Висновок: Лічильник витримає, оскільки струм у ланцюзі менше 20 А. Для зручності користувачів нижче наведено форму розрахунку струму.

Вам слід ввести у відповідні поля форми сумарне значення потужності у ватах всіх ваших електроприладів, напруга у вольтах, зазвичай 220 та коефіцієнта потужності, 0,95 для побутового навантаження, натиснути кнопку "Обчислити" і в полі "Струм" з'явиться величина струму в амперах. Якщо у вас навантаження в кіловатах, слід перевести її у вати, для чого помножити на 1000. Для очищення введеного значення потужності слід натиснути кнопку "Очистити". Очищення введених за замовчуванням значень напруги та косинуса слід провести клавішою delete, перемістивши курсор у відповідну комірку (при необхідності).

Форма розрахунку визначення струму при однофазному навантаженні.

Такий же розрахунок можна виконати для торгової точки, гаража або будь-якого об'єкта, що має однофазне введення. А як бути, коли відомий струм, який ми визначили за допомогою струмовимірювальних кліщів або амперметра, нам необхідно знати підключену потужність?

Форма розрахунку визначення потужності при однофазному навантаженні.

А яке значення cos φ для інших струмоприймачів?(Увага! Значення косинуса фі у Вашого обладнання можуть відрізнятися від вказаних): Лампи розжарювання та електронагрівальні прилади з нагріванням опором (cosφ ≈ 1,0) Асинхронні двигуни, при неповному завантаженні (cosφ ≈ 0,5) Випрямні електролізні установки (cosφ ≈ 0 ,6) Електродугові печі (cosφ ≈ 0,6) Індукційні печі (cosφ ≈ 0,2-0,6) Водяні насоси (cosφ ≈ 0,8) Компресори (cosφ ≈ 0,7) Машини, верстати (cosφ ≈ 0, 5) Зварювальні трансформатори (cosφ ≈ 0,4) Лампи денного світла, підключені через електромагнітний дросель (cosφ ≈ 0,5-0,6)

2. Розрахунок величини постійного електричного струму.

Постійний струм для побуту застосовується в основному в електронних приладах, а також бортової електромережі автомобіля. Допустимо, ви вирішили встановити додаткову фару в автомобілі з лампою потужністю 60 ват і підключити її від фари ближнього світла. І одразу виникає питання - чи витримає існуючий запобіжник на 10 ампер для фари ближнього світла при підключенні ще однієї фари?

Розрахунок: Припустимо, що потужність лампи фари ближнього світла 65 Вт. Підрахуємо струм за формулою:

де: I - струм в амперах (А) Р - потужність у ватах (Вт) U - напруга у вольтах (В)

Як бачимо, на відміну формули для змінного струму - cos φ - тут немає. Підставимо числа у формулу: І = 65/12 = 5,42 А 65 Вт - потужність лампи 12 В - напруга в бортовій мережі автомобіля 5,42 А - струм у ланцюгу лампи. Потужність двох ламп в основній та додатковій фарах складе 60+65 = 125 вт. з великим струмом уставки. Перед заміною необхідно перевірити величину тривало допустимого струму для дроту цього ланцюга, причому струм спрацьовування запобіжника повинен бути меншим за довго допустимий струм дроту.

Для зручності користувачів нижче наведено форму розрахунку струму. Вам слід ввести у відповідні поля форми сумарне значення потужності у ватах всіх ваших електроприладів, напругу у вольтах, натиснути кнопку "Обчислити" і в полі "Струм" з'явиться величина струму в амперах. Для очищення слід натиснути кнопку "Очистити". Форма розрахунку визначення постійного струму.

3. Розрахунок величини змінного електричного струму при трифазному навантаженні.

Тепер припустимо, що у нас звичайний будинок або квартира в якій є електрична мережа змінного струму напругою 380/220 вольт. Чому вказуються дві напруги - 380 В та 220 В? Справа в тому, що при підключенні до трифазної мережі до вашого будинку заходять 4 дроти - 3 фази і нейтраль (за старим - нуль).

Так ось, напруга між фазними проводами або інакше - лінійна напруга буде 380 В, а між будь-якою з фаз і нейтраллю або інакше фазна напруга буде 220 В. Кожна з трьох фаз має своє позначення латинськими літерами А, В, С. Нейтраль позначається латинською N .

Таким чином, між фазами А і В, А і С, В і С буде напруга 380 В. Між А і N, В і N, С і N буде 220 В і до цих проводів можна підключати електроприлади напругою 220 В, а значить у будинку може бути як трифазна, так і однофазна навантаження.

Найчастіше, є і та, і її називають змішаним навантаженням.

Для початку порахуємо струм при чисто трифазному навантаженні.

У будинку є трифазні електроприлади:

1. Електродвигун, потужністю 3 кіловати або 3000 ватів.

2. Електроводонагрівач потужністю 15 кіловат або 15000 ват.

Взагалі трифазні навантаження прийнято вважати в кіловатах, тому, якщо вони записані у ватах, їх слід розділити на 1000. Нас цікавить, який струм протікатиме на введенні в наш будинок або квартиру при одночасної роботі всіх перелічених вище приладів і чи не пошкодиться наш електролічильник , Розрахований на струм 20 ампер?

Розрахунок: Визначаємо сумарну потужність усіх приладів: 3 кВт + 15 кВт = 18 кВт 2. Струм, що протікає у фазному дроті за такої потужності визначається за формулою:

Де: I – струм в амперах (А) Р – потужність у кіловатах (кВт) U – лінійна напруга, У cos φ – коефіцієнт потужності (для побутових електромереж можна прийняти 0,95) Підставимо числа у формулу: = 28,79 А

Висновок: Лічильник не витримає, тому потрібно замінити струм не менше 30 А. Для зручності користувачів нижче наведена форма розрахунку струму.

Для того, щоб не користуватися калькулятором, просто вводимо свої числа в наведену нижче форму і натискаємо кнопку "Обчислити".

Форма розрахунку визначення струму при трифазному навантаженні.

А як бути, коли відомий струм трифазного навантаження (однаковий для кожної фази), який ми визначили за допомогою струмовимірювальних кліщів або амперметра, а нам необхідно знати підключену потужність?

Перетворимо формулу розрахунку струму до розрахунку потужності.

Для того, щоб не користуватися калькулятором, просто вводимо свої числа в наведену нижче форму і натискаємо кнопку "Обчислити".

Форма розрахунку визначення потужності при трехфазной навантаженні.

Тепер порахуємо струм при змішаному трифазному та однофазному навантаженні.

Отже в будинок заведено 3 фази та електрик, що проводить монтаж електропроводки повинен прагнути до того, щоб фази були навантажені рівномірно, хоча так виходить далеко не завжди.

У нашому будинку вийшло, наприклад, так: - фаза А і нейтраль з напругою між ними, як ми вже знаємо - 220 В заведені в гараж і свердловину і освітлення двору, загальне навантаження - 12 лампочок по 100 ват, електронасос 0,7 кВт чи 700 ват. - фаза В та нейтраль з напругою між ними – 220 В заведені в будинок, загальне навантаження 1800 ват. - фаза С та нейтраль з напругою між ними – 220 В заведені в літню кухню, загальне навантаження електропічки та ламп – 2,2 кВт.

Маємо однофазні навантаження: по фазі А навантаження 1900 ватів, по фазі В - 1800 ватів, по фазі С - 2200 ватів, сумарно по трьох фазах 5,9 кВт. Крім того, на схемі показані трифазні навантаження 3 кВт і 15 кВт, а значить загальна потужність змішаного навантаження складе 23,9 кВт.

Вводимо по черзі значення цих потужностей та обчислюємо струми.

Для фази А буде - 9,09 А, для В - 8,61 А, для С - 10,53 А. Але у нас по проводах всіх трьох фаз вже проходить струм трифазного навантаження, тому, щоб дізнатися сумарне значення струму в кожній з фаз, треба просто скласти струми трифазного та однофазного навантажень. Фаза А 28,79 А + 9,09 А = 37,88 А Фаза В 28,79 А + 8,61 = 37,40 А Фаза С 28,79 А + 10,53 = 39,32 А. Найбільший струм змішаної навантаження у фазі С.

А як бути, коли відомий струм змішаного трифазного навантаження (різний для кожної фази), який ми визначили за допомогою струмовимірювальних кліщів або амперметра, а нам необхідно знати підключену потужність?

У такому разі необхідно визначити споживану потужність кожної з трьох фаз за формою розрахунку для визначення потужності при однофазному навантаженні і потім просто скласти ці потужності, що і дасть нам загальну потужність змішаного трифазного навантаження. Скориставшись прикладом для змішаного навантаження, бачимо, що загальний струм по фазі А становив 37,88 А, фазі В - 37,40 А, фазі З - 39,32 А.

7.2. Перевірка вибраного перерізу втратою напруги.

Для початку за відомою приєднаною потужністю P = 3980 Вт, фазному напрузі U ф = 220 В і косинус фі 0,95 потрібно визначити струм навантаження. Не повторюватимуся, оскільки ми це вже проходили на початку розділу 1. «Розрахунок величини змінного електричного струму при однофазному навантаженні». Крім того, для вибору матеріалу та перерізу дроту до струму навантаження необхідно додати коефіцієнт запасу 30% або, що, те саме, помножити на 1,3. У нашому випадку струм навантаження дорівнює 19,04 А. Коефіцієнт запасу 30% до струму навантаження 1,3 · I н = 1,3 · 19,04 = 24,76 А.

Вибираємо алюмінієвий провід і за таблицею 1.3.5 ПУЕ визначаємо найближчий найбільший переріз, який дорівнює 4 мм 2 для відкрито прокладених проводів при струмі 32 А.

Для того, щоб користувач міг підставляти свої значення нижче, наведена форма розрахунку, що складається з двох частин.

Форма розрахунку для визначення втрат напруги у двопровідній однофазній або двофазній мережі.

Частина 1. Обчислюємо струм навантаження та струм з коефіцієнтом запасу 30% для вибору перерізу дроту.

Для довговічної та надійної роботи електропроводки необхідно правильно вибрати перетин кабелю. Для цього необхідно розрахувати навантаження в електромережі. При проведенні розрахунків слід пам'ятати, що розрахунок навантаження одного електроприладу та групи електроприладів дещо різняться.

Розрахунок струмового навантаження для одиночного споживача

Вибір автомата захисту та розрахунок навантаження для одиночного споживача у квартирній мережі 220 В досить простий. І тому згадуємо головний закон електротехніки – закон Ома. Після чого встановивши потужність електроприладу (вказується в паспорті на електроприлад) і задавшись напругою (для однофазних побутових мереж 220 В) розраховуємо струм, споживаний електроприладом.

Наприклад, побутовий електроприлад має напругу живлення 220 В та паспортну потужність 3 кВт. Застосовуємо закон Ома та отримуємо I ном = Р ном /U ном = 3000 Вт/220 В = 13,6 А. Відповідно для захисту даного споживача електричної енергії необхідно встановити автоматичний вимикач з номінальним струмом 14 А. Оскільки таких не існує, то вибирається найближчий більший, тобто з номінальним струмом 16 А.

Розрахунок струмового навантаження для груп споживачів

Оскільки харчування споживачів електроенергії може здійснюватися як індивідуально, а й у групам, стає актуальним питання розрахунку навантаження групи споживачів, оскільки вони підключатимуться до одного автоматичному вимикачу.

Для розрахунку групи споживачів запроваджують коефіцієнт попиту До с. Він визначає можливість одночасного підключення всіх споживачів групи протягом тривалого часу.

Значення С = 1 відповідає одночасному підключенню всіх електроприладів групи. Природно, що включення одночасно всіх споживачів електроенергії у квартирі річ вкрай рідкісна, я сказав би неймовірна. Існують цілі методики розрахунку коефіцієнтів попиту для підприємств, будинків, під'їздів, цехів тощо. Коефіцієнт попиту квартири буде відрізнятися для різних кімнат, споживачів, а також багато в чому залежатиме від способу життя мешканців.

Тому розрахунок для групи споживачів виглядатиме дещо складніше, оскільки необхідно враховувати цей коефіцієнт.

Нижче в таблиці наведено коефіцієнти попиту для електроприладів невеликої квартири:

Коефіцієнт попиту дорівнюватиме відношенню приведеної потужності до повної К з квартири = 2843/8770 = 0,32.

Розраховуємо струм навантаження Iном = 2843 Вт/220 В = 12,92 А. Вибираємо автомат на 16А.

За наведеними вище формулами ми розрахували робочий струм мережі. Тепер необхідно вибрати перетин кабелю кожного споживача чи груп споживачів.

ПУЭ (правила пристроїв електроустановок) регламентує перетин кабелю щодо різних струмів, напруг, потужностей. Нижче наведена таблиця з якої за розрахунковою потужністю мережі та струму вибирається переріз кабелю для електроустановок з напругою 220 В та 380 В:

У таблиці наведено лише перерізи мідних проводів. Це з тим, що алюмінієві електропроводки в сучасних житлових будинках не прокладаються.

Також нижче наведено таблицю з номенклатурою потужностей побутових електроприладів для розрахунку в мережах житлових приміщень (з нормативів для визначення розрахункових навантажень будівель, квартир, приватних будинків, мікрорайонів).

Типовий варіант вибору перерізу кабелю

Відповідно до перерізу кабелю застосовують автоматичні вимикачі. Найчастіше використовують класичний варіант перерізу дротів:

• Для ланцюгів освітлення перерізу 1,5 мм2;
• Для ланцюгів розеток перерізу 2,5 мм2;
• Для електроплит, кондиціонерів, водонагрівачів – 4 мм2;

Для введення в квартиру харчування використовують 10 мм2 кабель, хоча в більшості випадків вистачає і 6 мм2. Але перетин 10 мм 2 вибирається із запасом, так би мовити з розрахунком на більшу кількість електроприладів. Також на вході встановлюється загальне ПЗВ із струмом відключення 300 мА – його призначення пожежне, оскільки струм відключення занадто великий для захисту людини чи тварини.

Для захисту людей і тварин застосовують ПЗВ із струмом відключення 10 мА або 30 мА безпосередньо в потенційно небезпечних приміщеннях, таких як кухня, ванна, іноді кімнатні групи розеток. Освітлювальна мережа, як правило, ПЗВ не забезпечується.