Формула мощности электрического тока, расчет по мощности и напряжению
Для того, чтобы обеспечить безопасность при эксплуатации промышленных и бытовых электрических приборов, необходимо правильно вычислить сечение питающей проводки и кабеля. Ошибочный выбор сечения жил кабеля может привести из-за короткого замыкания к возгоранию проводки и к возникновению пожара в здании.
Что такое мощность (Р) электротока
Электрическая мощность является физической величиной, характеризующей скорость преобразования или передачи электрической энергии. Единицей измерения по Международной системе единиц (СИ) является ватт, в нашей стране обозначается Вт, международное обозначение — W.
Что влияет на мощность тока
На мощность (Р) влияет величина силы тока и величина приложенного напряжения. Расчет параметров электроэнергии выполняется еще на стадии проектирования электрических сетей объекта. Полученные данные позволяют правильно выбрать питающий кабель, к которому будут подключаться потребители. Для расчетов силы электротока используется значения напряжения сети и полной нагрузки электрических приборов. В соответствии с величиной силы электротока выбирается сечение жил кабелей и проводов.
Отличия мощности при постоянном и переменном напряжении
Ведем обозначения электрических величин, которые приняты в нашей стране:
- Р − активная мощность, измеряется в ваттах, обозначается Вт;
- Q − реактивная мощность, измеряется в вольт амперах реактивных, обозначается ВАр;
- S − полная мощность, измеряется в вольт амперах, обозначается ВА;
- U − напряжение, измеряется в вольтах, обозначается ВА;
- I − ток, измеряется в амперах, обозначается А;
- R − сопротивление, измеряется в омах, обозначается Ом.
Назовем основные отличия P на постоянном и Q на переменном электротоке. Расчет P на постоянном электротоке получается наиболее простым. Для участков электрической цепи справедлив закон Ома. В этом законе задействованы только величина приложенного U (напряжения) и величина сопротивления R.
Расчет S (полной мощности) на переменном электротоке производится несколько сложнее. Кроме P, имеется Q и вводится понятие коэффициента мощности. Алгебраически складывая активную P и реактивную Q, получают общую S.
По какой формуле вычисляется
Расчет силы тока по мощности и напряжению в сети постоянного тока
Для расчета силы I (тока), надо величину U (напряжения) разделить на величину сопротивления.
Расчет силы тока по мощности и напряжению:
I = U ÷ R
Измеряется в амперах.
Для такого случая электрическую Р (активную мощность) можно посчитать как произведение силы электрического I на величину U.
Формула расчета мощности по току и напряжению:
P = U × I
Все компоненты в этих двух формулах характерны для постоянного электротока и их называют активными.
Исходя из этих двух формул, можно вывести также еще две формулы, по которым можно узнавать P:
P = I2 × R
P = U2 ÷ R
Однофазные нагрузки
В однофазных сетях переменного электротока требуется произвести вычисление отдельно для Р и Q нагрузки, затем надо при помощи векторного исчисления их сложить.
В скалярном виде это будет выглядеть так:
S = √P2 + Q2
В результате расчет P, Q, S имеет вид прямоугольного треугольника. Два катета этого треугольника представляют собой P и Q составляющие, а гипотенуза — их алгебраическую сумму.
S измеряется в вольт-амперах (ВА), Q измеряется в вольт-амперах-реактивных (ВАр), Р измеряется в ваттах (Вт).
Зная величины катетов для треугольников, можно рассчитать коэффициент мощности (cos φ). Как это сделать, показано на изображении треугольника.
Расчет в трехфазной сети
Переменный I (ток) отличается от постоянного по всем параметрам, особенно наличием нескольких фаз. Расчет P в трехфазной нагрузке необходим для правильного определения характеристик подключаемой нагрузки. Трехфазные сети широко применяются в связи с удобством эксплуатации и малыми материальными затратами.
Трехфазные цепи могут соединяться двумя способами – звездой и треугольником. На всех схемах фазы обозначают символами А, В, С. Нейтральный провод обозначают символом N.
При соединении звездой различают два вида U (напряжения) – фазное и линейное. Фазное U определяется как U между фазой и нейтральным проводом. Линейное U определяется как U между двумя фазами.
Эти два U связаны между собой соотношением:
UЛ = UФ × √3
Линейные и фазные электротоки при соединении звездой равны друг другу: IЛ = IФ
Форма расчета S при соединении звездой:
S = SA + SB + SC = 3 × U × I
Активная P:
Р = 3 × Uф × Iф × cosφ
Реактивная Q:
Q = √3 × Uф × Iф × sinφ.
При соединении треугольником фазное и линейное U равны друг другу: UЛ = UФ
Линейный I при соединении треугольником определяется по формуле:
IЛ = IФ × √3
Формулы мощности электрического тока при соединении треугольником:
- S = 3 × Sф = √3 × Uф × Iф;
- Р = √3 × Uф × Iф × cosφ;
- Q = √3 × Uф × Iф × sinφ.
Средняя P в активной нагрузке
В электрических сетях P измеряют при помощи специального прибора – ваттметра. Схемы подключения находятся в зависимости от способа подключения нагрузки.
При симметричной нагрузке P измеряется в одной фазе, а полученный результат умножают на три. В случае несимметричной нагрузки для измерения потребуется три прибора.
Параметры P электросети или установки являются важными данными электрического прибора. Данные по потреблению P активного типа передаются за определенный период времени, то есть передается средняя потребляемая P за расчетный период времени.
Подбор номинала автоматического выключателя
Автоматические выключатели защищают электрические аппараты от токов короткого замыкания и перегрузок.
При аварийном режиме они обесточивают защищаемую цепь при помощи теплового или электромагнитного механизма расцепления.
Тепловой расцепитель состоит из биметаллической пластины с различными коэффициентами теплового расширения. Если номинальный ток превышен, пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления.
У электромагнитного расцепителя имеется соленоид с подвижным сердечником. При превышении заданного I, в катушке увеличивается электромагнитное поле, сердечник втягивается в катушку соленоида, в результате чего срабатывает механизм расцепления.
Минимальный I, при котором тепловой расцепитель должен сработать, устанавливается с помощью регулировочного винта.
Ток срабатывания у электромагнитного расцепителя при коротком замыкании равен произведению установленного срабатывания на номинальный электроток расцепителя.
Видео о законах электротехники
Из следующего видео можно узнать, что такое электричество, мощность электрического тока. Даны примеры практического применения законов электротехники.
Закон Ома. Онлайн расчёт для постоянного и переменного тока.
Онлайн расчёт электрических величин напряжения, тока и мощности для участка цепи,
полной цепи, цепи
с резистивными, ёмкостными и индуктивными элементами.
Теория и практика для начинающих.
Начнём с терминологии.
Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц, при котором происходит перенос заряда из одной области
электрической цепи в другую.
Силой электрического тока (I) является величина, которая численно равна количеству заряда Δq, протекающего через заданное поперечное
сечение проводника S за единицу времени Δt: I = Δq/Δt.
Напряжение электрического тока между точками A и B электрической цепи — физическая величина, значение которой равно работе эффективного
электрического поля, совершаемой при переносе единичного пробного заряда из точки A в точку B.
Теперь можно переходить к закону Ома.
Закон Ома был установлен экспериментальным путём в 1826 году немецким физиком Георгом Омом и назван в его честь. По большому счёту, Закон Ома не является фундаментальным законом природы и может быть применим в ограниченных случаях, определяющих зависимость между электрическими величинами, такими как: напряжение, сопротивление и сила тока исключительно для проводников, обладающих постоянным сопротивлением. При расчёте напряжений и токов в нелинейных цепях, к примеру, таких, которые содержат полупроводниковые или электровакуумные приборы, этот закон в простейшем виде уже использоваться не может.
Тем не менее, закон Ома был и остаётся основным законом электротехники, устанавливающим связь силы
электрического тока с сопротивлением и напряжением.
Формулировка закона Ома для участка цепи может быть представлена так: сила тока в проводнике прямо
пропорциональна напряжению (разности потенциалов) на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника
и записана в следующем виде:
где
I – сила тока в проводнике, измеряемая в амперах [А];
U – электрическое напряжение (разность потенциалов), измеря- емая в вольтах [В];
R – электрическое сопротивление проводника, измеряемое в омах [Ом].
Производные от этой формулы приобретают такой же незамысловатый вид: R=U/I и U=R×I.
Зная любые два из трёх приведённых параметров можно произвести и расчёт величины мощности,
рассеиваемой на резисторе.
Мощность является функцией протекающего тока I(А) и приложенного напряжения U(В) и вычисляется по следующим формулам,
также являющимся производными от основной формулы закона Ома:
Формулы, описывающие закон Ома, настолько просты, что не стоят выеденного яйца и, возможно, вообще не заслуживают отдельной крупной статьи на страницах уважающего себя сайта.
Не заслуживают, так не заслуживают. Деревянные счёты Вам в помощь, уважаемые дамы и рыцари!
Считайте, учитывайте размерность, не стирайте из памяти, что:
Единицы измерения напряжения: 1В=1000мВ=1000000мкВ;
Единицы измерения силы тока:1А=1000мА=1000000мкА;
Единицы измерения мощности:1Вт=1000мВт=100000мкВт.
Ну и так, на всякий случай, чисто для проверки полученных результатов, приведём незамысловатую таблицу, позволяющую в онлайн режиме проверить расчёты, связанные со знанием формул закона Ома.
ТАБЛИЦА ДЛЯ ПРОВЕРКИ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЁТОВ ЗАКОНА ОМА.
Вводить в таблицу нужно только два имеющихся у Вас параметра, остальные посчитает таблица.
Все наши расчёты проводились при условии, что значение внешнего сопротивления R значительно превышает внутреннее сопротивление источника напряжения
Если это условие не соблюдается, то под величиной R следует принять сумму внешнего и внутреннего сопротивлений: R = Rвнешн + rвнутр , после чего закон приобретает солидное название — закон Ома для полной цепи:
I=U/(R+r) .
Для многозвенных цепей возникает необходимость преобразования её к эквивалентному виду:
Значения последовательно соединённых резисторов просто суммируются, в то время как значения параллельно соединённых резисторов определяются исходя из формулы: 1/Rll = 1/R4+1/R5
А онлайн калькулятор для расчёта величин сопротивлений при параллельном соединении нескольких проводников можно найти на странице ссылка на страницу.
Теперь, что касается закона Ома для переменного тока.
Если внешнее сопротивление у нас чисто активное (не содержит ёмкостей и индуктивностей), то формула, приведённая выше,
остаётся в силе.
Единственное, что надо иметь в виду для правильной интерпретации закона Ома для переменного тока — под значением U следует
понимать действующее (эффективное) значение амплитуды переменного сигнала.
А что такое действующее значение и как оно связано с амплитудой сигнала переменного тока?
Слева направо нарисованы диаграммы синусоидального сигнала, меандра (прямоугольный сигнал со скважностью, равной 2),
сигнала треугольной формы, сигнала пилообразной формы.
Глядя на рисунок можно осмыслить, что амплитудное значение приведённых сигналов — это максимальное значение, которого достигает
амплитуда в пределах положительной, или отрицательной (в наших случаях они равны) полуволны.
Рассчитываем действующее значение напряжение интересующей нас формы:
Для синуса U = Uд = Uа/√2;
для треугольника и пилы U = Uд = Uа/√3;
С этим разобрались!
Теперь посмотрим, как будет выглядеть формула закона Ома при наличии индуктивности или ёмкости
в цепи переменного тока.
В общем случае смотреться это будет так:
А формула остаётся прежней, просто в качестве сопротивления R выступает полное сопротивление цепи Z,
состоящее из активного, ёмкостного и индуктивного сопротивлений.
Поскольку фазы протекающего через эти элементы тока не одинаковы, то простым арифметическим сложением сопротивлений этих
трёх элементов обойтись не удаётся, и формула приобретает вид:
Реактивные сопротивления конденсаторов и индуктивностей мы с Вами уже рассчитывали на странице
ссылка на страницу и знаем, что величины эти зависят от частоты, протекающего через них тока
и описываются формулами:
Нарисуем таблицу для расчёта полного сопротивления цепи для переменного тока.
Количество вводимых элементов должно быть не менее одного, при наличии
индуктивного или емкостного элемента — необходимо указать значение частоты
f !
КАЛЬКУЛЯТОР ДЛЯ ОНЛАЙН РАСЧЁТА ПОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЦЕПИ.
Теперь давайте рассмотрим практический пример применения закона Ома в цепях переменного тока и рассчитаем
простенький бестрансформаторный источник питания.
Токозадающими цепями в данной схеме являются элементы R1 и С1.
Допустим, нас интересует выходное напряжение Uвых = 12 вольт при токе нагрузки 100 мА.
Выбираем стабилитрон Д815Д с напряжением стабилизации 12В и максимально допустимым током стабилизации 1,4А.
Зададимся током через стабилитрон с некоторым запасом — 200мА.
С учётом падения напряжения на стабилитроне, напряжение на токозадающей цепи равно 220в — 12в = 208в.
Теперь рассчитаем сопротивление этой цепи Z для получения тока, равного 200мА: Z = 208в/200мА = 1,04кОм.
Зададимся номиналами R1 — 30 Ом, С1 — 1 Мкф, частотой сети f — 50 Гц и подставим всё это хозяйство в таблицу.
Получили полное сопротивление цепи, равное 3,183кОм. Многовато будет — надо увеличивать ёмкость С1.
Поигрались туда-сюда, нашли нужное значение ёмкости — 3,18 Мкф, при котором Z = 1,04кОм.
Всё — закон Ома выполнил свою функцию, расчёт закончен, всем спать полчаса!
Расчет мощности по току и напряжению: формулы, правила
Любой из элементов электрической сети является материальным объектом определенной конструкции. Но его особенность состоит в двойственном состоянии. Он может быть как под электрической нагрузкой, так и обесточен. Если электрического подключения нет, целостности объекта ничто не угрожает. Но при присоединении к источнику электропитания, то есть при появлении напряжения (U) и электротока, неправильная конструкция элемента электросети может стать для него фатальной, если напряжение и электроток приведут к выделению тепла.
Далее из статьи наши читатели получат информацию о том, как правильно сделать расчет мощности по току и напряжению, чтобы электрические цепи работали исправно и продолжительно.
Отличия мощности при постоянном и переменном напряжении
Наиболее простым получается расчет мощности электрических цепей на постоянном электротоке. Для их участков справедлив закон Ома, в котором задействовано только приложенное U, и сопротивление. Чтобы рассчитать силу тока I, U делится на сопротивление R:
I=U/R ,
причем искомая сила тока именуется амперами.
А поскольку электрическая мощность Р для такого случая — это произведение U и силы электротока, она так же легко, как и электроток, вычисляется по формуле:
P=U*I ,
причем искомая мощность нагрузки именуется ваттами.
Все компоненты этих двух формул характерны для постоянного электротока и называются активными. Напоминаем нашим читателям, что закон Ома, позволяющий выполнить расчет силы тока, весьма многообразен по своему отображению. Его формулы учитывают особенности физических процессов, соответствующих природе электричества. А при постоянном и переменном U они протекают существенно отличаясь. Трансформатор на постоянном U — это абсолютно бесполезное устройство. Также как синхронные и асинхронные движки.
Принцип их функционирования заключен в изменяющемся магнитном поле, создаваемом элементами электрических цепей, обладающими индуктивностью. А такое поле появляется только как следствие переменного U и соответствующего ему переменного тока. Но электричеству свойственно также и накопление зарядов в элементах электрических цепей. Это явление называется электрической емкостью и лежит в основе конструкции конденсаторов. Параметры, связанные с индуктивностью и емкостью, называют реактивными.
Расчет мощности в цепях переменного электротока
Поэтому, чтобы определить ток по мощности и напряжению как в обычной электросети 220 В, так и в любой другой, где используется переменное U, потребуется учесть несколько активных и реактивных параметров. Для этого применяется векторное исчисление. В результате отображение рассчитываемой мощности и U имеет вид треугольника. Две стороны его — это активная и реактивная составляющие, а третья — их сумма. Например, полная мощность нагрузки S, именуемая вольт-амперами.
Реактивная составляющая называется варами. Зная величины сторон для треугольников мощности и U, можно выполнить расчет тока по мощности и напряжению. Как это сделать, поясняет изображение двух треугольников, показанное далее.
Треугольники мощности и напряженияДля измерения мощности применяются специальные приборы. Причем их многофункциональных моделей совсем мало. Это связано с тем, что для постоянного электротока, а также в зависимости от частоты используется соответствующий конструктивный принцип измерителя мощности. По этой причине прибор, предназначенный для измерения мощности в цепях переменного электротока промышленной частоты, на постоянном электротоке или на повышенной частоте будет показывать результат с неприемлемой погрешностью.
Лабораторный ваттметр Щитовой ваттметрУ большинства наших читателей выполнение того или иного вычисления с использованием величины мощности скорее всего происходит не с измеренным значением, а по паспортным данным соответствующего электроприбора. При этом можно легко рассчитать ток для определения, например, параметров электропроводки или соединительного шнура. Если U известно, а оно в основном соответствует параметрам электросети, расчет тока по мощности сводится к получению частного от деления мощности и U. Полученный таким способом расчетный ток определит сечение проводов и тепловые процессы в электрической цепи с электроприбором.
Но вполне закономерен вопрос, как рассчитать ток нагрузки при отсутствии каких-либо сведений о ней? Ответ следующий. Правильный и полный расчет тока нагрузки, запитанной переменным U, возможен на основании измеренных данных. Они должны быть получены с применением прибора, который замеряет фазовый сдвиг между U и электротоком в цепи. Это фазометр. Полный расчет мощности тока даст активную и реактивную составляющие. Они обусловлены углом φ, который показан выше на изображениях треугольников.
Лабораторный фазометр Щитовой фазометрИспользуем формулы
Этот угол и характеризует фазовый сдвиг в цепях переменного U, содержащих индуктивные и емкостные элементы. Чтобы рассчитывать активные и реактивные составляющие, используются тригонометрические функции, применяющиеся в формулах. Перед тем как посчитать результат по этим формулам, надо, используя калькуляторы или таблицы Брадиса, определить sin φ и cos φ. После этого по формулам
я вычислю искомый параметр электрической цепи. Но следует учесть то, что каждый из параметров, рассчитанный по этим формулам, из-за U, постоянно изменяющегося по законам гармонических колебаний, может принимать либо мгновенное, либо среднеквадратичное, либо промежуточное значение. Три формулы, показанные выше, справедливы при среднеквадратичных значениях силы электротока и U. Каждое из двух остальных значений является результатом расчетной процедуры с использованием другой формулы, учитывающей ход времени t:
Но и это еще не все нюансы. Например, для линий электропередачи применяются формулы, в которых фигурируют волновые процессы. И выглядят они по-другому. Но это уже совсем другая история…
Похожие статьи:Закона Ома для участка цепи
В природе существует два основных вида материалов, проводящие ток и непроводящие (диэлектрики). Отличаются эти материалы наличием условий для перемещения в них электрического тока (электронов).
Из токопроводящих материалов (медь, алюминий, графит, и многие другие), делают электрические проводники, в них электроны не связаны и могут свободно перемещаться.
В диэлектриках электроны привязаны к атомам намертво, поэтому ток в них течь не может. Из них делают изоляцию для проводов, детали электроприборов.
Для того чтобы электроны начали перемещаться в проводнике (по участку цепи пошел ток), им нужно создать условия. Для этого в начале участка цепи должен быть избыток электронов, а в конце – недостаток. Для создания таких условий используют источники напряжения – аккумуляторы, батарейки, электростанции.
Формула Закона Ома
В 1827 году Георг Симон Ом открыл закон силы электрического тока. Его именем назвали Закон и единицу измерения величины сопротивления. Смысл закона в следующем.
Чем толще труба и больше давление воды в водопроводе (с увеличением диаметра трубы уменьшается сопротивление воде) – тем больше потечет воды. Если представить, что вода это электроны (электрический ток), то, чем толще провод и больше напряжение (с увеличением сечения провода уменьшается сопротивление току) – тем больший ток будет протекать по участку цепи.
Сила тока, протекающая по электрической цепи, прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна величине сопротивления цепи.
- где
- I – сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А;
- U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В;
- R – сопротивление, измеряется в омах и обозначается Oм.
Если известны напряжение питания U и сопротивление электроприбора R, то с помощью вышеприведенной формулы, воспользовавшись онлайн калькулятором, легко определить силу протекающего по цепи тока I.
С помощью закона Ома рассчитываются электрические параметры электропроводки, нагревательных элементов, всех радиоэлементов современной электронной аппаратуры, будь то компьютер, телевизор или сотовый телефон.
Применение закона Ома на практике
На практике часто приходится определять не силу тока I, а величину сопротивления R. Преобразовав формулу Закона Ома, можно рассчитать величину сопротивления R, зная протекающий ток I и величину напряжения U.
Величину сопротивления может понадобится рассчитать, например, при изготовлении блока нагрузок для проверки блока питания компьютера. На корпусе блока питания компьютера обычно есть табличка, в которой приведен максимальный ток нагрузки по каждому напряжению. Достаточно в поля калькулятора ввести данные величины напряжения и максимальный ток нагрузки и в результате вычисления получим величину сопротивления нагрузки для данного напряжения. Например, для напряжения +5 В при максимальной величине тока 20 А, сопротивление нагрузки составит 0,25 Ом.
Формула Закона Джоуля-Ленца
Величину резистора для изготовления блока нагрузки для блока питания компьютера мы рассчитали, но нужно еще определить какой резистор должен быть мощности? Тут поможет другой закон физики, который, независимо друг от друга открыли одновременно два ученых физика. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля-Ленца.
Потребляемая нагрузкой мощность прямо пропорциональна приложенной величине напряжения и протекающей силе тока. Другими словами, при изменении величины напряжения и тока будет пропорционально будет изменяться и потребляемая мощность.
- где
- P – мощность, измеряется в ваттах и обозначается Вт;
- U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В;
- I – сила ток, измеряется в амперах и обозначается буквой А.
Зная напряжения питания и силу тока, потребляемую электроприбором, можно по формуле определить, какую он потребляет мощность. Достаточно ввести данные в окошки ниже приведенного онлайн калькулятора.
Закон Джоуля-Ленца позволяет также узнать силу тока, потребляемую электроприбором зная его мощность и напряжение питания. Величина потребляемого тока необходима, например, для выбора сечения провода при прокладке электропроводки или для расчета номинала.
Например, рассчитаем потребляемый ток стиральной машины. По паспорту потребляемая мощность составляет 2200 Вт, напряжение в бытовой электросети составляет 220 В. Подставляем данные в окошки калькулятора, получаем, что стиральная машина потребляет ток величиной 10 А.
Еще один пример, Вы решили в автомобиле установить дополнительную фару или усилитель звука. Зная потребляемую мощность устанавливаемого электроприбора легко рассчитать потребляемый ток и правильно подобрать сечение провода для подключения к электропроводке автомобиля. Допустим, дополнительная фара потребляет мощность 100 Вт (мощность установленной в фару лампочки), бортовое напряжение сети автомобиля 12 В. Подставляем значения мощности и напряжения в окошки калькулятора, получаем, что величина потребляемого тока составит 8,33 А.
Разобравшись всего в двух простейших формулах, Вы легко сможете рассчитать текущие по проводам токи, потребляемую мощность любых электроприборов – практически начнете разбираться в основах электротехники.
Преобразованные формулы Закона Ома и Джоуля-Ленца
Встретил в Интернете картинку в виде круглой таблички, в которой удачно размещены формулы Закона Ома и Джоуля-Ленца и варианты математического преобразования формул. Табличка представляет собой не связанные между собой четыре сектора и очень удобна для практического применения
По таблице легко выбрать формулу для расчета требуемого параметра электрической цепи по двум другим известным. Например, нужно определить ток потребления изделием по известной мощности и напряжению питающей сети. По таблице в секторе тока видим, что для расчета подойдет формула I=P/U.
А если понадобится определить напряжение питающей сети U по величине потребляемой мощности P и величине тока I, то можно воспользоваться формулой левого нижнего сектора, подойдет формула U=P/I.
Подставляемые в формулы величины должны быть выражены в амперах, вольтах, ваттах или Омах.
Калькулятор расчета сечения кабеля по мощности и току
Правильно подобрать электрический провод принципиально важно. Опасность использования кабеля с недостаточной площадью сечения жилы заключается в повышении концентрации протекающего электрического тока. Вследствие этого растет температура металла, портится изоляционная оболочка. Поскольку проводку обычно прокладывают в недоступных местах, процесс ее разрушения незаметен. Повышение температуры до критической отметки и, как следствие, возгорание происходит неожиданно.
Выбор кабеля питания электрических установок осуществляется на стадии проектирования линии. Основной параметр проводки – площадь поперечного сечения жилы. Она определяется по формуле, по готовой таблице или с помощью онлайн-калькулятора. Наиболее распространенные исходные значения для подобного расчета – мощность потребления устройств, сила тока и напряжение питания в электрической сети.
Калькулятор расчета сечения по мощности и току
Самый простой и быстрый способ вычислить подходящую площадь сечения жилы для конкретных условий – калькулятор расчета сечения кабеля по мощности и току.
| Перевод Ватт в Ампер | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Расчет максимальной длины кабельной линии | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| добавить | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Примечания: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Руководствуясь законом Ома, онлайн-сервис позволяет автоматически вычислить ток потребления устройства. Для этого в соответствующие поля калькулятора необходимо ввести значения мощности прибора и напряжения электрической сети. По полученным данным легко можно определить площадь поперечного сечения медного или алюминиевого кабеля, используя готовую таблицу или формулу.
Также для удобства пользователей онлайн-калькулятор позволяет рассчитать максимальную длину выбранного провода при заданной силе тока прибора, а также напряжения источника питания и минимального рабочего напряжения устройства.
Выбор по таблице
Если необходимо быстро получить примерные характеристики электрического провода, выбор сечения кабеля по току по таблице ПУЭ – оптимальное решение.
| В воздухе (лотки, короба,пустоты,каналы) | Сечение,кв.мм | В земле | |||||||||
| Медные жилы | Алюминиевые жилы | Медные жилы | Алюминиевые жилы | ||||||||
| Ток. А | Мощность, кВт | Тон. А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | Ток. А | Мощность,кВт | ||||
| 220 (В) | 380 (В) | 220(В) | 380 (В) | 220(В) | 380 (В) | 220(В) | |||||
| 19 | 4.1 | 17.5 | 1,5 | 77 | 5.9 | 17.7 | |||||
| 35 | 5.5 | 16.4 | 19 | 4.1 | 17.5 | 7,5 | 38 | 8.3 | 75 | 79 | 6.3 |
| 35 | 7.7 | 73 | 77 | 5.9 | 17.7 | 4 | 49 | 10.7 | 33.S | 38 | 8.4 |
| *2 | 9.7 | 77.6 | 37 | 7 | 71 | 6 | 60 | 13.3 | 39.5 | 46 | 10.1 |
| 55 | 17.1 | 36.7 | 47 | 9.7 | 77.6 | 10 | 90 | 19.8 | S9.7 | 70 | 15.4 |
| 75 | 16.5 | 49.3 | 60 | 13.7 | 39.5 | 16 | 115 | 753 | 75.7 | 90 | 19,8 |
| 95 | 70,9 | 67.5 | 75 | 16.5 | 49.3 | 75 | 150 | 33 | 98.7 | 115 | 75.3 |
| 170 | 76.4 | 78.9 | 90 | 19.8 | 59.7 | 35 | 180 | 39.6 | 118.5 | 140 | 30.8 |
| 145 | 31.9 | 95.4 | 110 | 74.7 | 77.4 | 50 | 775 | 493 | 148 | 175 | 38.5 |
| ISO | 39.6 | 118.4 | 140 | 30.8 | 97.1 | 70 | 775 | 60.5 | 181 | 710 | 46.7 |
| 770 | 48.4 | 144.8 | 170 | 37.4 | 111.9 | 95 | 310 | 77.6 | 717.7 | 755 | 56.1 |
| 760 | 57,7 | 171.1 | 700 | 44 | 131,6 | 170 | 385 | 84.7 | 753.4 | 795 | 6S |
| 305 | 67.1 | 700.7 | 735 | 51.7 | 154.6 | 150 | 435 | 95.7 | 786.3 | 335 | 73.7 |
| 350 | 77 | 730.3 | 770 | 59.4 | 177.7 | 185 | 500 | 110 | 379 | 385 | 84.7 |
Таблица наглядно демонстрирует рекомендованную площадь сечения провода при заданных значениях мощности и тока потребления прибора. Также учитывается напряжение источника питания, металл, из которого изготовлена жила, и способ прокладки линии. Округлять результат необходимо всегда в большую сторону.
Например, для запитывания электроустановок мощностью 6,2 кВт и силой тока 28 А медным проводом от сети с напряжением 220 В потребуется сечение 4 мм2.
Формула расчета
Для более точных вычислений применяется формула расчета сечения кабеля по силе тока и напряжению. Выглядит она так:
L – длина проводки;
I – ток электрических устройств;
Uнач – напряжение в сети;
Uкон – минимальное рабочее напряжение устройств;
ρ – удельное сопротивление меди (0,0175 Ом×мм2/м) или алюминия (0,028 Ом×мм2/м).
Если сила тока неизвестна, вычислить ее можно по формуле:
P – суммарная мощность всех электрических устройств;
U – напряжение питания.
Стоит учитывать, что результаты, полученные в результате вычислений по формулам, всегда точнее табличных значений.
Примеры
Пример А. Вычислить площадь сечения алюминиевого кабеля для питания электроустройств мощностью 10 кВт от сети напряжением 220 В. Длина линии – 40 м. Минимальное рабочее напряжение приборов – 207 В.
С помощью онлайн-калькулятора или по формуле в первую очередь стоит определить ток потребления приборов:
Зная силу тока, можно посчитать площадь сечения кабеля:
Пример Б. Для питания от электрической сети 220 В приборов с общей силой тока 14 А необходима медная проводка длиной 25 м. Рассчитать площадь сечения кабеля. Устройства работают при минимальном напряжении 207 В.
Все данные для расчета сечения жилы известны, поэтому можно воспользоваться формулой:
При заданных условиях площадь сечения медного кабеля должна быть не менее 2,82 мм2.
Формула напряжения тока. Найти электрическое напряжение, разность потенциалов.
Как известно у электрического напряжения должна быть своя мера, которая изначально соответствует той величине, что рассчитана для питания того или иного электротехнического устройства. Превышение или снижение величины этого напряжения питания негативно влияет на электрическую технику, вплоть до полного выхода ее из строя. А что такое напряжение? Это разность электрических потенциалов. То есть, если для простоты понимания его сравнить с водой, то это примерно будет соответствовать давлению. По научному электрическое напряжение — это физическая величина, показывающая, какую работу совершает на данном участке ток при перемещении по этому участку единичного заряда.
Наиболее распространенной формулой напряжения тока является та, в которой имеются три основные электрические величины, а именно это само напряжение, ток и сопротивление. Ну, а формула эта известна под названием закона Ома (нахождение электрического напряжения, разности потенциалов).
Звучит эта формула следующим образом — электрическое напряжение равно произведению силы тока на сопротивление. Напомню, в электротехнике для различных физических величин существуют свои единицы измерения. Единицей измерения напряжения является «Вольт» (в честь ученого Алессандро Вольта, который открыл это явление). Единица измерения силы тока — «Ампер», и сопротивления — «Ом». В итоге мы имеем — электрическое напряжение в 1 вольт будет равно 1 ампер умноженный на 1 ом.
Помимо этого второй наиболее используемой формулой напряжения тока является та, в которой это самое напряжение можно найти зная электрическую мощность и силу тока.
Звучит эта формула следующим образом — электрическое напряжение равно отношению мощности к силе тока (чтобы найти напряжение нужно мощность разделить на ток). Сама же мощность находится путем перемножения тока на напряжение. Ну, и чтобы найти силу тока нужно мощность разделить на напряжение. Все предельно просто. Единицей измерения электрической мощности является «Ватт». Следовательно 1 вольт будет равен 1 ватт деленный на 1 ампер.
Ну, а теперь приведу более научную формулу электрического напряжения, которая содержит в себе «работу» и «заряды».
В этой формуле показывается отношение совершаемой работы по перемещению электрического заряда. На практике же данная формула вам вряд ли понадобится. Наиболее встречаемой будет та, которая содержит в себе ток, сопротивление и мощность (то есть первые две формулы). Но, хочу предупредить, что она будет верна лишь для случая применения активных сопротивлений. То есть, когда расчеты производятся для электрической цепи, у которой имеется сопротивления в виде обычных резисторов, нагревателей (со спиралью нихрома), лампочек накаливания и так далее, то приведенная формула будет работать. В случае использования реактивного сопротивления (наличии в цепи индуктивности или емкости) нужна будет другая формула напряжения тока, которая учитывает также частоту напряжения, индуктивность, емкость.
P.S. Формула закона Ома является фундаментальной, и именно по ней всегда можно найти одну неизвестную величину из двух известных (ток, напряжение, сопротивление). На практике закон ома будет применяться очень часто, так что его просто необходимо знать наизусть каждому электрику и электронику.
Пересчет тока в мощность
Проектируя электропроводку в помещении, начинать надо с расчета силы тока в цепях. Ошибка в этом расчете может потом дорого обойтись. Электрическая розетка может расплавиться под действием слишком сильного для нее тока. Если ток в кабеле больше расчетного для данного материала и сечения жилы, проводка будет перегреваться, что может привести к расплавлению провода, обрыва или короткого замыкания в сети с неприятными последствиями, среди которых необходимость полной замены электропроводки – еще не самое плохое.
Знать силу тока в цепи надо и для подбора автоматических выключателей, которые должны обеспечивать адекватную защиту от перегрузки сети. Если автомат стоит с большим запасом по номиналу, к моменту его срабатывания оборудование может уже выйти из строя. Но если номинальный ток автоматического выключателя меньше тока, возникающего в сети при пиковых нагрузках, автомат будет доводить до бешенства, постоянно обесточивая помещение при включении утюга или чайника.
Формула расчета мощности электрического тока
Согласно закону Ома, сила тока(I) пропорциональна напряжению(U) и обратно пропорциональна сопротивлению(R), а мощность(P) рассчитывается как произведение напряжения и силы тока. Исходя из этого, ток в участке сети рассчитывается: I = P/U.
В реальных условиях в формулу добавляется еще одна составляющая и формула для однофазной сети приобретает вид:
а для трехфазной сети: I = P/(1,73*U*cos φ),
где U для трехфазной сети принимается 380 В, cos φ – это коэффициент мощности, отражающий соотношение активной и реактивной составляющих сопротивления нагрузки.
Для современных блоков питания реактивная компонента незначительна, величину cos φ можно принимать равной 0,95. Исключение составляют мощные трансформаторы (например, сварочные аппараты) и электродвигатели, они имеют большое индуктивное сопротивление. В сетях, где планируется подключение подобных устройств, максимальную силу тока следует рассчитывать с использованием коэффициента cos φ, равного 0,8 или рассчитать силу тока по стандартной методике, а потом применить повышающий коэффициент 0,95/0,8 = 1,19.
Подставив действующие значения напряжения 220 В/380 В и коэффициента мощности 0,95, получаем I = P/209 для однофазной сети и I = P/624 для трехфазной сети, то есть в трехфазной сети при одинаковой нагрузке ток втрое меньше. Никакого парадокса тут нет, так как трехфазная проводка предусматривает три фазных провода, и при равномерной нагрузке на каждую из фаз она делится натрое. Поскольку напряжение между каждым фазным и рабочим нулевым проводами равно 220 В, можно и формулу переписать в другом виде, так она нагляднее: I = P/(3*220*cos φ).
Подбираем номинал автоматического выключателя
Применив формулу I = P/209, получим, что при нагрузке с мощностью 1 кВт ток в однофазной сети будет 4,78 А. Напряжение в наших сетях не всегда равно в точности 220 В, поэтому не будет большой ошибкой силу тока считать с небольшим запасом как 5 А на каждый киловатт нагрузки. Сразу же видно, что в удлинитель, промаркированный «5 А», утюг мощностью 1,5 кВт включать не рекомендуется, так как ток будет в полтора раза превышать паспортную величину. А еще сразу можно «проградуировать» стандартные номиналы автоматов и определить, на какую нагрузку они рассчитаны:
- 6 А – 1,2 кВт;
- 8 А – 1,6 кВт;
- 10 А – 2 кВт;
- 16 А – 3,2 кВт;
- 20 А – 4 кВт;
- 25 А – 5 кВт;
- 32 А – 6,4 кВт;
- 40 А – 8 кВт;
- 50 А – 10 кВт;
- 63 А – 12,6 кВт;
- 80 А – 16 кВт;
- 100 А – 20 кВт.
С помощью методики «5 ампер на киловатт» можно оценить силу тока, возникающую в сети при подключении бытовых устройств. Интересуют пиковые нагрузки на сеть, поэтому для расчета следует использовать максимальную потребляемую мощность, а не среднюю. Эта информация содержится в документации на изделия. Вряд ли стоит самому рассчитывать этот показатель, суммируя паспортные мощности компрессоров, электродвигателей и нагревательных элементов, входящих в устройство, так как есть еще такой показатель, как коэффициент полезного действия, который придется оценивать умозрительно с риском сильно ошибиться.
При проектировании электропроводки в квартире или загородном доме не всегда доподлинно известны состав и паспортные данные электрооборудования, которое будет подключаться, но можно воспользоваться ориентировочными данными обычных для нашего быта электроприборов:
- электросауна (12 кВт) – 60 А;
- электроплита (10 кВт) – 50 А;
- варочная панель (8 кВт) – 40 А;
- электроводонагреватель проточный (6 кВт) – 30 А;
- посудомоечная машина (2,5 кВт) – 12,5 А;
- стиральная машина (2,5 кВт) – 12,5 А;
- джакузи (2,5 кВт) – 12,5 А;
- кондиционер (2,4 кВт) – 12 А;
- СВЧ-печь (2,2 кВт) – 11 А;
- электроводонагреватель накопительный (2 кВт) – 10 А;
- электрочайник (1,8 кВт) – 9 А;
- утюг (1,6 кВт) – 8 А;
- солярий (1,5 кВт) – 7,5 А;
- пылесос (1,4 кВт) – 7 А;
- мясорубка (1,1 кВт) – 5,5 А;
- тостер (1 кВт) – 5 А;
- кофеварка (1 кВт) – 5 А;
- фен (1 кВт) – 5 А;
- настольный компьютер (0,5 кВт) – 2,5 А;
- холодильник (0,4 кВт) – 2 А.
Потребляемая мощность осветительных приборов и бытовой электроники невелика, в целом суммарную мощность осветительных приборов можно оценить в 1,5 кВт и автомата на 10 А на группу освещения достаточно. Бытовая электроника подключается к тем же розеткам, что и утюги, дополнительные мощности резервировать для нее нецелесообразно.
Если просуммировать все эти токи, цифра получается внушительная. На практике, возможности подключения нагрузки ограничивает величина выделенной электрической мощности, для квартир с электрической плитой в современных домах она составляет 10 -12 кВт и на квартирном вводе стоит автомат номиналом 50 А. И эти 12 кВт надо распределить, учитывая то, что самые мощные потребители сосредоточены на кухне и в ванной комнате. Проводка будет доставлять меньше поводов для беспокойства, если разбить ее на достаточное количество групп, каждая со своим автоматом. Для электроплиты (варочной панели) делается отдельный ввод с автоматом на 40 А и устанавливается силовая розетка с номинальным током 40 А, ничего больше туда подключать не надо. Для стиральной машины и другого оборудования ванной комнаты делается отдельная группа, с автоматом соответствующего номинала. Эту группу обычно защищают УЗО с номинальным током на 15% большим, чем номинал автоматического выключателя. Отдельные группы выделяют для освещения и для настенных розеток в каждой комнате.
На расчет мощностей и токов придется потратить некоторое время, но можно быть уверенным, что труды не пропадут даром. Грамотно спроектированная и качественно смонтированная электропроводка – залог комфорта и безопасности вашего жилища.
Мощность в электрической цепи представляет собой энергию, потребляемую нагрузкой от источника в единицу времени, показывая скорость ее потребления. Единица измерения Ватт [Вт или W]. Сила тока отображает количество энергии прошедшей за величину времени, то есть указывает на скорость прохождения. Измеряется в амперах [А или Am]. А напряжение протекания электрического тока (разность потенциалов между двумя точками) измеряется в вольтах. Сила тока прямо пропорциональна напряжению.
Чтобы самостоятельно рассчитать соотношение Ампер / Ватт или Вт / А, нужно использовать всем известный закон Ома. Мощность численно равна произведению тока, протекающего через нагрузку, и приложенного к ней напряжения. Определяется одним из трех равенств: P = I * U = R * I² = U²/R.
Следовательно, чтобы определить мощность источника потребления энергии, когда известна сила тока в сети, нужно воспользоваться формулой: Вт (ватты) = А (амперы) x I (вольты). А чтобы произвести обратное преобразование, надо перевести мощность в ваттах на силу потребления тока в амперах: Ватт / Вольт. Когда же имеем дело с 3-х фазной сетью, то придется еще и учесть коэффициент 1,73 для силы тока в каждой фазе.
Сколько Ватт в 1 Ампере и ампер в вате?
Чтобы перевести Ватты в Амперы при переменном или постоянном напряжении понадобится формула:
I – это сила тока в амперах; P – мощность в ваттах; U – напряжение у вольтахесли сеть трехфазная, то I = P/(√3xU), поскольку нужно учесть напряжение в каждой из фаз.
Когда же необходимо перевести ток в мощность (узнать, сколько в 1 ампере ватт), то применяют формулу:
P = I * U или P = √3 * I * U, если расчеты проводятся в 3-х фазной сети 380 V.
А значит, если имеем дело с автомобильной сетью на 12 вольт, то 1 ампер — это 12 Ватт, а в бытовой электросети 220 V такая сила тока будет в электроприборе мощностью 220 Вт (0,22 кВт). В промышленном оборудовании, питающемся от 380 Вольт, целых 657 Ватт.
Таблица перевода Ампер – Ватт:
Еще больше полезных советов в удобном формате
Краткие о напряжении, токе и мощности
Напряжением (измеряют в Вольтах) называется разность потенциалов между двумя точками или работу, выполненную по перемещению единичного заряда. Потенциал, в свою очередь, характеризует энергию в данной точке. Величина тока (количество Ампер) описывает, сколько зарядов протекли через поверхность за единицу времени. Мощность (ватты и киловатты) описывает скорость, с которой этот заряд был перенесен. Из этого следует – чем больше мощность, тем быстрее и больше переместилось носителей заряда через тело. В одном киловатте тысяча ватт, это нужно запомнить для быстрого расчета и перевода.
В теории звучит довольно сложно, давайте рассмотрим на практике. Основная формула, которой вычисляется мощность электрических приборов следующая:
P=I*U*cosФ
Важно! Для чисто активных нагрузок используется формула P=U*I , у которых cosФ равен единице. Активные нагрузки – это нагревательные приборы (электрический обогрев, электропечь с ТЭНами, водонагреватель, электрочайник), лампы накаливания. Все остальные электроприборы имеют некоторое значение реактивной мощности, это обычно небольшие значения, поэтому ими пренебрегают, поэтому расчет в итоге примерный получается.
Как выполнить перевод
Постоянный ток
В сфере автоэлектрики и декоративной подсветки используются цепи 12 В. Давайте рассмотрим на практике, как перевести амперы в ватты на примере светодиодной ленты. Для её подключения зачастую необходим блок питания, но подключить «просто так» его нельзя, он может сгореть, или наоборот, вы можете купить слишком мощный и дорогой БП там, где он не нужен и зря потратить деньги.
В характеристиках блока питания на бирке указываются такие величины, как напряжение, мощность и ток. Причем количество Вольт указываются обязательно, а вот мощность или ток могут быть описаны вместе, а может быть и такое, что только одна из характеристик указана. В характеристиках светодиодной ленты указаны те же характеристики, но мощность и ток с учетом на метр.
Представим, что вы купили 5 метров ленты 5050 с 60 светодиодами на 1 метр. На упаковке написано «14,4 Вт/м», а в магазине на бирках БП указан только ток. Подбираем правильный источник питания, для этого умножим количество метров на удельную мощность и получим общую мощность.
14,4*5=72 Вт – необходимо для питания ленты.
Значит нужно перевести в амперы по этой формуле:
I=P/U
Итого: 72/12=6 Ампер
Итого нужен блок питания минимум на 6 Ампер. Более подробно узнать о том, как выбрать блок питания для светодиодной ленты, вы можете узнать из нашей отдельной статьи.
Другая ситуация. Вы установили на свой автомобиль дополнительные фары, но на лампочках указана характеристика, допустим 55 Вт. Подключение всех потребителей в авто лучше производить через предохранитель, но какой нужен для этих фар? Нужно перевести ватты в амперы по формуле выше – разделив мощность на напряжение.
55/12=4,58 Ампера, ближайший номинал – 5 А.
Однофазная сеть
Большинство бытовых приборов рассчитаны на подключение к однофазной сети 220 В. Напомним, что в зависимости от страны, в которой вы живете, напряжение может быть и 110 вольт и любым другим. В России принятая за стандарт величина именно 220 В для однофазной и 380 В для трёхфазной сети. Большинству читателей чаще всего приходится работать именно в таких условиях. Чаще всего нагрузку в таких сетях измеряют в киловаттах, при этом автоматические выключатели содержат маркировку в Амперах. Рассмотрим немного практических примеров.
Допустим, что вы живете в квартире со старым электросчетчиком, и у вас установлена автоматическая пробка на 16 Ампер. Чтобы определить, какую мощность «потянет» пробка, нужно перевести Амперы в киловатты. Здесь эффективна та же формула, связывающая силу тока и напряжение в мощность.
P=I*U*cosФ
Для удобства расчетов принимаем cosФ за единицу. Напряжение нам известно – 220 В, ток тоже, давайте переведем: 220*16*1=3520 Ватт или 3,5 киловатта – ровно столько вы можете подключить единовременно.
С помощью таблицы можно быстро перевести амперы в киловатты при выборе автоматического выключателя:
Немного сложнее дело обстоит с электродвигателями, у них есть такой показатель как коэффициент мощности. Чтобы определить, сколько у вас будет потреблять киловатт в час такой двигатель, нужно обязательно учитывать коэффициент мощности в формуле:
P=U*I*cosФ
Следует отметить, что cosФ должен быть указан на бирке, обычно от 0,7 до 0,9. В данном случае, если полная мощность двигателя 5,5 киловатт или 5500 Ватт, то потребляемая активная мощность (а мы платим, в отличие от предприятий, только за активную):
5,5*0,87= 4,7 киловатта, а если точнее то 4785 Вт
Стоит отметить, что при выборе автомата и кабеля для электродвигателя нужно учитывать полную мощность, поэтому нужно брать ток нагрузки, который указан в паспорте к двигателю. И также важно учитывать пусковые токи, так как они значительно превышают рабочий ток двигателя.
Еще один пример, сколько ампер потребляет чайник на 2 кВт? Делаем расчет, сначала нужно выполнить перевод киловатт в ватты: 2*1000 = 2000 Ватт. После этого переводим ватты в Амперы, а именно: 2000/220 = 9 Ампер.
Это значит, что пробка на 16 Ампер выдержит чайник, но если вы включите еще один мощный потребитель (например, обогреватель) и в суммарная мощность будет выше 16 Ампер – она через время выбьет. Также дело обстоит и с автоматами, и предохранителями.
Для подбора кабеля, который выдержит определенное количество ампер чаще, чем формулы используют таблицу. Вот пример одной из них, кроме тока в ней и указана мощность нагрузки в киловаттах, что очень удобно:
Трёхфазная сеть
В трёхфазной сети есть две основных схемы соединения нагрузки, например обмоток электродвигателя – это звезда и треугольник. Формула определения и перевода мощности в ток несколько иная, чем в предыдущих вариантах:
P = √3*U*I*cosФ
Так как наиболее частым потребителем трёхфазной электросети является электродвигатель, рассмотрим на его примере. Допустим, у нас есть электродвигатель мощностью в 5 киловатт, собранный по схеме звезды с напряжением питания 380 В.
Нужно запитать его через автоматический выключатель, но чтобы его подобрать, нужно знать ток двигателя, значит нужно перевести из киловатт в амперы. Формула для расчета будет иметь вид:
I=P/(√3*U*cosФ)
На нашем примере это будет 5000/(1,73*380*0,9)=8,4 А. Таким образом мы без труда смогли перевести киловатты в амперы в трехфазной сети.
Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:
Для оперативной работы электромонтеру необходимо освоить навыки быстрого перевода. На электродвигателях часто указывается и ток, и напряжение, и мощность, и её коэффициент, но случается, так, что табличка утеряна, или же информация на ней читается не полностью. Кроме электродвигателей часто приходится подключить ТЭНы или тепловую пушку, где кроме напряжения питания и мощности зачастую ничего не известно. Для оптимального подбора кабеля нужно знать, как быстро перевести амперы в киловатты соответственно. Мы надеемся, что предоставленные формулы и советы помогли вам понять всю нюансы перевода. Если вы не можете самостоятельно перевести мощность в амперы или наоборот, пишите в комментариях, мы вам постараемся помочь!
КалькуляторВт, В, А, Ом | Расчет мощности, тока, напряжения и сопротивления
Калькулятор ватт, вольт, ампер и омов:
Ватт — единица мощности, Ампер — единица тока, Вольт — единица напряжения, а Ом — единица сопротивления, здесь просто введите любые два значения четырехэлементного элемента, а затем нажмите вычислить, вы получите немедленный результат. из оставшихся двух элементов.
Кроме того, вы можете легко изменить множитель значения, такой как килограмм, мега или микро, милли и т. Д.Эта опция доступна для всех параметров.
Напряжение, ток и сопротивление — три основных элемента, которые отвечают за передачу энергии в любую электрическую цепь.
В этой статье мы собираемся изучить взаимосвязь между током, напряжением, сопротивлением и мощностью.
Рассмотрим,
R = сопротивление в Ом
I = ток в амперах
В = напряжение в вольтах
P = мощность в ваттах.
Посмотрите на упомянутый ниже
Расчет сопротивления питания, тока и напряжения:
Расчет сопротивления по напряжению и току:
Сопротивление (R) в омах равно напряжению (В) в вольтах, деленному на ток (I) в амперах, поэтому формула будет иметь вид
.Сопротивление = Напряжение / Ток
R = V / I
Ом = Вольт / Ампер
Расчет сопротивления по напряжению и мощности:
Сопротивление (R) в омах равно квадрату напряжения (В) в вольтах, деленного на мощность (P) в ваттах, поэтому формула будет иметь вид
.Сопротивление = Напряжение 2 / Мощность
R = V 2 / P
Сопротивление = Вольт² / Вт
Расчет сопротивления по току и мощности:
Сопротивление (R) в омах равно мощности (P) в ваттах, деленной на квадрат силы тока (I) в амперах.следовательно, формула будет
R = P / I 2
Сопротивление = мощность / ток 2
Ом = Вт / А²
Расчет тока по напряжению и сопротивлению:
Ток (I) в амперах равен напряжению (В) в вольтах, деленному на сопротивление (R) в омах. Следовательно, формула будет:
Ток = напряжение / сопротивление
I = V / R
Ампер = Вольт / Ом
Расчет тока по напряжению и мощности:
Ток (I) в амперах равен мощности (P) в ваттах, деленной на напряжение (В) в вольтах.Следовательно, формула будет:
Ток = Мощность / Напряжение
I = P / V
Ампер = Ватт / Вольт
Текущий расчет по сопротивлению и мощности:
Ток (I) в амперах равен квадратному корню из мощности (P) в ваттах, деленному на сопротивление (R) в омах. Следовательно, формула будет:
Ток = √ (мощность / сопротивление)
I = √ (P / R)
А = √ (Вт / Ом)
Расчет напряжения по амперам и сопротивлению:
Напряжение (В) в вольтах равно произведению силы тока (I) в амперах и сопротивления (R) в омах.Следовательно, формула будет:
Напряжение = ток * сопротивление
В = I * R
Вольт = Ампер * Ом
Расчет напряжения от Ампер и мощности:
Напряжение (В) в вольтах равно мощности (P) в ваттах, деленной на ток (I) в амперах, поэтому формула будет иметь вид
Напряжение = мощность / ток
В = P / I
Вольт = Ватт / Ампер
Расчет напряжения по сопротивлению и мощности:
Напряжение (В) в вольтах равно квадратному корню из мощности (P) в ваттах, умноженной на сопротивление (R) в омах.Следовательно, формула будет:
Напряжение = √ (Мощность * сопротивление)
В = √ (P * R)
Вольт = √ (Вт * Ом)
Расчет мощности по напряжению и току:
Мощность (P) в ваттах — это ток I в амперах, умноженный на напряжение в вольтах, поэтому формула будет иметь вид
.Мощность = Ток * Напряжение
P = V * I
Ватт = Вольт * Ампер
Расчет мощности по сопротивлению и току:
Мощность (P) в ваттах — это сопротивление в омах, умноженное на квадрат тока.Формула
Мощность = Ток 2 * сопротивление
P = I 2 * R
Ватт = Ампер 2 * Ом
Расчет мощности по сопротивлению и напряжению:
Мощность (P) в ваттах равна квадрату напряжения, деленному на сопротивление. Формула
Мощность = Напряжение 2 / сопротивление
P = V 2 / R
Ватт = Вольт 2 / Ом
ресурсов
Мощность
Мощность в электрической цепи относится к скорости, с которой электрическая энергия преобразуется в какую-либо другую форму, такую как тепло или магнетизм.Мощность, рассеиваемая в цепи, напрямую связана с приложенным напряжением и величиной тока, протекающего по цепи.
Диаграммы показывают, что увеличение мощности земного шара в цепи с тем же напряжением приводит к более высокому току, следовательно, рассеивается больше мощности, то есть больше тепла и света. Более высокий ток означает, что шар с высокой мощностью имеет меньшее сопротивление, чем шар с низкой мощностью.
Увеличение мощности
Единица измерения мощности — Вт .
Кол-во | Символ | Блок | Сокращение | Значение |
|---|---|---|---|---|
мощность | п. | Вт | Вт | рассеиваемая мощность |
Если есть увеличение напряжения, мощность увеличится в четыре раза.Если вы увеличиваете напряжение (или электрическое давление) в цепи, тогда ток (поток электронов) будет увеличиваться прямо пропорционально, например, если вы удвоите напряжение, ток удвоится.
Формула расчета мощности:
P = VI
Следовательно, удвоение тока, умноженного на удвоенное напряжение, увеличит мощность в четыре раза.
Закон Ома для расчета рассеиваемой мощности
Простая схема
Проработанные примеры основаны на представленной принципиальной схеме.
- Какая мощность будет рассеиваться резистором (R), если в цепи протекает ток (A) 2 А при приложенном напряжении (В) 24 В?
- P = VI
- P = 24 x 2
- P = 48Вт
- Какая мощность будет рассеиваться резистором (R), если в цепи протекает ток (А) 2 мкА при приложенном напряжении (В) 10 мВ?
- P = VI
- A и V являются частными кратными и должны быть преобразованы в базовые единицы
- A = 2uA = 2 x 0.000 001 = 0 000 002A
- В = 10 мВ = 10 x 0,001 = 0,01 В
- P = 0,01 x 0,000 002
- P = 0,000,000,02W или 20nW
Замена формулы
В соответствии с законом Ома рассеиваемая мощность напрямую зависит от приложенного напряжения и протекающего тока. Это напрямую связано с величиной сопротивления.Если известны любые два значения схемы, мы можем вычислить два других значения с помощью подстановки.
Пример
Простая схема.
- В этом примере, если напряжение батареи составляет 20 В, а сопротивление (R) имеет значение 100 Ом, то какой будет рассеиваемая мощность?
- Формула для расчета мощности:
- P = VI
- Мы не знаем текущий поток (I).
Мы могли бы использовать закон Ома I = В / R для расчета тока, а затем использовать вычисленное значение в приведенной выше формуле мощности. - Ответ можно найти с помощью одной формулы:
- P = VI заменить I на V / R
- Это даст вам формулу:
- P = В x В / R вольт, умноженное на вольт, разделенное на сопротивление)
- Вольт, умноженное на вольт, выражается как В 2 (вольт в квадрате).Таким образом, окончательная формула будет такой:
- P = V 2 / R
- P = 20 2 /100, что совпадает с (20 x 20/100)
- P = 400/100
- P = 4 Вт
- Если общее сопротивление цепи составляет 80 Ом, а ток равен 2 А, какова рассеиваемая мощность?
- P = VI мы не знаем напряжения, но по закону Ома V = IR.Следовательно, формула:
- P = I x R x I, который совпадает с I x I x R, который совпадает с I 2 R, поэтому формула:
- P = I 2 R
- P = 2 2 /80
- P = 4/80
- P = 0,05 Вт или 7071 мВт
- Если мощность, рассеиваемая в цепи, составляет 500 Вт, а текущий ток составляет 2 А, каково полное сопротивление?
- R = V / I — формула для расчета сопротивления, но напряжение неизвестно.
- Формулу мощности V = P / I можно использовать для определения напряжения, но ее можно подставить в первую формулу следующим образом:
- R = (P / I) / I (Сопротивление равно ваттам, разделенным на амперы, а затем снова разделенным на амперы.)
- Однако это уравнение можно упростить как P / (I x I) и, следовательно, можно выразить как:
- R = P / I 2
- R = 500/2 2
- R = 125 Ом
- Если мощность, рассеиваемая в цепи, составляет 10 Вт, а общее сопротивление составляет 5 Ом, каково приложенное напряжение?
- V = IR — формула для расчета напряжения, но текущее значение неизвестно.
- Формулу мощности V = P / I нельзя использовать для определения напряжения, потому что ток также неизвестен. Однако из-за прямой связи этих значений можно использовать замену формулы.
- Мы знаем, что напряжение будет равно V = P / I, а ток будет I = V / R, поэтому
- V = P / (V / R), что то же самое, что V = PR / V, и после транспонирования это будет V 2 = PR
- Мы хотим знать напряжение, а не квадрат напряжения, поэтому квадратный корень ( √ ) из PR даст ответ.
- Следовательно, формула:
- В = √PR
- В = √ (10 х 5)
- В = √50
- В = 7,071 В или 7071 мВ
Напряжение, энергия и мощность — MCAT Physical
Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или несколько ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.
Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в качестве ChillingEffects.org.
Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.
Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:
Вы должны включить следующее:
Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.
Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:
Чарльз Кон
Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105
Или заполните форму ниже:
Что такое закон Ома? | Fluke
Закон Ома — это формула, используемая для расчета взаимосвязи между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи.
Для изучающих электронику закон Ома (E = IR) так же фундаментально важен, как уравнение относительности Эйнштейна (E = mc²) для физиков.
E = I x R
В тексте это означает, что напряжение = ток x сопротивление , или вольт = амперы x ом , или В = A x Ω .
Названный в честь немецкого физика Георга Ома (1789-1854), Закон Ома определяет ключевые величины, действующие в цепях:
| Количество | Закон Ома символ | Единица измерения (аббревиатура) | Роль в схемы | Если вам интересно: |
|---|---|---|---|---|
| Напряжение | E | Вольт (В) | Давление, которое запускает поток электронов | E = электродвижущая сила (старая школа) |
| Ток | I | Ампер, ампер (A) | Скорость потока электронов | I = интенсивность |
| Сопротивление | R | Ом (Ом) | Буква Ом | 9020 omega
Если известны два из этих значений, технические специалисты могут перенастроить закон Ома, чтобы вычислить третье.Просто измените пирамиду следующим образом:
Если вы знаете напряжение (E) и ток (I) и хотите узнать сопротивление (R), вытяните R в пирамиде и вычислите оставшееся уравнение (см. Первое или дальнее слева, пирамида вверху).
Примечание: Сопротивление нельзя измерить в рабочей цепи, поэтому закон Ома особенно полезен, когда его нужно вычислить. Вместо того, чтобы отключать цепь для измерения сопротивления, технический специалист может определить R, используя вышеуказанный вариант закона Ома.
Теперь, если вы знаете напряжение (E) и сопротивление (R) и хотите знать , ток (I), вытяните X-I и вычислите оставшиеся два символа (см. Среднюю пирамиду выше).
И если вы знаете ток (I) и сопротивление (R) и хотите знать напряжение (E), умножьте нижние половины пирамиды (см. Третью или крайнюю правую пирамиду выше).
Попробуйте несколько примеров расчетов на основе простой последовательной схемы, которая включает только один источник напряжения (аккумулятор) и сопротивление (свет).В каждом примере известны два значения. Используйте закон Ома, чтобы вычислить третье.
Пример 1: Напряжение (E) и сопротивление (R) известны.
Какой ток в цепи?
I = E / R = 12 В / 6 Ом = 2 А
Пример 2: Напряжение (E) и ток (I) известны.
Какое сопротивление создает лампа?
R = E / I = 24 В / 6 A = 4 Ом
Пример 3: Ток (I) и сопротивление (R) известны. Какое напряжение?
Какое напряжение в цепи?
E = I x R = (5A) (8Ω) = 40 В
Когда Ом опубликовал свою формулу в 1827 году, его ключевым выводом было то, что величина электрического тока, протекающего по проводнику, прямо пропорциональна приложенному напряжению. в теме.Другими словами, требуется один вольт давления, чтобы протолкнуть один ампер тока через один ом сопротивления.
Что проверять с помощью закона Ома
Закон Ома можно использовать для проверки статических значений компонентов схемы, уровней тока, источников напряжения и падений напряжения. Если, например, измерительный прибор обнаруживает более высокое значение измерения тока, чем обычно, это может означать, что сопротивление уменьшилось или что напряжение увеличилось, вызывая ситуацию высокого напряжения. Это может указывать на проблему с питанием или цепью.
В цепях постоянного тока (dc) измерение тока ниже нормального может означать, что напряжение уменьшилось или сопротивление цепи увеличилось. Возможные причины повышенного сопротивления — плохие или неплотные соединения, коррозия и / или поврежденные компоненты.
Нагрузки в цепи потребляют электрический ток. Нагрузки могут быть любыми компонентами: небольшими электрическими устройствами, компьютерами, бытовой техникой или большим двигателем. На большинстве этих компонентов (нагрузок) есть паспортная табличка или информационная наклейка.На этих паспортных табличках указаны сертификаты безопасности и несколько ссылочных номеров.
Технические специалисты обращаются к заводским табличкам на компонентах, чтобы узнать стандартные значения напряжения и тока. Во время тестирования, если технические специалисты обнаруживают, что обычные значения не регистрируются на их цифровых мультиметрах или токоизмерительных клещах, они могут использовать закон Ома, чтобы определить, какая часть цепи дает сбой, и, исходя из этого, определить, в чем может заключаться проблема.
Основы науки о схемах
Цепи, как и вся материя, состоят из атомов.Атомы состоят из субатомных частиц:
- Протоны (с положительным электрическим зарядом)
- Нейтроны (без заряда)
- Электроны (с отрицательным зарядом)
Атомы остаются связанными силами притяжения между ядром атома и электронами в его внешняя оболочка. Под воздействием напряжения атомы в цепи начинают преобразовываться, и их компоненты проявляют потенциал притяжения, известный как разность потенциалов. Взаимно привлеченные свободные электроны движутся к протонам, создавая поток электронов (ток).Любой материал в цепи, ограничивающий этот поток, считается сопротивлением.
Ссылка: Принципы цифрового мультиметра Глена А. Мазура, American Technical Publishers.
Статьи по теме
Как рассчитать ватт (мощность)
Часто говорят, что мощность прибора (в ваттах) равна току (в амперах), умноженному на напряжение (в вольтах).
Хотя это верно для упрощенных цепей или цепей постоянного тока (DC), это не относится к электросети, которую мы используем каждый день.
Это общепринятое мнение или «эмпирическое правило» заставит вас рассчитывать кажущуюся мощность, а не реальную мощность.
Как НЕ рассчитывать мощность — Полная мощность (ВА)Ампер (А) x Вольт (В) = Вольт-Ампер (ВА)
Приведенную выше формулу можно использовать для расчета полной потребляемой мощности в вольт-амперах (ВА). Это уравнение даст вам приблизительное представление об использовании мощности в ваттах, но это не совсем правильно. Для этого нужно учитывать коэффициент мощности .
Как рассчитать мощность — Реальная мощность (Вт)Амперы (А) x Вольт (В) x Коэффициент мощности = Ватты (Вт)
Эта формула учитывает коэффициент мощности и показывает точное энергопотребление (за которое выставлен счет).
Что такое коэффициент мощности? Коэффициент мощности— это мера эффективности, с которой электрическое устройство преобразует вольтамперы в ватты. Коэффициент мощности представлен в виде безразмерного числа от 0 до 1.
Чем ближе число к единице, тем «лучше» коэффициент мощности. Чем выше коэффициент мощности, тем эффективнее используется электроэнергия. Резистивные нагрузки, такие как большинство электрических нагревателей, будут иметь коэффициент мощности 1, поскольку они преобразуют всю подаваемую электрическую мощность в тепло. Оборудование с двигателями, такое как холодильники и кондиционеры, будет иметь меньший коэффициент мощности.
Как это связано с мощностью?Коэффициент мощности имеет решающее значение, если вы хотите узнать фактическое энергопотребление устройства.Ниже показано, как коэффициент мощности используется с нашим измерителем мощности для расчета реального энергопотребления небольшого телевизора.
Более крупным предприятиям необходимо иметь коэффициент мощности, близкий к «единице» (1), поскольку с них может взиматься плата, если они имеют низкий коэффициент мощности. Это связано с тем, что коммунальное предприятие должно подавать на объект больше тока (в амперах), чем требуется. При этом они несут больше потерь при передаче. Хорошая новость заключается в том, что предприятия могут предпринять шаги для увеличения коэффициента мощности.
Пример — расчет фактической мощности телевизора
Этикетка соответствия на этом телевизоре показывает потребляемую мощность как 130 Вт .
Проблема в том, что на этикетках соответствия часто указывается максимальная мощность , а не фактическая мощность. Единственный способ узнать реальную мощность — измерить ее с помощью подключаемого измерителя мощности. В течение двух часов измеритель мощности показал потребляемую мощность от 70 до 110 Вт — существенно меньше, чем указано на этикетке.
Такой ваттметр рассчитает фактическую мощность.
В какой-то момент измеритель мощности показал, что телевизор использует 243 вольта и 0.421 ампер. Если мы последуем общепринятому мнению и просто умножим Вольт и Ампер без коэффициента мощности, мы получим полную потребляемую мощность следующим образом: —
- Амперы (А) X Вольт (В) = ВА
- 243 В x 0,421 A = 102,3 ВА
… затем ложно представить его как 102,3 Вт
Когда мы добавляем в расчет коэффициент мощности, мы получаем совсем другую цифру. Поскольку в то время измеритель мощности показал коэффициент мощности 0,65, расчет будет:
- Амперы (А) x Вольт (В) x Коэффициент мощности = Ватты (Вт)
- 234 В x 0.421 A x 0,65 = 66,5 Вт
Надеюсь, теперь вы понимаете, почему так важно делать правильные вычисления.
К счастью, наши подключаемые измерители мощности сделают эти расчеты за вас. Наш измеритель мощности отображает реальную мощность (ватты), а также амперы (A), вольт (V) и коэффициент мощности, чтобы вы могли проверить расчет, если вам нужно.
Подключаемый измеритель мощности Reduction Revolution — наш самый дешевый и самый популярный вариант. Power Mate Lite (на фото выше) — это высокоточная модель, используемая профессиональными энергоаудиторами.
См. Также: наш бесплатный онлайн-калькулятор эксплуатационных расходов.
МощностьRMS в сравнении со средней мощностью
ВОПРОС:
Следует ли мне использовать единицы среднеквадратического значения мощности (СКЗ) для определения или описания мощности переменного тока, связанной с моим сигналом, системой или устройством?
Ответ:
Это зависит от того, как вы определяете среднеквадратичную мощность.
Вы не хотите рассчитывать среднеквадратичное значение сигнала мощности переменного тока.Это приводит к физически бессмысленному результату.
Вы действительно используете среднеквадратичные значения напряжения и / или тока для расчета средней мощности, что дает значимые результаты.
Обсуждение:
Сколько мощности рассеивается при подаче синусоидального напряжения 1 В среднеквадратическое значение на резистор 1 Ом?
Это хорошо понятно 1 , и здесь нет никаких противоречий.
Теперь давайте посмотрим, как это соотносится со значением, полученным при расчете среднеквадратичной мощности.
На рисунке 1 показан график синусоиды 1 В. Размах размаха составляет 1 В среднеквадратическое значение × 2 √2 = 2,828 В с изменением от +1,414 В до –1,414 В. 2
Рисунок 1. График синусоиды 1 В (среднеквадратичное значение).Рисунок 2 представляет собой график мощности, рассеиваемой этой синусоидой 1 В (среднеквадратичное значение) на резисторе 1 Ом (P = V 2 / R), который показывает:
Рис. 2. График мощности, рассеиваемой синусоидой 1 В (среднеквадратичное значение) на резисторе 1 Ом.- Кривая мгновенной мощности имеет смещение на 1 Вт и колеблется от 0 Вт до 2 Вт.
- Среднеквадратичное значение этого сигнала мощности составляет 1,225 Вт.
- Одним из методов вычисления этого числа является уравнение 2 3 :
- Это можно проверить, используя более подробную формулу 4 в MATLAB ® или Excel.
- Среднее значение этого сигнала мощности составляет 1 Вт. Это очевидно при осмотре; осциллограмма колеблется симметрично выше и ниже 1 Вт. Это же значение получается при вычислении среднего числового значения точек данных осциллограммы.
- Среднее значение мощности соответствует мощности, рассчитанной с использованием среднеквадратичного значения напряжения.
Мощность, рассеиваемая синусоидальным среднеквадратичным значением 1 В на резисторе 1 Ом, составляет 1 Вт, а не 1,225 Вт. Таким образом, именно средняя мощность дает правильное значение, и, следовательно, именно средняя мощность имеет физическое значение. Среднеквадратичная мощность (как определено здесь) не имеет очевидного полезного значения (не имеет очевидного физического / электрического значения), кроме как величина, которую можно рассчитать как упражнение.
Выполнение того же анализа с использованием синусоидального тока 1 А среднеквадратичного значения через резистор 1 Ом — тривиальное упражнение.Результат тот же.
Источники питания для интегральных схем (ИС) обычно являются источниками постоянного тока, поэтому среднеквадратичная мощность не является проблемой для питания ИС. Для постоянного тока среднее и среднеквадратичное значение такие же, как и для постоянного тока. Важность использования средней мощности, в отличие от среднеквадратичной мощности, как определено в этом документе, относится к мощности, связанной с изменяющимися во времени напряжением и током, то есть шумом, радиочастотными сигналами и генераторами.
Используйте среднеквадратичное значение напряжения и / или среднеквадратичного значения тока для расчета средней мощности, что дает значимые значения мощности.
1 Мощность, рассеиваемая напряжением на резисторе, является фундаментальным соотношением, которое легко выводится из закона Ома (V = IR) и основных определений напряжения (энергия / единица заряда) и тока (единица заряда / времени). Напряжение × ток = энергия / время = мощность
2 Размах амплитуды синусоиды — это среднеквадратичное значение, умноженное на 2√2. Для синусоидального напряжения V p-p = V rms × 2√2, где V p-p — размах напряжения, а V rms — среднеквадратичное значение напряжения.Это хорошо известная связь, которая задокументирована в бесчисленных учебниках, а также здесь: en.wikipedia.org/wiki/Root_mean_square.
3 Это значение адаптировано из среднеквадратичного значения, рассчитанного из постоянного значения смещения постоянного тока плюс отдельное среднеквадратичное значение переменного тока, а также из примечания по применению «Улучшите измерения среднеквадратичного значения переменного тока с помощью цифрового мультиметра» от Keysight.
4 Стандартное определение в учебнике — это один из примеров более подробной формулы.
Как рассчитать падение напряжения и потерю мощности в проводах
Вы должны рассматривать провод как еще один последовательно включенный резистор.Вместо этого сопротивление \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $ подключено к источнику питания с напряжением \ $ \ text {V} \ $ …
Вы должны увидеть это так: сопротивление \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $, подключенное к через два провода с сопротивлением \ $ \ text {R} _ {\ text {wire}} \ $ на блок питания с напряжением \ $ \ text {V} \ $:
Теперь мы можем использовать \ $ \ text {V} = \ text {I} \ cdot {} \ text {R} \ $, где \ $ \ text {V} \ $ означает напряжение, \ $ \ text {I} \ $ для тока и \ $ \ text {R} \ $ для сопротивления.
Пример
Предположим, что напряжение, приложенное к цепи, равно \ $ 5 \ text {V} \ $. \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $ равно \ $ 250 \ Omega \ $, а сопротивление \ $ \ text {R} _ {\ text {wire}} \ $ равно \ $ 2.5 \ Omega \ $ (если вы не знаете сопротивление провода, см. ниже в разделе «Расчет сопротивления провода»). Сначала мы вычисляем ток в цепи, используя \ $ \ text {I} = \ dfrac {\ text {V}} {\ text {R}} \ $: \ $ \ text {I} = \ dfrac {5 } {250 + 2 \ cdot2.5} = \ dfrac {5} {255} = 0,01961 \ text {A} = 19.61 \ text {mA} \
$Теперь мы хотим узнать, какое падение напряжения на одном куске провода используется \ $ \ text {V} = \ text {I} \ cdot {} \ text {R} \ $: \ $ \ text {V} = 0,01961 \ cdot2.5 = 0,049025 В = 49,025 \ text {мВ} \
долл. СШАТаким же образом мы можем рассчитать напряжение в \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $: \ $ \ text {V} = 0.01961 \ cdot250 = 4.9025 \ text {V} \ $
Предвидение потери напряжения
Что, если нам действительно нужно напряжение \ $ 5 \ text {V} \ $ over \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $? Нам нужно будет изменить напряжение \ $ \ text {V} \ $ от источника питания, чтобы напряжение выше \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $ стало \ $ 5 \ text {V } \ $.
Сначала мы вычисляем ток через \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $: \ $ \ text {I} _ {\ text {load}} = \ dfrac {\ text {V} _ {\ text {load}}} {\ text {R} _ {\ text {load}}} = \ dfrac {5} {250} = 0,02 \ text {A} = 20 \ text {mA} \
долларов СШАПоскольку мы говорим о последовательном сопротивлении, ток во всей цепи одинаков. Следовательно, ток, который должен дать источник питания, \ $ \ text {I} \ $, равен \ $ \ text {I} _ {\ text {load}} \ $. Нам уже известно полное сопротивление цепи: \ $ \ text {R} = 250 + 2 \ cdot2.5 = 255 \ Омега \ $. Теперь мы можем рассчитать необходимое напряжение питания, используя \ $ \ text {V} = \ text {I} \ cdot {} \ text {R} \ $: \ $ \ text {V} = 0.02 \ cdot255 = 5.1 \ text { V} \ $
Что, если мы хотим знать, сколько мощности теряется в проводах? Обычно мы используем \ $ \ text {P} = \ text {V} \ cdot {} \ text {I} \ $, где \ $ \ text {P} \ $ означает мощность, \ $ \ text {V} \ $ для напряжения и \ $ \ text {I} \ $ для тока.
Итак, единственное, что нам нужно сделать, это ввести правильные значения в формулу.
Пример
Мы снова используем блок питания \ $ 5 \ text {V} \ $ с \ $ 250 \ Omega \ $ \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $ и двумя проводами \ $ 2.5 \ Omega \ $ за штуку. Падение напряжения на одном куске провода, как вычислено выше, составляет \ $ 0,049025 \ text {V} \ $. Ток в цепи был \ $ 0.01961 \ text {A} \ $.
Теперь мы можем рассчитать потери мощности в одном проводе: \ $ \ text {P} _ {\ text {wire}} = 0,049025 \ cdot0.01961 = 0,00096138 \ text {W} = 0,96138 \ text {mW} \ $
Во многих случаях нам известна длина провода \ $ l \ $ и AWG (американский калибр проводов) провода, но не сопротивление. Однако рассчитать сопротивление несложно.
В Википедии есть список доступных здесь спецификаций AWG, который включает сопротивление на метр в Ом на километр или в миллиОм на метр. У них также есть это за килофуты или футы.