Fórmula de poder actual. Potencia real y nominal. Eficiencia de un dispositivo eléctrico. El conocimiento es poder

Definiciones y fórmulas

La potencia es el trabajo realizado por unidad de tiempo. La potencia eléctrica es igual al producto de la corriente y el voltaje: P=U∙I. De aquí podemos derivar otras fórmulas de potencia:

P=r∙I∙I=r∙I^2;

P=U∙U/r=U^2/r.

Obtenemos la unidad de potencia sustituyendo las unidades de tensión y corriente en la fórmula:

[P]=1 B∙1 A=1 BA.

La unidad de potencia eléctrica igual a 1 VA se llama vatio (W). El nombre voltiamperio (VA) se utiliza en ingeniería de corriente alterna, pero sólo para medir la potencia aparente y reactiva.

Las unidades de medida de potencia eléctrica y mecánica están relacionadas por las siguientes relaciones:

1 W = 1/9,81 kg m/s ≈1/10 kg m/s;

1 kg m/s = 9,81 W ≈10 W;

1 CV =75 kg m/s = 736 W;

1 kW = 102 kg m/seg = 1,36 caballos de fuerza

Si no tenemos en cuenta las inevitables pérdidas de energía, un motor de 1 kW puede bombear 102 litros de agua por segundo a una altura de 1 m o 10,2 litros de agua a una altura de 10 m.

Energia electrica .

Ejemplos

1. El elemento calefactor de un horno eléctrico con una potencia de 500 W y un voltaje de 220 V está hecho de alambre de alta resistencia. Calcule la resistencia del elemento y la corriente que lo atraviesa (Fig. 1).

Encontramos la corriente usando la fórmula de potencia eléctrica P=U∙I,

de donde I=P/U=(500 Bm)/(220 V)=2,27 A.

La resistencia se calcula usando otra fórmula de potencia: P=U^2/r,

de donde r=U^2/P=(220^2)/500=48400/500=96,8 ohmios.

Arroz. 1.

2. ¿Qué resistencia debe tener la espiral (Fig. 2) de la teja a una corriente de 3 A y una potencia de 500 W?

Arroz. 2.

Para este caso, aplicamos otra fórmula de potencia: P=U∙I=r∙I∙I=r∙I^2;

por lo tanto r = P/I ^ 2 = 500/3 ^ 2 = 500/9 = 55,5 ohmios.

3. ¿Qué potencia se convierte en calor con una resistencia de r=100 ohmios, que se conecta a una red con un voltaje de U=220 V (Fig. 3)?

P=U^2/r=220^2/100=48400/100=484 W.

Arroz. 3.

4. En el diagrama de la Fig. 4, el amperímetro muestra una corriente I = 2 A. Calcule la resistencia del consumidor y la potencia eléctrica consumida en la resistencia r = 100 Ohmios cuando se conecta a una red con un voltaje de U = 220 V.

Arroz. 4.

r=U/I=220/2=110 ohmios;

P=U∙I=220∙2=440 W, o P=U^2/r=220^2/110=48400/110=440 W.

5. La lámpara sólo indica su tensión nominal de 24 V. Para determinar los datos restantes de la lámpara montaremos el circuito que se muestra en la Fig. 5. Ajustemos la corriente con el reóstato para que el voltímetro conectado a los terminales de la lámpara muestre un voltaje Ul = 24 V. El amperímetro muestre una corriente I = 1,46 A. ¿Qué potencia y resistencia tiene la lámpara y qué voltaje y pérdidas de potencia se producen en el reóstato?

Arroz. 5.

Potencia de la lámpara P=Ul∙I=24∙1,46=35 W.

Su resistencia es rл=Uл/I=24/1,46=16,4 Ohm.

Caída de tensión en el reóstato Uр=U-Uл=30-24=6 V.

Pérdidas de potencia en el reóstato Pр=Uр∙I=6∙1,46=8,76 W.

6. El panel del horno eléctrico indica sus datos nominales (P=10 kW; U=220 V).

Determine qué resistencia representa el horno y qué corriente lo atraviesa durante el funcionamiento P=U∙I=U^2/r;

r=U^2/P=220^2/10000=48400/10000=4,84 ohmios; I=P/U=10000/220=45,45A.

Arroz. 6.

7. ¿Cuál es el voltaje U en los terminales del generador si, con una corriente de 110 A, su potencia es de 12 kW (Fig. 7)?

Desde P=U∙I, entonces U=P/I=12000/110=109 V.

Arroz. 7.

8. En el diagrama de la Fig. La figura 8 muestra el funcionamiento de la protección de corriente electromagnética. A una cierta corriente, el electroimán EM, que está sostenido por el resorte P, atraerá la armadura, abrirá el contacto K y romperá el circuito actual. En nuestro ejemplo, la protección de corriente interrumpe el circuito de corriente con una corriente I≥2 A. ¿Cuántas lámparas de 25 W se pueden encender simultáneamente con una tensión de red de U=220 V para que el limitador no funcione?

Arroz. 8.

La protección se activa con I=2 A, es decir, con una potencia P=U∙I=220∙2=440 W.

Dividiendo la potencia total de una lámpara, obtenemos: 440/25=17,6.

Se pueden encender 17 lámparas al mismo tiempo.

9. Un horno eléctrico tiene tres elementos calefactores con una potencia de 500 W y un voltaje de 220 V, conectados en paralelo.

¿Cuál es la resistencia, corriente y potencia total cuando el horno está en funcionamiento (Fig. 91)?

Potencia total del horno P=3∙500 W =1,5 kW.

Corriente resultante I=P/U=1500/220=6,82 A.

La resistencia resultante es r=U/I=220/6,82=32,2 ohmios.

Corriente de un elemento I1=500/220=2,27 A.

Resistencia de un elemento: r1=220/2,27=96,9 Ohm.

Arroz. 9.

Arroz. 10.

Dado que P=U^2/r, entonces r=U^2/P=48400/75=645,3 ohmios.

Corriente I=P/U=75/220=0,34 A.

11. La presa tiene un desnivel de agua h=4 m. Cada segundo entran 51 litros de agua a la turbina a través de la tubería. ¿Qué potencia mecánica se convierte en energía eléctrica en el generador, si no se tienen en cuenta las pérdidas (Fig. 11)?

Arroz. once.

Potencia mecánica Pm=Q∙h=51 kg/seg ∙4 m =204 kg m/seg.

De ahí la potencia eléctrica Pe=Pm:102=204:102=2 kW.

12. ¿Qué potencia debe tener el motor de la bomba que bombea 25,5 litros de agua cada segundo desde una profundidad de 5 m a un tanque ubicado a una altura de 3 m? No se tienen en cuenta las pérdidas (Fig. 12).

Arroz. 12.

La altura total de subida del agua h=5+3=8 m.

Potencia mecánica del motor Pм=Q∙h=25,5∙8=204 kg m/seg.

Potencia eléctrica Pe=Pm:102=204:102=2 kW.

13. recibe 4 m3 de agua del embalse por turbina cada segundo. La diferencia entre los niveles de agua en el embalse y la turbina es h=20 m. Determine la potencia de una turbina sin tener en cuenta las pérdidas (Fig. 13).

Arroz. 13.

Potencia mecánica del agua que fluye Pm=Q∙h=4∙20=80 t/seg m; Pm=80000 kg m/seg.

Potencia eléctrica de una turbina Pe=Pm:102=80000:102=784 kW.

14. En un motor de CC devanado en paralelo, el devanado del inducido y el devanado de campo están conectados en paralelo. El devanado del inducido tiene una resistencia de r=0,1 ohmios y la corriente del inducido I=20 A. El devanado de excitación tiene una resistencia de r=25 ohmios y la corriente de excitación es igual a I=1,2 A. ¿Qué potencia se pierde en ¿Ambos devanados del motor (Fig. 14)?

Arroz. 14.

Pérdida de potencia en el devanado del inducido P=r∙I^2=0.1∙20^2=40 W.

Pérdidas de potencia en el devanado de campo.

Pв=rв∙Iв^2=25∙1.2^2=36 W.

Pérdidas totales en los devanados del motor P+Pv=40+36=76 W.

15. Una estufa eléctrica con un voltaje de 220 V tiene cuatro etapas de calentamiento conmutables, lo que se logra variando la inclusión de dos elementos calefactores con resistencias r1 y r2, como se muestra en la Fig. 15.

Arroz. 15.

Determine las resistencias r1 y r2 si el primer elemento calefactor tiene una potencia de 500 W y el segundo 300 W.

Dado que la potencia liberada en la resistencia se expresa mediante la fórmula P=U∙I=U^2/r, entonces la resistencia del primer elemento calefactor

r1=U^2/P1=220^2/500=48400/500=96,8 ohmios,

y el segundo elemento calefactor r2=U^2/P2 =220^2/300=48400/300=161,3 ohmios.

En la posición etapa IV, las resistencias están conectadas en serie. La potencia de la estufa eléctrica en esta posición es igual a:

P3=U^2/(r1+r2)=220^2/(96,8+161,3)=48400/258,1=187,5 W.

En la posición etapa I, los elementos calefactores están conectados en paralelo y la resistencia resultante es igual a: r=(r1∙r2)/(r1+r2)=(96.8∙161.3)/(96.8+161.3)=60.4 Ohm.

Potencia del mosaico en posición etapa I: P1=U^2/r=48400/60.4=800 W.

Obtenemos la misma potencia sumando las potencias de los elementos calefactores individuales.

16. Una lámpara con filamento de tungsteno está diseñada para una potencia de 40 W y un voltaje de 220 V. ¿Qué resistencia y corriente tiene la lámpara en estado frío y a una temperatura de funcionamiento de 2500 ° C?

Potencia de la lámpara P=U∙I=U^2/r.

Por lo tanto, la resistencia del filamento de la lámpara en estado caliente es rt = U ^ 2 / P = 220 ^ 2/40 = 1210 ohmios.

La resistencia del hilo frío (a 20 °C) está determinada por la fórmula rt=r∙(1+α∙∆t),

de donde r=rt/(1+α∙∆t)=1210/(1+0.004∙(2500-20))=1210/10.92=118 Ohmios.

Una corriente I=P/U=40/220=0,18 A pasa a través del filamento de la lámpara cuando está caliente.

La corriente de encendido es: I=U/r=220/118=1,86 A.

Cuando se enciende, la corriente es aproximadamente 10 veces mayor que la corriente de la lámpara caliente.

17. ¿Cuáles son las pérdidas de voltaje y potencia en el cable de contacto de cobre de un ferrocarril electrificado (Fig. 16)?

Arroz. dieciséis.

El cable tiene una sección transversal de 95 mm2. La locomotora del tren eléctrico consume una corriente de 300 A a una distancia de 1,5 km de la fuente de corriente.

Pérdida (caída) de tensión en la línea entre los puntos 1 y 2 Up=I∙rп.

Resistencia del cable de contacto rп=(ρ∙l)/S=0.0178∙1500/95=0.281 Ohm.

Caída de tensión en el hilo de contacto Up=300∙0.281=84.3 V.

El voltaje Ud en los terminales del motor D será 84,3 V menor que el voltaje U en los terminales de la fuente G.

La caída de voltaje en el cable de contacto cambia mientras el tren eléctrico está en movimiento. Cuanto más se aleja el tren eléctrico de la fuente de corriente, más larga será la línea, lo que significa mayor su resistencia y la caída de tensión en ella. La corriente a lo largo de los rieles regresa a la fuente conectada a tierra G. La resistencia de los rieles y del suelo es prácticamente cero.

Al crear cableado nuevo, a menudo es necesario calcular la potencia de los aparatos eléctricos ubicados en la misma habitación o en la misma línea. Mucha gente tiene problemas con esto. En este artículo veremos quéutilizado para contar y cómo utilizarlo correctamente.

Es necesario calcular la potencia del consumo de corriente para calcular correctamente la sección transversal de los cables, comprar máquinas y proteger el sistema contra sobrecargas e incendios. Calcular el monto total también ayudará al propietario a elegir el estabilizador adecuado para la entrada al apartamento. Los cálculos incorrectos pueden tener consecuencias graves, así que presta mucha atención a la información descrita en nuestro artículo.

Reglas y conceptos básicos.

Calcular la fuerza actual.

En una red en funcionamiento, la intensidad de la corriente se puede determinar fácilmente utilizando un multímetro cambiándolo al modo amperímetro. Pero esta opción sólo es adecuada si todo ya está funcionando. Estamos intentando hacer un cálculo según el proyecto, por lo que el truco del amperímetro no nos conviene.

¿Por qué necesitas saber la fuerza actual? Para la correcta selección de la sección del cable y de la máquina. Se calcula mediante la fórmula I=P/(U×cosφ), donde I es la intensidad de la corriente, P es la potencia del dispositivo y U es el voltaje de la red. La fórmula presentada anteriormente es válida para una red monofásica. Para trifásico, se utiliza I=P/(1,73×U×cosφ). El coseno Phi en nuestro caso muestra el factor de potencia.

Ejemplo:en la misma línea cuelga un frigorífico con una potencia de 150 W, un horno microondas (800 W), un hervidor eléctrico (1300 W) y una batidora (1500 W). Todo esto está incluido al mismo tiempo. Encontramos la corriente efectiva: I=(150+800+1300+1500)/220*0,95=17,94 Amperios. Para tal carga, se requiere un cable de 2,5 mm2 y un disyuntor de 25 amperios.

Cómo encontrar poder ¿Dispositivos que funcionan en la misma línea? Es necesario sumar todos los datos del pasaporte de estos consumidores. El coseno Phi se considera 0,95, que es lo más cercano a la realidad, aunque en algunos casos se considera 1.

Si los consumidores "gordos" están conectados a la red, como una caldera, un horno, una caldera eléctrica o un piso duro eléctrico, entonces es más razonable utilizar el coeficiente phi en el nivel de 0,8. En consecuencia, para una fase se considera que el voltaje es de 220 voltios, para tres fases, de 380 voltios.

una pequeña teoría

Ahora veamos la actualidad. Fórmula de energía eléctrica. En primer lugar, averigüemos qué es. La potencia es la velocidad a la que la energía fluye de una forma a otra, se convierte o se consume. Se mide en vatios. Una corriente de un amperio tiene una potencia de un vatio dada una diferencia de potencial de un vatio.

La corriente se puede medir con un amperímetro o multímetro.

La fórmula utilizada para el cálculo esP = I*U. Este indicador muestra cuánto "come" el dispositivo durante el funcionamiento.

Atención:Hay diferentes tipos de poder. Es necesario distinguirlos para poder realizar correctamente el cableado y calcular estándares para la compra de cables y máquinas.

tipos

Hay dos tipos principales de indicadores:

1. Nominal. El que consume el dispositivo por unidad de tiempo. Para un refrigerador, esto es de 150 vatios, para un microondas, según la configuración, de 600 a 800 vatios, para una bombilla de 65 o 99 vatios, etc.
2. A partir de. Fórmula de cálculo de potencia Este tipo no se diferencia del clásico, a pesar de que el valor inicial puede superar el valor nominal en un orden de magnitud. Por ejemplo, el mismo frigorífico en el momento del arranque consume hasta 2 kW de energía necesaria para arrancar el motor y todos los sistemas.

Lo principal que hay que saber sobre la potencia de arranque es que es temporal y de corta duración, pero hay que tenerlo en cuenta a la hora de crear el cableado. Por lo general, se hace una reserva para esto. Por ejemplo, un cable de 2,5 cuadrados puede soportar hasta 4,5 kW y en él se instala una máquina de 25A. Por lo tanto, si su coeficiente total en la línea llega a 4 o 4,3, entonces es mejor no correr riesgos e instalar una línea adicional, en lugar de que algún día su cableado simplemente se queme.

Saber a qué equivale la potencia de la corriente eléctrica. Para cada dispositivo de la línea, seleccione aquellos que puedan funcionar simultáneamente. Lea sobre las características técnicas de sus dispositivos y luego sume la potencia de todos los conectados. Luego, al número resultante, agregue un 30% para todo tipo de tracción e interferencia; esto se convertirá en una reserva para problemas de arranque.

Es decir, diferentes tipos de energía. En este artículo consideraremos y estudiaremos conceptos físicos como la potencia de la corriente eléctrica.

Fórmulas de poder actuales

Por potencia actual, como en mecánica, nos referimos al trabajo que se realiza por unidad de tiempo. Una fórmula física te ayudará a calcular la potencia, conociendo el trabajo realizado por la corriente eléctrica durante un período de tiempo determinado.

La corriente, el voltaje y la potencia en electrostática están relacionados por igualdad, que se puede derivar de la fórmula A = UIt. Se utiliza para determinar el trabajo realizado por la corriente eléctrica:

P = A/t = UIt/t = UI
Por tanto, la fórmula para la potencia de corriente continua en cualquier sección del circuito se expresa como el producto de la corriente y el voltaje entre los extremos de la sección.

Unidades de potencia

1 W (vatio): potencia actual de 1 A (amperio) en un conductor, entre cuyos extremos se mantiene un voltaje de 1 V (voltio).

Un dispositivo para medir la potencia de la corriente eléctrica se llama vatímetro. Además, la fórmula de potencia actual le permite determinar la potencia utilizando un voltímetro y un amperímetro.

Una unidad de potencia fuera del sistema es kW (kilovatio), GW (gigavatio), mW (milivatio), etc. Relacionadas con esto hay algunas unidades de trabajo fuera del sistema que se utilizan a menudo en la vida cotidiana, por ejemplo (kilovatio hora). . Porque el 1kW = 10 3 W y 1h = 3600s, Eso

1kW · h = 10 3 W 3600 s = 3,6 10 6 W s = 3,6 10 6 J.

La ley y el poder de Ohm.

Usando la ley de Ohm, fórmula de potencia actual P=IU está escrito de esta forma:

P = UI = U 2 /R = Yo 2 /R
Entonces, la potencia liberada sobre los conductores es directamente proporcional a la corriente que fluye a través del conductor y al voltaje en sus extremos.

Potencia real y nominal

Al medir la potencia de un consumidor, la fórmula de potencia actual permite determinar su valor real, es decir, el que realmente se asigna en un momento dado al consumidor.

Las potencias nominales también se indican en las hojas de datos de diversos aparatos eléctricos. Se llama nominal. El pasaporte de un dispositivo eléctrico generalmente indica no solo la potencia nominal, sino también el voltaje para el cual está diseñado. Sin embargo, el voltaje en la red puede diferir ligeramente del indicado en el pasaporte, por ejemplo, puede aumentar. A medida que aumenta el voltaje, aumenta la corriente en la red y, por lo tanto, la potencia actual en el consumidor. Es decir, la potencia real y nominal del dispositivo puede diferir. La potencia máxima real del dispositivo eléctrico es mayor que la potencia nominal. Esto se hace para evitar que el dispositivo falle debido a cambios menores en el voltaje de la red.

Si el circuito consta de varios consumidores, al calcular su potencia real, debe recordarse que para cualquier conexión de consumidores, la potencia total en todo el circuito es igual a la suma de las potencias de los consumidores individuales.

Eficiencia de un aparato eléctrico.

Como saben, no existen máquinas y mecanismos ideales (es decir, aquellos que convertirían completamente un tipo de energía en otro o generarían energía). Durante el funcionamiento del dispositivo, parte de la energía gastada se gasta necesariamente en superar fuerzas de resistencia no deseadas o simplemente se "disipa" en el medio ambiente. Por lo tanto, sólo una parte de la energía que gastamos se destina a realizar el trabajo útil para el que se creó el dispositivo.

Una cantidad física que muestra qué parte del trabajo útil se gasta se denomina factor de eficiencia (en adelante, eficiencia).

En otras palabras, la eficiencia muestra con qué eficiencia se utiliza el trabajo realizado cuando lo realiza, por ejemplo, un aparato eléctrico.

La eficiencia (indicada por la letra griega η (“esto”)) es una cantidad física que caracteriza la eficiencia de un dispositivo eléctrico y muestra qué parte del trabajo útil se gasta.

La eficiencia está determinada (como en mecánica) por la fórmula:

η = A P /A Z ·100%

Si se conoce la potencia de la corriente eléctrica, las fórmulas para determinar el CFC se verán así:

η = P P /P Z ·100%

Antes de determinar la eficiencia de algún dispositivo, es necesario determinar qué es trabajo útil (para qué está diseñado el dispositivo) y qué es trabajo gastado (el trabajo que se realiza o cuánta energía se gasta para realizar un trabajo útil).

Tarea

Una lámpara eléctrica común tiene una potencia de 60 W y un voltaje de funcionamiento de 220 V. ¿Qué trabajo realiza la corriente eléctrica en la lámpara y cuánto paga por la electricidad durante el mes, a una tarifa de T = 28 rublos? ¿Usas la lámpara durante 3 horas todos los días?
¿Cuál es la corriente en la lámpara y la resistencia de su bobina en condiciones de funcionamiento?

Solución:

1. Para resolver este problema:
a) calcular el tiempo de funcionamiento de la lámpara durante el mes;
b) calcular el trabajo realizado por la corriente en la lámpara;
c) calcular la tarifa mensual a razón de 28 rublos;
d) calcular la corriente en la lámpara;
e) calcular la resistencia de la espiral de la lámpara en condiciones de funcionamiento.

2. Calculamos el trabajo realizado por la corriente mediante la fórmula:

A = P t

La intensidad actual de la lámpara se puede calcular utilizando la fórmula de potencia actual:

P = IU;
Yo = P/U.

La resistencia de la bobina de la lámpara en condiciones de funcionamiento según la ley de Ohm es igual a:

[A] = Wh;

[Yo] = 1B 1A/1B = 1A;

[R] = 1V/1A = 1Ohmio.

4. Cálculos:

t = 30 días · 3 horas = 90 horas;
A = 60·90 = 5400 Wh = 5,4 kWh;
Yo = 60/220 = 0,3 A;
R = 220/0,3 = 733 ohmios;
B = 5,4 kWh 28 kW / kWh = 151 rublos.

Respuesta: A = 5,4 kWh; yo = 0,3 A; R = 733 ohmios; B = 151 rublos.

Contenido:

Antes de considerar la energía eléctrica, es necesario determinar qué es la potencia en general, como concepto físico. Normalmente, cuando se habla de esta cantidad, se hace referencia a una determinada energía o fuerza interna que posee un objeto. Podría ser la potencia de un dispositivo, como un motor o una acción (explosión). No debe confundirse con fuerza, ya que se trata de conceptos diferentes, aunque guardan cierta relación entre sí. Cualquier acción física se realiza bajo la influencia de la fuerza. Con su ayuda se sigue un camino determinado, es decir, se realiza el trabajo. A su vez, el trabajo A realizado durante un tiempo determinado t equivaldrá al valor de potencia expresado por la fórmula: N = A/t (W = J/s).

Otro concepto de potencia está relacionado con la tasa de conversión de energía de un sistema particular. Una de estas transformaciones es la fuerza de la corriente eléctrica, con la ayuda de la cual también se realizan muchos trabajos diferentes. En primer lugar, se asocia con motores eléctricos y otros dispositivos que realizan acciones útiles.

¿Qué es la energía eléctrica?

La potencia actual está relacionada con varias cantidades físicas a la vez. El voltaje (U) representa el trabajo requerido para moverse 1 culombio. La intensidad de la corriente (I) corresponde al número de culombios que pasan en 1 segundo. Así, la corriente multiplicada por el voltaje (I x U) corresponde al trabajo total realizado en 1 segundo. El valor resultante será la potencia de la corriente eléctrica.

La fórmula dada para la potencia actual muestra que la potencia depende igualmente de la corriente y el voltaje. De ello se deduce que se puede obtener el mismo valor de este parámetro debido a alta corriente y bajo voltaje y, a la inversa, a alto voltaje y baja corriente. Esta propiedad permite transmitir electricidad a largas distancias desde las fuentes hasta los consumidores. Durante el proceso de transmisión, la corriente se convierte mediante transformadores instalados en subestaciones elevadoras y reductoras.

Hay dos tipos principales de energía eléctrica. En el primer caso, se produce una transformación irreversible de la potencia de la corriente eléctrica en energía mecánica, luminosa, térmica y de otro tipo. La unidad de medida utilizada es el vatio. 1W = 1V x 1A. En la producción y en la vida cotidiana se utilizan valores mayores: kilovatios y megavatios.

La potencia reactiva se refiere a la carga eléctrica que se crea en los dispositivos debido a las oscilaciones inductivas y capacitivas de la energía del campo electromagnético. En corriente alterna, esta cantidad es un producto expresado por la siguiente fórmula: Q = U x I x sen (ángulo). El seno del ángulo significa el cambio de fase entre la corriente de operación y la caída de voltaje. Q es potencia reactiva, medida en Var - voltiamperio reactivo. Estos cálculos ayudan a resolver efectivamente la cuestión de cómo encontrar la potencia de una corriente eléctrica, y la fórmula que existe para esto le permite realizar cálculos rápidamente.

Ambos poderes se pueden ver claramente con un ejemplo sencillo. Cualquier dispositivo eléctrico está equipado con elementos calefactores: elementos calefactores y un motor eléctrico. Para la fabricación de elementos calefactores se utiliza un material de alta resistencia, por lo que cuando la corriente pasa a través de él, toda la energía eléctrica se convierte en energía térmica. Este ejemplo caracteriza con mucha precisión la potencia eléctrica activa.

En cuanto al motor eléctrico, en su interior hay un devanado de cobre que tiene inductancia, que, a su vez, tiene el efecto de autoinducción. Gracias a este efecto se produce un retorno parcial de la electricidad a la red. La energía devuelta se caracteriza por un ligero cambio en los parámetros de tensión y corriente, lo que tiene un impacto negativo en la red eléctrica en forma de sobrecargas adicionales.

Los condensadores tienen las mismas propiedades debido a su capacitancia eléctrica cuando se devuelve la carga acumulada. Aquí también se desplazan los valores de corriente y tensión, sólo que en la dirección opuesta. Esta energía de inductancia y capacitancia, con un desfase respecto a los valores de la red eléctrica existente, es precisamente potencia eléctrica reactiva. Debido al efecto opuesto de la inductancia y la capacitancia sobre el cambio de fase, es posible realizar una compensación de potencia reactiva, aumentando así la eficiencia y la calidad del suministro de energía.

¿Qué fórmula se utiliza para calcular la potencia de la corriente eléctrica?

Una solución correcta y precisa a la pregunta de cuál es la potencia de una corriente eléctrica juega un papel decisivo para garantizar el funcionamiento seguro del cableado eléctrico y prevenir incendios debido a secciones transversales de alambres y cables seleccionadas incorrectamente. La potencia actual en un circuito activo depende de la corriente y el voltaje. Para medir la intensidad de la corriente hay un dispositivo: un amperímetro. Sin embargo, no siempre es posible utilizar este dispositivo, especialmente cuando el diseño del edificio recién se está redactando y el circuito eléctrico simplemente no existe. Para tales casos, se proporciona una metodología de cálculo especial. La intensidad de la corriente se puede determinar mediante la fórmula teniendo en cuenta los valores de potencia, el voltaje de la red y la naturaleza de la carga.

Existe una fórmula para la potencia actual en relación con valores constantes de corriente y voltaje: P = U x I. Si hay un cambio de fase entre corriente y voltaje, se utiliza otra fórmula para los cálculos: P = U x I x cos φ. Además, la potencia se puede determinar de antemano sumando la potencia de todos los dispositivos cuya puesta en servicio y conexión a la red están programadas. Estos datos están disponibles en fichas técnicas y manuales de funcionamiento de dispositivos y equipos.

Así, la fórmula para determinar la potencia de la corriente eléctrica permite calcular la intensidad de la corriente para una red monofásica: I = P/(U x cos φ), donde cos φ es el factor de potencia. Si hay una red eléctrica trifásica, la intensidad de corriente se calcula usando la misma fórmula, solo se le suma un coeficiente de fase de 1,73: I = P/(1,73 x U x cos φ). El factor de potencia depende enteramente de la naturaleza de la carga planificada. Si planea utilizar solo lámparas de iluminación o dispositivos de calefacción, entonces será uno.

Si hay componentes reactivos en cargas activas, el factor de potencia ya se considera 0,95. Este factor debe tenerse en cuenta según el tipo de cableado eléctrico que se utilice. Si los dispositivos y equipos tienen una potencia suficientemente alta, entonces el coeficiente será 0,8. Esto se aplica a máquinas de soldar, motores eléctricos y otros dispositivos similares.

Para cálculos en presencia de corriente monofásica, se supone que el valor del voltaje es 220 voltios. Si está presente, el voltaje calculado será de 380 voltios. Sin embargo, para obtener los resultados más precisos, es necesario utilizar en los cálculos el valor de voltaje real medido con instrumentos especiales.

¿De qué depende la potencia actual?

La potencia de la corriente, de varios dispositivos y equipos depende inmediatamente de dos cantidades principales: y. Cuanto mayor es la corriente, mayor es el valor de la potencia; en consecuencia, a medida que aumenta el voltaje, la potencia también aumenta. Si el voltaje y la corriente aumentan simultáneamente, entonces la potencia de la corriente eléctrica aumentará como producto de ambas cantidades: N = I x U.

Muy a menudo surge la pregunta: ¿cómo se mide la potencia actual? La unidad básica de medida para esta cantidad es (W). Por tanto, 1 vatio es la potencia de un dispositivo que consume 1 amperio de corriente a 1 voltio. Una bombilla de una linterna normal, por ejemplo, tiene una potencia similar.

El valor de potencia calculado le permite determinar con precisión el consumo de energía eléctrica. Para hacer esto, necesitas tomar el producto del poder y el tiempo. La fórmula en sí se ve así: W = UIt donde W es el consumo de electricidad, el producto UI es la potencia y t es la cantidad de tiempo trabajado. Por ejemplo, cuanto más tiempo sigue funcionando un motor eléctrico, más trabajo realiza. En consecuencia, el consumo de electricidad también aumenta.

Al diseñar cableado eléctrico en una habitación, debe comenzar calculando la intensidad de la corriente en los circuitos. Un error en este cálculo puede resultar costoso más adelante. Un tomacorriente puede derretirse si se expone a demasiada corriente. Si la corriente en el cable es mayor que la corriente calculada para un material y una sección del núcleo determinados, el cableado se sobrecalentará, lo que puede provocar la fusión del cable, una rotura o un cortocircuito en la red con consecuencias desagradables, entre ellas la necesidad de reemplazar completamente el cableado eléctrico no es lo peor.

También es necesario conocer la intensidad de la corriente en el circuito para seleccionar disyuntores, que deberían proporcionar una protección adecuada contra la sobrecarga de la red. Si la máquina está configurada con un gran margen en su valor nominal, en el momento de su activación es posible que el equipo ya esté averiado. Pero si la corriente nominal del disyuntor es menor que la corriente que aparece en la red durante las cargas máximas, el disyuntor lo volverá loco y cortará constantemente la energía de la habitación cuando encienda la plancha o el hervidor.

Fórmula para calcular la potencia de la corriente eléctrica.

Según la ley de Ohm, la corriente (I) es proporcional al voltaje (U) e inversamente proporcional a la resistencia (R), y la potencia (P) se calcula como el producto del voltaje y la corriente. En base a esto, se calcula la corriente en la sección de la red: I = P/U.

En condiciones reales, se agrega un componente más a la fórmula y la fórmula para una red monofásica toma la forma:

y para una red trifásica: I = P/(1,73*U*cos φ),

donde se supone que U para una red trifásica es 380 V, cos φ es el factor de potencia, que refleja la relación entre los componentes activo y reactivo de la resistencia de carga.

Para las fuentes de alimentación modernas, el componente reactivo es insignificante; el valor de cos φ puede tomarse igual a 0,95. La excepción son los transformadores potentes (por ejemplo, las máquinas de soldar) y los motores eléctricos, que tienen una alta reactancia inductiva; En las redes donde se planea conectar dichos dispositivos, la corriente máxima debe calcularse usando un coeficiente cos φ de 0,8, o la corriente debe calcularse usando el método estándar, y luego se debe aplicar un factor multiplicador de 0,95/0,8 = 1,19. .

Sustituyendo los valores de tensión efectiva de 220 V/380 V y un factor de potencia de 0,95, obtenemos I = P/209 para una red monofásica y I = P/624 para una red trifásica, es decir, en En una red trifásica con la misma carga, la corriente es tres veces menor. No hay ninguna paradoja aquí, ya que el cableado trifásico proporciona cables trifásicos y, con una carga uniforme en cada fase, se divide en tres. Dado que el voltaje entre cada fase y los cables neutros de trabajo es de 220 V, la fórmula se puede reescribir de otra forma, para que quede más clara: I = P/(3*220*cos φ).

Seleccionar la clasificación del disyuntor

Aplicando la fórmula I = P/209, encontramos que con una carga de 1 kW de potencia, la corriente en una red monofásica será de 4,78 A. La tensión en nuestras redes no siempre es exactamente de 220 V, por lo que sería No sería un gran error calcular la intensidad de corriente con un pequeño margen como 5 A por cada kilovatio de carga. Inmediatamente queda claro que no se recomienda conectar una plancha con una potencia de 1,5 kW a un cable de extensión marcado como "5 A", ya que la corriente será una vez y media mayor que el valor nominal. También puede "graduar" inmediatamente las capacidades estándar de las máquinas y determinar para qué carga están diseñadas:

• 6 A – 1,2 kW;
• 8 A – 1,6 kW;
• 10 A – 2kW;
• 16 A – 3,2 kW;
• 20 A – 4kW;
• 25 A – 5 kW;
• 32 A – 6,4 kW;
• 40 A – 8 kW;
• 50 A – 10 kW;
• 63 A – 12,6 kW;
• 80 A – 16 kW;
• 100 A – 20 kW.

Utilizando la técnica de "5 amperios por kilovatio", se puede estimar la intensidad de corriente que aparece en la red al conectar dispositivos domésticos. Le interesan las cargas máximas en la red, por lo que para el cálculo debe utilizar el consumo máximo de energía, no el promedio. Esta información está contenida en la documentación del producto. No vale la pena calcular este indicador usted mismo sumando las potencias nominales de los compresores, motores eléctricos y elementos calefactores incluidos en el dispositivo, ya que también existe un indicador como el factor de eficiencia, que deberá evaluarse especulativamente con el riesgo. de cometer un gran error.

Al diseñar el cableado eléctrico en un apartamento o casa de campo, no siempre se conocen con certeza la composición y los datos del pasaporte del equipo eléctrico que se conectará, pero se pueden utilizar datos aproximados de los aparatos eléctricos habituales en nuestra vida cotidiana:

• sauna eléctrica (12 kW) - 60 A;
• estufa eléctrica (10 kW) - 50 A;
• vitrocerámica (8 kW) - 40 A;
• calentador de agua eléctrico instantáneo (6 kW) - 30 A;
• lavavajillas (2,5 kW) - 12,5 A;
• lavadora (2,5 kW) - 12,5 A;
• Jacuzzi (2,5 kW) - 12,5 A;
• aire acondicionado (2,4 kW) - 12 A;
• Horno microondas (2,2 kW) - 11 A;
• calentador de agua eléctrico de almacenamiento (2 kW) - 10 A;
• hervidor eléctrico (1,8 kW) - 9 A;
• hierro (1,6 kW) - 8 A;
• solárium (1,5 kW) - 7,5 A;
• aspiradora (1,4 kW) - 7 A;
• picadora de carne (1,1 kW) - 5,5 A;
• tostadora (1 kW) - 5 A;
• cafetera (1 kW) - 5 A;
• secador de pelo (1 kW) - 5 A;
• computadora de escritorio (0,5 kW) - 2,5 A;
• frigorífico (0,4 kW) - 2 A.

El consumo de energía de los dispositivos de iluminación y la electrónica de consumo es pequeño; en general, la potencia total de los dispositivos de iluminación se puede estimar en 1,5 kW y un disyuntor de 10 A es suficiente para un grupo de iluminación. Los aparatos electrónicos de consumo están conectados a los mismos enchufes que las planchas; no resulta práctico reservarles energía adicional.

Si sumamos todas estas corrientes, la cifra resulta impresionante. En la práctica, la posibilidad de conectar la carga está limitada por la cantidad de energía eléctrica asignada; para apartamentos con estufa eléctrica, en casas modernas es de 10 a 12 kW y en la entrada del apartamento hay una máquina con un valor nominal de 50 A. Y esos 12 kW hay que distribuirlos teniendo en cuenta que los consumidores más potentes se concentran en la cocina y el baño. El cableado causará menos preocupaciones si se divide en un número suficiente de grupos, cada uno con su propia máquina. Para la estufa eléctrica (placa de cocción), se realiza una entrada separada con un disyuntor automático de 40 A y se instala una toma de corriente con una corriente nominal de 40 A; no es necesario conectar nada más; Se crea un grupo separado para la lavadora y otros equipos de baño, con una máquina de la clasificación adecuada. Este grupo suele estar protegido por un RCD con una corriente nominal un 15% mayor que la clasificación del disyuntor. En cada habitación se asignan grupos separados para la iluminación y los enchufes de pared.

Tendrás que dedicar algo de tiempo a calcular potencias y corrientes, pero puedes estar seguro de que el trabajo no será en vano. Un cableado eléctrico bien diseñado y de alta calidad es la clave para la comodidad y seguridad de su hogar.