Як правильно розраховується потужність у трифазній мережі
Власники приватних будинків нерідко підключають до свого житла трифазну мережу. Такий варіант можливий через різні обставини, але потребує переконливих обґрунтувань для реалізації. А оскільки лінії електропередач (ЛЕП) передають різну силу струму, то господареві буде корисно дізнатися, скільки насправді напруги надходить до його будинку. Розглянемо, як розраховується потужність трифазної мережі. А також дізнаємося, як правильно її виміряти за допомогою приладів.
Як перевірити свою схему підключення
Будь-який власник житла укладає договір із постачальником енергоресурсів. До нього обов'язково додається Акт технологічного приєднання та відповідальності сторін з експлуатації. Зі змісту документа можна легко дізнатися свою схему підключення.
Іноді з різних причин власник будинку не має доступу до цього акту. У цьому випадку можна безпосередньо звернутися за роз'ясненнями до енергопостачальної компанії. Але часто такий запит затягується, а відповідь потрібно отримати якнайшвидше. І зазвичай така інформація хвилює тих, хто підключив своє житло до трифазної мережі.
У випадку з лінійним приєднанням 220 вольт все досить просто. Один провід є фазним, інший – із нульовим потенціалом. Достатньо застосувати найпростішу формулу (P = U × I), щоб дізнатися потужність у мережі. Але в цих знаннях обивателю і немає потреби, оскільки буквально всі побутові прилади в цьому плані однотипні.
Інша річ, коли є потреба підключити у своїх цілях асинхронний двигун. Для його повноцінної роботи лінійної напруги не вистачить. Потрібна потужніша електрична мережа. Але якщо вона вже є, то дуже корисно знати спосіб її приєднання.
Корисне відео
Варіантів підключення багато. Але на практиці зазвичай застосовуються лише два – зірка чи трикутник. Залежно від вибраного потужність трифазного струму може дещо змінюватися. Коли підключення виконується по чотирьох проводах (три фази та нуль), то вибирають трикутник. Якщо додатково є ще й жила заземлення – зірку.
Формули для розрахунку та приклади
Для найточніших розрахунків завжди враховують реактивне навантаження. Її мають усі індуктивні прилади. Тобто ті, що у своїй конструкції використовують обмотку. Це електродвигуни, трансформатори, дроселі. Також реактивна потужність залежить і від ємнісного навантаження, яке мають конденсатори.
Перед проведенням розрахунків слід просто запам'ятати:
- Резистор перебирає лише активну потужність. Згодом вона виділяється у вигляді світла чи тепла.
- Котушка індуктивності провокує реактивну реакцію, що виражається як магнітного поля.
- Конденсатор виробляє реактивний опір.
Розрахувати потужність трифазної мережі можна за формулою:
P = (U1 × I1 × cosϕ1) + (U2 × I2 × cosϕ2) + (U3 × I3 × cosϕ3)
U та I – це напруга та сила струму. Цифри позначають порядковий номер фази (у нас три). А cosϕ – коефіцієнт потужності, який знаходять перемноженням один на одного активного та реактивного навантаження. Перша величина зазвичай вважається незмінною – 1.
Найчастіше реактивна навантаження у мережі дуже незначна. Тому коефіцієнту присуджується значення – 0,95. Це робота електроплити, обігрівача, лампочок розжарювання, електрочайника. Але якщо до мережі підключити зварювальний апарат або насос із потужним двигуном, реактивне навантаження вже значно відрізнятиметься. А для простоти розрахунків при використанні таких агрегатів коефіцієнту присуджують значення – 0,8.
Якщо розглядати кожну фазу, як окреме лінійне навантаження, можна значно скоротити розрахунок потужності трифазної мережі. Адже можна вважати, що по кожній фазі йде напруга 220 вольт. І сила струму всім ліній однакова.
Тому формула потужності трифазного струму спрощується:
P = 3 × 220 × I × cosϕ
Щоб дізнатися про силу струму, необхідно знайти значення опору (R) мережі. І тоді можна скористатися формулою: I = U/R. Напруга (U) береться лінійна – 220 вольт.
Вимірювання потужності та сили струму
Як видно, залишається підставити значення коефіцієнта і визначити силу струму. Можна знову звернутися до вищезгаданого Акту. Але найкраще зробити самостійні виміри. Хоча б за допомогою звичайного мультиметра. Заодно і перевірити – чи однакова сила струму кожної фазі.
Якщо вона відрізнятиметься, то доведеться застосовувати першу, складнішу, формулу потужності трифазного струму. І тоді розрахунки будуть набагато точнішими. Але іноді набагато простіше скористатися ватметром. Цей вимірювальний пристрій часто монтують в сучасні пристрої для обліку електроенергії. І в цьому випадку всі показання кожної фази можна побачити на спеціальному дисплеї.
А маючи звичайний ватметр для однофазної мережі, можна:
- Підключити його до будь-якої трифазної лінії, якщо при підключенні використовувалася зірка з нулем, а навантаження симетричне. Після зняття показань їх множать на 3.
- Для несиметричного навантаження потрібно три ватметри (на кожну лінію), а всі результати підсумовуються.
- Для трикутника потрібні лише два ватметри. Показання також підсумовуються.
Найчастіше у побуті практикується приєднання з симетричним навантаженням. Так і облік вести простіше, і параметри мережі покращуються. Тому в основному для вимірювань перший варіант найактуальніший.
Корисне відео
Висновок
Розрахунок потужності трифазного струму необхідний при підключенні до мережі складних приладів індуктивного типу. До таких зараховуються всі асинхронні електродвигуни та різні трансформатори. Наприклад, зварювальний апарат працює за індуктивним принципом.
Для точних розрахунків використовують складні формули. При цьому послідовно обчислюють всі параметри кожної фазної лінії. Такі обчислення найбільше підходять для виробництва. Для побутових цілей всі розрахунки значно спрощуються, оскільки вже відомі усі допустимі середні значення коефіцієнтів. І мінімальна похибка в результатах не вплине на працездатність апаратури, підключеної до трифазної мережі.
