Jak správně vypočítat zatížení?

Elektrická zátěž budovy je souhrn všech spotřebičů elektřiny umístěných v domě, včetně technických zařízení pro domácnost a různých typů inženýrských zařízení.

Proč potřebujete výpočet elektrické zátěže?

Elektrická zátěž se vypočítá při projektování domu, protože tento indikátor je vyžadován pro:

• vytvoření projektu napájecí sítě celého objektu;
• výpočet charakteristik stabilizátoru napětí a/nebo dieselového generátoru, který je v případě potřeby schopen autonomně poskytovat přídavné napájení;
• správný výběr průřezů kabelů a v důsledku toho minimalizace možnosti poškození elektrického zařízení, havarijních situací a požárů.

Elektrický projekt zpravidla vypracovávají specialisté, kteří při jeho vytváření berou v úvahu řadu koeficientů a oficiálních pokynů. Ale i ve fázi nákupu pozemku a při architektonickém návrhu domu možná budete potřebovat znát odhadovaný elektrický výkon budoucí budovy.

Tento indikátor je nezbytný zejména pro připojení elektrické energie k místu.

V některých lokalitách místní úřady stanovují přísné limity na spotřebu elektřiny.

Správný výpočet odhadovaného elektrického zatížení domu vám v tomto případě umožní pochopit, zda omezené kilowatty stačí k zajištění nepřetržitého provozu domácích spotřebičů a technických instalací ve vašem budoucím domě.

Jak vypočítat výkon elektrické sítě venkovského domu sami?

K provedení předběžného výpočtu celkového výkonu elektrické sítě potřebujete údaje o všech spotřebitelích elektřiny, které budete provozovat v obytném domě a v technických místnostech umístěných na pozemku.

Na základě těchto údajů můžete nezávisle vypočítat množství kilowattů potřebné pro váš domov.

Postup pro výpočet výkonu elektrické sítě doma:

• Udělejte si seznam přístrojů a technických zařízení, které se budou používat ve venkovské chatě (elektrický topný kotel, nucený ventilační a klimatizační systém, vyhřívané podlahy atd.).
• Při sestavování seznamu nezapomeňte na takové „maličkosti“, jako jsou elektrické pohony garážových vrat a rolet, hydromasážní kabina se sprchou, elektrický krb atd.
• Naproti každému spotřebiteli elektřiny uveďte údaje o jeho síle, které jsou uvedeny v pasech domácích spotřebičů a inženýrských systémů.
• Vypočítejte celkový výkon osvětlení vynásobením počtu osvětlovacích prvků (žárovek) jejich výkonem.
• Sečtěte odhadované kapacity všech energetických zařízení (položka 3 + položka 4), které plánujete ve svém domě používat.
• Výsledné číslo zaokrouhlete nahoru. A zvyšte ji o 10–20 %, abyste se vyhnuli budoucím špičkovým elektrickým zátěžím a souvisejícím problémům.

Jako výsledek výpočtů získáte údaj, který charakterizuje přibližné množství elektrické energie potřebné pro váš budoucí dům.

Pro získání přesnějších údajů při provádění výpočtů je nutné počítat s tzv. koeficientem poptávky. Jeho hodnoty závisí na celkovém výkonu všech spotřebičů elektřiny a jsou určeny platnými předpisy.

Tabulka koeficientů poptávky

Připojení napájecího zdroje k soukromému domu je dlouhý a pracný proces. Přibližný postup registrace a seznam dohlížejících organizací je uveden níže:

• Koordinace připojeného výkonu – místní elektrické sítě.
• Získání situačního plánu – architektonický a plánovací spolek.
• Získání potvrzení o bezdlužnosti – organizace prodeje energie.
• Získání technických podmínek a smlouvy o poskytování služeb – místní elektrické sítě, po zaplacení za poskytování služeb připojení k elektrické síti.
• Vypracování aktu o vymezení vlastnictví rozvahy a provozní odpovědnosti – místní elektrické sítě.
• Vypracování projektu napájení – specializovaná projekční organizace.
• Koordinace projektu dodávky el. organizace prodeje energie (pokud je spotřeba energie vyšší než 10 kW, je vyžadováno povolení od Rostechnadzor).
• Elektroinstalace – specializovaná instalační organizace.
• Měření izolačního odporu elektroinstalace s vypracováním technické zprávy – specializovaná organizace.
• Příjemka po kontrole osvědčení o schválení elektroinstalace k provozu – Rostekhnadzor.
• Získání certifikátu pro zapnutí elektrické instalace nebo napájecího napětí – Rostekhnadzor, dokument vydaný organizací prodeje energie.
• Uzavření smlouvy o dodávce el. organizace prodeje energie.

Také napájení soukromé obytné budovy musí být koordinováno s Gorgaz, Rostelecom, Vodokanal a stejnými elektrickými sítěmi.

Přítomnost jejich podpisů na situačním plánu lokality bude znamenat, že neexistuje žádná komunikace těchto společností a nemohou být poškozeny při organizaci dodávky energie.

Jak získat tolik elektřiny, kolik je potřeba?

Nejlepším řešením je pořízení venkovského domu v moderním chatovém městě, standardní stávající výkon zde poskytuje výkon od 30 do 50 kW.

Koupě pozemku na poli nebo v zaběhlých obcích takový „luxus“ nezajistí. Kompetentně vypracovaný projekt napájení pro soukromý dům od specialistů TopDom však umožní najít „skryté rezervy“. To zahrnuje výpočty zohledňující faktor využití, spínání synchronních zátěží, využití denního a nočního provozu a tak dále.

Chytrým řešením může být použití dieselového generátoru, který poskytuje další autonomní napájení.

V každém případě doporučujeme vypracovat projekt na elektrifikaci vašeho domova až ve chvíli, kdy je již hotová domovní krabice.

Výpočet elektrického zatížení při vytváření inženýrského projektu pro dům

Naše společnost vyvíjí všechny části projektu domu: skici, architektonické, strukturální, inženýrské. Projekt napájení vstupuje do inženýrské fáze.

Pro výpočet elektrického zatížení v inženýrském projektu je nutné vzít v úvahu mnoho faktorů, jako jsou typy spotřebitelů, jejich výkon, provozní režim, koeficienty poptávky (simultánnosti) atd.

Zde je přibližný seznam kroků pro provedení výpočtu:

1. Určete typy spotřebitelů elektřiny (osvětlení, domácí spotřebiče, průmyslová zařízení, klimatizace atd.).
2. Sbírejte data o síle každého spotřebitele. Obvykle se uvádí ve wattech nebo kilowattech.
3. Určete koeficient simultánnosti pro skupiny spotřebitelů. Tento koeficient ukazuje, jak moc se spotřeba energie různých spotřebitelů v čase překrývá.
4. Vypočítejte celkové zatížení pomocí vzorce: celkové zatížení = Σ (výkon * faktor simultánnosti).
5. Zvažte korekční faktory, jako je záložní výkon, napětí, proud a další.
6. Analyzujte strukturu zátěže pro optimalizaci zařízení pro distribuci energie (transformátory, rozvodné panely atd.).
7. Na základě získaných údajů vypracujte technické specifikace transformátorů, rozváděčů a dalších prvků napájecího systému.
8. Proveďte studii proveditelnosti pro výběr zařízení a odhadněte náklady na napájení.

Toto je pouze obecný přehled procesu výpočtu elektrické zátěže. V reálném životě lze k automatizaci procesu použít sofistikovanější metody a softwarové nástroje.

Majitelé bytů, soukromých domů a dalších elektrifikovaných objektů se často potýkají s otázkou stanovení hodnot základních elektrických veličin, protože výpočet výkonu na základě přípustné intenzity proudu a známého napětí nebo řešení inverzního problému není příliš jednoduché. .

Přímá aplikace známého Ohmova zákona bez zohlednění vlastností domácích sítí a zařízení může vést k nesprávnému výsledku.

V tomto materiálu pochopíme, co je síla, a řekneme vám, jak vypočítat tento indikátor.

Základní pojmy veličin

Elektrické výpočty jsou založeny na dobře známých vztazích mezi proudem (I, Ampere), napětím (U, Volt), hodnotou výkonu (P, Watt) a odporem (R, Ohm). Praktické výpočty obvykle vyžadují znalost hodnot prvních tří.

Upozorňujeme, že číselné vyjádření uvedených hodnot nestačí – jsou potřeba další charakteristiky, které odhalí režim spotřeby energie.

Síla elektrického proudu

Výpočet dostatečného průřezu vodičů a jmenovitého výkonu jističe pro konkrétní větev elektrické sítě se provádí podle hodnoty maximálního možného proudu pro tento úsek. To je nutné, aby se zabránilo vznícení elektroinstalace, což často vede k požáru.

Provozní parametry strojů a proudových chráničů se volí podle požadavků předpisů. Pro určení přípustného průřezu žil v závislosti na maximální možné proudové síle je nutné použít tabulku poskytnutou výrobcem produktu, protože kabely jsou nejčastěji vyráběny podle specifikací, nikoli podle GOST.

Kabely vyrobené v souladu s GOST (vlevo) a TU (vpravo) se stejnými značkami se liší jak vizuálně, tak v základních vlastnostech

Protože sílu elektrického proudu lze vypočítat na základě energie spotřebované zařízeními a síťového napětí, je nutné správně určit hodnoty těchto dvou indikátorů.

Napětí v domácnosti

Mnoho majitelů bytů se domnívá, že standardní fázové napětí pro potřeby domácnosti je přibližně 220 V. Ve většině případů je to pravda. Ačkoli GOST 29322-2014 od 01.10.2015 v rámci Ruské federace mělo dojít k přechodu na systém 230 V kompatibilní se zeměmi EHS.

Odchylka 5 % od normy je přijatelná pro jakékoli období a 10 % pro období nepřesahující 1 hodinu. Podle starých pravidel tedy může hodnota napětí kolísat v rozmezí od 198 do 242 V a podle současné GOST – od 207 do 253 V.

Existují i ​​případy, kdy je napětí v síti dlouhodobě výrazně nižší než standardní. Tato situace nastává, když je celkový výkon elektrospotřebičů připojených na pobočku mnohem vyšší, než je plánováno a při zapnutí většiny z nich dochází k „výpadku sítě“.

Tento problém se vyskytuje v oblasti odpovědnosti organizací odpovědných za dodávku elektřiny a je spojen s přetěžováním distribučních transformátorů, zhoršováním stavu rozvoden nebo nedostatečným průřezem vodičů.

Snížení vstupního napětí vede nejen ke změně parametru proudu a možnému vypnutí ochrany, ale také k rychlému výpadku elektrických spotřebičů obsahujících asynchronní elektromotory nebo složité elektroniky.

Chcete-li zjistit skutečnou hodnotu napětí, musíte pravidelně provádět měření pomocí voltmetru. Pokud ukazatele velmi kolísají, pak je nutné použít stabilizátor nebo dražší měnič s funkcí akumulace elektřiny.

Nuance v pojetí výkonu elektrických spotřebičů

Všechna zařízení, která spotřebovávají elektřinu, mají takový parametr jako výkon. Čím vyšší je tento indikátor, tím více energie zařízení odebírá z obvodu.

Existují tři typy napájení:

• Aktivní (P). Charakterizuje rychlost přeměny elektrické energie na jinou formu, například elektromagnetickou nebo tepelnou. Je třeba ji zohlednit při výpočtu nevratných nákladů na elektrickou energii, a tedy i nákladů na provoz zařízení. Jednotka měření – W.
• Reaktivní (Q). Charakterizuje energii, která přichází ze zdroje (transformátoru) do reaktivních prvků spotřebiče (kondenzátory, vinutí motoru), ale poté se téměř okamžitě vrací do zdroje. Jednotkou měření je W nebo var (interpretace je jalový voltampér).
• Plný (S). Charakterizuje zatížení, které spotřebitel působí na prvky obvodu. Používá se při výpočtu průřezové plochy kabelu a výběru jmenovitého výkonu strojů, to znamená, že proudová síla se vypočítá na základě plného výkonu všech elektrických spotřebičů připojených k obvodu. Jednotkou měření je W nebo V*A (V*A – voltampéry).

Všechny tyto parametry lze přepočítat pomocí fázového úhlu, který vzniká mezi vektorem napětí a proudem (f):

Mezi domácí spotřebiče, u kterých může celkový výkon výrazně převyšovat činný výkon, patří chladničky, pračky, zářivky a některé úsporné zářivky a také jednotky výkonové elektroniky.

Na motorech je obvykle uveden činný výkon a koeficient. V tomto případě se celkový výkon vypočítá následovně: S = P / cos(f) = 750 / 0.78 = 962 W

Existuje také něco jako špičkový nebo startovací výkon. Faktem je, že zrychlení motorů vyžaduje mnohem více úsilí než udržení jejich rotace. Když tedy zapnete spotřebiče, jako je lednička nebo pračka, dojde na části okruhu ke krátkodobému rázu zátěže.

Startovací proudy mohou být několikanásobně vyšší než provozní proudy. Toto je třeba vzít v úvahu při výpočtu požadovaného průřezu kabelu a výběru jmenovitého výkonu stroje.

K tomu je třeba určit zařízení s největším rozdílem ve startovacím a provozním výkonu a přidat jej k celkové hodnotě. Startovací proudy jiných zařízení lze ignorovat, protože pravděpodobnost současné aktivace motorů pro různé spotřebiče je prakticky nulová.

Lineární a fázové vztahy

V současné době se rozšířila praxe připojení domácích předmětů k třífázovým elektrickým sítím.

To je oprávněné z následujících důvodů:

• Značná spotřeba energie. V tomto případě bude připojení vysoce výkonné jednofázové sítě velmi iracionální kvůli velkému průřezu kabelu a vysoké spotřebě materiálu transformátoru.
• Dostupnost zařízení pracujících na třech fázích. Realizace obvodu pro připojení takového zařízení k jednofázovému obvodu není příliš jednoduchá a je zatížena rušením, ke kterému dochází například při spouštění asynchronního motoru.

Existují dva způsoby připojení třífázových zařízení – „hvězda“ a „trojúhelník“.

Schématická schémata přenosu výkonu ve třech fázích. Dostali jména „hvězda“ a „trojúhelník“ kvůli jejich geometrické podobnosti s těmito objekty

V obvodech hvězdicového typu jsou lineární a fázové proudy totožné a lineární napětí je 1,73krát větší než fázové napětí:

Tento vzorec vysvětluje známý poměr napětí pro domácnosti a průmyslové sítě nízkého napětí s frekvencí 50 Hz: 220 / 380 V (podle nového GOST: 230 / 400 V).

U trojúhelníkového zapojení je naopak napětí stejné a lineární proudy jsou větší než fázové proudy:

Tyto vzorce lze použít pouze se symetrickým fázovým zatížením. Pokud je odběr proudu přes kabely odlišný (nesymetrický přijímač), provedou se výpočty pomocí pravidel vektorové algebry a výsledný vyrovnávací proud je kompenzován neutrálním vodičem. U sítí s připojenými domácími spotřebiči jsou však takové případy vzácné.

Vztah mezi základními veličinami

Nejběžnějším úkolem běžných spotřebitelů je výpočet skutečné intenzity proudu. Jak tedy správně vypočítat proud na základě známých hodnot napětí a výkonu? Je nutné to vyřešit zdůvodněním průřezových hodnot jader a jmenovitého výkonu stroje s technickými informacemi o zařízeních, která budou napájena do tohoto obvodu.

Po výpočtu proudu se často volí kabely s nejmenším přípustným průřezem. To však není vždy správné, protože takové řešení vede k výrazným omezením, když je nutné do sítě přidat nové elektrické spotřebiče.

Někdy je nutné provést zpětné výpočty a určit, jaký celkový výkon lze připojit k zařízením se známým napětím a maximálním přípustným proudem, který je omezen stávajícím zapojením.

Tyto dva problémy pro jednofázový obvod můžete vyřešit pomocí jednoduchého vzorce:

kde S – celkový celkový výkon všech elektrických spotřebičů.

Pro výpočet parametrů jednofázového obvodu je vhodný koláčový graf odrážející Ohmův zákon a vyjadřující závislost výkonu, proudu, napětí a odporu

Chcete-li vyřešit problém výpočtu síly proudu ze známých nebo vypočtených hodnot výkonu a napětí v třífázovém obvodu, musíte znát celkové zatížení každé fáze.

Jak požadovaný průřez žil kabelu, tak i minimální přípustný jmenovitý výkon stroje se volí podle nejvytíženější linky s ohledem na to, že:

Přípustný výkon pro každou fázi lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:

kde I – maximální přípustný proud pro stávající vedení.

Závěry a užitečné video k tématu

Výpočet síly proudu podle výkonu pro výběr průřezu kabelu:

Určení příkonu skupin elektrických spotřebičů na příkladu soukromého domu:

Můžete vypočítat proudovou sílu a určit parametry zapojení nebo sami určit přípustný výkon ve stávajícím obvodu. Pro správné vyřešení problému je nutné vzít v úvahu nuance, které se objevují v praxi, a nejen používat známé vzorce, které fungují za „ideálních“ podmínek.

Pokud máte dotazy k tématu článku nebo můžete k tomuto materiálu přidat zajímavé informace, zanechte prosím své komentáře v bloku níže.