Definitionen und Formeln

Leistung ist die pro Zeiteinheit geleistete Arbeit. Die elektrische Leistung ist gleich dem Produkt aus Strom und Spannung: P=U∙I. Von hier aus können wir weitere Formeln für die Leistung ableiten:

P=r∙I∙I=r∙I^2;

P=U∙U/r=U^2/r.

Wir erhalten die Leistungseinheit, indem wir die Einheiten Spannung und Strom in die Formel einsetzen:

[P]=1 B∙1 A=1 BA.

Die Einheit der elektrischen Leistung von 1 VA wird Watt (W) genannt. In der Technik wird die Bezeichnung Voltampere (VA) verwendet Wechselstrom, jedoch nur zur Messung der Schein- und Blindleistung.

Die Maßeinheiten der elektrischen und mechanischen Leistung hängen durch folgende Beziehungen zusammen:

1 W =1/9,81 kg m/s ≈1/10 kg m/s;

1 kg m/s =9,81 W ≈10 W;

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

1 kW = 102 kg m/s = 1,36 PS

Wenn wir die unvermeidlichen Energieverluste nicht berücksichtigen, kann ein 1-kW-Motor 102 Liter Wasser pro Sekunde auf eine Höhe von 1 m oder 10,2 Liter Wasser auf eine Höhe von 10 m pumpen.

Elektrische Energie .

Beispiele

1. Das Heizelement eines Elektroofens mit einer Leistung von 500 W und einer Spannung von 220 V besteht aus hochohmigem Draht. Berechnen Sie den Widerstand des Elements und den Strom, der durch es fließt (Abb. 1).

Den Strom ermitteln wir mithilfe der elektrischen Leistungsformel P=U∙I,

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

Der Widerstand wird mit einer anderen Potenzformel berechnet: P=U^2/r,

woher r=U^2/P=(220^2)/500=48400/500=96,8 Ohm.

Reis. 1.

2. Welchen Widerstand sollte die Spirale (Abb. 2) der Fliese bei einem Strom von 3 A und einer Leistung von 500 W haben?

Reis. 2.

Für diesen Fall wenden wir eine andere Potenzformel an: P=U∙I=r∙I∙I=r∙I^2;

daher r=P/I^2 =500/3^2 =500/9=55,5 Ohm.

3. Welche Leistung wird bei einem Widerstand von r=100 Ohm, der an ein Netz mit einer Spannung von U=220 V angeschlossen ist, in Wärme umgewandelt (Abb. 3)?

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

Reis. 3.

4. Im Diagramm in Abb. In Abb. 4 zeigt das Amperemeter den Strom I = 2 A an. Berechnen Sie den Verbraucherwiderstand und die elektrische Leistung, die im Widerstand r = 100 Ohm aufgenommen wird, wenn dieser an ein Netz mit einer Spannung von U = 220 V angeschlossen ist.

Reis. 4.

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

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

5. Die Lampe zeigt nur noch ihre Nennspannung von 24 V an. Um die restlichen Daten der Lampe zu ermitteln, bauen wir die in Abb. gezeigte Schaltung zusammen. 5. Stellen wir den Strom mit dem Rheostat so ein, dass das an die Lampenklemmen angeschlossene Voltmeter die Spannung Ul = 24 V anzeigt. Das Amperemeter zeigt den Strom I = 1,46 A an. Welche Leistung und welchen Widerstand hat die Lampe und bei welchen Spannungen und Leistungsverlusten tritt auf? der Rheostat?

Reis. 5.

Lampenleistung P=Ul∙I=24∙1,46=35 W.

Sein Widerstand beträgt rл=Uл/I=24/1,46=16,4 Ohm.

Spannungsabfall am Rheostat Uð=U-Uþ=30-24=6 V.

Leistungsverluste im Rheostat Pð=Uð∙I=6∙1,46=8,76 W.

6. Auf dem Bedienfeld des Elektroofens sind dessen Nenndaten angegeben (P=10 kW; U=220 V).

Bestimmen Sie, welchen Widerstand der Ofen darstellt und welcher Strom während des Betriebs durch ihn fließt P=U∙I=U^2/r;

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

Reis. 6.

7. Wie groß ist die Spannung U an den Klemmen des Generators, wenn bei einem Strom von 110 A seine Leistung 12 kW beträgt (Abb. 7)?

Da P=U∙I, dann ist U=P/I=12000/110=109 V.

Reis. 7.

8. Im Diagramm in Abb. Abbildung 8 zeigt die Funktionsweise des elektromagnetischen Stromschutzes. Bei einem bestimmten Strom zieht der von der Feder P gehaltene Elektromagnet EM den Anker an, öffnet den Kontakt K und unterbricht den Stromkreis. In unserem Beispiel unterbricht der Stromschutz den Stromkreis bei einem Strom I≥2 A. Wie viele 25-W-Lampen können bei einer Netzspannung von U=220 V gleichzeitig eingeschaltet werden, sodass der Begrenzer nicht funktioniert?

Reis. 8.

Der Schutz wird bei I=2 A ausgelöst, also bei der Leistung P=U∙I=220∙2=440 W.

Teilen wir die Gesamtleistung einer Lampe, erhalten wir: 440/25=17,6.

Es können 17 Lampen gleichzeitig leuchten.

9. Ein Elektroofen verfügt über drei parallel geschaltete Heizelemente mit einer Leistung von 500 W und einer Spannung von 220 V.

Wie groß sind Gesamtwiderstand, Strom und Leistung bei Betrieb des Ofens (Abb. 91)?

Gesamtofenleistung P=3∙500 W =1,5 kW.

Resultierender Strom I=P/U=1500/220=6,82 A.

Der resultierende Widerstand beträgt r=U/I=220/6,82=32,2 Ohm.

Strom eines Elements I1=500/220=2,27 A.

Widerstand eines Elements: r1=220/2,27=96,9 Ohm.

Reis. 9.

Reis. 10.

Da P=U^2/r, dann ist r=U^2/P=48400/75=645,3 Ohm.

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

11. Der Damm hat einen Wasserspiegelunterschied von h = 4 m. Jede Sekunde gelangen 51 Liter Wasser durch die Rohrleitung in die Turbine. Welche mechanische Leistung wird im Generator in elektrische Leistung umgewandelt, wenn man die Verluste nicht berücksichtigt (Abb. 11)?

Reis. elf.

Mechanische Leistung Pm=Q∙h=51 kg/s ∙4 m =204 kg m/s.

Von hier elektrische Energie Pe=Pm:102=204:102=2 kW.

12. Welche Leistung muss der Pumpenmotor haben, der pro Sekunde 25,5 Liter Wasser aus 5 m Tiefe in ein 3 m hohes Becken pumpt? Verluste werden nicht berücksichtigt (Abb. 12).

Reis. 12.

Die Gesamthöhe des Wasseranstiegs h=5+3=8 m.

Mechanische Leistung des Motors Pм=Q∙h=25,5∙8=204 kg m/s.

Elektrische Leistung Pe=Pm:102=204:102=2 kW.

13. erhält jede Sekunde pro Turbine 4 m3 Wasser aus dem Stausee. Der Unterschied zwischen den Wasserständen im Stausee und der Turbine beträgt h=20 m. Bestimmen Sie die Leistung einer Turbine ohne Berücksichtigung von Verlusten (Abb. 13).

Reis. 13.

Mechanische Leistung des fließenden Wassers Pm=Q∙h=4∙20=80 t/sec·m; Pm=80000 kg m/Sek.

Elektrische Leistung einer Turbine Pe=Pm:102=80000:102=784 kW.

14. Bei einem Gleichstrommotor mit Parallelwicklung sind die Ankerwicklung und die Feldwicklung parallel geschaltet. Die Ankerwicklung hat einen Widerstand von r=0,1 Ohm und der Ankerstrom I=20 A. Die Erregerwicklung hat einen Widerstand von rв=25 Ohm und der Erregerstrom beträgt Iв=1,2 A. Welche Leistung geht verloren? beide Wicklungen des Motors (Abb. 14 )?

Reis. 14.

Verlustleistung in der Ankerwicklung P=r∙I^2=0,1∙20^2=40 W.

Leistungsverluste in der Feldwicklung

Pв=rв∙Iв^2=25∙1,2^2=36 W.

Gesamtverluste in den Motorwicklungen P+Pv=40+36=76 W.

15. Ein Elektroherd mit einer Spannung von 220 V verfügt über vier umschaltbare Heizstufen, was durch unterschiedliche Einschaltung von zwei Heizelementen mit den Widerständen r1 und r2 erreicht wird, wie in Abb. 15.

Reis. 15.

Bestimmen Sie die Widerstände r1 und r2, wenn das erste Heizelement eine Leistung von 500 W und das zweite 300 W hat.

Da die im Widerstand freigesetzte Leistung durch die Formel P=U∙I=U^2/r ausgedrückt wird, ist der Widerstand des ersten Heizelements

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

und das zweite Heizelement r2=U^2/P2 =220^2/300=48400/300=161,3 Ohm.

In der Stufe IV sind die Widerstände in Reihe geschaltet. Die Leistung des Elektroherds in dieser Position beträgt:

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

In der Stufe I-Position sind die Heizelemente parallel geschaltet und der resultierende Widerstand ist gleich: r=(r1∙r2)/(r1+r2)=(96,8∙161,3)/(96,8+161,3)=60,4 Ohm.

Fliesenleistung in Stufe I-Position: P1=U^2/r=48400/60,4=800 W.

Die gleiche Leistung erhalten wir, indem wir die Leistungen der einzelnen Heizelemente addieren.

16. Eine Lampe mit Wolframfaden ist für eine Leistung von 40 W und eine Spannung von 220 V ausgelegt. Welchen Widerstand und Strom hat die Lampe im kalten Zustand und bei Betriebstemperatur 2500 °C?

Lampenleistung P=U∙I=U^2/r.

Daher beträgt der Widerstand des Lampenfadens im heißen Zustand rt=U^2/P=220^2/40=1210 Ohm.

Der Widerstand des kalten Fadens (bei 20 °C) wird durch die Formel rt=r∙(1+α∙∆t) bestimmt,

woher r=rt/(1+α∙∆t)=1210/(1+0,004∙(2500-20))=1210/10,92=118 Ohm.

Durch den heißen Lampenfaden fließt ein Strom I=P/U=40/220=0,18 A.

Der Einschaltstrom beträgt: I=U/r=220/118=1,86 A.

Im eingeschalteten Zustand ist der Strom etwa zehnmal größer als der Strom der heißen Lampe.

17. Wie hoch sind die Spannungs- und Leistungsverluste im Kupferfahrdraht einer elektrifizierten Eisenbahn (Abb. 16)?

Reis. 16.

Der Draht hat einen Querschnitt von 95 mm2. Die elektrische Lokomotive verbraucht in einer Entfernung von 1,5 km von der Stromquelle einen Strom von 300 A.

Spannungsverlust (Abfall) in der Leitung zwischen Punkt 1 und 2 Up=I∙rп.

Fahrdrahtwiderstand rп=(ρ∙l)/S=0,0178∙1500/95=0,281 Ohm.

Spannungsabfall im Fahrdraht Up=300∙0,281=84,3 V.

Die Spannung Ud an den Klemmen des Motors D wird 84,3 V niedriger sein als die Spannung U an den Klemmen der Quelle G.

Während der Fahrt ändert sich der Spannungsabfall im Fahrdraht. Je weiter sich der elektrische Zug von der Stromquelle entfernt, desto länger ist die Leitung, desto größer ist ihr Widerstand und desto größer ist der Spannungsabfall darin. Der Strom entlang der Schienen fließt zurück zur geerdeten Quelle G. Der Widerstand der Schienen und der Erde ist praktisch Null.

Wirkleistung (P)

Mit anderen Worten Wirkleistung kann genannt werden: tatsächliche, reale, nützliche, wirkliche Macht. In einem Gleichstromkreis ist die Leistung, die eine Gleichstromlast versorgt, als einfaches Produkt aus der Spannung an der Last und dem fließenden Strom definiert

denn in einem Gleichstromkreis gibt es kein Konzept für den Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung. Mit anderen Worten: In einem Gleichstromkreis gibt es keinen Leistungsfaktor.

Bei Sinussignalen, also in Wechselstromkreisen, ist die Situation jedoch komplizierter, da zwischen Strom und Spannung eine Phasendifferenz vorhanden ist. Daher ist die durchschnittliche Leistung (Wirkleistung), die die Last tatsächlich versorgt, gegeben durch:

In einem Wechselstromkreis, wenn dieser rein aktiv (resistiv) ist, ist die Formel für die Leistung dieselbe wie für Gleichstrom: P = U I.

Formeln für Wirkleistung

P = U I - in Gleichstromkreisen

P = U I cosθ – in einphasigen Wechselstromkreisen

P = √3 U L I L cosθ - in dreiphasigen Wechselstromkreisen

P = 3 U Ph I Ph cosθ

P = √ (S 2 – Q 2) oder

P =√ (VA 2 – var 2) oder

Wirkleistung = √ (Scheinleistung 2 – Blindleistung 2) oder

kW = √ (kVA 2 – kvar 2)

Blindleistung (Q)

Man könnte es auch als nutzlose oder nutzlose Energie bezeichnen.

Die Leistung, die ständig zwischen der Quelle und der Last hin und her fließt, wird als Blindleistung (Q) bezeichnet.

Blindleistung ist Leistung, die von der Last aufgrund ihrer Blindleistung verbraucht und dann zurückgegeben wird. Die Einheit der Wirkleistung ist das Watt, 1 W = 1 V x 1 A. Blindleistungsenergie wird zunächst gespeichert und dann als magnetisches Feld bzw. elektrisches Feld im Fall einer Induktivität bzw. eines Kondensators abgegeben.

Blindleistung ist definiert als

und kann für eine induktive Last positiv (+Ue) und für eine kapazitive Last negativ (-Ue) sein.

Die Einheit der Blindleistung ist das Blindvoltampere (var): 1 var = 1 V x 1 A. Vereinfacht ausgedrückt definiert eine Einheit der Blindleistung die Stärke des magnetischen oder elektrischen Feldes, das von 1 V x 1 A erzeugt wird.

Formeln für Blindleistung

Blindleistung = √ (Scheinleistung 2 – Wirkleistung 2)

var =√ (VA 2 – P 2)

kvar = √ (kVA 2 – kW 2)

Scheinleistung (S)

Die Scheinleistung ist das Produkt aus Spannung und Strom, ohne Berücksichtigung des Phasenwinkels zwischen ihnen. Die gesamte Leistung im Wechselstromnetz (abgeführt und absorbiert/zurückgeführt) ist die Gesamtleistung.

Die Kombination aus Blind- und Wirkleistung wird als Scheinleistung bezeichnet. Das Produkt aus effektivem Spannungswert und effektivem Stromwert in einem Wechselstromkreis wird Scheinleistung genannt.

Es ist das Produkt aus Spannungs- und Stromwerten ohne Berücksichtigung des Phasenwinkels. Die Einheit der Scheinleistung (S) ist VA, 1 VA = 1 V x 1 A. Bei einem rein aktiven Stromkreis ist die Scheinleistung gleich der Wirkleistung, bei induktiven oder kapazitive Schaltung(falls es eine re aktiver Widerstand) Scheinleistung ist größer als Wirkleistung.

Formel für volle Leistung

Scheinleistung = √ (Wirkleistung 2 + Blindleistung 2)

kUA = √(kW 2 + kUAR 2)

Es ist darauf hinzuweisen, dass:

• Der Widerstand verbraucht Wirkleistung und gibt diese in Form von Wärme und Licht ab.
• Die Induktivität verbraucht Blindleistung und gibt sie in Form eines Magnetfelds ab.
• Der Kondensator verbraucht Blindleistung und gibt sie in Form eines elektrischen Feldes ab.

Der Durchgang von elektrischem Strom durch jedes leitende Medium wird durch das Vorhandensein einer bestimmten Menge an Ladungsträgern erklärt: Elektronen in Metallen, Ionen in Flüssigkeiten und Gasen. Wie man seinen Wert ermittelt, wird durch die Physik der Stromstärke bestimmt.

In einem ruhigen Zustand bewegen sich Träger chaotisch, aber wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt werden, wird die Bewegung geordnet, bestimmt durch die Ausrichtung dieses Feldes – im Leiter entsteht eine Stromstärke. Die Anzahl der an der Ladungsübertragung beteiligten Träger wird durch eine physikalische Größe bestimmt – die Stromstärke.

Die Konzentration und Ladung der Trägerpartikel oder die Elektrizitätsmenge bestimmen direkt die Stärke des durch den Leiter fließenden Stroms. Wenn wir die Zeit berücksichtigen, in der dies geschieht, können wir mithilfe der Beziehung herausfinden, wie hoch die Stromstärke ist und wie sie von der Ladung abhängt:

In der Formel enthaltene Mengen:

• I – elektrische Stromstärke, Maßeinheit ist Ampere, enthalten in den sieben Grundeinheiten des C-Systems. Das Konzept des „elektrischen Stroms“ wurde von Andre Ampere eingeführt, die Einheit ist nach diesem französischen Physiker benannt. Derzeit definiert als Strom, der eine Wechselwirkungskraft von 2×10-7 Newton zwischen zwei parallelen Leitern mit einem Abstand von 1 Meter zwischen ihnen erzeugt;
• Die hier zur Charakterisierung der Stromstärke verwendete elektrische Ladungsmenge ist eine abgeleitete Einheit, gemessen in Coulomb. Ein Coulomb ist die Ladung, die in einer Sekunde bei einer Stromstärke von 1 Ampere durch einen Leiter fließt;
• Zeit in Sekunden.

Die Stromstärke durch die Ladung kann anhand von Daten zur Geschwindigkeit und Konzentration der Partikel, dem Winkel ihrer Bewegung und der Fläche des Leiters berechnet werden:

I = (qnv)cosαS.

Es wird auch eine Integration über die Oberfläche und den Leiterquerschnitt verwendet.

Die Bestimmung der Stromstärke anhand des Ladungswertes wird in speziellen Bereichen der physikalischen Forschung eingesetzt, findet jedoch in der Praxis keine Anwendung.

Der Zusammenhang zwischen elektrischen Größen wird durch das Ohmsche Gesetz bestimmt, das die Entsprechung von Strom zu Spannung und Widerstand angibt:

Die Stärke des elektrischen Stroms ist dabei das Verhältnis der Spannung in einem Stromkreis zu seinem Widerstand; diese Formeln werden in allen Bereichen der Elektrotechnik und Elektronik verwendet. Sie gelten für Gleichstrom mit ohmscher Last.

Bei der indirekten Berechnung für Wechselstrom ist zu berücksichtigen, dass der Effektivwert gemessen und angezeigt wird Wechselstrom Spannung, was 1,41-mal kleiner als die Amplitude ist, daher ist der maximale Strom im Stromkreis um den gleichen Betrag größer.

Wenn die Last induktiv oder kapazitiv ist, wird der komplexe Widerstand für bestimmte Frequenzen berechnet – ermitteln Sie die Stromstärke für diese Art von Last anhand des Werts des aktiven Widerstands Gleichstrom, unmöglich.

Somit ist der Widerstand eines Kondensators gegen Gleichstrom nahezu unendlich und für Wechselstrom:

Hier ist RC der Widerstand desselben Kondensators mit der Kapazität C bei der Frequenz F, der weitgehend von seinen Eigenschaften abhängt; die Widerstände verschiedener Kondensatortypen für dieselbe Frequenz variieren erheblich. In solchen Stromkreisen wird die Stromstärke in der Regel nicht durch eine Formel bestimmt, sondern es werden verschiedene Messgeräte verwendet.

Um den Stromwert bei bekannten Leistungs- und Spannungswerten zu ermitteln, werden elementare Transformationen des Ohmschen Gesetzes verwendet:

Hier wird der Strom in Ampere, der Widerstand in Ohm und die Leistung in Voltampere angegeben.

Elektrischer Strom wird in der Regel in verschiedene Teile des Stromkreises aufgeteilt. Wenn ihre Widerstände unterschiedlich sind, ist die Stromstärke bei jedem von ihnen unterschiedlich, so stellen wir fest Gesamtstrom Ketten.

Wenn Sie elektrische Leitungen in einem Raum entwerfen, müssen Sie zunächst die Stromstärke in den Stromkreisen berechnen. Ein Fehler in dieser Berechnung kann später kostspielig sein. Steckdose kann unter dem Einfluss einer dafür zu starken Strömung schmelzen. Wenn der Strom im Kabel größer ist als der Nennstrom für dieses Materials und Aderquerschnitt kommt es zu einer Überhitzung der Verkabelung, was zum Schmelzen der Ader, Bruch usw. führen kann Kurzschluss in einem Netzwerk mit unangenehmen Folgen, unter denen die Notwendigkeit, die elektrischen Leitungen komplett auszutauschen, nicht das Schlimmste ist.

Außerdem ist es notwendig, die Stromstärke im Stromkreis zu kennen, um Leistungsschalter auszuwählen, die einen ausreichenden Schutz vor Netzüberlastung bieten sollen. Wenn die Maschine mit einem großen Spielraum auf ihren Nennwert eingestellt ist, kann es sein, dass die Anlage zum Zeitpunkt der Auslösung bereits außer Betrieb ist. Wenn jedoch der Nennstrom des Leistungsschalters geringer ist als der Strom, der bei Spitzenlasten im Netzwerk auftritt, treibt Sie der Leistungsschalter in den Wahnsinn und unterbricht ständig die Stromversorgung des Raums, wenn Sie das Bügeleisen oder den Wasserkocher einschalten.

Formel zur Berechnung der elektrischen Stromstärke

Nach dem Ohmschen Gesetz ist der Strom (I) proportional zur Spannung (U) und umgekehrt proportional zum Widerstand (R), und die Leistung (P) wird als Produkt aus Spannung und Strom berechnet. Daraus wird der Strom im Netzabschnitt berechnet: I = P/U.

Unter realen Bedingungen wird der Formel eine weitere Komponente hinzugefügt und die Formel für ein einphasiges Netzwerk hat die Form:

und für ein Dreiphasennetz: I = P/(1,73*U*cos φ),

wobei U für ein dreiphasiges Netz mit 380 V angenommen wird, cos φ der Leistungsfaktor ist, der das Verhältnis der aktiven und reaktiven Komponenten des Lastwiderstands widerspiegelt.

Bei modernen Stromversorgungen ist der Blindanteil unbedeutend, der Wert von cos φ kann mit 0,95 angenommen werden. Eine Ausnahme bilden leistungsstarke Transformatoren (z. B. Schweißmaschinen) und Elektromotoren; sie weisen eine hohe induktive Reaktanz auf. In Netzwerken, in denen der Anschluss solcher Geräte geplant ist, sollte der maximale Strom mit einem cos φ-Koeffizienten von 0,8 berechnet werden, oder der Strom sollte mit der Standardmethode berechnet werden, und dann sollte ein Multiplikationsfaktor von 0,95/0,8 = 1,19 angewendet werden .

Wenn wir die effektiven Spannungswerte von 220 V/380 V und einen Leistungsfaktor von 0,95 ersetzen, erhalten wir I = P/209 für ein einphasiges Netzwerk und I = P/624 für ein dreiphasiges Netzwerk, also in Bei einem dreiphasigen Netz mit gleicher Belastung ist der Strom dreimal geringer. Hier liegt kein Paradoxon vor, da die dreiphasige Verkabelung drei Phasendrähte bereitstellt und bei gleichmäßiger Belastung jeder Phase in drei Phasen unterteilt ist. Da die Spannung zwischen jeder Phase und den Arbeitsneutralleitern 220 V beträgt, kann die Formel in eine andere Form umgeschrieben werden, sodass sie klarer ist: I = P/(3*220*cos φ).

Auswahl der Nennleistung des Leistungsschalters

Wenn wir die Formel I = P/209 anwenden, ergibt sich, dass bei einer Last mit einer Leistung von 1 kW der Strom in einem einphasigen Netz 4,78 A beträgt. Die Spannung in unseren Netzen beträgt nicht immer genau 220 V, das wäre also der Fall Es wäre kein großer Fehler, die Stromstärke mit einer kleinen Marge von 5 A pro Kilowatt Last zu berechnen. Es ist sofort klar, dass es nicht empfehlenswert ist, ein Bügeleisen mit einer Leistung von 1,5 kW an ein mit „5 A“ gekennzeichnetes Verlängerungskabel anzuschließen, da der Strom eineinhalb Mal höher ist als der Nennwert. Sie können auch sofort die Standardwerte der Maschinen „abstufen“ und feststellen, für welche Belastung sie ausgelegt sind:

• 6 A – 1,2 kW;
• 8 A – 1,6 kW;
• 10 A – 2 kW;
• 16 A – 3,2 kW;
• 20 A – 4 kW;
• 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.

Mit der Technik „5 Ampere pro Kilowatt“ können Sie die Stromstärke abschätzen, die im Netzwerk beim Anschließen auftritt Haushaltsgeräte. Sie interessieren sich für Spitzenlasten im Netzwerk, daher sollten Sie für die Berechnung den maximalen Stromverbrauch und nicht den Durchschnitt verwenden. Diese Informationen sind in der Produktdokumentation enthalten. Es lohnt sich kaum, diesen Indikator selbst zu berechnen, indem man die Nennleistungen der im Gerät enthaltenen Kompressoren, Elektromotoren und Heizelemente aufsummiert, da es auch einen Indikator wie den Effizienzfaktor gibt, der spekulativ mit dem Risiko bewertet werden muss einen großen Fehler zu machen.

Bei der Planung der elektrischen Verkabelung in einer Wohnung oder einem Landhaus sind die Zusammensetzung und Passdaten der anzuschließenden Elektrogeräte nicht immer sicher bekannt, Sie können jedoch die ungefähren Daten der in unserem Alltag üblichen Elektrogeräte verwenden:

• elektrische Sauna (12 kW) - 60 A;
• Elektroherd (10 kW) - 50 A;
• Kochfeld (8 kW) - 40 A;
• elektrischer Durchlauferhitzer (6 kW) - 30 A;
• Geschirrspüler (2,5 kW) - 12,5 A;
• Waschmaschine (2,5 kW) - 12,5 A;
• Whirlpool (2,5 kW) – 12,5 A;
• Klimaanlage (2,4 kW) - 12 A;
• Mikrowellenherd (2,2 kW) – 11 A;
• elektrischer Warmwasserspeicher (2 kW) – 10 A;
• Wasserkocher (1,8 kW) - 9 A;
• Eisen (1,6 kW) - 8 A;
• Solarium (1,5 kW) - 7,5 A;
• Staubsauger (1,4 kW) - 7 A;
• Fleischwolf (1,1 kW) - 5,5 A;
• Toaster (1 kW) - 5 A;
• Kaffeemaschine (1 kW) - 5 A;
• Haartrockner (1 kW) - 5 A;
• Desktop-Computer(0,5 kW) - 2,5 A;
• Kühlschrank (0,4 kW) - 2 A.

Der Stromverbrauch von Beleuchtungsgeräten und Unterhaltungselektronik ist gering; im Allgemeinen kann die Gesamtleistung von Beleuchtungsgeräten auf 1,5 kW geschätzt werden und ein 10-A-Leistungsschalter reicht für eine Beleuchtungsgruppe aus. Unterhaltungselektronik wird an dieselben Steckdosen wie Bügeleisen angeschlossen; es ist nicht sinnvoll, zusätzlichen Strom für sie aufzubewahren.

Fasst man alle diese Strömungen zusammen, ist die Zahl beeindruckend. In der Praxis ist die Anschlussmöglichkeit der Last durch die Menge der zugewiesenen elektrischen Leistung begrenzt; für Wohnungen mit Elektroherd in modernen Häusern beträgt sie 10-12 kW und am Eingang der Wohnung befindet sich eine Maschine mit einem Nennwert von 50 A Und diese 12 kW müssen verteilt werden, wobei zu berücksichtigen ist, dass sich die stärksten Verbraucher in Küche und Bad konzentrieren. Die Verkabelung gibt weniger Anlass zur Sorge, wenn sie in ausreichend viele Gruppen mit jeweils einer eigenen Maschine unterteilt wird. Für den Elektroherd (Kochfeld) wird ein separater Eingang mit einem 40-A-Sicherungsautomaten hergestellt und eine Steckdose mit einem Nennstrom von 40 A installiert, es muss dort nichts weiter angeschlossen werden. Für Waschmaschine und anderer Badezimmerausstattung wird eine separate Gruppe mit einer Maschine der entsprechenden Leistung gebildet. Diese Gruppe wird normalerweise durch einen RCD mit einem Nennstrom geschützt, der 15 % über dem Nennstrom des Leistungsschalters liegt. Für die Beleuchtung und die Steckdosen sind in jedem Raum eigene Gruppen vorgesehen.

Sie werden einige Zeit damit verbringen müssen, Leistungen und Ströme zu berechnen, aber Sie können sicher sein, dass die Arbeit nicht umsonst sein wird. Eine gut durchdachte und hochwertige Elektroverkabelung ist der Schlüssel zum Komfort und zur Sicherheit Ihres Zuhauses.

Arbeit von elektrischem Strom

Angeschlossen ist die in Bild 1 dargestellte Schaltung konstanter Druck U.

U = φ A – φ B

Während T wie viel Strom durch den Stromkreis fließt Q. Die entlang des Leiters wirkenden Kräfte des elektrischen Feldes übertrugen in dieser Zeit die Ladung Q vom Punkt A genau B. Die Arbeit der elektrischen Feldkräfte bzw. die Arbeit des elektrischen Stroms lässt sich nach folgender Formel berechnen:

A = Q × ( φ A – φ B) = Q × U,

Als Q = ICH × T, dann endlich:

A= U × ICH × T,

Wo A– Arbeit in Joule; ICH– Strom in Ampere; T– Zeit in Sekunden; U– Spannung in Volt.

Nach dem Ohmschen Gesetz U = ICH × R. Daher kann die Arbeitsformel wie folgt geschrieben werden:

A = ICH 2× R × T.

Elektrische Stromstärke

Die pro Zeiteinheit geleistete Arbeit wird als Leistung bezeichnet und mit dem Buchstaben bezeichnet P.

Aus dieser Formel ergibt sich:

A = P × T.

Triebwerk:

1 (J/s) wird auch als Watt (W) bezeichnet. Wenn wir den Ausdruck für die Arbeit des elektrischen Stroms in die Leistungsformel einsetzen, erhalten wir:

P = U × ICH(W).

Die Formel für die elektrische Stromstärke kann auch als Stromverbrauch und Verbraucherwiderstand ausgedrückt werden:

Neben dem Watt werden in der Praxis auch größere Maßeinheiten für die elektrische Leistung verwendet. Elektrische Leistung wird gemessen in:

100 W = 1 Hektowatt (gW);
1000 W = 1 Kilowatt (kW);
1.000.000 W = 1 Megawatt (MW).

Die elektrische Leistung wird mit einem speziellen Gerät gemessen – einem Wattmeter. Das Wattmeter hat zwei Wicklungen (Spulen): Reihen- und Parallelwicklung. Die Reihenspule ist eine Stromspule und ist in Reihe mit der Last in dem Abschnitt des Stromkreises geschaltet, in dem die Messungen durchgeführt werden. Die Parallelspule ist eine Spannungsspule und dementsprechend parallel zu dieser Last geschaltet. Das Funktionsprinzip eines Wattmeters basiert auf der Wechselwirkung zweier magnetischer Flüsse, die durch den Strom, der durch die Wicklung einer beweglichen Spule (Stromspule) fließt, und den Strom, der durch eine feste Spule (Spannungsspule) fließt, erzeugt werden. Wenn der gemessene Strom durch die Wicklungen der beweglichen und stationären Spule fließt, entstehen zwei Magnetfelder, bei deren Wechselwirkung die bewegliche Spule dazu neigt, sich so zu positionieren, dass die Richtung ihres Magnetfelds mit der Richtung des Magnetfelds von übereinstimmt die stationäre Spule. Dem Drehmoment wirkt das Drehmoment der Schraubenfedern entgegen, über die der gemessene Strom in die Tauchspule geleitet wird. Das Gegenmoment der Federn ist direkt proportional zum Drehwinkel der Spule. Ein auf einer beweglichen Spule montierter Pfeil zeigt den Wert der gemessenen Größe an. Das Anschlussdiagramm des Wattmeters ist in Abbildung 2 dargestellt.

Wenn Sie den Stromverbrauch einer Ihrer Lasten messen möchten und kein Wattmeter haben, können Sie mit Ihren eigenen Händen ein Wattmeter „bauen“. Aus der Formel P = ICH × U Es ist ersichtlich, dass die im Netzwerk verbrauchte Leistung durch Multiplikation des Stroms mit der Spannung ermittelt werden kann. Um die vom Netz verbrauchte Leistung zu bestimmen, sollten daher zwei Instrumente verwendet werden, ein Voltmeter und ein Amperemeter. Nachdem der Stromverbrauch mit einem Amperemeter und die Spannung des Versorgungsnetzes mit einem Voltmeter gemessen wurden, ist es notwendig, den Wert des Amperemeters mit dem Wert des Voltmeters zu multiplizieren.

So zum Beispiel die vom Widerstand aufgenommene Leistung R Bei einem Amperemeter von 3 A und einem Voltmeter von 220 V beträgt es:

P = ICH × U= 3 × 220 = 660 W.

Für praktische Messungen elektrische Arbeit(Energie) Joule ist eine zu kleine Einheit.

Wenn Zeit T Ersatz nicht in Sekunden, sondern in Stunden, wir erhalten größere Einheiten elektrischer Energie:

1 J = 1 W × Sek.;
1 W × h = 3600 Watt × Sekunden = 3600 J;
100 W × h = 1 Hektowatt × Stunde (gW × h);
1000 W × h = 1 Kilowatt × Stunde (kW × h).

Elektrische Energie wird mit Stromzählern gemessen.

Video 1. Funktionsweise und Leistung von elektrischem Strom

Video 2. Etwas mehr über Macht

Beispiel 1. Bestimmen Sie die vom Elektromotor aufgenommene Leistung, wenn der Strom im Stromkreis 8 A beträgt und der Motor an ein 220-V-Netz angeschlossen ist.

P = ICH × U= 8 × 220 = 1760 W = 17,6 GW = 1,76 kW.

Beispiel 2. Wie viel Strom verbraucht ein Elektroherd, wenn der Herd einen Strom von 5 A aus dem Netz bezieht und der Widerstand der Spule des Ofens 24 Ohm beträgt?

P = ICH 2× R= 25 × 24 = 600 W = 6 gW = 0,6 kW.

Bei der Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie und umgekehrt ist dies zu beachten
1 PS (PS) = 736 W;
1 Kilowatt (kW) = 1,36 l. Mit.

Beispiel 3. Bestimmen Sie den Energieverbrauch eines 600-W-Elektroherds über 5 Stunden.

A = P × T= 600 × 5 = 3000 W × h = 30 gW × h = 3 kW × h

Beispiel 4. Bestimmen Sie die Kosten für die Verbrennung von zwölf Stück elektrische Lampen innerhalb eines Monats (30 Tage), wenn vier davon mit je 60 W 6 Stunden am Tag brennen und die restlichen acht Lampen mit je 25 W 4 Stunden am Tag brennen. Energiepreis (Tarif) 2,5 Rubel pro 1 kW × h.

Leistung von vier Lampen je 60 W.

P= 60 × 4 = 240 W.

T= 6 × 30 = 180 Stunden.

A = P × T= 240 × 180 = 43200 B × h = 43,2 kW × h.

Die Leistung der restlichen acht Lampen beträgt jeweils 25 W.

P= 25 × 8 = 200 W.

Anzahl der Brennstunden dieser Lampen pro Monat:

T= 4 × 30 = 120 Stunden.

Energieverbrauch dieser Lampen:

A = P × T= 200 × 120 = 24000 B × h = 24 kW × h.

Gesamtenergieverbrauch:

43,2 + 24 = 67,2 kW × h

Kosten aller verbrauchten Energie:

67,2 × 2,5 = 168 Rubel.