Как рассчитать сопротивление зная мощность и напряжение?

Содержание

Как рассчитать амперы

Как рассчитать сопротивление зная мощность и напряжение?

При создании и ремонте электрической сети питания необходимо уточнение базовых параметров: тока, напряжения, мощности, сопротивления. Такие действия выполняют перед подключением нагревательных приборов, станков, других мощных потребителей. В данной публикации рассказано о том, как рассчитать амперы и другие характеристики без ошибок.

Узнать значение тока можно с помощью измерительных приборов или вычислением

Электрический ток

Для простоты электрические параметры часто объясняют на примере перемещения воды по трубам. Данным термином, выраженным в амперах (А), обозначают скорость передвижения электронов в проводнике. Препятствия для жидкости создают малые размеры и дистанция транспортной системы. На сопротивление электрическому току оказывают влияние:

  • наличие свободных электронов, химическая чистота материала;
  • площадь поперечного сечения (длина) провода;
  • температурные условия.

О напряжении, токе и мощности

Учимся легко считать потребляемую мощность электроприбора

Продолжив аналогии с водой, напряжение можно сравнить с давлением в магистрали. По мере увеличения разницы потенциалов (вольтаж) получают большую силу электрического тока при остальных равных условиях. Если подключить в цепь лампу накаливания, будет видно, как соответствующим образом изменяется свечение спирали.

Мощность – это комплексный показатель, определяющий потребляемую энергию. Его рассчитывают с учетом приложенного напряжения и тока в цепи.

Как рассчитать число ампер в сети

На практике применяют разные схемы вычислений. В частности, пользуются автоматизированными программами (калькуляторами). Такие инструменты предлагают бесплатно специализированные сайты в режиме онлайн. Ниже представлены формулы и примеры, которые помогут рассчитывать электрические параметры самостоятельно.

Как узнать ток, зная мощность и напряжение

Подключение светодиода через резистор и его расчет

Источник питания постоянного тока (аккумулятор) обеспечивает напряжение на выходе 12 Вольт. Известна мощность потребления – 2 Вт. Как рассчитать ампераж, показано на примере:

I=P/U=2/12=0,167 А.

К сведению. Для удобства на практике применяют дробные и кратные величины. В данном примере – 167 мА (миллиампер).

Как узнать напряжение, зная силу тока

Выше показано, как посчитать амперы, зная мощность и напряжение. Эту же формулу используют для обратного действия. Если сила тока равна 200 мА, при мощности 2 Вт в точках измерения, прибор покажет следующее напряжение:

U = P/I = 2/0,2 = 10 V.

Как рассчитать мощность, зная силу тока и напряжение

Результат можно вычислить с помощью следующего примера:

P = I*U = 0,2 * 10 = 2 Вт.

Формулы для расчета мощности

В левой части рисунка приведена формула для расчета механической мощности:

  • А – полезная работа в Джоулях;
  • t – временной период, за который выполнена эта операция.

Как определить мощность цепи, имея тестер сопротивления

В реальных условиях существенное влияние оказывает электрическое сопротивление проводника. Выбрав соответствующий режим, можно узнать действительное значение с помощью мультитестера. Переключатель устанавливают в положение, которое соответствует определенному диапазону. Переходят от больших значений к малым до появления индикации на экране.

При R=20 Ом, зная силу тока I= 200 мА, мощность вычисляют по следующей формуле:

P = I2*R = 0,04*20 = 0,8 Вт.

При необходимости уточняют напряжение:

U = I*R = 0,2*20 = 4 V.

Формула расчета сечения провода

Площадь сечения цилиндрического проводника вычисляют по стандартной геометрической формуле подсчета:

S = π * (D/2)2,

где:

  • π – число Пи (3,14);
  • D – диаметр.

К сведению. Для измерения провода используют микрометр или штангенциркуль.

При отсутствии специализированных инструментов узнавать размер можно с применением подручных средств. Взяв карандаш или другую подходящую основу с одинаковой шириной по продольной оси, наматывают последовательно провод. Приложив конструкцию к линейке, уточняют длину. Делением на количество витков получают диаметр проводника. Далее пользуются рассмотренной выше формулой.

Таблица ватт ампер для выбора сечения проводников по максимальному току (суммарной мощности потребления)

Площадь сечения, мм кв.Материал проводника
Алюминий Медь
Напряжение 220 V Напряжение 380 V Напряжение 220 V Напряжение 380 V
Ток (I), А Мощность потребления (P), киловатт за час I P I P I P
2,5 20 4,4 19 12,5 27 5,9 25 16,5
4 28 6,1 23 15,1 38 8,3 30 19,8
6 36 7,9 30 19,8 46 10,1 40 26,4
10 50 11 39 25,7 70 15,4 50 33
16 60 13,2 55 36,3 85 18,7 75 49,5

Расчет тока по мощности и напряжению

Основные формулы не только показывают, как посчитать амперы. Они демонстрируют зависимость тока от напряжения, мощности, сопротивления:

  • I = P/U;
  • I = U/ R;
  • I = √P/R.

При большой длине проводника существенно возрастает влияние потерь, которые определяются особенностями определенного материала. Часть энергии используется впустую на обогрев окружающего пространства. Приходится делать коррекции для устойчивого питания конкретной нагрузки.

Читайте также  Как рассчитать какой нужен резистор?

Для учета этого фактора делают уточненный расчет сопротивления:

R= (p*L)/ S,

где:

  • p – удельный коэффициент (0,03 – алюминий, 0,0175 – медь);
  • L – длина линии.

Вычисляют процентное отношение потерь по напряжению в идеальных условиях и с учетом удельного сопротивления определенного материала. Если полученное значение более 5%, выбирают кабельную продукцию с большим сечением из серийной номенклатуры.

Важно! При расчете умножают длину на два, чтобы учесть потери во всей цепи питания (от источника до подключенного оборудования и обратно).

Для чего нужен расчет тока

Считаем освещение вместе!

Чтобы сделать расчет ампер по мощности для сетей переменного тока с реактивными нагрузками, нужны соответствующие коррекции. Такие потребители смещают вектор тока на 90° вперед (назад) по отношению к напряжению при емкостных (индуктивных) характеристиках, соответственно.

Расчет тока для однофазной сети

Изменение тока, напряжения и мощности по синусоидальному графику объясняет бессмысленность измерения моментальных значений. Параметры рассчитывают с учетом интервалов времени. Как правило, используют полный период одного колебательного цикла.

Ток, напряжение и мощность в однофазной сети с подключением активного, индуктивного, емкостного сопротивления

Генератор при существенном значении реактивной составляющей будет выполнять свои функции менее эффективно. Часть мощности в таком случае не будет выполнять полезную работу.

Расчет тока для трехфазной сети

Этот вариант можно представить, как комбинацию из нескольких однофазных сетей. В представлении векторами на комплексной плоскости будет виден фазовый сдвиг на 120°.

Рисунки демонстрируют напряжения 220 V в каждой фазе и линейное значение 380 V. Следует обратить внимание на ток в нулевом проводнике (I0), который не выполняет полезные функции. Он создается за счет неравномерного распределения подключенных нагрузок.

Как рассчитать мощность тока

Для коррекции индуктивных (емкостных) составляющих применяют расширенную формулу расчета:

P = I*cos ϕ.

При отсутствии таких нагрузок принимают дополнительный множитель равным единице.

Эта таблица ампер поможет подобрать подходящий автомат (предохранитель) с учетом параметров подключенного оборудования.

Зависимость тока от мощности потребления

Номинальный ток защитного устройства, АМощность потребления (кВт) для сети
Одна фаза Три фазы
2 0,4 1,3
6 1,3 3,9
16 3,5 10,5
25 5,5 16,4

Как пересчитать ватты в амперы

Для подключения электродвигателя нужно взять значение cos ϕ из сопроводительной документации. Эти данные дублируют в специальной бирке, закрепленной на корпусе. Как высчитать амперы для трехфазной сети, показывает следующая формула:

I = P/(√3*U*cos ϕ).

Единица измерения

Сила тока, в соответствии с международной системой стандартов (СИ), измеряется в амперах. Одна единица равна единичному заряду (кулону), который прошел за секунду через проводник.

Амперметр

Сколько в действительности будет потреблять определенная техника, можно выяснить с помощью специализированного прибора. Амперметр подключают в разрыв цепи. Если надо измерить 100 Ампер, иную большую величину, применяют шунт или бесконтактные модификации.

Источник: https://amperof.ru/teoriya/kak-rasschitat-ampery.html

Закона Ома и применение его на практике

Как рассчитать сопротивление зная мощность и напряжение?

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 .

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.

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.

Читайте также  Как рассчитать пусковой ток электродвигателя?

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.

Источник: https://ydoma.info/ehlektrotekhnika/electricity-zakon-oma.html

Как рассчитать сопротивление зная мощность и напряжение?

Как рассчитать сопротивление зная мощность и напряжение?

Расчет электрической мощности

В прошлой статье мы с вами вывели формулу для определения мощности в электрической цепи: умножая напряжение в «вольтах» на силу тока в «амперах», мы получаем мощность в «ваттах». Давайте применим ее к следующей схеме:

В этой схеме есть две известные нам величины: напряжение батареи составляет 18 вольт, а сопротивление лампы — 3 ома. Используя Закон Ома мы определим третью величину — силу тока:

Теперь, зная силу тока, мы можем умножить ее значение на напряжение и получить мощность:

Это означает что лампа рассеивает 108 ватт энергии в форме сета и тепла.

Давайте в этой же схеме увеличим напряжение батареи и посмотрим что произойдет. Интуиция подсказывает нам, что при увеличении напряжения и неизменном сопротивлении, сила тока в цепи также увеличится. А это значит, что увеличится и мощность:

В этой схеме напряжение батареи изменено и составляет 36 вольт вместо прежних 18. Сопротивление лампы не изменилось, и равно 3 омам. Сила тока теперь будет равна:

Давайте обсудим полученное значение. Если I=U/R, и мы удваиваем значение напряжения (U), оставляя неизменным сопротивление, то по логике вещей сила тока у нас тоже должна удвоиться. Действительно, сила тока в данной схеме имеет значение 12 ампер вместо прежних 6. А сейчас давайте вычислим мощность:

Обратите внимание, что мощность у нас также увеличилась по сравнению с предыдущим примером, и увеличилась она значительнее, чем увеличилась сила тока. Почему так получилось? Ответ на этот вопрос прост. Мощность является функцией напряжения умноженного на силу тока, а так как обе эти величины удвоились по сравнению с предыдущими значениями, то мощность увеличилась в 2х2 или в 4 раза. Вы можете проверить эту цифру разделив 432 ватта на 108 ватт и увидев, что соотношение между ними равно 4.

При проектировании любых электрических цепей выполняется расчет мощности. На его основе производится выбор основных элементов и вычисляется допустимая нагрузка. Если расчет для цепи постоянного тока не представляет сложности (в соответствии с законом Ома, необходимо умножить силу тока на напряжение — Р=U*I), то с вычислением мощности переменного тока — не все так просто. Для объяснения потребуется обратиться к основам электротехники, не вдаваясь в подробности, приведем краткое изложение основных тезисов.

В цепях переменного тока расчет мощности ведется с учетом законов синусоидальных изменений напряжения и тока. В связи с этим введено понятие полной мощности (S), которая включает в себя две составляющие: реактивную (Q) и активную (P). Графическое описание этих величин можно сделать через треугольник мощностей (см. рис.1).

Читайте также  Как рассчитать эквивалентное сопротивление электрической цепи?

Под активной составляющей (Р) подразумевается мощность полезной нагрузки (безвозвратное преобразование электроэнергии в тепло, свет и т.д.). Измеряется данная величина в ваттах (Вт), на бытовом уровне принято вести расчет в киловаттах (кВт), в производственной сфере – мегаваттах (мВт).

Реактивная составляющая (Q) описывает емкостную и индуктивную электронагрузку в цепи переменного тока, единица измерения этой величины Вар.

Рис. 1. Треугольник мощностей (А) и напряжений (В)

В соответствии с графическим представлением, соотношения в треугольнике мощностей можно описать с применением элементарных тригонометрических тождеств, что дает возможность использовать следующие формулы:

  • S = √P 2 +Q 2, — для полной мощности;
  • и Q = U*I*cos⁡ φ , и P = U*I*sin φ — для реактивной и активной составляющих.

Эти расчеты применимы для однофазной сети (например, бытовой 220 В), для вычисления мощности трехфазной сети (380 В) в формулы необходимо добавить множитель – √3 (при симметричной нагрузке) или суммировать мощности всех фаз (если нагрузка несимметрична).

Для лучшего понимания процесса воздействия составляющих полной мощности давайте рассмотрим «чистое» проявление нагрузки в активном, индуктивном и емкостном виде.

Возьмем гипотетическую схему, в которой используется «чистое» активное сопротивление и соответствующий источник переменного напряжения. Графическое описание работы такой цепи продемонстрировано на рисунке 2, где отображаются основные параметры для определенного временного диапазона (t).

Рисунок 2. Мощность идеальной активной нагрузки

Мы можем увидеть, что напряжение и ток синхронизированы как по фазе, так и частоте, мощность же имеет удвоенную частоту. Обратите внимание, что направление этой величины положительное, и она постоянно возрастает.

Как видно на рисунке 3, график характеристик емкостной нагрузки несколько отличается от активной.

Рисунок 3. График идеальной емкостной нагрузки

Частота колебаний емкостной мощности вдвое превосходит частоту синусоиды изменения напряжения. Что касается суммарного значения этого параметра, в течение одного периода гармоники оно равно нулю. При этом увеличения энергии (∆W) также не наблюдается. Такой результат указывает, что ее перемещение происходит в обоих направлениях цепи. То есть, когда увеличивается напряжение, происходит накопление заряда в емкости. При наступлении отрицательного полупериода накопленный заряд разряжается в контур цепи.

В процессе накопления энергии в емкости нагрузки и последующего разряда не производится полезной работы.

Представленный ниже график демонстрирует характер «чистой» индуктивной нагрузки. Как видим, изменилось только направление мощности, что касается наращения, оно равно нулю.

Негативное воздействие реактивной нагрузки

В приведенных выше примерах рассматривались варианты, где присутствует «чистая» реактивная нагрузка. Фактор воздействия активного сопротивления в расчет не принимался. В таких условиях реактивное воздействие равно нулю, а значит, можно не принимать его во внимание. Как вы понимаете, в реальных условиях такое невозможно. Даже, если гипотетически такая нагрузка бы существовала, нельзя исключать сопротивление медных или алюминиевых жил кабеля, необходимого для ее подключения к источнику питания.

Реактивная составляющая может проявляться в виде нагрева активных компонентов цепи, например, двигателя, трансформатора, соединительных проводов, питающего кабеля и т.д. На это тратится определенное количество энергии, что приводит к снижению основных характеристик.

Реактивная мощность воздействует на цепь следующим образом:

  • не производит ни какой полезной работы;
  • вызывает серьезные потери и нештатные нагрузки на электроприборы;
  • может спровоцировать возникновение серьезной аварии.

Именно по этому, производя соответствующие вычисления для электроцепи, нельзя исключать фактор влияния индуктивной и емкостной нагрузки и, если необходимо, предусматривать использование технических систем для ее компенсации.

Расчет потребляемой мощности

В быту часто приходится сталкиваться с вычислением потребляемой мощности, например, для проверки допустимой нагрузки на проводку перед подключением ресурсоемкого электропотребителя (кондиционера, бойлера, электрической плиты и т.д.). Также в таком расчете есть необходимость при выборе защитных автоматов для распределительного щита, через который выполняется подключение квартиры к электроснабжению.

В таких случаях расчет мощности по току и напряжению делать не обязательно, достаточно просуммировать потребляемую энергию всех приборов, которые могут быть включены одновременно. Не связываясь с расчетами, узнать эту величину для каждого устройства можно тремя способами:

При расчетах следует учитывать, что пусковая мощность некоторых электроприборов может существенно отличаться от номинальной. Для бытовых устройств этот параметр практически никогда не указывается в технической документации, поэтому необходимо обратиться к соответствующей таблице, где содержатся средние значения параметров стартовой мощности для различных приборов (желательно выбирать максимальную величину).

Отцом же науки об электричестве считается французский ученый Кулон — именно после открытия закона, получившего его имя, электротехника начала свою победную поступь, которая продолжается до сих пор.

Этот закон утверждает, что два точечных заряда в безвоздушной среде взаимодействуют с силой, прямо пропорциональной их модулям и обратно — расстоянию между ними, возведенному в квадрат.

Выясним, что же представляет собой понятие электричество? Если коротко, то это — направленное движение потока заряженных частиц. Тела, через которые они проходят, называются проводниками. Каждый проводник имеет определенное сопротивление электрическому току, которое раз

И, перед тем, как перейти к основным законам, несколько слов о заряженных частицах: они бывают, условно говоря, положительными и отрицательными. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются.

Источник: https://1000eletric.com/kak-rasschitat-soprotivlenie-znaya-moschnost-i-napryazhenie/