Comment calculer la puissance, le courant et la tension : principes et exemples de calculs pour les conditions domestiques

Les propriétaires d'appartements, de maisons privées et d'autres objets électrifiés sont souvent confrontés à la question de déterminer les valeurs des grandeurs électriques de base, car il n'est pas très facile de calculer la puissance en fonction de l'intensité du courant admissible et d'une tension connue ou de résoudre le problème inverse.

L'application directe de la célèbre loi d'Ohm sans tenir compte des caractéristiques des réseaux et appareils domestiques peut conduire à un résultat incorrect.

Dans ce document, nous comprendrons ce qu'est la puissance et vous expliquerons comment calculer cet indicateur.

Concepts de base des quantités

Les calculs électriques sont basés sur des relations bien connues entre le courant (I, Ampère), la tension (U, Volt), la valeur de puissance (P, Watt) et la résistance (R, Ohm). Les calculs pratiques nécessitent généralement la connaissance des valeurs des trois premiers.

Nous vous prévenons que les expressions numériques des valeurs répertoriées ne suffisent pas - des caractéristiques supplémentaires sont nécessaires pour révéler le mode de consommation d'énergie.

Force du courant électrique

Le calcul de la section suffisante des conducteurs et du calibre du disjoncteur pour une branche spécifique du réseau électrique est effectué en fonction de la valeur du courant maximum possible pour cette section. Ceci est nécessaire pour éviter que le câblage ne prenne feu, ce qui entraîne souvent un incendie.

Ouvriers paramètres de la machine et les RCD sont sélectionnés conformément aux exigences réglementaires.Pour déterminer la section admissible des conducteurs en fonction de l'intensité de courant maximale possible, il est nécessaire d'utiliser le tableau fourni par le fabricant du produit, car les câbles sont le plus souvent fabriqués selon les spécifications, et non selon GOST.

Ayant les mêmes marquages, les câbles produits conformément à GOST (à gauche) et TU (à droite) diffèrent à la fois visuellement et par leurs caractéristiques de base

L'intensité du courant électrique pouvant être calculée en fonction de la puissance consommée par les appareils et de la tension du réseau, il est nécessaire de déterminer correctement les valeurs de ces deux indicateurs.

Tension domestique

De nombreux propriétaires d'appartements pensent que la tension de phase standard pour les besoins domestiques est d'environ 220 V. Dans la plupart des cas, cela est vrai. Bien que GOST 29322-2014 à partir du 10/01/2015, au sein de la Fédération de Russie, il devait y avoir une transition vers un système 230 V compatible avec les pays de la CEE.

Un écart de 5 % par rapport à la norme est acceptable pour toute période, et de 10 % pour une période n'excédant pas 1 heure. Ainsi, selon les anciennes règles, la valeur de la tension peut fluctuer entre 198 et 242 V et selon le GOST actuel, de 207 à 253 V.

Il existe également des cas où la tension dans le réseau pendant une longue période est nettement inférieure à la tension standard. Cette situation se produit lorsque la puissance totale des appareils électriques connectés à la branche est bien supérieure à celle prévue et lorsque la plupart d'entre eux sont allumés, un « prélèvement du réseau » se produit.

Ce problème survient dans le domaine de responsabilité des organismes responsables de la fourniture d'électricité et est associé à une surcharge des transformateurs de distribution, à une détérioration des sous-stations ou à une section de fil insuffisante.

Une tension d'entrée réduite entraîne non seulement une modification du paramètre de courant et un éventuel déclenchement de la protection, mais également une panne rapide des appareils électriques contenant des moteurs électriques asynchrones ou des composants électroniques complexes.

Pour découvrir le sens tension réelle vous devez périodiquement prendre des mesures à l'aide d'un voltmètre. Si les indicateurs fluctuent considérablement, il est alors nécessaire d'utiliser stabilisateur ou un convertisseur plus coûteux avec une fonction de stockage d'électricité.

Nuances dans le concept de puissance des appareils électriques

Tous les appareils qui consomment de l'électricité ont un paramètre tel que la puissance. Plus cet indicateur est élevé, plus l'appareil prélève de l'énergie sur le circuit.

Il existe trois types de pouvoir :

• Actif (P.). Caractérise le taux de conversion de l'énergie électrique sous une autre forme, par exemple électromagnétique ou thermique. Il faut en tenir compte lors du calcul des coûts irréversibles de l’électricité, et donc du coût de fonctionnement de l’appareil. Unité de mesure – ​​W.
• Réactif (Q). Caractérise l'énergie qui provient de la source (transformateur) vers les éléments réactifs du consommateur (condensateurs, enroulements du moteur), mais retourne ensuite presque instantanément à la source. L'unité de mesure est W ou var (l'interprétation est le voltampère réactif).
• Complet (S). Caractérise la charge que le consommateur impose aux éléments du circuit. Il est utilisé lors du calcul de la section transversale du câble et du choix de la puissance nominale des machines, c'est-à-dire que l'intensité du courant est calculée en fonction de la pleine puissance de tous les appareils électriques connectés au circuit. L'unité de mesure est W ou V*A (V*A – volts ampères).

Tous ces paramètres peuvent être recalculés grâce à l'angle de phase qui se produit entre le vecteur tension et le courant (F):

P. = S *car(F);

Q = S *péché(F);

S² = P.² + Q².

Les appareils ménagers dans lesquels la puissance totale peut largement dépasser la puissance active comprennent les réfrigérateurs, les machines à laver, les lampes fluorescentes et certaines lampes à économie d'énergie, ainsi que les unités électroniques de puissance.

Sur les moteurs, la puissance active et le coefficient sont généralement indiqués. Dans ce cas, la puissance totale est calculée comme suit : S = P / cos(f) = 750 / 0,78 = 962 W

Il existe également une puissance de pointe ou de démarrage. Le fait est que l’accélération des moteurs demande beaucoup plus d’efforts que le maintien de leur rotation. Par conséquent, lorsque vous allumez des appareils tels qu'un réfrigérateur ou un lave-linge, une surtension de courte durée se produit sur une section du circuit.

Les courants de démarrage peuvent être plusieurs fois supérieurs aux courants de fonctionnement. Lors du calcul du besoin sections de câbles Lors du choix de la valeur nominale de la machine, il convient d’en tenir compte.

Pour ce faire, vous devez déterminer l'appareil présentant la plus grande différence de puissance de démarrage et de fonctionnement et l'ajouter à la valeur totale. Les courants de démarrage d'autres appareils peuvent être ignorés, car la probabilité d'activation simultanée de moteurs pour différents consommateurs est pratiquement nulle.

Relations linéaires et de phase

De nos jours, la pratique consistant à connecter des objets domestiques aux réseaux électriques triphasés s'est généralisée.

Ceci est justifié pour les raisons suivantes :

• Consommation d'énergie importante. Dans ce cas, connecter un réseau monophasé de forte puissance sera très irrationnel en raison de la grande section du câble et de la consommation élevée de matière du transformateur.
• Disponibilité d'appareils fonctionnant sur trois phases. La mise en œuvre d'un circuit permettant de connecter un tel dispositif à un circuit monophasé n'est pas très simple et se heurte à des perturbations qui se produisent, par exemple, lors du démarrage d'un moteur asynchrone.

Il existe deux manières de connecter des appareils triphasés : « étoile » et « triangle ».

Diagrammes schématiques de transmission de puissance en trois phases. Ils ont reçu les noms « étoile » et « triangle » en raison de leur similitude géométrique avec ces objets.

Dans les circuits de type étoile, les courants linéaires et de phase sont identiques et la tension linéaire est 1,73 fois supérieure à la tension de phase :

je_je = je_F;

U_je = 1.73 * U_F.

Cette formule explique le rapport de tension connu pour les réseaux domestiques et industriels basse tension avec une fréquence de 50 Hz : 220 / 380 V (selon le nouveau GOST : 230 / 400 V).

Avec une connexion triangulaire, au contraire, la tension est la même, et les courants linéaires sont supérieurs aux courants de phase :

je_je = 1.73 * je_F;

U_je = U_F.

Ces formules ne peuvent être utilisées qu'avec des charges de phases symétriques. Si la consommation de courant aux bornes des câbles est différente (récepteur déséquilibré), alors les calculs sont effectués selon les règles de l'algèbre vectorielle et le courant d'égalisation résultant est compensé par le fil neutre. Cependant, pour les réseaux avec appareils électroménagers connectés, de tels cas sont rares.

Relation entre les grandeurs de base

La tâche la plus courante rencontrée par les consommateurs ordinaires consiste à calculer l'intensité réelle du courant. Alors, comment calculer correctement l'ampérage en fonction des valeurs de tension et de puissance connues ? Il est nécessaire de le résoudre en justifiant les valeurs de section transversale des noyaux et le calibre de la machine, en disposant d'informations techniques sur les appareils qui seront alimentés dans ce circuit.

Après avoir calculé le courant, les câbles ayant la plus petite section admissible sont souvent sélectionnés. Cependant, ce n'est pas toujours correct, car une telle solution entraîne des restrictions importantes lorsqu'il est nécessaire d'ajouter de nouveaux appareils électriques au réseau.

Parfois, il est nécessaire d'effectuer des calculs inverses et de déterminer quelle puissance totale peut être connectée aux appareils à une tension connue et à un courant maximum autorisé, limité par le câblage existant.

Vous pouvez résoudre ces deux problèmes pour un circuit monophasé en utilisant une formule simple :

je = S / U;

S = U * je,

Où S – puissance totale totale de tous les consommateurs électriques.

Un diagramme circulaire reflétant la loi d'Ohm et exprimant la dépendance de la puissance, du courant, de la tension et de la résistance convient au calcul des paramètres d'un circuit monophasé.

Pour résoudre le problème du calcul du courant à l'aide de valeurs connues ou calculées de puissance et de tension dans un circuit triphasé, vous devez connaître la charge totale imposée à chaque phase.

Tant la section requise des âmes des câbles que la puissance minimale admissible de la machine sont choisies en fonction de la ligne la plus fréquentée, en considérant que :

S = 3 * maximum{S₁, S₂, S₃}.

je = S / (U * 1.73).

La puissance admissible pour chaque phase peut être calculée à l'aide de la formule suivante :

S_1,2,3 je * U / 1.73,

Où je – courant maximum admissible pour le câblage existant.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Calcul de l'intensité du courant par puissance pour sélectionner la section du câble :