VÝPOČET ELEKTRICKÝCH ZÁTĚŽÍ Z JEDNOFÁZOVÝCH ELEKTRICKÝCH PŘIJÍMAČŮ V TŘÍFÁZOVÉ SÍTI, ŠPIČKOVÉ ZÁTĚŽE – Obecná elektrotechnika a napájení

Ve stavebních podnicích a na stavbách se spolu s třífázovými přijímači používají také jednofázové, připojené buď k lineárnímu nebo fázovému napětí. Jednofázové přijímače by měly být rovnoměrně rozmístěny mezi fázemi třífázové sítě, ale to není vždy možné. V těchto případech se používá koncept ekvivalentního výkonu. Při zapínání jednofázových elektrických přijímačů na fázové napětí je ekvivalentní třífázový výkon určen výrazy: kde Р, S – činný a zdánlivý výkon nejvíce zatížené fáze v třífázové síti z jednofázových přijímačů, jejichž jmenovitý výkon se měří v kW nebo kVA.

• ÚVODNÍ SLOVO
• ÚVOD HLAVNÍ ETAPA VÝVOJE ELEKTROTECHNIKY A NAPÁJENÍ
• 1. ZÁKLADNÍ POJMY A DEFINICE
  • 1.1. OBECNĚ
  • 1.2. ODPOROVÉ PRVKY
  • 1.3. INDUKTIVNÍ A KAPACITNÍ PRVKY
  • 1.4. ZDROJE DC NAPĚTÍ
  • 2.1. OBECNĚ
  • 2.2. KIRCHHOFFOVY ZÁKONY
    • 2.2.1. Kirchhoffův první zákon
    • 2.2.2. Druhý Kirchhoffův zákon
    • 2.4.1. Sériové připojení
    • 2.4.2. Paralelní připojení
    • Vlastnosti výpočtu nerozvětvených magnetických obvodů
    • 3.1. ZÁKLADNÍ VELIČINY CHARAKTERIZUJÍCÍ SINUSOIDÁLNÍ PROUD, NAPĚTÍ A EMF
      • 3.1.1. Okamžitá hodnota
      • 3.1.2. Efektivní a průměrné hodnoty sinusových proudů a napětí
      • 3.1.3. Reprezentace sinusových proudů, napětí a emf komplexními čísly a vektory
      • 3.2.1. Odporový prvek (RE)
      • 3.2.2. Indukční prvek
      • 3.2.3. Kapacitní prvek
      • 4.1. TŘÍFÁZOVÝ ZDROJ ELEKTRICKÉ ENERGIE
      • 4.2. ANALÝZA ELEKTRICKÝCH OBVODŮ PŘI PŘIPOJENÍ TŘÍFÁZOVÉHO ZDROJE A PŘIJÍMAČE PODLE OBVODU „HVĚZDA“ S NULOVÝM VODIČEM
      • 4.3. PŘIPOJENÍ PŘIJÍMAČE PODLE SCHÉMATU “TROJÚHELNÍKU”.
      • 4.4. NAPÁJENÍ TŘÍFÁZOVÉHO OBVODU
        • Třífázový elektrický obvod se symetrickým přijímačem
        • 5.1. VYPÍNAČE, TLAČÍTKA A KLÍČE
          • Okamžité sepnutí je předpokladem pro normální činnost kontaktů.
          • 6.1. OBECNĚ
          • 6.2. PRINCIP FUNKCE TRANSFORMÁTORU
          • 6.3. PROVOZ TRANSFORMÁTORU V KLIDOVÉM REŽIMU
          • 6.4. ZKRÁTOVÉ ZKUŠENOSTI
          • 6.5. ZTRÁTA VÝKONU V TRANSFORMÁTORU
          • 6.6. AUTOTRANSFORMÁTORY
          • 7.1. OBECNĚ
          • 7.2. OTOČNÉ MAGNETICKÉ POLE
          • 7.3. ASYNCHRONNÍ STROJE
            • 7.3.1. Princip činnosti asynchronního motoru (IM)
            • 7.3.2. Návrh asynchronního motoru
            • 7.3.3. Charakteristika asynchronního motoru
            • 7.4.1. Účel a konstrukce synchronních strojů
            • 7.4.2. Princip činnosti synchronních strojů
            • 7.4.3. Hlavní charakteristiky synchronních generátorů
            • 8.1. OBECNĚ
            • 8.2. POLOVODIČOVÉ DIODY
              • 8.2.1. Polovodičová fotovoltaická zařízení
              • 8.2.2. Tranzistory
              • 8.2.3. Optoelektronická zařízení
              • 8.2.4. Tyristory
              • 8.3.1. Půlvlnné usměrnění
              • 8.3.2. Celovlnná rektifikace
              • 8.3.3. Třífázové usměrňovače
              • 8.3.4. Řízené usměrňovače
              • 8.3.5. Stabilizátory napětí
                • Kompenzační stabilizátory napětí
                • Spínací stabilizátory konstantního napětí (ISPV)
                • Operační zesilovače
                • Selektivní zesilovače
                • 9.1. ELEKTRICKÉ PŘÍSTROJOVÉ SYSTÉMY
                • 9.2. HLAVNÍ CHARAKTERISTIKY ELEKTRICKÝCH MĚŘICÍCH PŘÍSTROJŮ
                  • 9.2.1. Statická charakteristika
                  • 9.2.2. Chyba
                  • 9.2.3. Třída přesnosti
                  • 9.2.4. Variace
                  • 9.2.5. Cena divize
                  • 9.2.6. Mez měření
                  • 9.2.7. Citlivost
                  • 9.3.1. Měření proudu
                  • 9.3.2. Proudový transformátor (CT)
                  • 9.3.3. Měření napětí
                  • 9.3.4. Měření výkonu elektrického proudu
                  • 9.3.5. Katodové osciloskopy
                  • 9.3.6. Digitální měřicí přístroje (DMI)
                  • 9.3.7. Technické vlastnosti CIP
                  • 9.3.8. Digitální voltmetry
                  • 9.3.9. Použití CIP k měření střídavých napětí
                  • 10.1. METODY ŘÍZENÍ FREKVENCE
                  • 10.2. STRUČNÉ INFORMACE O FREKVENČNÍCH MĚNICÍCH
                  • 10.3. PRINCIP PROVOZU JEDNOFÁZOVÉHO INFRA
                  • 11.1. TRANSFORMÁTOROVÉ STANICE A ROZVODY
                  • 11.2. RELÉOVÁ OCHRANA A OCHRANA PŘED ATMOSFÉRICKÝM PŘEPĚTÍM
                  • 12.1. ELEKTROTERMIE
                  • 12.2. ELEKTROCHEMIE
                  • 12.3. TECHNOLOGIE ELEKTRON-ION
                    • 12.3.1. Obecné informace
                    • 12.3.2. Princip činnosti elektrostatického odlučovače
                    • Obecné informace o napájení
                    • 14.1. OBECNĚ
                    • 14.2. OCHRANNÉ UZEMNĚNÍ
                    • 14.3. ZRUŠENÍ
                    • 14.4. UZEMNĚNÍ ELEKTROKONSTRUKCE
                    • 15.1. MATEMATICKÝ POPIS V OBECNÉ DERIVÁTY SYSTÉMŮ ŘÍZENÍ ELEKTRICKÉHO POHONU
                    • 15.2. ZJEDNODUŠENÍ ŘÍDÍCÍHO SYSTÉMU METODOU ROZKLADU A NALEZENÍ FUNKCE PŘENOSU
                    • 15.3. HLEDÁNÍ OBLASTI STABILITY ŘÍDÍCÍHO SYSTÉMU POMOCÍ METODY D-PARTITION
                    • 15.4. ODVODENÍ ANALYTICKÉHO VÝRAZU PRO HORNÍ HRANICE ZÓNY VÝBĚRU VARIABILNÍCH PARAMETRŮ
                    • 15.5. METODA STANOVENÍ VARIABILNÍCH PARAMETRŮ ŘÍDÍCÍHO ZAŘÍZENÍ A KONSTRUKCE PŘECHODNÝCH PROCESŮ
                    • 15.6. ANALÝZA ŘÍDÍCÍHO SYSTÉMU POMOCÍ METODY LOGARITMICKÝCH AMPLITUDO-FREKVENČNÍCH CHARAKTERISTIK
                    • 15.7. SYNTÉZA A KOREKCE SYSTÉMŮ AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ BĚHEM JEJICH TERÉNNÍCH TESTŮ
                    • 16.1. ZVÝŠENÍ BEZPEČNÉHO PROVOZU VÝKONNÝCH KRÁŽÍCÍCH DRAGLÍNOVÝCH EXKVATORŮ MK “URALMASH” APLIKACÍ ZAŘÍZENÍ PRO ŘÍZENÍ AUTOMATICKÉHO POHONU
                    • 16.2. DIGITÁLNĚ-ANALOGOVÝ SYSTÉM PRO AUTOMATICKÉ OVLÁDÁNÍ ELEKTRICKÝCH POHONŮ KRÁŽÍCÍHO VLEKU
                    • 16.3. ZPŮSOB PROPOJENÉHO OVLÁDÁNÍ ELEKTRICKÝCH POHONŮ PRO ZVEDÁNÍ A TAŽENÍ TAŽNÉHO PROVOZU VE FUNKCI ZÁTĚŽE POHONU
                    • 16.4. ZPŮSOB AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ ELEKTRICKÉHO POHONU TRAKCE VLEČNÉHO PROVOZU ODCHYLKAMI ZDVIHACÍHO A TAŽNÉHO LANA OD NASTAVENÉHO BODU VYKLÁDÁNÍ
                    • 16.5. POLOHOVÝ SYSTÉM AUTOMATICKÉHO OVLÁDÁNÍ ELEKTRICKÉHO POHONU RÝPADLA PRO OCHRANU HLAVOVÝCH JEDNOTEK PŘED NÁRAZEM NÁRAZEM LOŽE
                    • 16.6. AUTOMATICKÝ OVLÁDACÍ SYSTÉM PRO ZVEDÁNÍ A SNÍŽENÍ KYBLU VÝKONNÝCH VYCHÁZKOVÝCH VLEKŮ MK “URALMASH” NA PROVOZNÍM ZESILOVAČI
                      • Provoz systému během automatické přepravy lopaty po dané trajektorii
                      • 17.1. DEFINICE A POJMY
                      • 17.2. DODÁVKA ELEKTRICKÉ ENERGIE ELEKTRÁRNY
                      • 17.3. STAVEBNÍ PRÁCE
                      • 17.4. STAVEBNÍ ZAŘÍZENÍ A DODÁVKA ELEKTRICKÉ ENERGIE
                      • 17.5. ELEKTRICKÉ KONEKTORY
                      • 18.1. STANOVENÍ ELEKTRICKÉ ZÁTĚŽE
                      • 18.2. TABULKY ELEKTRICKÉ ZÁTĚŽE
                      • 18.3. INDIKÁTORY TABULKY ZÁTĚŽE
                      • 18.4. ELEKTRICKÉ ZÁTĚŽE A JEJICH VÝPOČET
                      • 18.5. VÝPOČET ELEKTRICKÉ ZÁTĚŽE Z JEDNOFÁZOVÝCH ELEKTRICKÝCH PŘIJÍMAČŮ V TŘÍFÁZOVÉ SÍTI
                      • 18.6. ŠPIČKOVÉ ZATÍŽENÍ
                      • 19.1. KLASIFIKACE ELEKTRICKÝCH VEDENÍ A SÍTÍ
                      • 19.2. SCHÉMATA ENERGETICKÝCH A ROZVODOVÝCH SÍTÍ PRO STAVENIŠTĚ
                      • 19.3. PROVÁDĚNÍ ELEKTRICKÝCH SÍTÍ
                      • 19.4. ELEKTRICKÉ SÍTĚ A VNITŘNÍ VODIČE PRO NAPĚTÍ DO 1 KV
                      • 19.5. VÝBĚR VODIČŮ A KABELŮ V DISTRIBUČNÍCH SÍTÍCH
                      • 20.1. KONCEPCE jalového výkonu a jeho kompenzace
                      • 20.2. VLIV NA PROVOZ ELEKTRICKÝCH PŘIJÍMAČŮ A ELEKTRICKÝCH SÍTÍ JALOVÉ ZÁTĚŽE
                      • 20.3. OPATŘENÍ KE SNÍŽENÍ SPOTŘEBY jalového výkonu
                        • Správný výběr elektromotorů pro elektrické pohony podle výkonu a typu
                        • Náhrada odlehčených asynchronních elektromotorů za motory nižšího výkonu
                        • 21.1. PŘECHODNÝ A STÁLÝ REŽIM BĚHEM POSUVU
                        • 21.2. VÝPOČET ZKRATOVÝCH PROUDŮ PŘI NAPĚTÍ NAD 1 KV
                        • 21.3. VÝPOČET ZKRATOVÝCH PROUDŮ V SÍŤÍCH DO NAPĚTÍ DO 1 kV
                        • 22.1. FYZIKÁLNÍ PROCESY V ELEKTRICKÉM PŘÍSTROJI
                        • 22.2. VYSOKOPĚŤOVÉ SPÍNACÍ ZAŘÍZENÍ
                        • 22.3. VYSOKÉ NAPĚTÍ POJISTKY A SDROJOVAČE
                        • 22.4. PŘÍSTROJOVÉ TRANSFORMÁTORY
                        • 22.5. VÝBĚR VYSOKONAPĚŤOVÝCH ZAŘÍZENÍ
                        • 22.6. VÝBĚR NÍZKAPĚŤOVÝCH ELEKTRICKÝCH SPOTŘEBIČŮ
                        • 23.1. ÚČEL AUTOMATIZACE A OCHRANY RELÉ
                        • 23.2. AUTOMATIZACE A ZAŘÍZENÍ OCHRANY RELÉ

                        

                        Třífázové nebo jednofázové připojení

                        Podle toho, jaký typ připojení je použit, se spotřeba energie určuje různě.

                        V jednofázové síti se spotřebovaná energie vypočítá pomocí nejjednoduššího vzorce:

                        kde cosϕ je účiník charakterizující fázový posun mezi proudem a napětím v jalové zátěži.

                        Výkon 3-fázové sítě je součtem spotřeby pro každou fázi zvlášť. Výkonový vzorec pro 3fázový proud je následující:

                        Ptotal=Uа∙Iа∙cosϕа+ Ub∙Ib∙cosϕb+ Uc∙Ic∙cosϕc,

                        kde U, I, cosϕ jsou napětí, proud a účiník v každé fázi.

                        Pro vaši informaci. Je vidět, že v obecném případě vyžaduje třífázové zapojení větší počet měřicích zařízení.

                        Někdy můžete spotřebu energie vypočítat pomocí zjednodušené verze. Pro symetrický odběr, např. při připojení asynchronního motoru, odběrové proudy jsou stejné a vzorec má následující podobu:

                        kde:

                        • Uph, Iph – fázové napětí a proud;
                        • Ul, Il – lineární napětí a proud.

                        

                        Charakteristika třífázové soustavy

                        Třífázový napájecí systém se vyznačuje několika hodnotami napětí a proudu. Vše závisí na tom, mezi kterými body obvodu se měření provádějí:

                        • mezi fázovým vodičem a nulovým vodičem – fázové napětí Uph;
                        • mezi jednotlivými fázemi – lineární Ul.

                        Vztah mezi těmito parametry:

                        Při symetrickém rozložení zátěže jsou proudy ve všech vodičích stejné. Ve čtyřvodičovém obvodu (s uzemněnou nulou) není v nulovém vodiči žádný proud, takže i když je nula porušena, síť funguje normálně.

                        V případě, že se spotřeba energie mezi fázemi liší, protéká nulovým vodičem určitý proud. Úplné přerušení nulového vodiče způsobuje fázovou nerovnováhu, takže napětí na vodičích se může měnit v rozsahu od nuly po lineární.

                        

                        Důsledky zvýšení neutrálního odporu

                        Reaktivní charakter zátěže je zohledněn účiníkem cosϕ. Tato hodnota pochází z teorie komplexních čísel, která se používají, když je potřeba vypočítat parametry střídavých obvodů. V případě aktivní zátěže je cosϕ = 1, ale čím reaktivnější jsou spotřebiče, tím více se koeficient snižuje, což ukazuje, jak klesá skutečný výkon vzhledem k celkovému.

                        Důležité! Pro správný výpočet a snížení zatížení výrobního zařízení jsou proto v reaktivních obvodech instalovány korektory účiníku. Obvody s korektorem přibližují koeficient cosϕ k jednotě.

                        Příklad výpočtu indikátorů výkonu

                        Nejjednodušším příkladem je výpočet spotřeby energie symetrickým zatížením. Kolik elektřiny spotřebuje třífázový asynchronní motor připojený k síti s lineárním napětím 380 V a spotřebovávající proud 10 A v každé fázi? Účiník cosϕ=0.76. Pak je spotřeba energie:

                        Složitější výpočet domácí sítě:

                        • Fázové napětí – 220 V;
                        • Odběr linky – 10 A, 5 A, 2 A;
                        • První dvě fáze jsou připojeny k aktivní zátěži (elektrický sporák, varná konvice);
                        • Třetí je zatížen zářivkami s cosϕ=0,5.

                        Pобщ=Uа∙Iа∙cosϕа+ Ub∙Ib∙cosϕb+ Uc∙Ic∙cosϕc=220∙10+220∙5+220∙2∙0,5=3520 ВА.

                        Pomocí online kalkulačky se můžete zbavit většiny chyb a zkrátit dobu výpočtu. Stačí jen správně zadat údaje podle aktuálních parametrů

                        Měření výkonu wattmetrem

                        Spotřeba třífázového proudu se měří pomocí wattmetrů. Může se jednat o speciální wattmetr pro 3-fázovou síť, nebo o jednofázový zapojený podle konkrétního obvodu. Moderní zařízení pro měření elektřiny se často vyrábějí pomocí digitálních obvodů. Takové konstrukce se vyznačují vysokou přesností měření a většími možnostmi práce se vstupními a výstupními daty.

                        

                        Třífázový digitální wattmetr

                        Možnosti měření:

                        • Zapojení do hvězdy s nulovým vodičem a symetrickou zátěží – měřicí zařízení je připojeno k jednomu z vedení, odečtené hodnoty se násobí třemi.
                        • Asymetrický odběr proudu v zapojení do hvězdy – tři wattmetry v obvodu každé fáze. Hodnoty wattmetru se sečtou;
                        • Libovolná zátěž a zapojení do trojúhelníku – dva wattmetry zapojené v obvodu libovolných dvou zátěží. Hodnoty wattmetru se také sčítají.

                        

                        V praxi se vždy snaží, aby zátěž byla symetrická. To za prvé zlepšuje parametry sítě a za druhé zjednodušuje účtování elektrické energie.