Присоединяйтесь к сообществу Мастерград

Зарегистрироваться
#184135

Здравствуйте.

Меня все время при чтении форума гложут сомнения. Всегда, когда говорят о соотношении ток/мощность, вроде бы считают Мощность = Ток * Напряжение (220 В в быту). Т.е. на автомат, например, 16 А можно, условно говоря, повесить чайник мощностью 3520 Вт (~ 3.5 кВт). Но напряжение-то у нас в розетке переменное, и 220 В - это амплитуда, да и ток тоже, вроде как, амплитудой указывается. Эффективная мощность (та, что, например, чайник в виде тепла отдает), будет вдвое меньше амплитудной, и получается, что на линию 16 А можно повесить чайник с отдаваемой мощностью 1.7 кВт.
Практический вопрос - а какая мощность написана на чайнике? Если у меня на нагревательном элементе чайника написано 1.7 кВт - это какие ватты (как их в ток пересчитать)? Мне на линию, защищенную автоматом 16 А можно два таких чаника повесить (если это амплитуда мгновенной мощности), или один (если это эффективная мощность, т.е. та, которую он в тепло отдает)? И прописано ли в каких нормативных документах, какую мощность надо указывать в характеристиках приборов?

Регистрация: 12.03.2006 Казань Сообщений: 2391

На самом деле амплитуда не 220 В. Точно не помню, но что-то около 300В.
220В как раз и есть эффективное напряжение.

coctic написал :
220 В - это амплитуда

Не-а.

ток тоже, вроде как, амплитудой указывается

Аналогично.

coctic написал :
Но напряжение-то у нас в розетке переменное, и 220 В - это амплитуда, да и ток тоже, вроде как, амплитудой указывается.

Нет, это так называемое "действующее" значение. Амплитудное равно действующему, умноженному на корень квадратный из двух.

coctic написал :
И прописано ли в каких нормативных документах, какую мощность надо указывать в характеристиках приборов?

По дефолту указаны действующие значения.

Гм. Что такое действующая мощность - я понять могу. А что такое действующее напряжение (или ток)? Т.е. теоретически-то понятно, выпрямили на мосте, сгладили, посчитали, что получилось. Но нафига? Для удобства исключительно, видимо?
Спасибо за ответы, туман рассеялся. Доберусь до осциллографа - проверю, сколько там точно, чтобы уж запомнить. Почему-то мне с давнего детства запало, что 220В - именно амплитуда. С чего бы?

Вот еще вопрос остался.

Slawa написал :
По дефолту указаны действующие значения.

А это где-то прописано (в документах) или "так принято"?

coctic написал :
А что такое действующее напряжение (или ток)?

Есть активная нагрузка, сопротивление в омах. Можно использовать обычные формулы для связи между действующими значениями напряжения и тока. И мощности, само собой.

это где-то прописано (в документах) или "так принято"?

Это так, и никак иначе: пиковая мощность нагревателей никого не интересует - тепловая инерция велика.
У Вас, возможно, аллюзии с ваттами и вольт-амперами - но для активных нагрузок они совпадают.

coctic написал :
Почему-то мне с давнего детства запало, что 220В - именно амплитуда. С чего бы?

Синусоидальное колебание имеет два максимальных пика: положительный и отрицательный. Пиковое значение называется также амплитудой синусоиды.
Постоянный ток имеет постоянное значение, и это значение можно использовать во всех вычислениях. Значение же переменного тока изменяется во времени. Чтобы преодолеть эту трудность, за "постоянное" значение переменного тока приняли и используют его среднеквадратическое значение.

coctic написал :
Для удобства исключительно, видимо?

Да. Действующее значение равно значению величины постоянного тока, производящего ту же работу. Легче считать.

coctic написал :
А это где-то прописано (в документах) или "так принято"?

ХЗ. Скорее всего, где-то в ГОСТах на маркировку.

ВТБ! написал :
Есть активная нагрузка, сопротивление в омах. Можно использовать обычные формулы для связи между действующими значениями напряжения и тока. И мощности, само собой.

Это так, и никак иначе: пиковая мощность нагревателей никого не интересует - тепловая инерция велика.

Да я понимаю, откуда ноги растут, это я уже так, вспоминаю школьную физику и истории и емкостным или индуктивным сопротивлением, где и токи, и напряжения переменные, но от сдвига фаз эффективная мощность может быть (идеально) равна нулю. И понятие "эффективное напряжение" и "эффективный ток" имеет смысл только после того, как мы их перемножим, и получим мощность, выделяемую на резисторе. А до той поры - это так, для удобства расчетов.
Например, если выпрямить переменный ток мостом (на два полупериода), то после сглаживания мы полчим как раз ту самую амплитуду, деленную на корень из двух. А если выпрямитель однополупериодный (диод обычный), то половину мы потерям, и получится напряжение меньше.
Это я все к опять же про физ. смысл или удобство расчетов.

ВТБ! написал :
У Вас, возможно, аллюзии с ваттами и вольт-амперами - но для активных нагрузок они совпадают.

Ну примерно. Просто очень сбивает, что где-то пишут в вольт-амперах, где-то в ваттах (особенно на блоках питания компьютерной всякой техники). Если можно считать это одним и тем же (а можно ли для импульсного БП?), то тогда ясно.

В общем, я правильно понял, что для бытовых потребителей (включая всякую технику с разными, в том числе импульсными БП), можно считать мощность = ток * напряжение, напряжение брать 220 В, а ток (или мощность) - как в спецификации написано?

coctic написал :
Если можно считать это одним и тем же (а можно ли для импульсного БП?), то тогда ясно

Для него обычно нельзя.

для бытовых потребителей (включая всякую технику с разными, в том числе импульсными БП), можно считать мощность = ток * напряжение

Для всякого рода ламп накаливания и нагревателей обычно да, для электродвигателей и импульсных БП обычно нет.

ВТБ! написал :
Для всякого рода ламп накаливания и нагревателей обычно да, для электродвигателей и импульсных БП обычно нет.

А как считать для импульсных БП? В основном интересуют компьютерные, они ж все импульсные (если для двигателей похоже, то для информации тоже интересно)?

coctic написал :
Просто очень сбивает, что где-то пишут в вольт-амперах, где-то в ваттах (особенно на блоках питания компьютерной всякой техники). Если можно считать это одним и тем же (а можно ли для импульсного БП?), то тогда ясно.

А что тут, собственно, может сбить с толку? ВА - это величина, характеризующая ток - из нее, в основном, рассчитывается сечение кабеля. Какая-то часть этих ВА выделяется в виде тепла - это Ватты. Например, обычный светильник дневного света с одной лампой 40 Ватт (без конденсатора). Его полная мощность составит Uсети*Iлампы=220*0,37=81 ВА. При этом активная мощность составит Uлампы*Iлампы=108*0,37=40 Ватт.

Slawa написал :
что тут, собственно, может сбить с толку?

Тут многое может сбивать с толку, при попытке рассуждать из общих соображений ошибаются крайне часто.
Или измерения, или эмпирические формулы для конкретных решений.

Slawa написал :
ВА - это величина, характеризующая ток - из нее, в основном, рассчитывается сечение кабеля. Какая-то часть этих ВА выделяется в виде тепла - это Ватты. Например, обычный светильник дневного света с одной лампой 40 Ватт (без конденсатора). Его полная мощность составит Uсети*Iлампы=220*0,37=81 ВА. При этом активная мощность составит Uлампы*Iлампы=108*0,37=40 Ватт.

А вот тут попобробнее. Если ВА характеризует ток, то при чем тут В (вольты)? Это все ж таки единица напряжения. Далее, мощность - работа в единицу времени. Работа (изменение энергии) может быть тепловая, световая, механическая и т.п.
Для постоянного тока мощность, выделяемая на участке цепи, - напряжение * ток. Эта мощность может идти в тепло, в свет, может крутить двигатель, а может создать магнитное поле, которое поднимет что-то.
Для переменного тока ситуация интереснее. Поскольку "знак" тока может не совпасть со "знаком" напряжения, энергия может не только выделяться на участке цепи (переходить из электрической формы в другую), но и совершать обратное преобразование (мощность становится отрицательной), причем это может происходить просто в разные моменты времени (в отличие от генератора постоянного тока, где требуется сменить режим).
Это все была физика, в которой я уверен. Далее начинается электротехника, где я не так уверен (почему, собственно, и завел тему).
Таким образом, если на участке цепи не происходит сдвига фаз, то мощность = напряжение * ток, и Вт = ВА (активная нагрузка). Интересно, что будет, если сдвиг есть (импульсные БП и лампы денвного света, как я понял, его дают)? В этом случае, как я понимаю, ВА - "эффективное напряжение" * "эффективный ток", так? И оно не меньше выделяемой мощность в Вт, которую надо честно считать, перемножив мгновенные ток и напряжение, и усреднив. Если пока все правильно, то иду дальше.
Поскольку провод является активной нагрузкой (паразитными емкостями и индуктивностями можно пренебречь), то на нем всегда переходит в тепло некоторая мощность, пропорциональная квадрату тока (падение напряжения на самом проводе мы не знаем), из которой расчитываются табличные значения для сечений проводов.

Следовательно, для расчетов сечений проводов и автоматов годится такая эмпирика. Если нагрузка активная, без сдвига фаз (чайник, лампа накаливания и т.п.), то формула мощность (Вт или ВА) = ток * напряжение (220 В для обычных сетей).
Если нагрузка хитреее, то в эту формулу (когда считаем провода и автоматы) надо подставлять либо потребляемый ток (тогда считать не надо, он нам и нужен), либо мощность в ВА, взяв их из спецификации. Если в спецификации есть мощность только в Вт, то мы знаем только, что ток, расчитанный из этой мощности - нижняя оценка для реального тока, и на какой ток реально надо закладываться - неизвестно.

Если рассуждения неверны, пожалуйста, поправьте. Если верны, то вопрос к практикам - насколько может расходиться мощность в Вт и ВА (что теоретически на сколько угодно - я знаю, интересует практика, если у кого такая есть).

coctic

Для быта абсолютно ненужное занятие: при проводке сечением 1.5 кв.мм медью на свет (автомат 10А) и 2.5 на розетки (16А) обо всём этом можно не заботиться.
А более мощные бытовые потребители - это различного рода нагреватели.

В небытовых сетях - дело другое, там сотни компьютеров и ЛДС могут стать серьёзной проблемой. С UPS проще, всё давно рассчитано производителем с большим "перезакладом" по сечениям.

coctic написал :
вот тут попобробнее. Если ВА характеризует ток, то при чем тут В (вольты)?

ВА - это Вольт*Ампер. В случае, если и ток, и напряжение имеют активный характер, то результатом будет Ватт. Если же хоть одна из величин имеет реактивную составляющую, то оставляем просто В*А, ибо Ватт - это единица тепловой мощности.

coctic написал :
Работа (изменение энергии) может быть тепловая, световая, механическая и т.п.

Все это условно объединяем в "тепловую". В конечном счете так и есть.

coctic написал :
Интересно, что будет, если сдвиг есть (импульсные БП и лампы денвного света, как я понял, его дают)? В этом случае, как я понимаю, ВА - "эффективное напряжение" * "эффективный ток", так?

Нет, в данном случае ВА - это полная мощность, включающая в себя и активную (Вт) и реактивную составляющую. Запишем формулу: полная мощность электроприбора переменного синусоидального тока равна корню квадратному из суммы квадратов активной и реактивной мощностей. Эту же формулу нетрудно представить в геометрическом представлении - через прямоугольный треугольник мощностей, тогда станут ясны физические значения косинуса и тангенса угла фи, указываемые иногда для электроприборов.

coctic написал :
Следовательно, для расчетов сечений проводов и автоматов годится такая эмпирика. Если нагрузка активная, без сдвига фаз (чайник, лампа накаливания и т.п.), то формула мощность (Вт или ВА) = ток * напряжение (220 В для обычных сетей).
Если нагрузка хитреее, то в эту формулу (когда считаем провода и автоматы) надо подставлять либо потребляемый ток (тогда считать не надо, он нам и нужен), либо мощность в ВА, взяв их из спецификации.

Да.

coctic написал :
Если в спецификации есть мощность только в Вт, то мы знаем только, что ток, расчитанный из этой мощности - нижняя оценка для реального тока, и на какой ток реально надо закладываться - неизвестно.

Обычно указанная только в Вт мощность указывает на активный характер нагрузки. Но действительно возможны исключения - очень часто даже профи-электрики неверно рассчитывают ток (точнее - сечение провода, в том числе нулевого) для ламп ЛБ и ДРЛ.

coctic написал :
Если рассуждения неверны, пожалуйста, поправьте. Если верны, то вопрос к практикам - насколько может расходиться мощность в Вт и ВА (что теоретически на сколько угодно - я знаю, интересует практика, если у кого такая есть).

Для ламп ЛБ и ДРЛ реактивная мощность вдвое больше (если в светильниках не установлены специальные конденсаторы для коррекции косинуса фи нагрузки), для конденсатора - на 100 процентов (чисто реактивная мощность).

2 ВТБ.
Для быта я понял, теперь уже идет удовлетворение любопытства и проверка выкладок электриков на работе - там много компьютеров, ну и уточнение собственной картины мироустройства.

Slawa написал :
Нет, в данном случае ВА - это полная мощность, включающая в себя и активную (Вт) и реактивную составляющую. Запишем формулу: полная мощность электроприбора переменного синусоидального тока равна корню квадратному из суммы квадратов активной и реактивной мощностей. Эту же формулу нетрудно представить в геометрическом представлении - через прямоугольный треугольник мощностей, тогда станут ясны физические значения косинуса и тангенса угла фи, указываемые иногда для электроприборов.

А чем это отличается от "эффективный ток" * "эффективное напряжение"? Напряжение нам вообще свыше задано, его электростанция поддерживает. Остается ток. Так он и будет вычисляться так же, как и мощность - корень из суммы квадратов реактивной и активной составляющей (т.е. синфазной и сдвинутой на четверть периода). Ток ведь всегда можно представить в виде суммы этих двух составляющих. Если умножить на напряжение только синфазную составляющую, то получим тепловую мощность (Вт). Если высчитать суммарную амплитуду (и перейти потом к эффективной), то умножив на эффективное напряжение, получим ту же формулу, только теперь для мощностей.
Где я неправ?

coctic написал :
проверка выкладок электриков на работе - там много компьютеров

Важное значение имеет тип БП: без PFC; passive PFC; active PFC.
В худшем случае требуется сечение N больше, чем у фазных.
Сеть защищена UPS большой мощности?

ВТБ! написал :
Важное значение имеет тип БП: без PFC; passive PFC; active PFC.
В худшем случае требуется сечение N больше, чем у фазных.
Сеть защищена UPS большой мощности?

Гм, если я электрику попытаюсь сказать такие слова, он на меня странно посмотрит. Ему разницу между потребляемой мощностью и мощностью охлаждения кондиционера пришлось объяснять. Да и где узнать эти характеристики?
Краткая суть. У нас есть помещение, где стоит несколько вычислительных кластеров (наборов компьютеров). Некоторые - с UPS, некоторые напрямую от сети. Мне лично важно проконтролировать, чтобы к стойке подходил кабель нужного сечения, и автоматы стояли нужные. Электрик понимает слова "мощность" и "ток", причем переводит он их мощность = ток * 220 В. По таблице ток в сечение, конечно, переведет, и подключит грамотно. Но если есть какие-то подводные камни, то об этом мне думать надо самому, и ему четко говорить, где надо перезаложиться, т.к. инструкции к технике он читать не будет, а придет и спросить, на какой ток подвод делать.

Две типичных схемы: стойка с компьютерами, в которой UPS. Тут все просто - у бесперебойки в характеристике написано, сколько тока максимум она потредляет, пляшем отсюда. Правда, остается еще тепловая мощность для расчета кондиционера, да чтоб бесперебойка слабовата не оказалась, но это вопрос отдельный.
Вариант второй: та же стойка, но без бесперебойки. Как тут?
На самом деле, в последнее время технику берем подороже, поэтому на БП есть все нужные данные, хотя тоже вопросы встречаются. Например, в характеристиках на узел значится
Rated input current 1 AMP @240 VAC
Power supply output power Rated steady-state power 500 W
Как это совместить (1 А входного тока и 500 Вт выходной мощности)? Или я совсем что-то не понимаю?
А еще есть старое железо, где в лучшем случае есть ВА, написанные на блоке питания. Их тоже надо иногда подключать, точнее при переключениях вопос - выдержит или нет, вот и интересно, что да как.

coctic написал :
я совсем что-то не понимаю?

"Аналогично." (С)
Поскольку токи всё-таки небольшие, вполне можно пойти по пути вычисления по способу Вашего электрика с последующим увеличением сечения жил на две ступени. Кабели выбирать с равным сечением нулевого и фазных проводников.
Выйдет несколько дороже, чем при точном расчёте, но на фоне возможных рисков этим можно пренебречь.

coctic написал :
А чем это отличается от "эффективный ток" * "эффективное напряжение"?

К стыду своему я не помню определения "эффективного" значения величины. Ответить, соответственно, не могу.

Slawa написал :
К стыду своему я не помню определения "эффективного" значения величины. Ответить, соответственно, не могу.

Чуть выше приводилось. Это амплитуда, деленная на корень квадратный из двух. Удобно для расчетов, т.к. при активной нагрузке можно считать мощность = напряжение * ток, напряжение и ток - эффективные, мощность получается реальная. Физического смысла величина не имеет.

coctic написал :
мощность получается реальная

Значит есть, есть физический смысл.
Вроде бы, в электротехнике эти значения принято называть действующими.

ВТБ! написал :
Поскольку токи всё-таки небольшие, вполне можно пойти по пути вычисления по способу Вашего электрика с последующим увеличением сечения жил на две ступени. Кабели выбирать с равным сечением нулевого и фазных проводников.
Выйдет несколько дороже, чем при точном расчёте, но на фоне возможных рисков этим можно пренебречь.

Ничего себе токи небольшие. Этих узлов в стойке 30 штук, рядом стоят 4 стойки.
В данной случае все довольно просто, ибо в этой же стойке торчит Ups, у которого написан макс. потреблямый ток - 100 А, а дальше уже в документации Ups написано, какие кабели вести. Т.е. тут вопрос в подключении Ups.
А если брать вариант без Ups, т.е. с более плотной упаковкой, то в стойке получается 40 узлов. Даже если верить, что его потребляемый ток 1 А (во что с учетом мощности не верится), то получается 40 А.
Какой получится кабель? А теперь возьмем рядом три таких стойки. Какой кабель надо тащить от фидера до щитка в аппаратной? И работает ли на таких токах правило "кабель на две ступени больше"?

Кстати, а из каких сообржаний может понадобиться сечение N больше, чем у фазы? Подключение-то всего хозяйства однофазное. До щитка в аппаратной - да, идут три фазы, которые потом раскидываются на разные стойки. Тут верю, что N может оказаться толще L. А на однофазном участке?

ВТБ! написал :
Значит есть, есть физический смысл.
Вроде бы, в электротехнике эти значения принято называть действующими.

В том-то и дело, что смысл появляется только после перемножения двух таких величин. Если эффективность станет в квадрате. А отдельно действующее напряжение - слабый смысл. Точнее - сотнесенное по эффекту постоянное напряжение при чисто активной нагрузке.

Действующее, а не эффективное - спасибо за поправку.

coctic написал :
А если брать вариант без Ups, т.е. с более плотной упаковкой

Как минимум те же сечения, что рекомендованы для UPS. Кстати, так что там рекомендовано?

из каких сообржаний может понадобиться сечение N больше, чем у фазы?

Речь шла, разумеется, о трёхфазной проводке.

coctic написал :
Какой кабель надо тащить от фидера до щитка в аппаратной?

Разумеется, избыточного сечения - чтобы хватило на перспективный кластер. И не факт, что кабель.
Я бы озадачил электрика алюминием от 95 - если сразу не покрутит у виска, то перспективы есть.
Опускаться ниже 50 без проекта с расчётом явно не стоит.

ВТБ! написал :
Как минимум те же сечения, что рекомендованы для UPS. Кстати, так что там рекомендовано?

Я не совсем точно выразился. Там написано, что на входе ему нужна линия на 100 А с соответствующей защитой.На выходе - 40 А, защита встроена в PDU (power distribution unit, не знаю, как правильно перевести). Если б PDU был послабее, то там даже провода в комплекте с вилкой, а так "call quilified electrician", да где ж его взять qualified. Что бросил электрик на вход - не знаю, судя по всему, 16 кв. мм. там многожильных. От выхода до PDU было сказано ставить 6 кв. мм. (электриком нашим), что и было сделано, правда, уже одножильными (точнее, однопроволочными трежильным проводом). Провод греется, поэтому думаю, что хорошо бы переделать на 10 кв. мм., но греется вроде не очень (на ощупь - градусов 40, пространство вокруг стойки ~ 23, в самой стойке, естественно, теплее). Проблема в том, что к этим проводам тяжело подбраться. А 100 А на бесперебойке - это ж с учетом того, что после отключения/ включения электричества он будет и нагрузку тянуть, и сам заряжаться. Если его нет, то нагрузка меньше, так что может, на стойку без UPS можно было бы и меньшее сечение положить, но так это ж понимать надо, а понимания нет (у меня).

ВТБ! написал :
Разумеется, избыточного сечения - чтобы хватило на перспективный кластер. И не факт, что кабель.
Я бы озадачил электрика алюминием от 95 - если сразу не покрутит у виска, то перспективы есть.
Опускаться ниже 50 без проекта с расчётом явно не стоит.

Куда там на перспективный. Они по заказу работают - появилась установка, пишем служебку, они покупают и тянут кабели, а то у них запаса нет. У нас уже в комнате по разным стенам 3 щитка развешано плюс один на кондиционеры. Так что сейчас все проведено, вопрос в контроле на будущее. Правда, тут неясно, что лучше - или верить, что они все правильно делают, или осознавать, что есть мина, и пытаться потихоньку долбать их, чтоб переделали. Проект никто не сделает, поэтому остается только приглядвать в меру понимания, чтоб сильно не накосячили (мелочи все равно не увижу).

Так что надо понять, что к чему, чтобы посмотреть, как на новую установку тащить станут. Если будут переделывать, учту про 95 и алюминий. А пока буду мыслить про "две ступени выше". А почему, кстати, алюминий? Из-за дешевизны?

coctic написал :
Из-за дешевизны?

Из-за дороговизны меди, особенно после подорожания. Да и ПУЭ рекомендуют - тоже в целях экономии - алюминий для стационарной проводки.