Понимание расчетов нагрузки для вашей домашней электросистемы очень важно. Поскольку домовладельцы все чаще устанавливают в своих домах электроприборы, способность системы справляться с нагрузкой стала критически важной. В этом обзоре мы рассмотрим терминологию, связанную с электрической нагрузкой, и то, что домовладельцы должны знать о расчетах нагрузки.
Единицы измерения и терминология
Вы столкнетесь со множеством терминов, и многие из них связаны с электрическими единицами измерения. Знание следующих терминов поможет вам понять основы расчетов электрической нагрузки.
Схема
Цепь — это путь, по которому движется электричество. Электричество ищет путь. Без поощрения его предпочтительный путь — к земле. Провода, печатные платы, электрические панели и подобные системы обеспечивают электричеству полезный путь, чтобы мы могли использовать его энергию до того, как она рассеется.
Одна из причин опасности электричества заключается в том, что оно стремится замкнуть цепь, если нет свободного пути. Электричество может замкнуть цепь через вас или замкнуть нежелательную цепь через устройство, потенциально повредив его по пути.
Напряжение
Напряжение — это сила электрического тока, определяющая его стремление перемещаться из одной точки в другую при условии замкнутой цепи. Чем выше напряжение в электрической линии, тем больше вероятность того, что электричество будет следовать по этому пути.
Это не совсем точная аналогия, но напряжение действует как давление воды. Оно мало что даст, если вы когда-либо видели шланг с небольшим напором. Однако шланг с высоким напором издаст резкий толчок при включении.
Напряжение работает аналогично, и этот электрический импульс удобен для запуска цикла в машине. Например, вашей сушилке нужно, чтобы барабан начал вращаться. Импульс высокого напряжения — отличный способ привести его в движение. Затем машина может снизить потребляемое напряжение, когда центростремительного движения и более низкого напряжения будет достаточно для поддержания вращения барабана.
Вольты
Вольты — это единица измерения напряжения. В Америке напряжение, выходящее из типичной двух- или трехконтактной розетки, составляет 120 вольт. Также можно подключать мощные системы к розеткам с более высоким напряжением. Например, многие стиральные машины используют подключение на 240 вольт. Современные зарядные станции для электромобилей часто работают на еще большем напряжении.
Ампер
Вернемся к аналогии с водопроводным шлангом. Амперы — это скорость потока. Чем больше ампер, тем больший поток при том же напряжении.
Мощность
Если умножить вольты на амперы, вы получите мощность системы в ваттах. Ватты измеряют общую мощность или потребление системы. Вернемся еще раз к метафоре с водой. Мощность сродни измерению количества галлонов, вытекающих из шланга.
Киловатт-часы
Большинство людей видели в своих счетах за электроэнергию киловатт-часы, часто обозначаемые как кВт·ч. кВт·ч — это тысяча ватт потребления за час. Электроэнергетическая компания использует это как стандартную единицу потребления, даже если вы не используете киловатт каждый час. Если вы использовали 500 ватт за два часа, в вашем счете будет указано потребление в размере одного кВт·ч за эти два часа.
Нагрузка
Нагрузка — это мощность, которую электрическая система или одна из её подсистем может выдержать в любой заданный момент времени. Это даёт представление о том, сколько энергии можно получить от распределительного щита или автоматического выключателя. Это также хороший ориентир для оценки потребностей устройства.
Пиковая нагрузка
Немногие устройства работают на полной нагрузке на протяжении всего цикла. Например, ваш холодильник достигает пиковой нагрузки в начале цикла охлаждения. Пиковая нагрузка — это максимальная нагрузка, которой достигает устройство, когда оно запрашивает всю необходимую ему энергию.
Автоматический выключатель
Автоматический выключатель — это система безопасности в вашем электрощитке. Когда сила тока в линии превышает номинальный ток автоматического выключателя, он срабатывает. Это отключает линию, предотвращая потенциальную перегрузку на другом конце.
Например, сбой в электропитании бытового прибора может привести к тому, что он будет потреблять больше ампер, чем обычно. Предположим, прибор рассчитан на 25 ампер и подключен к автоматическому выключателю на 30 ампер. Если неисправный блок питания начнет перегружать прибор, он может попытаться потреблять 35 ампер. Как только будет превышен этот порог в 30 ампер, автоматический выключатель замкнет цепь, чтобы предотвратить перегрузку.
Понимание нагрузки
Для каждого устройства существуют свои специфические требования к нагрузке. В целях безопасности следует обращать внимание на пиковую нагрузку. Пиковая нагрузка для типичного центрального кондиционера в доме может составлять от 30 до 50 ампер. Чтобы минимизировать проблемы, можно сложить потребляемый ток всех устройств в вашем доме и установить панель с соответствующим номиналом.
Также можно использовать данные из вашего счета за электроэнергию для перевода кВт·ч в амперы, разделив количество дней и напряжение 120 вольт, чтобы получить приблизительное значение вашей среднесуточной потребности. Вы можете умножить это значение на два, чтобы учесть пиковые нагрузки в самые неблагоприятные дни, например, в жаркий летний день, когда кондиционер работает постоянно. Теперь у вас есть приблизительное значение текущей пиковой нагрузки вашего домохозяйства, включающее некоторые накладные расходы, и вы можете добавить к нему прогнозируемую нагрузку, если хотите учесть, например, работу столярной мастерской или зарядной станции для электромобилей.
Помните, что расчеты нагрузки будут производиться для каждой цепи. Знание потребностей нескольких конкретных устройств имеет решающее значение при определении требований к каждой цепи. Возьмем предыдущий пример с центральным кондиционером. 50-амперный блок системы отопления, вентиляции и кондиционирования не может работать от 30-амперного автоматического выключателя, не вызвав его срабатывания.
Кроме того, нагрузка на цепь суммируется, если устройства работают одновременно. Более мощная микроволновая печь может потреблять до 15 ампер в пике. Она также может быть подключена к той же цепи, что и холодильник, потребляющий 7 ампер. Вероятно, вам потребуется установить автоматический выключатель на 25 ампер, чтобы эти два устройства могли сосуществовать на одной цепи.
Наши электрики обычно рекомендуют клиентам распределять нагрузку по нескольким цепям. Использование второй цепи на кухне для посудомоечной машины и третьей для электрической духовки, вероятно, безопаснее, чем подключение всего к одному мощному автоматическому выключателю. Немногие домохозяйства используют все разъемы на своем электрощитке для автоматических выключателей. Если в вашем доме это так, установка более мощного электрощитка может быть более разумным решением. Такой подход также удобнее, поскольку вам не нужно беспокоиться о том, что короткое замыкание в микроволновой печи отключит автоматический выключатель холодильника.
Наконец, всегда помните, что провода имеют индивидуальную нагрузку. Нельзя просто установить 30-амперный автоматический выключатель в распределительный щит, не проверив предварительно номинал провода. Если 30-амперный автоматический выключатель подключен к 15-амперному проводу, дополнительная нагрузка будет рассеиваться в виде тепла по проводу. В результате провод расплавится, что создаст опасность возгорания.
