De ce calculăm intensitatea curentului
Un proiectant de rețele electrice calculează intensitatea curentului ca să afle ce curent trebuie să transporte instalația în regim de funcționare. Din acest rezultat pornesc alegerea cablurilor, a aparatajului și verificarea dacă soluția proiectată poate alimenta consumatorii în condițiile cerute.
Puterea cerută de beneficiar, exprimată în kW sau kVA, nu este suficientă pentru dimensionare: cablurile și aparatele trebuie alese în funcție de curentul care trece prin ele, precum și de condițiile de instalare.
În activitatea de proiectare JT/MT, calculul este folosit în principal astfel:
| La ce folosește | Ce stabilește sau verifică proiectantul |
|---|---|
| Dimensionarea cablurilor și conductoarelor | Dacă secțiunea aleasă poate transporta curentul de calcul fără încălzire excesivă, ținând cont de pozare, temperatură, gruparea cablurilor etc. |
| Alegerea și reglarea protecțiilor | Ce siguranță sau întreruptor este potrivit și cum se coordonează protecția cu sarcina și cu conductorul protejat. |
| Verificarea căderii de tensiune | Dacă tensiunea la consumator rămâne în limitele admise. Pentru aceeași lungime și același cablu, un curent mai mare produce o cădere de tensiune mai mare. |
| Alegerea aparatajului | Ce curent nominal trebuie să suporte întreruptoarele, separatoarele, contactoarele, barele și celelalte componente. |
| Dimensionarea și verificarea încărcării transformatorului | Ce curenți apar pe partea de MT și pe partea de JT și cum se raportează sarcina la capacitatea transformatorului. |
| Evaluarea pierderilor în rețea | Pierderile prin încălzirea conductoarelor cresc cu pătratul curentului: Ppierderi = I²·R, pentru fiecare conductor. |
| Echilibrarea fazelor în rețeaua JT | Cum se repartizează consumatorii monofazați pentru a evita încărcarea excesivă a unei faze. |
Formulele de calcul
Tabelul folosește două relații, alese automat după tensiunea selectată. În ambele, P este puterea activă în W, U tensiunea în V, iar cos φ factorul de putere.
Monofazat (230 V)
Tensiunea U este tensiunea de fază, între fază și nul: 230 V.
Trifazat (400 V, 6 kV, 20 kV)
Tensiunea U este tensiunea de linie, între două faze: 400 V în rețeaua de joasă tensiune, 6 kV sau 20 kV în rețelele de medie tensiune. Factorul √3 ≈ 1,732 apare pentru că puterea trifazată se repartizează pe trei faze, iar tensiunea de linie este de √3 ori mai mare decât cea de fază. Rezultatul este curentul pe fiecare fază, pentru o sarcină echilibrată.
Puterea aparentă
Leagă puterea activă (kW) de cea aparentă (kVA). Puterea aparentă este cea care încarcă efectiv transformatorul și conductoarele; cu cât cos φ este mai mic, cu atât curentul este mai mare pentru aceeași putere activă.
Ce înseamnă fiecare celulă din tabel
Toate celulele sunt editabile. Când modifici una, celelalte se recalculează imediat. Celulele cu fundal gri sunt cele calculate; celula cu chenar verde este cea pe care ai introdus-o ultima dată și de la care pornește calculul.
Tensiune (U)
Se alege din listă: 230 V, 400 V, 6 kV sau 20 kV. Alegerea stabilește și formula folosită:
- 230 V: consumator monofazat, alimentat între o fază și nul. Se aplică formula monofazată.
- 400 V: consumator sau rețea trifazată de joasă tensiune. Se aplică formula trifazată.
- 6 kV și 20 kV: rețele de medie tensiune, de exemplu la calculul curentului pe partea de MT a unui post de transformare, pentru alegerea siguranțelor fuzibile. Se aplică formula trifazată.
Schimbarea tensiunii păstrează puterea activă și cos φ și recalculează intensitatea. Aceeași putere la o tensiune mai mare înseamnă un curent proporțional mai mic.
Putere aparentă S (kVA)
Puterea totală cerută de la rețea, incluzând și componenta reactivă. Este mărimea cu care se exprimă de obicei puterea transformatoarelor (de exemplu 160 kVA, 250 kVA, 400 kVA).
- Dacă o introduci: puterea activă devine
P = S · cos φ, iar intensitatea se calculează din P. Util când cunoști puterea aparentă a unui transformator și vrei curentul nominal pe JT sau pe MT. - Dacă este calculată:
S = P / cos φ.
Putere activă P (kW)
Puterea care produce efectiv lucru mecanic, căldură sau lumină; este puterea din avizele tehnice și din fișele consumatorilor. Se introduce în kW și este transformată în W în interiorul formulei (1 kW = 1000 W).
- Dacă o introduci: S și I se recalculează. Atât în monofazat cât și în trifazat, P este punctul de plecare obișnuit.
- Dacă este calculată: rezultă din S sau din I, cu relațiile de mai sus.
Factor de putere cos φ
Raportul dintre puterea activă și cea aparentă, cuprins între 0 și 1. Valoarea implicită este 0,85, uzuală în calculele de rețea pentru consum mixt. Orientativ: consumatorii rezistivi (încălzire, iluminat cu incandescență) au cos φ apropiat de 1; motoarele și echipamentele cu bobinaje au valori mai mici, de regulă 0,75–0,9.
cos φ este întotdeauna o dată de intrare, nu se calculează. Când o modifici, se păstrează puterea activă P și se recalculează S și I: un cos φ mai mic înseamnă un curent mai mare pentru aceeași putere activă, atât în monofazat cât și în trifazat.
Intensitate I (A)
Rezultatul principal: curentul absorbit, în amperi. În monofazat este curentul prin fază și prin nul; în trifazat este curentul pe fiecare fază, pentru sarcină echilibrată. Cu această valoare se aleg:
- siguranțele din firidele generale și de pe coloanele de JT;
- siguranțele fuzibile de pe partea de MT din posturile de transformare (calcul la 6 kV sau 20 kV);
- secțiunea cablurilor și a conductoarelor, verificată apoi la cădere de tensiune.
Dacă introduci intensitatea (de exemplu curentul nominal al unei siguranțe existente), calculul se face invers: P = I · U · cos φ în monofazat, respectiv P = √3 · I · U · cos φ în trifazat, apoi S = P / cos φ. Afli astfel ce putere poate alimenta o protecție dată.
Exemple de calcul
Monofazat, 230 V. Consumator de 3,6 kW, cos φ = 0,85.
I = 3600 / (230 · 0,85) = 3600 / 195,5 = 18,41 A. S = 3,6 / 0,85 = 4,24 kVA.
Trifazat, 400 V. Consumator de 6,3 kW, cos φ = 0,85.
I = 6300 / (1,732 · 400 · 0,85) = 6300 / 588,9 = 10,70 A. S = 6,3 / 0,85 = 7,41 kVA.
Medie tensiune, 20 kV. Post de transformare cu 57 kW putere activă, cos φ = 0,85.
I = 57 000 / (1,732 · 20 000 · 0,85) = 57 000 / 29 445 = 1,94 A. S = 67,06 kVA.
Medie tensiune, 6 kV. 340 kW, cos φ = 0,85.
I = 340 000 / (1,732 · 6 000 · 0,85) = 38,49 A. S = 400 kVA.
Pentru comparație, aceeași putere de 6,3 kW alimentată monofazat la 230 V ar cere 32,23 A: de aceea consumatorii mari se racordează trifazat.
Copierea tabelului
Butonul Copiază din antetul tabelului pune în clipboard o imagine a tabelului, cu fundal alb și linii negre, pregătită pentru lipire în Word, Excel sau e-mail, indiferent de culorile de pe ecran. Imaginea include tensiunea și sistemul (monofazat sau trifazat), valorile din tabel și formulele folosite. Dacă browserul nu permite copierea automată (se întâmplă pe unele telefoane), imaginea se deschide pe ecran și o poți copia cu apăsare lungă sau click dreapta.