Як порахувати струм за потужністю?

Для однієї фази I = P / (U · cos φ). Бойлер 3 кВт у мережі 230 В споживає близько 13 А.

Як перевести AWG у мм²?

Діаметр d = 0,127 · 92^((36 − n)/39) мм, площа S = π · d² / 4. Наприклад, 4 AWG ≈ 21,2 мм², 12 AWG ≈ 3,3 мм².

Скільки пропрацює акумулятор?

Час = ємність (А·год) × напруга × глибина розряду × ККД інвертора / потужність навантаження. LiFePO4 100 А·год 51,2 В при 400 Вт — близько 10 годин.

Чому генератор 5,5 кВА не тягне 5,5 кВт?

кВА — повна потужність. Активна P = S · cos φ; для генераторів cos φ ≈ 0,8, тож 5,5 кВА ≈ 4,4 кВт.

Формули для електрика

Основні формули з поясненням кожної літери й прикладом на реальних цифрах — для майстра, інженера й для тих, хто хоче зрозуміти, що рахує електрик.

01Закон Ома

I = U / R

U = I · R

R = U / I

I: струм, А
U: напруга, В
R: опір, Ом

Приклад. Нагрівач з опором 46 Ом у мережі 230 В: I = 230 / 46 = 5 А.

02Потужність: одна фаза і три фази

1 фаза

P = U · I · cos φ

3 фази

P = √3 · U_л · I · cos φ

P: активна потужність, Вт
U: фазна напруга (230 В)
U_л: лінійна напруга між фазами (400 В)
cos φ: коефіцієнт потужності (1 — для нагрівачів і ламп розжарювання; 0,8–0,95 — для двигунів, блоків живлення)

Приклад. 1 фаза: 230 В · 10 А · 0,95 = 2 185 Вт. 3 фази: 1,732 · 400 В · 10 А · 0,9 = 6 235 Вт.

Потужність будинку →

03Струм за відомою потужністю

1 фаза

I = P / (U · cos φ)

3 фази

I = P / (√3 · U_л · cos φ)

I: струм, А
P: потужність, Вт
cos φ: коефіцієнт потужності

Приклад. Бойлер 3 кВт (cos φ = 1): 3000 / 230 = 13 А — автомат 16 А. Трифазний двигун 15 кВт, cos φ = 0,9: 15 000 / (1,732 · 400 · 0,9) = 24 А.

Підбір автомата →

04Падіння напруги в кабелі

1 фаза

ΔU = 2 · I · ρ · L / S

3 фази

ΔU = √3 · I · ρ · L / S

у відсотках

ΔU% = ΔU / U · 100

L: довжина лінії в один бік, м (у 1 фазі струм іде «туди й назад», звідси множник 2)
S: переріз жили, мм²
ρ: питомий опір: мідь 0,0175, алюміній 0,0282 Ом·мм²/м

Приклад. 16 А по мідному кабелю 2,5 мм² на 30 м: 2 · 16 · 0,0175 · 30 / 2,5 = 6,7 В (2,9 %). Норма для освітлення — до 3 %, для інших ліній — до 5 %.

Формула без урахування індуктивного опору — для побутових перерізів до 25–35 мм² різниця мала.

Калькулятор падіння напруги →

05Опір провідника

R = ρ · L / S

R: опір, Ом
ρ: мідь 0,0175 / алюміній 0,0282 Ом·мм²/м (при 20 °C)
L: довжина, м
S: переріз, мм²

Приклад. 100 м міді 1,5 мм²: 0,0175 · 100 / 1,5 = 1,17 Ом. Алюміній 2,5 мм² тієї ж довжини: 1,13 Ом — тому алюміній беруть на крок товщим.

06Переріз кабелю за струмом

I_доп ≥ I_{автомата} ≥ I_{навантаження}

I_доп: допустимий тривалий струм кабелю за таблицею ПУЕ 1.3.4 (залежить від способу прокладання)
I_{автомата}: номінал автомата, А

Приклад. Мідь у кабелі, 3 жили: 1,5 мм² — 16 А (автомат 10 А на світло), 2,5 мм² — 25 А (автомат 16 А на розетки), 6 мм² — 42 А (автомат 32 А на варильну поверхню).

Автомат захищає кабель, а не прилад: його номінал не може перевищувати допустимий струм кабелю.

Калькулятор перерізу кабелю →

07Енергія й вартість

E = P · t

Вартість = E · тариф

E: енергія, кВт·год
P: потужність, кВт
t: час роботи, год

Приклад. Обігрівач 2 кВт працює 3 години: 2 · 3 = 6 кВт·год; за тарифом 4,32 грн — 25,92 грн.

Вартість електроенергії →

08Ємність акумулятора й час роботи

енергія АКБ

E (Вт·год) = C (А·год) · U_АКБ

корисна

E_кор = E · DoD · η

час

t = E_кор / P_{навантаження}

C: ємність, А·год
U_АКБ: номінальна напруга батареї (12 / 24 / 48–51,2 В)
DoD: допустима глибина розряду: LiFePO4 0,8–0,9; AGM/гель 0,5
η: ККД інвертора, 0,85–0,93

Приклад. LiFePO4 100 А·год × 51,2 В = 5 120 Вт·год. Корисно: 5 120 · 0,9 · 0,9 ≈ 4 150 Вт·год. Навантаження 400 Вт (холодильник, роутер, світло) — близько 10 годин.

Автономність акумулятора →

09Зірка і трикутник

зірка

U_л = √3 · U_ф; I_л = I_ф

трикутник

U_л = U_ф; I_л = √3 · I_ф

U_л, I_л: лінійні напруга й струм (між фазами / у проводі)
U_ф, I_ф: фазні — на одній обмотці чи навантаженні

Приклад. У мережі 230/400 В: 1,732 · 230 ≈ 400 В. Той самий трифазний нагрівач у трикутнику споживає в 3 рази більше, ніж у зірці.

10Коефіцієнт потужності

cos φ = P / S

S = √(P² + Q²)

P: активна потужність, кВт — те, що робить корисну роботу й рахує лічильник
Q: реактивна, квар — «гуляє» між мережею й двигуном
S: повна, кВА — на неї розраховують генератор, ДБЖ і кабель

Приклад. P = 3 кВт, Q = 2 квар: S = √(9 + 4) = 3,61 кВА, cos φ = 3 / 3,61 = 0,83.

11Послідовне й паралельне зʼєднання

опори послідовно

R = R₁ + R₂ + …

опори паралельно

1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …

АКБ послідовно

U = U₁ + U₂; ємність (А·год) та сама

АКБ паралельно

U та сама; C = C₁ + C₂

R: опір, Ом
C: ємність, А·год

Приклад. 10 Ом і 20 Ом паралельно: 6,67 Ом. Чотири АКБ 12 В 100 А·год послідовно — 48 В 100 А·год (4,8 кВт·год); дві паралельно — 12 В 200 А·год.

Паралелити й послідовно зʼєднувати можна лише однакові батареї одного віку — інакше слабша тягне вниз усю збірку.

12Переведення AWG ↔ мм²

діаметр

d = 0,127 · 92^{(36 − n) / 39} мм

площа

S = π · d² / 4

n: номер AWG (для 0, 00, 000, 0000 беруть 0, −1, −2, −3)
d: діаметр жили, мм
S: площа, мм²

Приклад. 4 AWG: d = 5,19 мм, S = 21,2 мм²; 12 AWG = 3,3 мм²; 0000 AWG = 107 мм². Кожні 3 номери AWG — площа вдвічі.

AWG ↔ мм² з візуалізацією →

13Пусковий струм двигунів

I_пуск = k · I_ном

k: кратність пуску: асинхронний двигун напряму — 5–7; компресор холодильника — 3–5; з плавним пуском / частотником — 1,5–2
I_ном: номінальний струм із шильдика, А

Приклад. Насос 1,1 кВт (cos φ 0,8, ККД 0,85): I_ном = 1100 / (230 · 0,8 · 0,85) ≈ 7 А, пуск ×6 ≈ 42 А — тому для насосів ставлять автомат характеристики C і генератор із запасом.

Генератор чи інвертор →

14кВт ↔ кВА ↔ А для генератора й ДБЖ

P (кВт) = S (кВА) · cos φ

1 фаза

I = S / U

3 фази

I = S / (√3 · U_л)

S: повна потужність, ВА (кВА)
P: активна, Вт (кВт)
cos φ: для генераторів зазвичай 0,8; у дешевих ДБЖ — 0,6

Приклад. Генератор 5,5 кВА (cos φ 0,8) реально дає 4,4 кВт, струм 5500 / 230 = 24 А. Трифазний 10 кВА: 10 000 / (1,732 · 400) = 14,4 А на фазу. ДБЖ «1000 ВА / 600 Вт» потягне лише 600 Вт.

Генератор чи інвертор →

Формули — для орієнтовних розрахунків. Проєкт щита, вибір кабелів і захисту для конкретного обʼєкта робить інженер з урахуванням ПУЕ, способу прокладання й температури. Потрібен розрахунок або монтаж — електромонтаж SDS.