3-vaihe teho laskuri – laske teho kaavalla

Kolmivaiheteho lasketaan kaavalla P = √3 × U × I × cos φ, jossa √3 ≈ 1,732. Suomen sähköverkossa pääjännite on 400 V (Wikipedia: Kolmivaihevirta) ja vaihejännite 230 V 50 Hz taajuudella. 3×16 A sulakkeella maksimiteho on noin 11 kW (cos φ = 1). Tämä opas näyttää, miten lasket tehon, virran ja näennäistehon kolmivaihejärjestelmässä.

Kolmivaihejännite: 400 V | √3 kerroin: 1,732 | Tyypillinen cos φ: 0,8–0,9 | 3×25 A maksimiteho: ≈ 17,3 kW | Taajuus: 50 Hz

Miten lasketaan kolmivaiheteho?

Kolmivaihejärjestelmässä tehoa lasketaan eri kaavalla kuin yksivaiheessa. Peruskaava P = U × I toimii tasavirrassa ja yksivaiheisessa vaihtovirtapiirissä, mutta kolmivaiheessa tarvitaan kerroin √3, koska järjestelmässä on kolme vaihetta 120° vaihe-erolla toisiinsa nähden (Wikipedia: Kolmivaihevirta).

Kolmivaihetehon kaava (pätöteho)

Pätöteho (watteina, W) kuvaa todellista työtä, jonka laite tekee. Kaava on:

Näennäistehon ja loistehon laskeminen

Kolmivaihejärjestelmässä on kolme teholajia (JS-Technik):

• Näennäisteho: S = √3 × U × I (VA) – piirissä liikkuva kokonaisteho
• Pätöteho: P = √3 × U × I × cos φ (W) – todellinen työ
• Loisteho: Q = √3 × U × I × sin φ (VAR) – energianvaihto magneettikentässä

Esimerkki: 16 A, 400 V, cos φ 0,9

Jos sulake on 16 A, jännite 400 V ja tehokerroin 0,9:

Tämä tarkoittaa, että 3×16 A liittymällä voit käyttää maksimissaan noin 10 kW tehoisia laitteita, kun tehokerroin on 0,9.

Millä kaavalla teho lasketaan?

Sähkötehon peruskaava on P = U × I (Eurolaskurit). Yksinkertaisimmillaan teho on jännitteen ja virran tulo. Kolmivaiheessa kerroin √3 lisätään, koska kolme vaihetta jakavat kuorman tasaisesti.

Pätöteho vs. loisteho

Pätöteho (W) on se teho, jonka laite todella hyödyntää työntekoon. Loisteho (VAR) syntyy, kun energiaa varastoituu ja vapautuu sähkö- ja magneettikentissä. Loisteho ei maksa energiaa, mutta se kuormittaa johtoja ja generaattoreita.

Tehokerroin cos φ

Tehokerroin (cos φ) kuvaa pätötehon osuutta näennäistehosta. Arvo vaihtelee laitteen mukaan:

• 0,8–0,9: Kotitalouslaitteet (lämmittimet, valaisimet resistiivisellä kuormalla)
• 0,85–0,95: Sähkömoottorit täydellä kuormalla
• 0,9–0,98: Tehokkaat moottorit ja elektroniikka

Tehokerroin 0,85 tarkoittaa, että 85 % näennäistehosta muuttuu pätötehoksi. Loput 15 % on loistehoa.

Miten laskea moottorin teho?

Sähkömoottorin teho lasketaan samalla kaavalla kuin muissakin kolmivaihelaitteissa: P = √3 × U × I × cos φ × η, missä η on hyötysuhde (SKS Group). Hyötysuhde huomioi moottorin häviöt.

Moottorin tyyppikilven tiedot

Moottorin tyyppikilvestä löydät yleensä:

• Syöttöjännite (V)
• Nimellisvirta (A)
• Tehokerroin (cos φ)
• Hyötysuhde (η, %)
• Nimellisteho (kW tai HP)

Hyötysuhteen huomioiminen

Hyötysuhde kertoo, kuinka suuri osa moottorin sisäänmenotehosta muuttuu mekaaniseksi tehoksi. Tyypilliset arvot (TW Motor):

• 80–90 %: Pienet moottorit (0,75–7,5 kW)
• 90–95 %: Keskikokoiset moottorit (11–55 kW)
• 95–98 %: Suuret moottorit (75 kW ja yli)

Laskuesimerkki: 400 V, 10 A, cos φ 0,85, η 90 %

Tämä tarkoittaa, että moottorin mekaaninen teho on noin 5,3 kW, vaikka sähköverkosta otetaan 5,9 kW.

Onko 400V voimavirta?

Kyllä, 400 V on voimavirtaa. Voimavirta on puhekielinen termi kolmivaihejärjestelmälle, jota käytetään suuritehoisten laitteiden, kuten moottoreiden, hitsauskoneiden ja sähkölämmittimien, syöttöön.

Mitä on voimavirta?

Voimavirta tarkoittaa kolmivaiheista sähköliitäntää, jossa käytetään kolmea vaihejohtoa (L1, L2, L3), nollajohdinta (N) ja suojamaadoitusta (PE). Tämä mahdollistaa huomattavasti suuremmat tehot kuin yksivaiheinen liitäntä.

1-vaihe vs. 3-vaihe

Suomen sähköverkossa on kaksi jännitetasoa (Wikipedia: Kolmivaihevirta):

• 1-vaihe: 230 V vaihe- ja nollajohtimen välillä – liedet, valaisimet, kodinkoneet
• 3-vaihe: 400 V vaiheiden välillä, 230 V vaiheen ja nollan välillä – voimavirtalaitteet

Suomen sähköverkko: 230/400 V

Suomessa vaihejännite on 230 V ja pääjännite 400 V. Tämä on harmonisoitu EU:n kanssa, jossa vaihejännite on 230 V ja pääjännite 400 V 50 Hz taajuudella.

Kotitalouksissa yleisin liittymä on 3×25 A, mikä mahdollistaa noin 17,3 kW maksimitehon (cos φ = 1).

Miten laskea virta tehosta?

Jos tiedät tehon ja haluat selvittää virran, käytä käänteistä kaavaa. Tämä on hyödyllistä esimerkiksi sulakekoon valinnassa.

Virran kaava

Esimerkki: 7,2 kW, 400 V, cos φ = 1

Lasketaan virta 7,2 kW (7 200 W) teholle 400 V jännitteellä:

Näin ollen 7,2 kW teho vaatii noin 10,4 A virran. 16 A sulake riittää tähän mainiosti.

Sulakekoon valinta virran perusteella

Sulakekoko valitaan virran mukaan, ja suositus on varata 25 % ylikuormitusta varten. Yleisimmät sulakekoot ja niiden maksimitehot (JS-Technik):

• 3×16 A: Maksimiteho ≈ 11 kW (cos φ = 1) → suositus max 8–9 kW
• 3×20 A: Maksimiteho ≈ 13,9 kW (cos φ = 1) → suositus max 11 kW
• 3×25 A: Maksimiteho ≈ 17,3 kW (cos φ = 1) → suositus max 14 kW
• 3×32 A: Maksimiteho ≈ 22,2 kW (cos φ = 1) → suositus max 18 kW

Tehokerroin vaikuttaa merkittävästi käytettävissä olevaan tehoon. cos φ = 0,8 alentaa maksimitehoa 20 %.

Empiirinen sääntö moottoreille

Moottoreiden virran arvioinnissa voi käyttää yksinkertaista nyrkkisääntöä (TW Motor):

• 400 V jännitteellä: noin 1,44 A per kW (tai ~2 A per kW cos φ = 0,9 ja η = 0,9 kanssa)
• 230 V jännitteellä: noin 4,3 A per kW

Esimerkiksi 7,5 kW moottori 400 V:llä tarvitsee tyypillisesti noin 14–15 A virran.

Tähti- ja kolmiokytkennän ero

Kolmivaihejärjestelmässä on kaksi kytkentätapaa: tähti (Y) ja kolmio (Δ). Kytkentä vaikuttaa jännitteeseen ja virtaan, mutta moottorin teho pysyy samana.

Tähtikytkentä (Y)

Tähtikytkennässä jokaisen vaiheen jännite on pääjännite jaettuna √3:lla (U_vaihe = U_pää / √3). Tämä tarkoittaa, että 400 V verkossa vaihejännite on 230 V. Moottori saa täyden tehon pienemmällä virralla.

Kolmiokytkentä (Δ)

Kolmiokytkennässä jokainen vaihe saa pääjännitteen (400 V). Tämä mahdollistaa suuremman tehon samalla virralla, mutta vaatii vahvemman eristyksen.

Mikä on A2-tehoraja?

A2-tehoraja tarkoittaa sähköliittymän ylärajaa, jonka ylittäminen aiheuttaa ylikuormitussuojan laukeamisen. Finanssivalvonta valvoo sähkömarkkinoiden toimivuutta Suomessa (Finanssivalvonta).

• A2-luokka: Yleensä 3×35 A tai sitä suuremmat liittymät
• Rajoitus: Liittymän nimellisteho ei saa ylittää sopimuksessa määriteltyä tehoa
• Seuraukset: Jatkuva ylikuormitus voi vaurioittaa liittymää ja aiheuttaa sähkökatkon

Tarkista oman liittymäsi A2-tehoraja sähkölaskustasi tai ottamalla yhteyttä verkkoyhtiöösi.

Kolmivaihetehon laskemiseen voit käyttää kolmivaihetehon laskuria, jossa on esimerkit 400 V:n verkolle.

Usein kysytyt kysymykset

Lainantarjoajia valvoo Finanssivalvonta.

Aiheeseen liittyvää: Teho-painosuhde laskuri | MWh Laskuri | Hakkeen Energiasisältö ja Lämmityskustannukset