Prąd i Moc – Układ Trójfazowy

Bezpłatny kalkulator elektryczny · zgodny z normami · bez rejestracji

Prądy i Moc – Układ Trójfazowy

Oblicza prąd fazowy, liniowy, moc czynną P, bierną Q i pozorną S

Oblicza prądy fazowe i liniowe, moc P/Q/S układu trójfazowego — symetrycznie lub z podziałem na fazy L1/L2/L3.
Symetryczne
Niesymetryczne (L1/L2/L3)
Moc → Prąd
Prąd → Moc
Watty [W] — lub kW × 1000
0.1 – 1.0 (typowo 0.8–0.95)


Zastosowane wzory
Napięcie liniowe: U_L = √3 × U_f
Moc pozorna: S = √3 × U_L × I_L
Moc czynna: P = S × cosφ
Moc bierna: Q = S × sinφ
Prąd liniowy: I_L = P / (√3 × U_L × cosφ)

Gwiazda: I_f = I_L, U_f = U_L / √3
Trójkąt: I_f = I_L / √3, U_f = U_L
📊 Wyniki
⚡
Wprowadź dane i kliknij OBLICZ

🔗 Powiązane kalkulatory

🔌 Dobór Przewodów 🔒 Dobór Zabezpieczeń ⚡ Prąd Zwarciowy
⚡

Układ Trójfazowy — obliczenia mocy i prądu

Autor: Marek Zadykowicz — inżynier elektryk, uprawnienia SEP E i D, pomiary i przeglądy instalacji nn, projektowanie i wykonawstwo rozdzielnic

Trójfazowy układ napięć — dlaczego trzy fazy?

Trójfazowy układ zasilania (3L + N + PE) stosowany w energetyce przemysłowej i energetyce dystrybucyjnej jest ekonomicznie optymalny: przy takich samych materiałach na przewody przy tej samej mocy i tych samych stratach wymaga ok. 25% mniej materiału przewodowego niż układ jednofazowy, a trzy fazy ze wspólnym przewodem N zastępują trzy niezależne obwody jednofazowe. Silniki trójfazowe są bardziej sprawne, tańsze i prostsze w budowie niż jednofazowe.

Napięcie znamionowe: 400 V między fazami (L1-L2-L3) i 230 V fazowe (L-N) w sieci nn polskiej. W sieciach SN: 6, 10, 15, 20 i 30 kV (110 kV to już sieć WN). Powiązanie: UL = √3 · UF ≈ 1,732 · 230 V ≈ 400 V.

Obciążenie symetryczne i niesymetryczne

W układzie symetrycznym (obciążenia identyczne we wszystkich fazach) prąd w przewodzie neutralnym N wynosi zero — N można wtedy pominąć (układ trójprzewodowy). Dotyczy to silników, nagrzewnic trójfazowych, baterii kondensatorów. W budynkach mieszkalnych obciążenie jest niesymetryczne — różne gniazdka i obwody oświetleniowe w różnych fazach tworzą nierównomierne obciążenie, a w przewodzie neutralnym płynie prąd będący geometryczną sumą prądów fazowych.

Obliczenia mocy w układzie trójfazowym

Moc czynna trójfazowa: P = √3 · UL · IL · cosφ = 3 · UF · IF · cosφ [kW]. Moc pozorna: S = √3 · UL · IL [kVA]. Prąd liniowy: IL = P / (√3 · UL · cosφ · η) — podstawowy wzór używany przy doborze bezpieczników i kabli dla silników i transformatorów.

Kalkulator trójfazowy ElektroKalkulatory.pl wyznacza wszystkie parametry obwodu trójfazowego — prądy i napięcia fazowe/liniowe, moc czynną, bierną i pozorną, cosφ, kąt fazowy — dla zarówno układu połączeń w gwiazdę (Y) jak i w trójkąt (Δ). Wyniki potrzebne do doboru zabezpieczeń i kabli zasilających.

📊

Przykłady obliczeń — układ trójfazowy 400 V

Obliczenia prądu i mocy w układzie trójfazowym dla typowych zastosowań przemysłowych i budowlanych. Wzory zgodne z normą PN-HD 60364.

▶ Przykład 1: Silnik 15 kW, cosφ = 0,87, η = 92%

Dane: P_mech = 15 kW, U_L = 400 V, cosφ = 0,87, η = 0,92

  • Moc pobrana z sieci: P_el = P_mech / η = 15 000 / 0,92 = 16 304 W
  • Prąd liniowy: I_L = P_el / (√3 × U_L × cosφ) = 16 304 / (1,732 × 400 × 0,87) = 27,1 A
  • Moc pozorna: S = √3 × U_L × I_L = 1,732 × 400 × 27,1 = 18 787 VA ≈ 18,8 kVA
  • Moc bierna: Q = √(S²−P²) = √(18787²−16304²) = 9440 var ≈ 9,4 kVAr
  • MCB silnikowy: I_n ≥ 1,05 × 27,1 = 28,5 A → MCB 32 A char. D
▶ Przykład 2: Piec elektryczny trójfazowy 9 kW (3 × 3 kW)

Dane: P = 9000 W (symetryczne), U_L = 400 V, cosφ = 1,0

  • Prąd liniowy: I_L = P / (√3 × 400 × 1,0) = 9000 / 692,8 = 13,0 A
  • Prąd fazowy (gwiazda): I_f = I_L = 13,0 A
  • Napięcie fazowe: U_f = U_L / √3 = 400 / 1,732 = 231 V
  • MCB: 3P MCB 16 A char. B
  • Przekrój: 2,5 mm² Cu (ułożenie w korytku)
▶ Przykład 3: Obliczenie prądu z mierzonej mocy 45 kVA, cosφ = 0,92

Dane: S = 45 kVA, U_L = 400 V, cosφ = 0,92

  • Prąd: I_L = S / (√3 × U_L) = 45 000 / (1,732 × 400) = 65,0 A
  • Moc czynna: P = S × cosφ = 45 × 0,92 = 41,4 kW
  • Moc bierna: Q = S × sinφ = 45 × 0,392 = 17,6 kVAr
  • MCB główny: 3P MCB 80 A char. C
  • Przekrój: zależnie od sposobu ułożenia — np. 25 mm² Cu w metodzie C (Iz = 96 A przy 3 obciążonych żyłach) lub 35 mm² Al; zawsze In ≤ Iz
📘

Poradnik: rozkład obciążeń na fazy w domu jednorodzinnym — krok po kroku

Ten sam dom jednorodzinny 120 m² co w poradnikach uziemienia i fotowoltaiki — układ TN-C-S, przyłącze trójfazowe 400/230 V, ogrzewanie gazowe, instalacja PV 5,2 kWp z falownikiem jednofazowym. Przykłady wyżej liczą prąd pojedynczego odbiornika trójfazowego; w domu problem jest inny — większość odbiorników jest jednofazowa i to od elektryka zależy, na którą fazę trafi każdy obwód. Zły rozkład potrafi wyłączać zabezpieczenie przedlicznikowe, mimo że łączna moc mieści się w mocy przyłączeniowej.

Krok 1 — ile mocy daje przyłącze?

Moc przyłączeniowa w umowie: 14 kW, zabezpieczenie przedlicznikowe 3 × 25 A (konkretną wartość podaje OSD w warunkach przyłączenia). Zabezpieczenie działa jednak osobno w każdej fazie — liczy się nie suma mocy, tylko prąd w najbardziej obciążonej fazie:

  • Maksimum przy idealnej symetrii: S = √3 · 400 V · 25 A = 17,3 kVA
  • Maksimum na jednej fazie: P = 230 V · 25 A = 5,75 kW — i to jest realny limit, jeśli wszystko wisi na jednej fazie

Krok 2 — scenariusz szczytowy zamiast sumy mocy zainstalowanej

Suma mocy wszystkich odbiorników w domu przekracza 25 kW, ale nigdy nie pracują naraz. Do sprawdzenia rozkładu faz bierzemy realny szczyt — zimowy wieczór, gotowanie kolacji, PV nie produkuje: płyta indukcyjna 7,2 kW (przyłączona dwufazowo, 2 × 3,6 kW), piekarnik 3,5 kW, zmywarka 2,0 kW, oświetlenie 0,7 kW, gniazda i RTV 1,0 kW, lodówka + kocioł gazowy z pompą obiegową 0,3 kW. Razem 14,7 kW — przy idealnej symetrii to 21,2 A na fazę, czyli z zapasem pod 25 A. Pralkę celowo pomijamy: włączona w tym samym czasie to dokładnie ten przypadek, który warto rozpisać osobno w kalkulatorze bilansu mocy.

Krok 3 — dwa rozkłady tych samych obwodów

Rozkład A — "cała kuchnia na L1": piekarnik, zmywarka i połowa płyty na L1, druga połowa płyty i oświetlenie na L2, gniazda i lodówka na L3. Tak wygląda to często po remoncie, gdy nowe obwody kuchenne dokłada się do najbliższego wolnego zacisku. Rozkład B — płyta na L1+L2 uzupełniona drobnymi obwodami, piekarnik i zmywarka razem na L3:

Faza Rozkład A — odbiorniki Prąd A Rozkład B — odbiorniki Prąd B
L1płyta 3,6 + piekarnik 3,5 + zmywarka 2,0 = 9,1 kW39,6 A ✗płyta 3,6 + oświetlenie 0,7 + lodówka/kocioł 0,3 = 4,6 kW20,0 A ✓
L2płyta 3,6 + oświetlenie piętra 0,3 = 3,9 kW17,0 Apłyta 3,6 + gniazda/RTV 1,0 = 4,6 kW20,0 A ✓
L3oświetlenie parteru 0,4 + gniazda 1,0 + lodówka/kocioł 0,3 = 1,7 kW7,4 Apiekarnik 3,5 + zmywarka 2,0 = 5,5 kW23,9 A ✓
N—28,6 A—3,9 A

Ta sama moc 14,7 kW, a w rozkładzie A faza L1 przekracza 25 A o ponad 50% — przy dłuższym pieczeniu zabezpieczenie przedlicznikowe zadziała, a domownicy powiedzą, że "przyłącze jest za słabe". W rozkładzie B najbardziej obciążona faza ma 23,9 A — mieści się, choć bez dużego zapasu; w praktyce pomaga tu zarządzanie mocą wbudowane w większość płyt indukcyjnych (limit poboru ustawiany w menu serwisowym).

Prąd w przewodzie neutralnym dla obciążeń rezystancyjnych (cosφ ≈ 1) liczymy ze wzoru:

IN = √(I1² + I2² + I3² − I1I2 − I2I3 − I3I1)

Dla rozkładu A: IN = √(39,6² + 17,0² + 7,4² − 39,6·17,0 − 17,0·7,4 − 7,4·39,6) = √(1912 − 1092) = 28,6 A. Przewód N nie ma własnego zabezpieczenia nadprądowego — płynie w nim prąd większy niż znamionowy prąd bezpieczników fazowych. Przy symetrycznym rozkładzie B spada do 3,9 A.

Krok 4 — falownik PV jednofazowy: na którą fazę?

Falownik 5 kW z poradnika PV oddaje do sieci do 21,7 A — w całości na jednej fazie. W słoneczne południe, gdy dom zużywa ok. 0,9 kW rozłożone po 0,3 kW na fazę, a falownik jest na L1: L1 oddaje do sieci 20,4 A, L2 i L3 pobierają po 1,3 A, a w N płynie 21,7 A (prąd oddawany jest w przeciwfazie do pobieranego, więc się nie znosi). Trzy praktyczne wnioski:

  • Podłącz falownik do fazy z największym poborem w ciągu dnia (np. obwód bojlera, klimatyzacji, stałych odbiorników) — autokonsumpcja na tej samej fazie zmniejsza prąd oddawany i prąd w N.
  • Rozliczenie nie zależy od fazy — liczniki zdalnego odczytu stosowane przez polskich OSD zwykle bilansują energię sumarycznie ze wszystkich faz (warto potwierdzić typ licznika u swojego OSD).
  • Napięcie rośnie tylko na jednej fazie — na długiej linii napowietrznej na wsi to częsta przyczyna wyłączeń falownika zabezpieczeniem nadnapięciowym (średnia 10-minutowa powyżej 253 V wg PN-EN 50549-1). Przy mocy powyżej ok. 4 kW falownik trójfazowy rozkłada ten sam prąd na trzy fazy (5000 / (√3 · 400) = 7,2 A na fazę) i problem zwykle znika.

Krok 5 — weryfikacja pomiarem

Obliczenia to punkt wyjścia; rozkład faz trzeba sprawdzić cęgami w rozdzielnicy przy typowym obciążeniu: prąd w L1, L2, L3 i w N. Prosta reguła kontrolna: jeśli prąd w N jest większy niż w najmniej obciążonej fazie, rozkład jest do poprawy. Po zmianie przypisania obwodów pamiętaj o ponownym sprawdzeniu, czy obwody z kilkoma fazami (płyta dwufazowa) nie trafiły na tę samą fazę dwiema połówkami — wtedy płyta grzeje, ale jedna faza dostaje 31 A.

🔧 Z praktyki pomiarowej
Przy przeglądach domów po kilku remontach zawsze mierzę cęgami prąd w przewodzie N — to najszybszy test rozkładu faz, który nie wymaga otwierania dokumentacji. Typowy obraz: pierwotnie symetryczna instalacja, potem nowa kuchnia, klimatyzacja i ładowarka do auta dołożone "tam, gdzie było miejsce" — i jedna faza pracuje na granicy zabezpieczenia, a druga prawie pusta. Druga rzecz, o której mało kto pamięta: przy dużej liczbie zasilaczy impulsowych (LED, komputery, RTV) trzecia harmoniczna z trzech faz sumuje się w N zamiast się znosić — w biurach i domach z dużą ilością elektroniki prąd w N potrafi być wyraźnie większy, niż wynika z powyższego wzoru, nawet przy dobrej symetrii.

Prądy fazowe dla poszczególnych odbiorników policzysz kalkulatorem powyżej, a dobrane obwody możesz przenieść do kalkulatora doboru zabezpieczeń i projektu rozdzielnicy, gdzie przypisanie do faz L1/L2/L3 widać na schemacie. Teorię układu trójfazowego rozwija też artykuł Układ trójfazowy — teoria i praktyczne obliczenia mocy.

FAQ — Często zadawane pytania

Odpowiedzi na najczęstsze pytania dotyczące układów trójfazowych instalacji elektrycznych.

▶ Co to jest układ trójfazowy i dlaczego jest wydajniejszy od jednofazowego?

Układ trójfazowy to system przesyłu energii elektrycznej z trzema napięciami fazowymi przesuniętymi względem siebie o 120°. Jest wydajniejszy od jednofazowego ponieważ: przy tej samej mocy i tych samych stratach wymaga ok. 25% mniej materiału przewodowego, umożliwia budowę silników indukcyjnych o stałym momencie obrotowym, pozwala zasilić zarówno odbiorniki 3-fazowe (400 V) jak i jednofazowe (230 V). Przesył mocy jest stały w czasie (brak pulsacji 2×50 Hz jak w układzie 1-fazowym). W Polsce standardowe napięcia: fazowe 230 V (L-N), liniowe 400 V (L-L).

▶ Jak obliczyć moc czynną w układzie trójfazowym symetrycznym?

Moc czynna układu trójfazowego symetrycznego: P = √3 × UL × IL × cosφ = 3 × Uf × If × cosφ, gdzie UL to napięcie liniowe (400 V), IL prąd liniowy, Uf napięcie fazowe (230 V), If prąd fazowy. Przykład: silnik 3-fazowy 400 V, prąd 10 A, cosφ = 0,85: P = 1,732 × 400 × 10 × 0,85 = 5 888 W ≈ 5,9 kW. Moc pozorna S = √3 × UL × IL = 6 928 VA. Moc bierna Q = √(S² − P²) = √(6 928² − 5 888²) ≈ 3 647 var. Obliczenia te są podstawą doboru przewodów, zabezpieczeń i transformatorów.

▶ Co to jest niezbalansowanie faz i jakie ma skutki?

Niezbalansowanie faz (asymetria) to różnica napięć lub prądów między poszczególnymi fazami układu trójfazowego. Norma EN 50160 dopuszcza max 2% asymetrii napięć w normalnych warunkach. Asymetria prądów wynika z nierównomiernego rozłożenia obciążeń jednofazowych (np. klimatyzatory, oświetlenie). Skutki: podwyższone prądy w przewodzie neutralnym (może być większy od fazowego!), przegrzewanie silników trójfazowych (silnik reaguje wrażliwie na asymetrię napięć), dodatkowe straty i obciążenie transformatora. Kalkulator układu trójfazowego oblicza prąd neutralny i straty przy niesymetrycznym obciążeniu.

▶ Jakie napięcia mierzymy w układzie trójfazowym: 230 V czy 400 V?

W standardowym europejskim układzie trójfazowym TN (400/230 V) mierzymy dwa rodzaje napięć: napięcie fazowe Uf = 230 V (między przewodem fazowym L a neutralnym N lub PE) – zasilanie odbiorników jednofazowych, gniazd, oświetlenia; napięcie liniowe UL = 400 V (między dwoma przewodami fazowymi, np. L1-L2) – zasilanie silników 3-fazowych, grzejników przemysłowych, pieców. Relacja: UL = √3 × Uf = 1,732 × 230 V = 398,4 V ≈ 400 V. Napięcie dotykowe (potencjał obudowy) nie powinno przekraczać 50 V AC w normalnych warunkach.

▶ Kiedy stosuje się 5 przewodów (3F+N+PE) zamiast 4 (3F+PE)?

Układ 5-przewodowy (L1, L2, L3, N, PE) stosuje się gdy obwód zasila lub może zasilać odbiorniki jednofazowe wymagające napięcia 230 V (L-N). Dotyczy to: rozdzielnic z gniazdami jednofazowymi, obwodów mieszanych (silniki + gniazda), budynków mieszkalnych i biurowych. Układ 4-przewodowy (L1, L2, L3, PE bez N) wystarcza dla symetrycznych odbiorników czysto 3-fazowych (silniki, grzejniki 400 V) w instalacjach przemysłowych. Norma PN-HD 60364-5-52 i wytyczne projektowe wymagają określenia potrzeby przewodu N na etapie projektu, gdyż jego brak jest trudny do uzupełnienia po zakończeniu instalacji.

▶ Jak dobrać przekrój przewodu neutralnego N w układzie trójfazowym?

Przy symetrycznym obciążeniu prąd w przewodzie N = 0, więc teoretycznie N może być cieńszy. W praktyce norma PN-HD 60364-5-52 zaleca N o tym samym przekroju co przewody fazowe gdy: obciążenie jest niesymetryczne, w sieci są harmoniczne 3-ego rzędu (sumują się w N!), lub przekrój fazowy ≤ 16 mm² Cu. Przy dużym udziale urządzeń nieliniowych (komputery, UPS, VFD) harmoniczne podzielne przez 3 (3., 9., 15., ...) sumują się w N, grożąc jego przeciążeniem. W takich sieciach N dobiera się na 150–200% przekroju fazowego lub stosuje filtrowanie harmonicznych.