Pretvorba amperov v vate: pravila in praktični primeri pretvorbe enot napetosti in toka

Pri lastnikih zasebnih hiš, stanovanj, počitniških hiš ali manjših gospodarskih prostorov, priključenih na elektriko, se pogosto pojavi potreba po pretvorbi amperov v vate ali rešitvi obratne naloge. Za izvedbo pretvorb enot, ki določajo značilnosti toka, se uporabljajo znane formule, ki temeljijo na Ohmovem zakonu.

Povedali vam bomo, kako pravilno izvesti pretvorbo fizikalnih enot. Poleg tega so v našem članku predstavljeni načini določanja delovne moči in zagonskih tokov gospodinjskih aparatov. Obdelane so nianse izračuna prereza komponent električne napeljave.

Določanje moči priključenih naprav

Za izračun vrednosti največje možne moči na odseku tokokroga je treba sešteti vrednosti vseh priključenih naprav. A ni vse tako preprosto: mnoge od teh naprav so kompleksni elektrodinamični sistemi, zato je treba pravilno določiti njihove parametre.

Aktivna in navidezna komponenta moči

Aktivna (ali porabljena) moč naprave (P) določa nepovratno izgubo električne energije med njenim delovanjem. Prav ta podatek bo izmeril električni števec, in posledično vpliva na količino porabljenih virov (denarja) med delovanjem naprave.

Aktivno komponento v vatih navajajo za vse porabnike električne energije. Vendar obstaja še en kazalnik – faktor moči (cos(f)), ki ga lahko najdemo v tehnični dokumentaciji ter na posebnih tablicah ali nalepkah z osnovnimi parametri.

Preko njega lahko izračunamo navidezno moč (S) naprave po naslednji formuli:

S = P / cos(f)

Fizikalni pomen teh veličin lahko opišemo takole: tok z navidezno močjo teče od vira (transformatorja) do električne naprave, ki pretvori njegovo aktivno komponento, preostalo (reaktivno) pa vrne nazaj v omrežje. Tako je treba obremenitev komponent tokokroga (napeljave in odklopnike) izračunati prav z upoštevanjem navidezne moči.

Izračun skupne moči je mogoče izvesti na podlagi podatkov, ki so navedeni v tehničnem listu naprave ali na identifikacijski tablici elektromotorja.

Pri večini gospodinjskih aparatov je faktor enak 1, zato sta aktivna in navidezna moč enaki. Če pa ima električni porabnik kondenzatorje (kapacitivnosti) ali induktivno tuljavo, nastane reaktivna komponenta.

Pozorni morate biti na naslednje vrste opreme:

• hladilniki;
• pralni stroji;
• klimatske naprave;
• črpalke;
• indukcijske peči in kuhalne plošče;
• fluorescenčne sijalke;
• televizorji;
• računalniki in druge naprave z elektronsko vsebino.

Prav tako so na električni sistem zasebnih hiš ali gospodarskih objektov pogosto priključeni stroji z elektromotorji, aparati za obločno varjenje in druga oprema, pri kateri je navidezna moč precej višja od porabljene. Zato morate pred priključitvijo naprav v omrežje natančno preučiti njihove tehnične specifikacije.

Zagonski tokovi kompresorjev in motorjev

Če je gospodinjski aparat opremljen z elektromotorjem, kompresorjem, žarilno nitko ali transformatorjem na vhodu v napajalnik, ob zagonu za kratek čas nastanejo zagonski tokovi (I_z). Njihova vrednost je lahko večkrat višja od nazivnih vrednosti (I_n), navedenih v tehničnem listu naprave.

Ti vrednosti sta povezani z naslednjo formulo:

I_z = k * I_n

Tu je k faktor kratnosti zagonskega toka.

Dokumentacija o elektromotorjih vsebuje vse podatke, potrebne za izračun zagonskega toka, vključno s faktorjem kratnosti (zadnji stolpec).

Faktor kratnosti presega vrednost “2” pri naslednjih pogostih gospodinjskih aparatih:

• potopna črpalka;
• hladilnik in zamrzovalnik;
• močan sesalnik;
• pralni stroj;
• split sistem;
• mikrovalovna pečica;
• neonska razsvetljava;
• nekatere vrste električnega orodja (vrtalnik, udarni vrtalnik, kompresor).

Izračun skupne moči, če so v tokokrogu prisotne take naprave, je treba opraviti ob upoštevanju njihovih zagonskih tokov. Ker je čas povečane porabe elektrike kratek in je hkratni vklop malo verjeten, zadostuje, da upoštevate eno napravo z najvišjim zagonskim tokom.

Jakost toka in parametri električne napeljave

Za določitev potrebnega preseka vodnikov električne napeljave in nazivne vrednosti odklopnikov se skupna količina vatov pretvori v ampere in dobi vrednost največjega trajnega toka.

Ujemanje preseka vodnikov in največje dovoljene jakosti toka za napeljavo se izvede s pomočjo tabel, ki jih zagotavljajo proizvajalci kablov. Glede na podjetje proizvajalca se lahko glavne vrednosti nekoliko razlikujejo, vendar morajo vedno ustrezati veljavnemu standardu GOST 31996-2012.

Primer tabele ujemanja prereza tokovodnih žil in največjega dovoljenega trajnega toka glede na način polaganja napeljave

Včasih izberejo napeljavo ne z minimalno dovoljenim prerezom, ampak z nekoliko večjim. To je upravičeno, saj rezerva prepustnosti omogoča priključitev novih električnih naprav brez dragocene demontaže starih in polaganja novih kablov.

Parametri nameščenih v električno omarico avtomatskih odklopnikov so izbrani tako, da ti zagotovljeno izklopijo, če jakost toka preseže vrednost, določeno kot največjo dovoljeno za položeno napeljavo.

Nazivni tok odklopnika (I_n) se izračuna iz dovoljenega toka za kabel (I_p) po naslednji formuli:

I_n <= I_p / 1.45

Običajno izberejo odklopnik z največjo dovoljeno vrednostjo nazivnega toka, da bi zmanjšali verjetnost izklopa pri močni, a še dovoljeni obremenitvi tokokroga.

Medsebojna povezanost osnovnih električnih veličin

Moč in jakost toka je mogoče povezati preko napetosti (U) ali upora tokokroga (R). Vendar je v praksi težko uporabiti formulo P = I² * R, ker je natančen izračun upora na dejanskem delu otežen.

Eno- in trifazni priključek

Večina razvodov električnega omrežja za gospodinjsko uporabo je enofaznih.

V tem primeru se preračun navidezne moči (S) in jakosti izmeničnega toka (I) z uporabo znane napetosti izvaja po naslednjih formulah, ki izhajajo iz klasičnega Ohmovega zakona:

S = U * I

I = S / U

Zdaj se je razširila praksa pripeljave trifaznega omrežja do stanovanjskih, gospodinjskih in manjših industrijskih objektov. To je upravičeno z vidika zmanjšanja stroškov za kable in transformatorje, ki jih nosi podjetje, ki dobavlja električno energijo.

Pri pripeljavi trifaznega omrežja se namesti vhodni tropolni odklopnik (levo zgoraj), trifazni števec (desno zgoraj) in za vsako ločeno vezje – navadne enopolne naprave (levo spodaj).

Prerez žil napeljave in nazivno moč pri uporabi trifaznih porabnikov se določata tudi po jakosti toka, ki se izračuna takole:

I_l = S / (1.73 * U_l)

Tukaj indeks “l” označuje linearni značaj veličin.

Pri načrtovanju in kasnejšem izvajanju razvodov v notranjosti prostorov je bolje ločiti trifazne porabnike v posebne tokokroge. Naprave, ki delujejo na standardnih 220 V, se skušajo bolj ali manj enakomerno porazdeliti po fazah, tako da ne pride do znatnega neravnotežja moči.

Včasih dovoljujejo mešano priključitev naprav, ki delujejo tako na eno kot na tri faze. Ta situacija ni najenostavnejša, zato jo je bolje obravnavati na konkretnem primeru.

Naj bo v vezje vključena trifazna indukcijska peč z aktivno močjo 7,0 kW in faktorjem moči 0,9. Na fazo “A” je priključena mikrovalovna pečica 0,8 kW s faktorjem “2” kratnosti zagonskega toka, na fazo “B” pa električni kotliček 2,2 kW. Treba je izračunati parametre električnega omrežja za ta del.

Shema priključitve naprav na omrežje. Pri taki konfiguraciji vedno namestijo trifazno avtomatsko zaščitno stikalo. Uporaba več enofaznih odklopnikov za zaščito je prepovedana.

Določimo navidezno moč vseh naprav:

S_i = P_i / cos(f) = 7000 / 0,9 = 7800 VA;

S_m = P_m * 2 = 800 * 2 = 1600 VA;

S_c = P_c = 2200 VA.

Določimo jakost toka vsake naprave:

I_i = S_i / (1,73 * U_l) = 7800 / (1,73 * 380) = 11,9 A;

I_m = S_m / U_f = 1600 / 220 = 7,2 A;

I_c = S_c / U_f = 2200 / 220 = 10 A.

Določimo jakost toka po fazah:

I^A = I_i + I_m = 11,9 + 7,2 = 19,1 A;

I^B = I_i + I_c = 11,9 + 10 = 21,9 A;

I^C = I_i = 11,9 A.

Tok največje jakosti pri vseh vključenih električnih napravah teče po fazi “B” in bo enak 21,9 A. Zadostna kombinacija za brezhibno delovanje vseh naprav v tem vezju je presek bakrenih vodnikov 4,0 mm² in avtomatski odklopnik 20 ali 25 A.

Tipična napetost gospodinjskih omrežij

Ker sta moč in jakost toka povezani preko napetosti, je treba to vrednost natančno določiti. Pred uvedbo oktobra 2015 standarda GOST 29322-2014 je bila vrednost za običajno omrežje 220 V, za trifazno pa 380 V.

V skladu z novim dokumentom so ti parametri usklajeni z evropskimi zahtevami – 230 / 400 V, vendar večina sistemov gospodinjskega napajanja še vedno deluje po starih parametrih.

Realno vrednost napetosti lahko dobite z uporabo voltmetra. Če so številke bistveno manjše od referenčnih, je treba priključiti vhodni stabilizator.

Odstopanje 5% realne vrednosti od referenčne je dopustno za katero koli obdobje, 10% pa največ eno uro. Pri znižanju napetosti nekateri porabniki, kot so električni kotliček, žarnica z žarilno nitko ali mikrovalovna pečica, izgubljajo moč.

Če pa je naprava opremljena z vgrajenim stabilizatorjem (npr. plinski kotel) ali ima ločen impulzni napajalnik, bo poraba energije ostala nespremenjena.

V tem primeru, upoštevajoč, da je I = S / U, bo padec napetosti povzročil povečanje toka. Zato ne priporočamo izbire preseka kabelskih žil “na tesno” glede na največje izračunane vrednosti, ampak je zaželeno imeti rezervo 15-20%.

Koristen video na to temo

Merjenje toka z multimetrom in nato izračun moči:

Elektronska naprava za določanje napetosti, toka in samodejni izračun moči:

Določitev toka ob poznavanju omrežne napetosti in skupne moči naprav v delu vezja je dovolj preprosta. Težava je v merjenju ali izračunu začetnih parametrov.

Če se pojavijo dvomi o pravilnosti najdene rešitve, je bolje, da se obrnete na električarje, saj lahko napake v izračunih povzročijo resne težave.

Želite deliti svoje izkušnje pri pretvorbi amperov v vate? Imate v svojem arzenalu izvirno metodo, ki bi lahko koristila obiskovalcem spletnega mesta? Prosim, napišite komentarje v spodnjem okvirju, objavite fotografije in postavite vprašanja o temi članka.