Amperek átváltása wattba: a feszültség- és áramerősség-egységek átváltásának szabályai és gyakorlati példák

A magánházak, lakások, nyaralók vagy kisebb gazdasági helyiségek tulajdonosai, amelyek áram alá vannak kötve, gyakran szembesülnek azzal az igénnyel, hogy az ampert wattra váltsák át, vagy a fordított feladatot oldják meg. Az áram jellemzőit meghatározó mértékegységek átváltásához az ismert képleteket alkalmazzák, amelyek Ohm törvényén alapulnak.

Elmondjuk, hogyan kell helyesen elvégezni a fizikai mértékegységek átváltását. Ezenkívül az általunk bemutatott cikkben ismertetjük a háztartási készülékek üzemi teljesítményének és indítóáramának meghatározásának módszereit. Kitérünk az elektromos vezetékek alkatrészei keresztmetszetének kiszámításának finomságaira.

A csatlakoztatott készülékek teljesítményének meghatározása

Az áramkör egy szakaszán a maximálisan lehetséges teljesítmény értékének kiszámításához össze kell adni az összes csatlakoztatott készülék adatait. De nem ilyen egyszerű: ezek közül a berendezések közül sok összetett elektrodinamikai rendszer, ezért helyesen kell meghatározni a paramétereiket.

A teljesítmény aktív és látszólagos összetevője

A készülék aktív (vagy felvett) teljesítménye (P) határozza meg a visszafordíthatatlan villamosenergia-veszteséget a működése során. Ezt a mutatót számolja a villanyóra, és ezért befolyásolja a készülék működése során felhasznált erőforrások (pénz) mennyiségét.

Az aktív komponenst wattban tüntetik fel minden villamosenergia-fogyasztó esetében. Azonban van még egy mutató – a teljesítménytényező (cos(f)), amely megtalálható a műszaki dokumentációban, valamint a speciális táblácskákon vagy az alapvető paramétereket tartalmazó címkéken.

Ezen keresztül kiszámítható a készülék látszólagos teljesítménye (S) a következő képlettel:

S = P / cos(f)

E mennyiségek fizikai jelentése a következőképpen írható le: a látszólagos teljesítményű áram a forrástól (transzformátortól) az elektromos készülékig halad, amely az aktív komponenst alakítja át, a maradékot (meddőt) pedig visszaküldi a hálózatba. Ezért az áramkör alkatrészeinek (vezetékek és megszakítók) terhelését pontosan a látszólagos teljesítmény figyelembevételével kell kiszámítani.

A látszólagos teljesítmény számítása elvégezhető a készülék műszaki adatlapján vagy a villanymotor adattábláján található adatok alapján.

A legtöbb háztartási készülék esetében a tényező egy, így a hatásos és a látszólagos teljesítmény megegyezik. De ha az elektromos fogyasztónál kondenzátorok (kapacitások) vagy induktivitás tekercs van, akkor meddő komponens keletkezik.

Figyelmet kell fordítani a következő berendezéstípusokra:

• hűtőszekrények;
• mosógépek;
• klímaberendezések;
• szivattyúk;
• indukciós sütők és főzőlapok;
• fénycsövek;
• televíziók;
• számítógépek és más elektronikus belsővel rendelkező berendezések.

Emellett gyakran csatlakoztatnak a magánházak elektromos rendszeréhez vagy gazdasági létesítményekhez elektromotoros gépeket, ívhegesztő berendezéseket és más olyan eszközöket, amelyek látszólagos teljesítménye jóval magasabb a fogyasztottnál. Ezért alaposan meg kell ismerkedni a készülékek műszaki jellemzőivel, mielőtt a hálózatra kapcsolnák őket.

A kompresszorok és motorok indítóáramai

Ha a háztartási készülék elektromotorral, kompresszorral, izzószállal vagy transzformátorral van felszerelve a tápegység bemenetén, akkor a működés megkezdésekor rövid időre indítóáramok (I_i) lépnek fel. Értékük többszörösen meghaladhatja a készülék adatlapján feltüntetett névleges értékeket (I_n).

Ezeket az értékeket a következő képlet kapcsolja össze:

I_i = k * I_n

Itt a k az indítóáram többszörözési tényezője.

Az elektromotorok dokumentációja tartalmazza az indítóáram kiszámításához szükséges összes adatot, beleértve a többszörözési tényezőt (utolsó oszlop).

A többszörözési tényező meghaladja a “2” értéket a következő elterjedt háztartási készülékeknél:

• merülő szivattyú;
• hűtőszekrény és fagyasztó;
• nagy teljesítményű porszívó;
• mosógép;
• split rendszer;
• mikrohullámú sütő;
• neonvilágítás;
• bizonyos elektromos szerszámok (fúrógép, ütvefúró, kompresszor).

Az összteljesítmény kiszámítását az ilyen eszközök áramkörben való jelenléte esetén az indítóáramok figyelembevételével kell elvégezni. Mivel a megnövekedett áramfelvétel ideje rövid, és a szinkron bekapcsolás nem valószínű, elegendő egyetlen, az indítóáramok szempontjából legerősebb készüléket figyelembe venni.

Az áramerősség és az elektromos vezetékek paraméterei

Az elektromos vezetékek szükséges keresztmetszetének és a megszakító névleges áramának meghatározásához az összes watt átvaltását amperbe végzik, és mekkapják a maximális tartós áram értékét.

A vezetékek keresztmetszetének és a vezetékre megenegedett maximális áramerősségnek az összefüggését a kábelgyártók által biztosított táblázatok segítségével határozzák meg. A gyártó céggől fügően az alapvető mutatók kis séetérhetnek, de mndig mek kell felelniük a hatályos GOST 31996-2012 szabványnak.

Példa a vezetőerek keresztmetszete és a maximálisan megengedett tartós áram közötti összefüggésre a vezeték elhelyezésének módja szerint

Néha nem a minimálisan megengedett keresztmetszetű vezetéket választják, hanem egy kicsit nagyobbat. Ez indokolt, mert a teljesítménytartalék lehetővé teszi új elektromos készülékek csatlakoztatását anélkül, hogy a régi kábeleket költségesen el kéne bontani és újakat le kellene fektetni.

Az elektromos elosztószekrénybe beépített automatikus megszakítók paramétereit úgy választják meg, hogy az garántálta kioldjon, ha az áramerősség meghaladja a lefektettet vezetékre megengedett maximális értéket.

A megszakító névleges áramát (I_n) a kábelre megengedett áramból (I_p) a következő képlettel számítják ki:

I_n <= I_p / 1.45

Általában a megengedett legnagyobb névleges értékű megszakítót választják, hogy minimalizálják a kioldás valószínűségét erős, de még megengedett terhelés esetén.

Az alapvető elektromos mennyiségek kapcsolata

A teljesítmény és a z áramerősség összekapcsolható a feszültségen (U) vagy az áramkör ellenállásán (R) keresztül. A gyakorlatban azonban a P = I² * R képlet alkalmazása nehézkes, mivel egy adott szakasz ellenállását pontosan kiszámítani nehéz.

Egy- és háromfázisú csatlakozás

A háztartási használatra szánt elektromos hálózatok többsége egyfázisú.

Ebben az esetben a teljes teljesítmény (S) és a váltakozó áram erősségének (I) átszámítása az ismert feszültség felhasználásával a klasszikus Ohm-törvényből következő képletek szerint történik:

S = U * I

I = S / U

Ma már elterjedt gyakorlat a háromfázisú hálózat bevezetése lakó-, háztartási és kisipari létesítményekbe. Ez indokolt a kábelek és transzformátorok költségeinek minimalizálása szempontjából, amelyeket az áramot szállító társaság visel.

Háromfázisú hálózat bevezetésekor beépítenek egy bemeneti hárompólusú automatamegszakítót (balra fent), egy háromfázisú villanyórát (jobbra fent), és minden kijelölt áramkörhöz – szokványos egypólusú készülékeket (balra lent).

A vezetőerek keresztmetszetét és a névleges teljesítményt háromfázisú fogyasztók használata esetén szintén az áramerősség alapján határozzák meg, amelyet a következőképpen számítanak ki:

I_l = S / (1.73 * U_l)

Itt a “l” index a mennyiségek lineáris jellegét jelöli.

A tervezés és az ezt követő beltéri vezetékezés során jobb a háromfázisú fogyasztókat külön áramkörökbe elkülöníteni. A szabványos 220 V-ról működő készülékeket igyekeznek többé-kevésbé egyenletesen elosztani a fázisok között, hogy ne legyen jelentős teljesítmény-eltérés.

Néha engedélyezik olyan készülékek vegyes csatlakoztatását, amelyek egy- és háromfázisú hálózatról is működhetnek. Ez a helyzet nem a legegyszerűbb, ezért érdemes egy konkrét példán áttekinteni.

Tegyük fel, hogy a háromfázisú indukciós kemence 7,0 kW hatásos teljesítménnyel és 0,9 teljesítménytényezővel van bekapcsolva a körbe. Az “A” fázishoz egy 0,8 kW-os mikrohullámú sütő csatlakozik, “2” indítóáram-többszöröző tényezővel, a “B” fázishoz pedig egy 2,2 kW-os elektromos vízforraló. Ki kell számítani az elektromos hálózat paramétereit ehhez a szakaszhoz.

A készülékek hálózatra csatlakoztatásának vázlata. Ilyen konfiguráció esetén mindig háromfázisú automatikus megszakítót kell beépíteni. Több egyfázisú megszakító használata védelemre tilos.

Határozzuk meg az összes készülék látszólagos teljesítményét:

S_i = P_i / cos(f) = 7000 / 0.9 = 7800 V*A;

S_m = P_m * 2 = 800 * 2 = 1600 V*A;

S_c = P_c = 2200 V*A.

Határozzuk meg az egyes készülékek áramerősségét:

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.

Határozzuk meg az áramerősséget fázisonként:

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.

A maximális áramerősségű áram az összes bekapcsolt elektromos készülék esetén a “B” fázisban folyik, és 21,9 A lesz. A probléma nélküli működés biztosításához ebben a körben elegendő kombináció: 4,0 mm² keresztmetszetű réz vezetékek és egy 20 vagy 25 A-es automatikus megszakító.

A háztartási hálózatok tipikus feszültsége

Mivel a teljesítmény és az áramerősség a feszültség révén kapcsolódik össze, pontosan meg kell határozni ezt az értéket. A 2015 októberében bevezetett GOST 29322-2014 szabvány előtt a szokásos hálózat értéke 220 V, a háromfázisúé pedig 380 V volt.

Az új dokumentum szerint ezeket az értékeket az európai követelménnyekhez igazították – 230 / 400 V, de a legtöbb háztartási áramellátó rendszer még mindig a régi paraméterek szerint műközik.

A valós feszültséget egy voltmérő seggítségével lehet megkapni. Ha a számok jelentősen kisebbek a refereniaértékeknél, akkor be kell kapcsolni egy bemeneti stabilizátort.

A valós érték 5%-os eltérése a referenciától bármely időtartamra megengedett, a 10%-os eltérés azonban legfeljebb egy órára. A feszültség csökkenésekor egyes fogyasztók, mint az elektromos vízforraló, izzólámpa vagy mikrohullámú sütő, veszítenek a teljesítményükből.

De ha a készülék integrált stabilizátorral van felszelve (például gázkazán) vagy külön áló impulzusüzemű tápfegységgel rendelkezik, akkor a fogyasztott teljesítmény állandó marad.

Ebben az esetben, figyelembe véve, hogy I = S / U, a feszültségesés az áramerősség növekedéséhez vezet. Ezért nem javasoljuk, hogy a kábel vezetőinek keresztmetszetét “szorosan” a maximális számított értékekhez igazítsák, hanem célszerű 15-20%-os tartalékot képezni.

Hasznos videó a témában

Áramerősség mérése multiméterrel és az azt követő teljesítményszámítás:

Elektronikus eszköz a feszültség, az áramerősség meghatározására és a teljesítmény automatikus kiszámítására:

Az áramerősség meghatározása a hálózati feszültség és az áramkör szakaszán lévő készülékek összteljesítményének ismeretében meglehetősen egyszerű. A nehézséget a kiinduló paraméterek mérése vagy kiszámítása jelenti.

Ha kétségei merülnek fel a megoldás helyességével kapcsolatban, jobb, ha villanyszerelőhöz fordul, mivel a számítási hibák súlyos problémákhoz vezethetnek.

Szeretné megosztani saját tapasztalatait az amperek wattra váltásával kapcsolatban? Van az arzenáljában egy eredeti módszer, amely hasznos lehet a webhely látogatói számára? Kérjük, írja meg észrevételeit az alábbi blokkban, töltsön fel fényképeket, és tegyen fel kérdéseket a cikk témájával kapcsolatban.