Omvandling av ampere till watt: regler och praktiska exempel på omvandling av enheter för spänning och strömstyrka

Hos ägare av privata hus, lägenheter, sommarstugor eller små ekonomibyggnader som är anslutna till el uppstår ofta behovet att omvandla ampere till watt eller lösa det omvända problemet. För att utföra omvandlingar av enheter som definierar strömegenskaper används kända formler som baseras på Ohms lag.

Vi berättar om hur man korrekt utför omvandling av fysiska enheter. Dessutom ges i den artikel vi presenterar metoder för att bestämma arbetsförmåga och startströmmar för hushållsapparater. Nyanser i beräkning av tvärsnitt för kabelkomponenter behandlas.

Bestämning av effekt hos anslutna apparater

För att beräkna värdet av maximal möjlig effekt på en kretssektion måste man summera indikatorerna för alla anslutna apparater. Men det är inte så enkelt: många av dessa enheter är komplexa elektrodynamiska system, så man måste korrekt bestämma deras parametrar.

Aktiv och skenbar effektkomponent

Aktiv (eller förbrukad) effekt hos enheten (P) bestämmer den oåterkalleliga förlusten av elektrisk energi under dess drift. Det är denna indikator som elmätaren räknar, och därför påverkar den mängden förbrukade resurser (pengar) när apparaten fungerar.

Aktivkomponenten i watt anges för alla elförbrukare. Men det finns ytterligare en indikator – effektfaktorn (cos(f)), som kan hittas i teknisk dokumentation samt på särskilda märkskyltar eller etiketter med grundläggande parametrar.

Genom den kan man beräkna skenbar effekt (S) hos enheten med följande formel:

S = P / cos(f)

Den fysiska innebörden av dessa storheter kan beskrivas så här: strömmen med skenbar effekt går från källan (transformatorn) till elapparaten, som omvandlar dess aktiva komponent, och resten (reaktiv) returnerar till nätet. Därför måste belastningen på kretskomponenterna (ledningar och automater) beräknas just med hänsyn till den skenbara effekten.

Beräkning av skenbar effekt kan göras baserat på data som finns i enhetens tekniska pass eller på elmotorns märkskylt

För de flesta hushållsapparater är koefficienten lika med ett, därför sammanfaller aktiv och skenbar effekt. Men om det finns kondensatorer eller induktansspolar hos elförbrukaren uppstår en reaktiv komponent.

Var uppmärksam på följande utrustningstyper:

• kylskåp;
• tvättmaskiner;
• luftkonditioneringsapparater;
• pumpar;
• induktionsugnar och spisar;
• lysrörsarmaturer;
• tv-apparater;
• datorer och annan elektronikutrustning.

Dessutom kopplar man ofta till elsystemet i privata hus eller ekonomibyggnader maskiner med elmotorer, svetsaggregat och annan utrustning där den skenbara effekten är betydligt högre än den förbrukade. Därför måste man noggrant läsa igenom apparaternas tekniska specifikationer innan de ansluts till nätet.

Startströmmar för kompressorer och motorer

Om hushållsapparaten är utrustad med en elmotor, kompressor, glödtråd eller transformator vid ingången till strömförsörjningsenheten, uppstår startströmmar (I_s) under en kort stund i början av dess drift. Deras värde kan vara flera gånger högre än märkvärdena (I_m) som anges i enhetens datablad.

Dessa storheter relateras med följande formel:

I_s = k * I_m

Här är k – startströmsfaktorn.

Dokumentationen för elmotorer innehåller alla data som behövs för att beräkna startströmmen, inklusive startströmsfaktorn (den sista kolumnen)

Strömsfaktorn överstiger värdet “2” hos följande vanliga hushållsapparater:

• dränkbar pump;
• kylskåp och frys;
• kraftfull dammsugare;
• tvättmaskin;
• split-system;
• mikrovågsugn;
• neonbelysning;
• vissa typer av elverktyg (borrmaskin, slagborr, kompressor).

Beräkning av den totala effekten när sådana enheter finns i kretsen måste göras med hänsyn till deras startströmmar. Eftersom tiden för ökad elförbrukning är kort och synkron aktivering är osannolik, räcker det med att ta den apparat som har högst startström.

Strömstyrka och elledningsparametrar

För att bestämma det nödvändiga tvärsnittet av elledningarnas ledare och märkströmmen för automatsäkringar omvandlar man den totala wattstyrkan till ampere och får värdet på den maximala kontinuerliga strömmen.

Jämförelsen mellan ledarnas tvärsnitt och den maximalt tillåtna strömstyrkan för ledningarna görs med hjälp av tabeller som tillhandahålls av kabeltillverkare. Beroende på tillverkaren kan huvudvärdena variera något, men de måste alltid överensstämma med den gällande standarden GOST 31996-2012.

Exempel på tabell som visar sambandet mellan ledares tvärsnittsarea och maximalt tillåten kontinuerlig ström beroende på hur kabeln är förlagd.

Ibland väljer man en kabel med ett något större tvärsnitt än det minsta tillåtna. Detta är motiverat eftersom en marginal i kapaciteten gör det möjligt att ansluta nya elapparater utan att kostsamt riva ut gamla och dra nya kablar.

Parametrarna för de i elcentralen installerade automatsäkringarna väljs så att de garanterat löser ut om strömmen överskrider det värde som definieras som maximalt tillåtet för den förlagda kabeln.

Märkströmmen för automatsäkringen (I_n) beräknas utifrån den för kabeln tillåtna strömmen (I_p) med följande formel:

I_n <= I_p / 1.45

Vanligtvis väljer man en automatsäkring med det högsta tillåtna märkvärdet för att minimera risken för utlösning vid hög men fortfarande tillåten belastning i kretsen.

Samband mellan grundläggande elektriska storheter

Effekt och ström kan relateras via spänning (U) eller kretsens resistans (R). I praktiken är det dock svårt att tillämpa formeln P = I² * R eftersom det är besvärligt att exakt beräkna resistansen i en verklig ledningssträcka.

En- och trefasanslutning

De flesta elkabeldragningar för hushållsbruk är enfasiga.

I detta fall sker omräkning av skenbar effekt (S) och växelströmmens styrka (I) med hjälp av känd spänning enligt följande formler, som härrör från klassiska Ohms lag:

S = U * I

I = S / U

Numera har det blivit vanligt att dra trefasnät till bostäder, hushåll och mindre industrianläggningar. Detta är motiverat ur synvinkeln att minimera kostnaderna för kablar och transformatorer som elbolaget står för.

Vid anslutning av trefasnät installeras en inkommande trepolig automatsäkring (uppe till vänster), en trefaselmätare (uppe till höger) och för varje separat krets – vanliga enpoliga enheter (nere till vänster).

Ledarnas tvärsnittsarea och märkeffekt för trefasförbrukare bestäms också utifrån strömstyrkan, som beräknas så här:

I_l = S / (1.73 * U_l)

Här betecknar index “l” storheternas linjära karaktär.

Vid planering och efterföljande utförande av inomhuskabeldragning är det bättre att avsätta trefasförbrukare till separata kretsar. Apparater som arbetar på standard 220 V försöker man fördela någorlunda jämnt över faserna så att det inte blir en betydande obalans i effekt.

Ibland tillåts blandad anslutning av enheter som arbetar både från en och från tre faser. Denna situation är inte den enklaste, så det är bättre att betrakta den med ett konkret exempel.

Låt en trefas induktionsugn med aktiv effekt 7,0 kW och effektfaktor 0,9 vara ansluten till kretsen. Till fas “A” är en mikrovågsugn på 0,8 kW med en startströmsfaktor på “2” ansluten, och till fas “B” – en elektrisk vattenkokare på 2,2 kW. Det är nödvändigt att beräkna elnätsparametrarna för denna sektion.

Kopplingsschema för anslutning av apparater till nätet. Vid denna konfiguration installeras alltid en trefas automatsäkring. Det är förbjudet att använda flera enfas automatsäkringar för skydd.

Beräkna den totala effekten för alla enheter:

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.

Beräkna strömstyrkan för varje apparat:

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.

Beräkna strömstyrkan per fas:

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.

Strömmen med högsta styrka när alla elektriska apparater är påslagna flyter genom fas “B” och kommer att vara 21.9 A. En tillräcklig kombination för problemfri drift av alla enheter i denna krets är koppartrådsarea 4,0 mm² och en automatsäkring på 20 eller 25 A.

Typisk spänning i hushållsnät

Eftersom effekt och strömstyrka är relaterade via spänning, måste man noggrant bestämma detta värde. Före införandet i oktober 2015 av GOST 29322-2014 var värdet för ett vanligt nät 220 V och för trefasnät 380 V.

Enligt det nya dokumentet har dessa värden anpassats till europeiska krav – 230 / 400 V, men de flesta hushållselsystem fungerar fortfarande enligt de gamla parametrarna.

Det verkliga spänningsvärdet kan erhållas med en voltmeter. Om siffrorna är betydligt lägre än referensvärdena, måste en stabilisator anslutas vid ingången.

En avvikelse på 5% av det verkliga värdet från referensvärdet är tillåten under obegränsad tid, och 10% – högst en timme. Vid spänningssänkning förlorar vissa förbrukare, såsom en elektrisk vattenkokare, glödlampa eller mikrovågsugn, i effekt.

Men om enheten är försedd med en integrerad stabilisator (t.ex. en gaspanna) eller har en separat switchad strömförsörjning, kommer den förbrukade effekten att förbli konstant.

I detta fall, med tanke på att I = S / U, kommer spänningsfallet att leda till en ökning av strömstyrkan. Därför rekommenderas det inte att välja kabelns ledartvärsnitt “exakt” efter de maximala beräknade värdena, utan det är önskvärt att ha en marginal på 15-20%.

Användbar video om ämnet

Mätning av strömstyrka med multimeter och efterföljande beräkning av effekt:

Elektronisk enhet för bestämning av spänning, strömstyrka och automatisk beräkning av effekt:

Att bestämma strömstyrkan, med kännedom om nätspänningen och den totala effekten för apparaterna på kretsens del, är ganska enkelt. Svårigheten ligger i att mäta eller beräkna de ursprungliga parametrarna.

Om du är tveksam till riktigheten av den funna lösningen, är det bättre att kontakta elektriker, eftersom fel i beräkningarna kan leda till allvarliga problem.

Vill du dela din egen erfarenhet av att omvandla ampere till watt? Har du en originell metod i din arsenal som kan vara användbar för webbplatsens besökare? Skriv gärna kommentarer i blocket nedan, lägg upp bilder och ställ frågor om artikelns ämne.