Prevod Ampérov na Watty: pravidlá a praktické príklady prevodu jednotiek napätia a sily prúdu

U majiteľov rodinných domov, bytov, chát alebo malých hospodárskych priestorov pripojených k elektrine často vzniká potreba previesť ampéry na watty alebo vyriešiť opačnú úlohu. Na vykonávanie prevodov jednotiek určujúcich charakteristiky prúdu sa používajú známe vzorce, ktoré sú založené na Ohmovom zákone.

Povieme vám, ako správne vykonať prevod fyzikálnych jednotiek. Okrem toho sú v nami predloženom článku uvedené spôsoby určenia pracovného výkonu a štartovacích prúdov domácich spotrebičov. Sú rozobraté nuansy výpočtu prierezu komponentov elektroinštalácie.

Určenie výkonu pripojených zariadení

Na výpočet hodnoty maximálneho možného výkonu v úseku obvodu je potrebné sčítať ukazovatele všetkých pripojených zariadení. Ale nie je to také jednoduché: mnohé z týchto zariadení predstavujú zložité elektrodynamické systémy, preto je potrebné správne určiť ich parametre.

Aktívna a zdanlivá zložka výkonu

Aktívny (alebo spotrebovaný) výkon zariadenia (P) určuje nenávratnú stratu elektrickej energie pri jeho prevádzke. Práve tento ukazovateľ spočíta elektromer, a teda ovplyvňuje objem vynaložených zdrojov (peňazí) pri fungovaní zariadenia.

Aktívnu zložku vo wattoch uvádzajú pre všetkých spotrebiteľov elektrickej energie. Existuje však ešte jeden ukazovateľ – účinník (cos(f)), ktorý možno nájsť v technickej dokumentácii, ako aj na špeciálnych štítkoch alebo etiketách so základnými parametrami.

Cez ňu možno vypočítať zdanlivý výkon (S) zariadenia podľa nasledujúceho vzorca:

S = P / cos(f)

Fyzikálny význam týchto veličín možno opísať takto: prúd so zdanlivým výkonom ide od zdroja (transformátora) k elektrickému zariadeniu, ktoré premení jeho aktívnu zložku a zvyšnú (jalovú) vracia späť do siete. Preto je potrebné zaťaženie komponentov obvodu (vedenia a ističov) vypočítať práve s ohľadom na zdanlivý výkon.

Výpočet zdanlivého výkonu možno vykonať podľa údajov, ktoré sú uvedené v technickom pase zariadenia alebo na štítku elektromotora.

Pre väčšinu domácich spotrebičov je koeficient rovný jednej, preto sa činný a zdanlivý výkon zhodujú. Avšak pri prítomnosti kondenzátorov (kapacít) alebo indukčnej cievky u elektrického spotrebiča vzniká jalová zložka.

Pozornosť treba venovať nasledujúcim typom zariadení:

• chladničky;
• práčky;
• klimatizácie;
• čerpadlá;
• indukčné pece a varné dosky;
• žiarivkové svietidlá;
• televízory;
• počítače a iná technika s elektronickými komponentmi.

Taktiež sa k elektrickej sústave súkromných domov alebo hospodárskych objektov často pripájajú stroje s elektromotormi, zariadenia na oblúkové zváranie a iné vybavenie, ktorých zdanlivý výkon je výrazne vyšší ako spotrebovaný výkon. Preto je potrebné dôkladne sa oboznámiť s technickými parametrami spotrebičov pred ich zapojením do siete.

Štartovacie prúdy kompresorov a motorov

Ak je domáci spotrebič vybavený elektromotorom, kompresorom, žeraviacim vláknom alebo transformátorom na vstupe do napájacieho zdroja, pri spustení jeho prevádzky na krátky čas vznikajú štartovacie prúdy (I_p). Ich hodnota môže niekoľkonásobne prekročiť menovité hodnoty (I_n) uvedené v dokumentácii zariadenia.

Tieto veličiny súvisia nasledujúcim vzorcom:

I_p = k * I_n

Tu k je koeficient násobnosti štartovacieho prúdu.

Dokumentácia k elektromotorom obsahuje všetky údaje potrebné na výpočet štartovacieho prúdu vrátane koeficientu násobnosti (posledný stĺpec)

Ukazovateľ násobnosti presahuje hodnotu “2” u nasledujúcich bežných domácich spotrebičov:

• ponorné čerpadlo;
• chladnička a mraznička;
• výkonný vysávač;
• práčka;
• split systém;
• mikrovlnná rúra;
• neónové osvetlenie;
• niektoré druhy elektrického náradia (vŕtačka, príklepová vŕtačka, kompresor).

Výpočet celkového výkonu pri prítomnosti takýchto zariadení v obvode je potrebné vykonať s ohľadom na ich štartovacie prúdy. Keďže čas zvýšenej spotreby elektriny je krátky a súčasné zapnutie je nepravdepodobné, stačí vziať jeden, najvýkonnejší spotrebič z hľadiska štartovacích prúdov.

Sila prúdu a parametre elektroinštalácie

Na určenie potrebného prierezu vodičov elektrického vedenia a menovitej hodnoty ističov sa prevádza celkový počet wattov na ampéry a získa sa hodnota maximálneho trvalého prúdu.

Priradenie prierezu vodičov a maximálneho prípustného prúdu pre vedenie sa vykonáva pomocou tabuliek, ktoré poskytujú výrobcovia káblových produktov. V závislosti od výrobnej spoločnosti sa základné ukazovatele môžu mierne líšiť, ale vždy musia zodpovedať platnej norme GOST 31996-2012.

Príklad tabuľky zhody prierezu vodivých žíl a maximálneho prípustného trvalého prúdu v závislosti od spôsobu kladenia vedenia

Niekedy vyberajú vedenie nie s minimálne prípustným prierezom, ale s o niečo väčším. Je to opodstatnené, pretože rezerva priepustnej schopnosti umožňuje pripojiť nové elektrospotrebiče bez nákladnej demontáže starých a kladenia nových káblov.

Parametre inštalovaných do elektrického rozvádzača automatických ističov sa volia tak, aby spoľahlivo zareagoval vypnutím, ak sila prúdu prekročí hodnotu určenú ako maximálne prípustnú pre uložené vedenie.

Menovitý prúd ističa (I_n) sa vypočíta z prípustného prúdu pre kábel (I_p) podľa nasledujúceho vzorca:

I_n <= I_p / 1.45

Zvyčajne sa vyberá istič s maximálnou povolenou hodnotou menovitého prúdu, aby sa minimalizovala pravdepodobnosť vypnutia pri silnom, ale ešte prípustnom zaťažení obvodu.

Vzájomná súvislosť základných elektrických veličín

Výkon a silu prúdu možno spojiť cez napätie (U) alebo odpor obvodu (R). V praxi je však aplikácia vzorca P = I² * R zložitá, pretože je ťažké presne vypočítať odpor v reálnom úseku.

Jednofázové a trojfázové pripojenie

Väčšina rozvodov elektrickej siete pre domáce použitie je jednofázová.

V tomto prípade prepočet zdanlivého výkonu (S) a sily striedavého prúdu (I) pomocou známeho napätia prebieha podľa nasledujúcich vzorcov vyplývajúcich z klasického Ohmovho zákona:

S = U * I

I = S / U

V súčasnosti sa rozšírila prax privádzania trojfázovej siete k obytným, domácim a malým priemyselným objektom. Je to opodstatnené z hľadiska minimalizácie nákladov na káble a transformátory, ktoré znáša spoločnosť dodávajúca elektrinu.

Pri privádzaní trojfázovej siete sa inštaluje vstupný trojpólový istič (vľavo hore), trojfázový elektromer (vpravo hore) a pre každý vyhradený obvod – bežné jednopólové zariadenia (vľavo dole).

Prierez žíl vedenia a menovitý výkon pri používaní trojfázových spotrebičov sa určujú tiež podľa sily prúdu, ktorá sa vypočíta takto:

I_l = S / (1.73 * U_l)

Tu index “l” označuje lineárny charakter veličín.

Pri plánovaní a následnom vykonávaní rozvodov v interiéri je lepšie vyčleniť trojfázové spotrebiče do samostatných obvodov. Zariadenia pracujúce na štandardných 220 V sa snažia viac-menej rovnomerne rozložiť po fázach, aby nevznikol výrazný nesúlad vo výkone.

Niekedy sa povoľuje zmiešané pripojenie zariadení, ktoré pracujú ako z jednej, tak aj z troch fáz. Táto situácia nie je najjednoduchšia, preto je lepšie ju preskúmať na konkrétnom príklade.

Nech je do obvodu zapojená trojfázová indukčná pec s činným výkonom 7,0 kW a účinníkom 0,9. K fáze “A” je pripojená mikrovlnná rúra s výkonom 0,8 kW a koeficientom nábehového prúdu “2”, a k fáze “B” je pripojený elektrický kanvica s výkonom 2,2 kW. Je potrebné vypočítať parametre elektrickej siete pre tento úsek.

Schéma zapojenia spotrebičov do siete. Pri takejto konfigurácii sa vždy inštaluje trojfázový automatický istič. Používanie niekoľkých jednofázových ističov na ochranu je zakázané.

Určíme celkový zdanlivý výkon všetkých zariadení:

S_i = P_i / cos(f) = 7000 / 0.9 = 7800 VA;

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

S_с = P_c = 2200 VA.

Určíme prúd každého spotrebiča:

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.

Určíme prúd v jednotlivých fázach:

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.

Prúd s maximálnou silou pri všetkých zapnutých elektrických spotrebičoch preteká fázou “B” a bude rovný 21.9 A. Dostatočná kombinácia na bezproblémové zabezpečenie fungovania všetkých zariadení v tomto obvode je prierez medených vodičov 4,0 mm² a automatický istič na 20 alebo 25 A.

Typické napätie domových sietí

Keďže výkon a prúd súvisia cez napätie, je potrebné presne určiť túto veličinu. Pred zavedením GOST 29322-2014 v októbri 2015 bola hodnota pre bežnú sieť 220 V a pre trojfázovú sieť 380 V.

Podľa nového dokumentu boli tieto hodnoty uvedené do súladu s európskymi požiadavkami – 230 / 400 V, ale väčšina systémov domáceho elektrického napájania stále funguje podľa starých parametrov.

Skutočnú hodnotu napätia je možné získať pomocou voltmetra. Ak sú čísla výrazne nižšie ako referenčné, je potrebné pripojiť vstupný stabilizátor.

Odchýlka 5 % skutočnej hodnoty od referenčnej je prípustná na akúkoľvek dobu a 10 % nie viac ako jednu hodinu. Pri znížení napätia niektoré spotrebiče, ako je elektrická kanvica, žiarovka alebo mikrovlnná rúra, strácajú na výkone.

Ale ak je zariadenie vybavené integrovaným stabilizátorom (napríklad plynový kotol) alebo má samostatný impulzný zdroj napájania, spotrebovaný výkon zostane konštantný.

V tomto prípade, vzhľadom na to, že I = S / U, pokles napätia povedie k zvýšeniu prúdu. Preto sa neodporúča voliť prierez káblových žíl “natesno” k maximálnym vypočítaným hodnotám, ale je vhodné mať rezervu 15-20%.

Užitočné video k téme

Meranie prúdu multimetrom a následný výpočet výkonu:

Elektronické zariadenie na určenie napätia, prúdu a automatický výpočet výkonu:

Určiť prúd, ak poznáte napätie siete a celkový výkon spotrebičov na úseku obvodu, je pomerne jednoduché. Náročnosť spočíva v meraní alebo výpočte východiskových parametrov.

Ak máte pochybnosti o správnosti nájdeného riešenia, je lepšie obrátiť sa na elektrikárov, pretože chyby vo výpočtoch môžu viesť k vážnym problémom.

Chcete sa podeliť o vlastné skúsenosti s prevodom ampérov na watty? Máte vo svojom arzenáli originálnu metódu, ktorá by mohla byť užitočná pre návštevníkov stránky? Napíšte, prosím, komentáre do bloku nižšie, pridajte fotografie a pýtajte sa otázky k téme článku.