Преобразуване на ампери във ватове: правила и практически примери за преобразуване на единици за напрежение и сила на тока

При собствениците на частни къщи, апартаменти, вили или малки стопански помещения, свързани към електричество, често възниква необходимост да преведат ампери във ватове или да решат обратната задача. За извършване на преводи на единици, определящи характеристиките на тока, се прилагат известни формули, които се основават на закона на Ом.

Ще разкажем за това как правилно да извършим превод на физически единици. Освен това, в представената от нас статия са дадени начини за определяне на работната мощност и пусковите токове на домашната техника. Разгледани са нюансите при изчисляване на сечението на компонентите на електропроводката.

Определяне на мощността на свързаните уреди

За да изчислим стойността на максимално възможната мощност на участък от веригата, е необходимо да сумираме показателите на всички свързани уреди. Но не всичко е толкова просто: много от тези устройства представляват сложни електродинамични системи, затова трябва правилно да определим техните параметри.

Активна и пълна съставка на мощността

Активната (или потребявана) мощност на устройството (P) определя безвъзвратната загуба на електрическа енергия при неговата работа. Именно този показател ще отчете електромерът, а следователно той влияе на обема на похарчените ресурси (пари) при функционирането на уреда.

Активната компонента във ватове се посочва за всички консуматори на електроенергия. Въпреки това има още един показател – коефициент на мощността (cos(f)), който може да се намери в техническата документация, както и на специални табелки или етикети с основните параметри.

Чрез нея може да се изчисли пълната мощност (S) на устройството по следната формула:

S = P / cos(f)

Физическият смисъл на тези величини може да се опише така: ток с пълна мощност тече от източника (трансформатора) до електроуреда, който преобразува неговата активна съставка, а останалата (реактивна) връща обратно в мрежата. По този начин натоварването на компонентите на веригата (проводката и автоматите) трябва да се изчислява именно с отчитане на пълната мощност.

Изчисляването на пълната мощност може да се извърши по данни, които се намират в техническия паспорт на устройството или на табелката на електродвигателя.

За повечето домакински уреди коефициентът е равен на единица, следователно активната и пълната мощност съвпадат. Но при наличие на кондензатори (капацитети) или индуктивна намотка у електропотребителя възниква реактивна компонента.

Трябва да се обърне внимание на следните видове оборудване:

• хладилници;
• перални машини;
• климатици;
• помпи;
• индукционни фурни и котлони;
• луминесцентни осветителни тела;
• телевизори;
• компютри и друга техника с електронни компоненти.

Също така често към електросистемата на частни домове или стопански обекти се свързват машини с електродвигатели, апарати за дъгово заваряване и друго оборудване, чиято пълна мощност е значително по-висока от консумираната. Затова трябва внимателно да се запознаете с техническите характеристики на уредите преди включването им в мрежата.

Пускови токове на компресори и двигатели

Ако домакинският уред е оборудван с електродвигател, компресор, нагревателна нишка или трансформатор на входа на захранващия блок, то при началото на работата му за кратко време възникват пускови токове (I_п). Тяхната стойност може няколко пъти да надвишава номиналните показатели (I_н), посочени в паспорта на устройството.

Тези величини са свързани със следната формула:

I_п = k * I_н

Тук k – коефициент на кратност на пусковия ток.

Документацията за електродвигателите съдържа всички данни, необходими за изчисляване на стартовия ток, включително и коефициента на кратност (последната колона).

Показателят на кратност надвишава стойност “2” при следните разпространени домакински уреди:

• потопяема помпа;
• хладилник и фризер;
• мощна прахосмукачка;
• перална машина;
• сплит система;
• микровълнова фурна;
• неоново осветление;
• някои видове електроинструменти (бормашина, перфоратор, компресор).

Изчисляването на общата мощност при наличие във веригата на такива устройства трябва да се извършва, като се вземат предвид техните стартови токове. Тъй като времето на повишено електропотребление е кратко, а синхронното включване е малко вероятно, достатъчно е да се вземе един, най-мощният по стартови токове уред.

Сила на тока и параметри на електропроводката

За определяне на необходимото сечение на жилите на електропроводката и номинала на автоматичните прекъсвачи се извършва преобразуване на общото количество ватове в ампери и се получава стойността на максималния продължителен ток.

Съпоставянето на сечението на жилите и максимално допустимата за проводката сила на тока се извършва с помощта на таблици, които предоставят производителите на кабелна продукция. В зависимост от фирмата-производител, основните показатели могат леко да се различават, но при това винаги трябва да съответстват на действащия ГОСТ 31996-2012.

Пример за таблица на съответствието на сечението на токопроводящите проводници и максимално допустимия продължителен ток в зависимост от начина на полагане на окабеляването

Понякога избират окабеляване не с минимално допустимо сечение, а с малко по-голямо. Това е оправдано, тъй като запасът от пропускателна способност позволява да се включат нови електроуреди без скъп демонтаж на старите и полагане на нови кабели.

Параметрите на монтираните в електротаблото автоматични прекъсвачи се подбират така, че те гарантирано да задействат изключване, ако токът надхвърли стойността, определена като максимално допустима за положеното окабеляване.

Номиналният ток на автомата (I_n) се изчислява по допустимия за кабела ток (I_p) по следната формула:

I_n <= I_p / 1.45

Обикновено се избира автомат с максималната сред разрешените стойност на номинала, за да се минимизира вероятността от изключване при силно, но все още допустимо натоварване на веригата.

Взаимовръзка на основните електрически величини

Мощността и токът могат да се свържат чрез напрежението (U) или съпротивлението на веригата (R). На практика обаче прилагането на формулата P = I² * R е трудно, тъй като е затруднително точно да се изчисли съпротивлението на реален участък.

Едно- и трифазно присъединяване

Повечето разводки на електрическата мрежа за битово ползване са еднофазни.

В този случай преизчисляването на пълната мощност (S) и променливия ток (I) с използване на известното напрежение става по следните формули, произтичащи от класическия закон на Ом:

S = U * I

I = S / U

В момента се е разпространила практиката за довеждане на трифазна мрежа до жилищни, битови и малки промишлени обекти. Това е оправдано от гледна точка на минимизиране на разходите за кабели и трансформатори, които понася компанията, доставяща електроенергия.

При довеждане на трифазната мрежа се монтират входен триполюсен автомат (горе вляво), трифазен електромер (горе вдясно), а за всяка обособена верига – обикновени еднополюсни устройства (долу вляво).

Сечението на проводниците на окабеляването и номиналната мощност при използване на трифазни консуматори се определят също по силата на тока, която се изчислява така:

I_l = S / (1.73 * U_l)

Тук индексът “l” означава линеен характер на величините.

При планиране и последващо извършване на окабеляване в помещението е по-добре да се обособяват трифазните консуматори в отделни вериги. Уредите, работещи със стандартни 220 V, се стараят да се разпределят горе-долу равномерно по фазите, така че да няма значителен дисбаланс в мощността.

Понякога се допуска смесено включване на устройства, работещи както от една, така и от три фази. Тази ситуация не е най-лесната, затова е по-добре да я разгледаме на конкретен пример.

Нека във веригата е включена трифазна индукционна пещ с активна мощност 7.0 kW и фактор на мощността 0.9. Към фаза “A” е свързана микровълнова печка 0.8 kW с коефициент на кратност на пусковия ток “2”, а към фаза “Б” – електрическа кана 2.2 kW. Необходимо е да се изчислят параметрите на електрическата мрежа за този участък.

Схема на свързване на уредите към мрежата. При тази конфигурация винаги се поставя трифазен автоматичен прекъсвач. Използването на няколко еднофазни автомата за защита е забранено.

Определяме пълната мощност на всички устройства:

S_i = P_i / cos(f) = 7000 / 0.9 = 7800 В*А;

S_m = P_m * 2 = 800 * 2 = 1600 В*А;

S_с = P_c = 2200 В*А.

Определяме тока на всеки уред:

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.

Определяме тока по фази:

I^А = I_i + I_m = 11.9 + 7.2 = 19.1 A;

I^Б = I_i + I_c = 11.9 + 10 = 21.9 A;

I^С = I_i = 11.9 A.

Токът с максимална сила при всички включени електроуреди протича по фаза “Б” и ще бъде равен на 21.9 A. Достатъчна комбинация за безпроблемно осигуряване на функционирането на всички устройства в тази верига е напречно сечение на медните жила от 4,0 mm² и автоматичен прекъсвач за 20 или 25 A.

Типово напрежение на битови мрежи

Тъй като мощността и силата на тока са свързани чрез напрежението, е необходимо точно да се определи тази величина. Преди въвеждането от октомври 2015 г. на ГОСТ 29322-2014 стойността за обикновена мрежа беше 220 V, а за трифазна – 380 V.

Според новия документ тези показатели са приведени в съответствие с европейските изисквания – 230 / 400 V, но повечето системи за битово електроснабдяване все още функционират по старите параметри.

Реалната стойност на напрежението може да се получи с използване на волтметър. Ако цифрите са значително по-малки от еталонните, то е необходимо да се включи входен стабилизатор.

Отклонение от 5% на реалната стойност от еталонната е допустимо за произволен период, а 10% – не повече от един час. При понижаване на напрежението някои консуматори, като електрическа кана, лампа с нажежаема жичка или микровълнова печка, губят от мощността си.

Но ако устройството е снабдено с интегриран стабилизатор (например, газов котел) или има отделен импулсен блок за захранване, тогава консумираната мощност ще остане постоянна.

В този случай, като се има предвид, че I = S / U, падането на напрежение ще доведе до увеличаване на силата на тока. Затова не се препоръчва да се подбира напречното сечение на жилата на кабела “на тясно” спрямо максималните изчислени стойности, а е желателно да има резерв от 15-20%.

Полезно видео по темата

Измерване на силата на тока с мултиметър и последващо изчисляване на мощността:

Електронно устройство за определяне на напрежението, силата на тока и автоматично изчисляване на мощността:

Да се определи силата на тока, като се знае напрежението на мрежата и сумарната мощност на уредите в участъка на веригата, е достатъчно просто. Сложността се състои в измерването или изчисляването на изходните параметри.

Ако възникнат съмнения в правилността на намереното решение, по-добре е да се обърнете към електротехници, тъй като грешките в изчисленията могат да доведат до сериозни проблеми.

Искате ли да споделите собствен опит в превръщането на ампери във ватове? Във вашия арсенал има ли оригинален метод, който може да бъде полезен за посетителите на сайта? Пишете, моля, коментари в намиращия се по-долу блок, публикувайте снимки и задавайте въпроси по темата на статията.