Conversia amperilor în wați: reguli și exemple practice de conversie a unităților de tensiune și intensitate a curentului

Proprietarii de case private, apartamente, vile sau încăperi gospodărești mici, conectate la electricitate, au adesea nevoia de a converti amperii în wați sau de a rezolva problema inversă. Pentru efectuarea conversiilor unităților care definesc caracteristicile curentului, se aplică formule cunoscute, bazate pe legea lui Ohm.

Vă vom spune cum să efectuați corect conversia unităților fizice. În plus, în articolul prezentat de noi sunt oferite metode de determinare a puterii de funcționare și a curenților de pornire a aparatelor casnice. Sunt analizate nuanțele calculului secțiunii componentelor cablajului electric.

Determinarea puterii aparatelor conectate

Pentru a calcula valoarea puterii maxime posibile pe o porțiune de circuit, este necesar să însumați indicatorii tuturor aparatelor conectate. Dar nu totul este atât de simplu: multe dintre aceste dispozitive reprezintă sisteme electrodinamice complexe, de aceea trebuie să le determinați corect parametrii.

Componenta activă și totală a puterii

Puterea activă (sau consumată) a dispozitivului (P) determină pierderea ireversibilă de energie electrică în timpul funcționării acestuia. Acest indicator este cel pe care îl va număra contorul electric și, prin urmare, influențează volumul resurselor cheltuite (bani) în timpul funcționării aparatului.

Componenta activă în wați este indicată pentru toți consumatorii de energie electrică. Cu toate acestea, există încă un indicator – factorul de putere (cos(f)), care poate fi găsit în documentația tehnică, precum și pe plăcuțe sau etichete speciale cu parametrii principali.

Prin aceasta se poate calcula puterea totală (S) a dispozitivului după următoarea formulă:

S = P / cos(f)

Sensul fizic al acestor mărimi poate fi descris astfel: curentul cu putere totală merge de la sursă (transformator) la aparatul electric, care își convertește componenta activă, iar restul (reactiv) îl returnează în rețea. Astfel, sarcina asupra componentelor circuitului (cablaj și întrerupătoare) trebuie calculată ținând cont de puterea totală.

Calculul puterii totale se poate efectua pe baza datelor prezente în fișa tehnică a dispozitivului sau pe plăcuța motorului electric

Pentru majoritatea aparatelor de uz casnic, factorul de putere este egal cu unitatea, prin urmare puterea activă și cea aparentă coincid. Dar atunci când consumatorul electric are condensatoare (capacități) sau bobine de inductanță, apare o componentă reactivă.

Trebuie să acordați atenție următoarelor tipuri de echipamente:

• frigidere;
• mașini de spălat;
• aparate de aer condiționat;
• pompe;
• cuptoare și plite cu inducție;
• lămpi fluorescente;
• televizoare;
• computere și alte echipamente cu componentă electronică.

De asemenea, la sistemul electric al caselor particulare sau al obiectelor gospodărești se conectează frecvent mașini-unelte cu motoare electrice, aparate de sudură cu arc și alte echipamente a căror putere aparentă este semnificativ mai mare decât cea consumată. De aceea, trebuie să studiați cu atenție specificațiile tehnice ale aparatelor înainte de a le conecta la rețea.

Curenții de pornire ai compresoarelor și motoarelor

Dacă un aparat de uz casnic este echipat cu un motor electric, un compresor, un filament incandescent sau un transformator la intrarea în sursa de alimentare, la începerea funcționării acestuia apar pentru scurt timp curenți de pornire (I_p). Valoarea lor poate depăși de mai multe ori parametrii nominali (I_n) indicați în fișa tehnică a dispozitivului.

Aceste mărimi sunt legate prin următoarea formulă:

I_p = k * I_n

Aici k este coeficientul de multiplicare a curentului de pornire.

Documentația motoarelor electrice conține toate datele necesare pentru calculul curentului de pornire, inclusiv coeficientul de multiplicare (ultima coloană)

Indicatorul de multiplicare depășește valoarea “2” la următoarele aparate de uz casnic comune:

• pompă submersibilă;
• frigider și congelator;
• aspirator puternic;
• mașină de spălat;
• sistem split;
• cuptor cu microunde;
• iluminat cu neon;
• unele tipuri de scule electrice (burghiu, ciocan rotopercutor, compresor).

Calculul puterii totale în prezența în circuit a unor astfel de dispozitive trebuie efectuat ținând cont de curenții lor de pornire. Deoarece durata consumului crescut de energie este scurtă, iar pornirea simultană este puțin probabilă, este suficient să luați un singur aparat, cel mai puternic în ceea ce privește curenții de pornire.

Intensitatea curentului și parametrii cablajului electric

Pentru a determina secțiunea transversală necesară a conductorilor cablajului electric și valoarea nominală a întrerupătoarelor automate, se convertește cantitatea totală de wați în amperi și se obține valoarea curentului maxim de durată.

Corelarea secțiunii transversale a conductorilor cu intensitatea maximă admisibilă a curentului pentru cablaj se face folosind tabelele furnizate de producătorii de cabluri. În funcție de compania producătoare, parametrii principali pot diferi ușor, dar trebuie întotdeauna să respecte standardul GOST 31996-2012 în vigoare.

Exemplu de tabel de corespondență a secțiunii conductoarelor și a curentului maxim admisibil de lungă durată în funcție de modul de pozare a cablajului

Uneori se alege un cablaj nu cu secțiunea minimă admisibilă, ci cu una puțin mai mare. Acest lucru este justificat, deoarece rezerva de capacitate de transmisie permite conectarea de noi aparate electrice fără demontarea costisitoare a cablurilor vechi și instalarea de cabluri noi.

Parametrii din tabloul electric ai întreruptoarelor automate instalate se aleg astfel încât acestea să declanșeze garantat la deconectare dacă intensitatea curentului depășește valoarea definită ca maximă admisibilă pentru cablajul instalat.

Curentul nominal al întreruptorului (I_n) se calculează pe baza curentului admisibil pentru cablu (I_p) folosind următoarea formulă:

I_n <= I_p / 1.45

De obicei, se alege un întreruptor cu valoarea nominală maximă dintre cele permise, pentru a minimiza probabilitatea de deconectare în cazul unei încărcări puternice, dar încă admisibile, a circuitului.

Interrelația mărimilor electrice de bază

Puterea și intensitatea curentului se pot corela prin tensiune (U) sau rezistența circuitului (R). Totuși, în practică, aplicarea formulei P = I² * R este complicată, deoarece este dificil de calculat cu precizie rezistența pe un tronson real.

Conexiunea monofazată și trifazată

Majoritatea cablajelor rețelei electrice pentru uz casnic sunt monofazate.

În acest caz, recalcularea puterii aparente (S) și a intensității curentului alternativ (I) folosind tensiunea cunoscută se realizează conform următoarelor formule, care decurg din legea clasică a lui Ohm:

S = U * I

I = S / U

În prezent, practica de a racorda rețeaua trifazată la locuințe, clădiri de uz casnic și mici obiecte industriale a devenit comună. Acest lucru este justificat din punctul de vedere al minimizării costurilor pentru cabluri și transformatoare, care sunt suportate de compania furnizoare de energie electrică.

La racordarea rețelei trifazate se instalează un întreruptor automat tripolar de intrare (stânga sus), un contor trifazat (dreapta sus), iar pentru fiecare circuit separat – dispozitive monopolare obișnuite (stânga jos).

Secțiunea conductoarelor cablajului și puterea nominală la utilizarea consumatorilor trifazați se determină, de asemenea, pe baza intensității curentului, care se calculează astfel:

I_l = S / (1.73 * U_l)

Aici indicele “l” indică natura liniară a mărimilor.

În planificarea și executarea ulterioară a cablajului interior, este recomandabil să se separe consumatorii trifazați în circuite distincte. Aparatele care funcționează la 220 V standard se încearcă a fi distribuite cât mai uniform pe faze, pentru a evita un dezechilibru semnificativ de putere.

Uneori se admite racordarea mixtă a dispozitivelor care funcționează atât de la o singură fază, cât și de la trei faze. Această situație nu este una simplă, de aceea este mai bine să o analizăm pe un exemplu concret.

Să fie inclusă în circuit un cuptor cu inducție trifazat cu o putere activă de 7.0 kW și un factor de putere de 0.9. La faza “A” este conectat un cuptor cu microunde de 0.8 kW cu un factor de multiplicare a curentului de pornire de “2”, iar la faza “B” – un fierbător electric de 2.2 kW. Este necesar să se calculeze parametrii rețelei electrice pentru acest sector.

Schema de conectare a aparatelor la rețea. Cu această configurație, se instalează întotdeauna un întrerupător automat trifazat. Este interzisă utilizarea mai multor întrerupătoare monofazate pentru protecție.

Să determinăm puterea aparentă a tuturor dispozitivelor:

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.

Să determinăm intensitatea curentului fiecărui aparat:

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.

Să determinăm intensitatea curentului pe faze:

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.

Curentul maxim atunci când toate aparatele electrice sunt conectate trece prin faza “B” și va fi de 21.9 A. O combinație suficientă pentru funcționarea fără probleme a tuturor dispozitivelor din acest circuit este secțiunea conductoarelor de cupru de 4,0 mm² și un întrerupător automat de 20 sau 25 A.

Tensiunea tipică a rețelelor casnice

Deoarece puterea și intensitatea curentului sunt legate prin tensiune, este necesar să se determine cu exactitate această valoare. Înainte de introducerea standardului GOST 29322-2014 din octombrie 2015, valoarea pentru o rețea obișnuită era de 220 V, iar pentru una trifazată – 380 V.

Conform noului document, acești indicatori au fost aduși în conformitate cu cerințele europene – 230/400 V, dar majoritatea sistemelor de alimentare electrică casnică funcționează încă după parametrii vechi.

Valoarea reală a tensiunii poate fi obținută cu ajutorul unui voltmetru. Dacă cifrele sunt semnificativ mai mici decât cele de referință, atunci este necesar să se conecteze un stabilizator de intrare.

O abatere de 5% a valorii reale față de cea de referință este admisibilă pentru orice durată, iar de 10% – nu mai mult de o oră. La scăderea tensiunii, unii consumatori, cum ar fi fierbătorul electric, lampa incandescentă sau cuptorul cu microunde, pierd din putere.

Dar dacă dispozitivul este dotat cu un stabilizator integrat (de exemplu, un cazan pe gaz) sau are o sursă de alimentare separată în comutație, atunci puterea consumată va rămâne constantă.

În acest caz, având în vedere că I = S / U, căderea de tensiune va duce la creșterea intensității curentului. De aceea, nu se recomandă alegerea secțiunii miezurilor cablului “la limită” față de valorile maxime calculate, ci este de dorit să existe o rezervă de 15-20%.

Video util pe această temă

Măsurarea intensității curentului cu multimetrul și calculul ulterior al puterii:

Dispozitiv electronic pentru determinarea tensiunii, intensității curentului și calculul automat al puterii:

Determinarea intensității curentului, cunoscând tensiunea rețelei și puterea totală a aparatelor de pe secțiunea circuitului, este destul de simplă. Complexitatea constă în măsurarea sau calcularea parametrilor inițiali.

Dacă aveți îndoieli cu privire la corectitudinea soluției găsite, este mai bine să vă adresați electricienilor, deoarece erorile de calcul pot duce la probleme grave.

Doriți să împărtășiți propria experiență în conversia amperilor în wați? Aveți în arsenalul dumneavoastră o metodă originală care poate fi utilă vizitatorilor site-ului? Vă rugăm, scrieți comentarii în blocul de mai jos, încărcați fotografii și adresați întrebări pe tema articolului.