Μετατροπή αμπέρ σε βατ: κανόνες και πρακτικά παραδείγματα μετατροπής μονάδων τάσης και έντασης ρεύματος.

Οι ιδιοκτήτες ιδιωτικών κατοικιών, διαμερισμάτων, εξοχικών ή μικρών βοηθητικών χώρων που είναι συνδεδεμένοι στο ηλεκτρικό ρεύμα συχνά έχουν την ανάγκη να μετατρέψουν αμπέρ σε βατ ή να λύσουν το αντίστροφο πρόβλημα. Για την εκτέλεση μετατροπών μονάδων που καθορίζουν τα χαρακτηριστικά του ρεύματος, χρησιμοποιούνται γνωστοί τύποι που βασίζονται στον νόμο του Ohm.

Θα σας εξηγήσουμε πώς να εκτελείτε σωστά τη μετατροπή φυσικών μονάδων. Επιπλέον, στο άρθρο που παρουσιάζουμε παρατίθενται τρόποι προσδιορισμού της λειτουργικής ισχύος και των ρευμάτων εκκίνησης των οικιακών συσκευών. Αναλύονται οι λεπτομέρειες υπολογισμού της διατομής των εξαρτημάτων της ηλεκτρικής καλωδίωσης.

Προσδιορισμός ισχύος συνδεδεμένων συσκευών

Για να υπολογίσετε την τιμή της μέγιστης δυνατής ισχύος σε ένα τμήμα του κυκλώματος, είναι απαραίτητο να αθροίσετε τις ενδείξεις όλων των συνδεδεμένων συσκευών. Αλλά δεν είναι τόσο απλό: πολλές από αυτές τις συσκευές αποτελούν σύνθετα ηλεκτροδυναμικά συστήματα, επομένως πρέπει να προσδιοριστούν σωστά οι παράμετροί τους.

Ενεργή και φαινόμενη συνιστώσα ισχύος

Η ενεργή (ή καταναλισκόμενη) ισχύς της συσκευής (P) καθορίζει την μη αναστρέψιμη απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη λειτουργία της. Αυτή η ένδειξη θα την μετρήσει ο ηλεκτρικός μετρητής και, επομένως, επηρεάζει τον όγκο των πόρων (χρημάτων) που δαπανώνται κατά τη λειτουργία της συσκευής.

Η ενεργή συνιστώσα σε βατ αναγράφεται για όλους τους καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας. Υπάρχει όμως και μια άλλη ένδειξη – ο συντελεστής ισχύος (cos(f)), ο οποίος μπορεί να βρεθεί στην τεχνική τεκμηρίωση, καθώς και σε ειδικές πινακίδες ή ετικέτες με τις βασικές παραμέτρους.

Μέσω αυτής μπορεί να υπολογιστεί η φαινόμενη ισχύς (S) της συσκευής με τον ακόλουθο τύπο:

S = P / cos(f)

Η φυσική σημασία αυτών των μεγεθών μπορεί να περιγραφεί ως εξής: το ρεύμα με φαινόμενη ισχύ πηγαίνει από την πηγή (μετασχηματιστή) στην ηλεκτρική συσκευή, η οποία μετατρέπει την ενεργή συνιστώσα του, ενώ την υπόλοιπη (άεργη) την επιστρέφει πίσω στο δίκτυο. Έτσι, το φορτίο στα εξαρτήματα του κυκλώματος (καλωδίωση και αυτόματοι διακόπτες) πρέπει να υπολογίζεται λαμβάνοντας υπόψη τη φαινόμενη ισχύ.

Ο υπολογισμός της πραγματικής ισχύος μπορεί να γίνει με βάση τα δεδομένα που υπάρχουν στο τεχνικό φύλλο της συσκευής ή στην πινακίδα του ηλεκτροκινητήρα.

Για τις περισσότερες οικιακές συσκευές ο συντελεστής ισχύος είναι ίσος με τη μονάδα, επομένως η ενεργός και η φαινόμενη ισχύς συμπίπτουν. Ωστόσο, όταν υπάρχουν πυκνωτές (χωρητικότητες) ή πηνία επαγωγής στον ηλεκτρικό καταναλωτή, εμφανίζεται μια άεργη συνιστώσα.

Πρέπει να δώσετε προσοχή στους ακόλουθους τύπους εξοπλισμού:

• ψυγεία;
• πλυντήρια ρούχων;
• κλιματιστικά;
• αντλίες;
• επαγωγικές κουζίνες και εστίες;
• λαμπτήρες φθορισμού;
• τηλεοράσεις;
• υπολογιστές και άλλος εξοπλισμός με ηλεκτρονικό υλικό.

Επίσης, συχνά συνδέονται στο ηλεκτρικό σύστημα ιδιωτικών κατοικιών ή βιοτεχνικών χώρων μηχανήματα με ηλεκτροκινητήρες, μηχανές τόξου συγκόλλησης και άλλος εξοπλισμός, των οποίων η φαινόμενη ισχύς είναι σημαντικά μεγαλύτερη από την καταναλισκόμενη. Επομένως, πρέπει να μελετήσετε προσεκτικά τα τεχνικά χαρακτηριστικά των συσκευών πριν τις συνδέσετε στο δίκτυο.

Ρεύματα εκκίνησης συμπιεστών και κινητήρων

Εάν μια οικιακή συσκευή είναι εξοπλισμένη με ηλεκτροκινητήρα, συμπιεστή, νήμα πυράκτωσης ή μετασχηματιστή στην είσοδο του τροφοδοτικού, κατά την έναρξη της λειτουργίας της εμφανίζονται για σύντομο χρονικό διάστημα ρεύματα εκκίνησης (I_π). Η τιμή τους μπορεί να υπερβαίνει αρκετές φορές τα ονομαστικά μεγέθη (I_ν) που αναγράφονται στο φύλλο της συσκευής.

Αυτά τα μεγέθη συνδέονται με τον ακόλουθο τύπο:

I_π = k * I_ν

Εδώ k είναι ο συντελεστής πολλαπλασιασμού του ρεύματος εκκίνησης.

Η τεκμηρίωση για τους ηλεκτροκινητήρες περιέχει όλα τα δεδομένα που απαιτούνται για τον υπολογισμό του ρεύματος εκκίνησης, συμπεριλαμβανομένου και του συντελεστή πολλαπλασιασμού (τελευταία στήλη).

Ο δείκτης πολλαπλασιασμού υπερβαίνει την τιμή “2” στις ακόλουθες συνήθεις οικιακές συσκευές:

• υποβρύχια αντλία;
• ψυγείο και καταψύκτης;
• ισχυρή ηλεκτρική σκούπα;
• πλυντήριο ρούχων;
• σύστημα split;
• φούρνος μικροκυμάτων;
• φωτισμός νέον;
• ορισμένοι τύποι ηλεκτρικών εργαλείων (δράπανο, κρουστικό δράπανο, συμπιεστής).

Ο υπολογισμός της συνολικής ισχύος όταν υπάρχουν τέτοιες συσκευές στο κύκλωμα πρέπει να γίνεται λαμβάνοντας υπόψη τα ρεύματα εκκίνησής τους. Δεδομένου ότι ο χρόνος αυξημένης κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας είναι μικρός και η ταυτόχρονη ενεργοποίηση είναι απίθανη, αρκεί να ληφθεί μία, η πιο ισχυρή σε ρεύματα εκκίνησης συσκευή.

Ένταση ρεύματος και παράμετροι ηλεκτρικής καλωδίωσης

Για τον προσδιορισμό της απαιτούμενης διατομής των αγωγών της ηλεκτρικής καλωδίωσης και της ονομαστικής τιμής των αυτόματων διακοπτών, γίνεται μετατροπή του συνολικού αριθμού βατ σε αμπέρ και λαμβάνεται η τιμή του μέγιστου διαρκούς ρεύματος.

Η συσχέτιση της διατομής των αγωγών και της μέγιστης επιτρεπόμενης έντασης ρεύματος για την καλωδίωση γίνεται με τη χρήση πινάκων που παρέχονται από τους κατασκευαστές καλωδιακών προϊόντων. Ανάλογα με την εταιρεία κατασκευής, τα βασικά μεγέθη μπορεί να διαφέρουν ελαφρώς, αλλά πρέπει πάντα να συμμορφώνονται με το ισχύον GOST 31996-2012.

Παράδειγμα πίνακα αντιστοιχίας διατομής αγωγών και μέγιστου επιτρεπόμενου διαρκούς ρεύματος ανάλογα με τον τρόπο εγκατάστασης της καλωδίωσης

Μερικές φορές επιλέγουν καλωδίωση όχι με την ελάχιστη επιτρεπόμενη διατομή, αλλά με λίγο μεγαλύτερη. Αυτό είναι δικαιολογημένο, καθώς το περιθώριο μεταφορικής ικανότητας επιτρέπει τη σύνδεση νέων ηλεκτρικών συσκευών χωρίς δαπανηρή αποσυναρμολόγηση των παλαιών και τοποθέτηση νέων καλωδίων.

Οι παράμετροι των εγκατεστημένων στον ηλεκτρικό πίνακα αυτόματων διακοπτών επιλέγονται έτσι ώστε να ενεργοποιούνται εγγυημένα για αποσύνδεση, εάν η ένταση ρεύματος υπερβεί την τιμή που ορίζεται ως μέγιστη επιτρεπόμενη για την εγκατεστημένη καλωδίωση.

Το ονομαστικό ρεύμα του διακόπτη (I_n) υπολογίζεται από το επιτρεπόμενο ρεύμα του καλωδίου (I_p) σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:

I_n <= I_p / 1.45

Συνήθως επιλέγουν διακόπτη με τη μέγιστη επιτρεπόμενη ονομαστική τιμή, ώστε να ελαχιστοποιείται η πιθανότητα διακοπής σε περίπτωση ισχυρής αλλά ακόμα επιτρεπόμενης φόρτισης του κυκλώματος.

Συσχέτιση βασικών ηλεκτρικών μεγεθών

Η ισχύς και η ένταση ρεύματος μπορούν να συσχετιστούν μέσω της τάσης (U) ή της αντίστασης του κυκλώματος (R). Ωστόσο, στην πράξη είναι δύσκολο να εφαρμοστεί ο τύπος P = I² * R, καθώς είναι δύσκολο να υπολογιστεί με ακρίβεια η αντίσταση σε ένα πραγματικό τμήμα.

Μονοφασική και τριφασική σύνδεση

Οι περισσότερες διατάξεις ηλεκτρικού δικτύου για οικιακή χρήση είναι μονοφασικές.

Σε αυτή την περίπτωση, ο υπολογισμός της φαινόμενης ισχύος (S) και της έντασης του εναλλασσόμενου ρεύματος (I) χρησιμοποιώντας τη γνωστή τάση γίνεται με τους ακόλουθους τύπους, που προκύπτουν από τον κλασικό νόμο του Ohm:

S = U * I

I = S / U

Τώρα έχει γίνει διαδεδομένη η πρακτική της σύνδεσης τριφασικού δικτύου σε κατοικίες, οικιακούς και μικρούς βιομηχανικούς χώρους. Αυτό είναι δικαιολογημένο από την άποψη της ελαχιστοποίησης του κόστους για καλώδια και μετασχηματιστές, που βαρύνει την εταιρεία παροχής ηλεκτρικής ενέργειας.

Κατά τη σύνδεση τριφασικού δικτύου εγκαθίσταται ένας τριπολικός διακόπτης εισόδου (πάνω αριστερά), ένας τριφασικός μετρητής (πάνω δεξιά) και για κάθε ξεχωριστό κύκλωμα – συνηθισμένες μονοπολικές συσκευές (κάτω αριστερά)

Η διατομή των αγωγών της καλωδίωσης και η ονομαστική ισχύς κατά τη χρήση τριφασικών καταναλωτών καθορίζονται επίσης από την ένταση ρεύματος, η οποία υπολογίζεται ως εξής:

I_l = S / (1.73 * U_l)

Εδώ ο δείκτης “l” σημαίνει τον γραμμικό χαρακτήρα των μεγεθών.

Κατά τον σχεδιασμό και τη μετέπειτα εκτέλεση της εσωτερικής διανομής, είναι προτιμότερο να διαχωρίζονται οι τριφασικοί καταναλωτές σε ξεχωριστά κυκλώματα. Οι συσκευές που λειτουργούν με τυπικά 220 V προσπαθούν να κατανέμονται σχετικά ομοιόμορφα στις φάσεις, ώστε να μην υπάρχει σημαντική ανισορροπία στην ισχύ.

Μερικές φορές επιτρέπεται μικτή σύνδεση συσκευών που λειτουργούν είτε από μία είτε από τρεις φάσεις. Αυτή η κατάσταση δεν είναι η πιο απλή, γι' αυτό καλύτερα να εξεταστεί σε ένα συγκεκριμένο παράδειγμα.

Ας υοθέσομε ότι στο κύκλμα είνα σνδεδεμνος ένας τριφασικός επαγωγικός κλίβανος με ενεργή ίσχ 7.0 kW κα σντελεστή ισχύος 0.9. Στη φάση “A” είνα σνδεδεμένς ένας φούρνος μικρκυμάτν 0.8 kW με σντελεστή “2” πολλαπλασιασμού τυ ρεύματς εκκίνησης, κα στη φάση “B” ένας ηλεκτρικός βραστήρας 2.2 kW. Πρέπει να υογιστούν οι παράμετρι τυ ηλεκτρικύ δικτύυ για αυτό τ τμήμα.

Διάγραμμα σύνδεσης συσκευών στο δίκτυο. Σε αυτή τη διάταξη τοποθετείται πάντα ένας τριφασικός αυτόματος διακόπτης. Απαγορεύεται η χρήση πολλών μονοφασικών αυτόματων διακοπτών για προστασία.

Ας προσδιορίσουμε τη φαινόμενη ισχύ όλων των συσκευών:

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.

Ας προσδιορίσουμε την ένταση ρεύματος κάθε συσκευής:

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.

Ας προσδιορίσουμε την ένταση ρεύματος ανά φάση:

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.

Το ρεύμα μέγιστης έντασης με όλες τις ηλεκτρικές συσκευές ενεργοποιημένες ρέει στη φάση “B” και είναι 21.9 A. Ένας επαρκής συνδυασμός για την απροβλημάτιστη λειτουργία όλων των συσκευών σε αυτό το κύκλωμα είναι διατομή χάλκινων αγωγών 4,0 mm² και αυτόματος διακόπτης 20 ή 25 A.

Τυπική τάση οικιακών δικτύων

Επειδή η ισχύς και η ένταση ρεύματος συνδέονται μέσω της τάσης, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί με ακρίβεια αυτή η τιμή. Πριν από την εισαγωγή τον Οκτώβριο του 2015 του GOST 29322-2014, η τιμή για ένα συνηθισμένο δίκτυο ήταν 220 V, και για τριφασικό - 380 V.

Σύμφωνα με το νέο έγγραφο, αυτές οι τιμές ευθυγραμμίστηκαν με τις ευρωπαϊκές απαιτήσεις – 230 / 400 V, αλλά τα περισσότερα συστήματα οικιακής ηλεκτροδότησης εξακολουθούν να λειτουργούν με τις παλιές παραμέτρους.

Η πραγματική τιμή τάσης μπορεί να ληφθεί με τη χρήση βολτόμετρου. Εάν οι αριθμοί είναι σημαντικά μικρότεροι από τις πρότυπες τιμές, τότε είναι απαραίτητο να συνδεθεί ένας σταθεροποιητής τάσης εισόδου.

Η απόκλιση 5% της πραγματικής τιμής από την πρότυπη επιτρέπεται για οποιαδήποτε χρονική περίοδο, ενώ 10% - όχι περισσότερο από μία ώρα. Κατά τη μείωση της τάσης, ορισμένες καταναλωτικές συσκευές, όπως ο ηλεκτρικός βραστήρας, λαμπτήρας πυράκτωσης ή φούρνος μικροκυμάτων, χάνουν ισχύ.

Αλλά εάν η συσκευή είναι εξοπλισμένη με ενσωματωμένο σταθεροποιητή (π.χ. λέβητας αερίου) ή διαθέτει ξεχωριστή μονάδα τροφοδοσίας μεταγωγής, τότε η κατανάλωση ισχύος θα παραμείνει σταθερή.

Σε αυτήν την περίπτωση, λαμβάνοντας υπόψη ότι I = S / U, η πτώση τάσης θα οδηγήσει σε αύξηση της έντασης του ρεύματος. Επομένως, δεν συνιστάται να επιλέγετε τη διατομή των αγωγών του καλωδίου “στο όριο” σε σχέση με τις μέγιστες υπολογιζόμενες τιμές, αλλά είναι προτιμότερο να υπάρχει περιθώριο 15-20%.

Χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Μέτρηση της έντασης ρεύματος με πολύμετρο και στη συνέχεια υπολογισμός της ισχύος:

Ηλεκτρονική συσκευή για τον προςδιορισμό της τάσης, της έντασης ρεύματος και τον αυτόματο υπολογισμό της ισχύος:

Ο προςδιορισμός της έντασης ρεύματος, γνωρίζοντας την τάση του δικτύου και τη συνολική ισχύ των συσκευών σε ένα τμήμα του κυκλώματος, είναι αρκετά απλός. Η δυσκολία έγκειται στη μέτρηση ή τον υπολογισμό των αρχικών παραμέτρων.

Εάν υπάρχουν αμφιβολίες για την ορθότητα της λύσης που βρέθηκε, είναι καλύτερο να απευθυνθείτε σε ηλεκτρολόγους, καθώς λάθη στους υπολογισμούς μπορεί να οδηγήσουν σε σοβαρά προβλήματα.

Θέλετε να μοιραστείτε τη δική σας εμπειρία στη μετατροπή αμπέρ σε βατ; Έχετε στο οπλοστάσιό σας μια πρωτότυπη μέθοδο που μπορεί να είναι χρήσιμη στους επισκέπτες του ιστότοπου; Παρακαλούμε, γράψτε σχόλια στο παρακάτω μπλοκ, αναρτήστε φωτογραφίες και κάντε ερωτήσεις σχετικά με το θέμα του άρθρου.