Pretvorba ampera u vate: pravila i praktični primjeri pretvorbe jedinica napona i jakosti struje

Vlasnici privatnih kuća, stanova, vikendica ili malih gospodarskih prostorija priključenih na električnu mrežu često imaju potrebu pretvoriti ampere u vate ili riješiti obrnuti zadatak. Za izvođenje pretvorbi jedinica koje određuju karakteristike struje koriste se poznate formule koje se temelje na Ohmovom zakonu.

Objasnit ćemo kako ispravno izvršiti pretvorbu fizikalnih jedinica. Osim toga, u članku koji smo pripremili navedeni su načini određivanja radne snage i startnih struja kućanskih uređaja. Razrađene su nijanse izračuna presjeka komponenti električne instalacije.

Određivanje snage priključenih uređaja

Za izračun vrijednosti maksimalno moguće snage na dijelu kruga potrebno je zbrojiti pokazatelje svih priključenih uređaja. No nije sve tako jednostavno: mnogi od tih uređaja predstavljaju složene elektrodinamičke sustave, stoga je potrebno ispravno odrediti njihove parametre.

Aktivna i prividna komponenta snage

Aktivna (ili potrošena) snaga uređaja (P) određuje nepovratni gubitak električne energije tijekom njegova rada. Upravo taj pokazatelj broji električno brojilo, i stoga utječe na količinu potrošenih resursa (novca) pri radu uređaja.

Aktivnu komponentu u vatima navode za sve potrošače električne energije. Međutim, postoji još jedan pokazatelj – faktor snage (cos(f)), koji se može pronaći u tehničkoj dokumentaciji, kao i na posebnim pločicama ili naljepnicama s osnovnim parametrima.

Pomoću nje može se izračunati prividna snaga (S) uređaja prema sljedećoj formuli:

S = P / cos(f)

Fizički smisao ovih veličina može se opisati ovako: struja prividne snage ide od izvora (transformatora) do električnog uređaja, koji pretvara njegovu aktivnu komponentu, a preostalu (reaktivnu) vraća natrag u mrežu. Stoga opterećenje na komponente kruga (instalaciju i osigurače) treba izračunavati upravo uzimajući u obzir prividnu snagu.

Izračun pune snage može se provesti prema podacima koji su navedeni u tehničkom listu uređaja ili na natpisnoj pločici elektromotora.

Za većinu kućanskih uređaja faktor je jednak jedinici, stoga se djelatna i prividna snaga podudaraju. No, ako električni potrošač ima kondenzatore (kapacitete) ili zavojnicu induktiviteta, javlja se jalova komponenta.

Potrebno je obratiti pozornost na sljedeće vrste opreme:

• hladnjaci;
• perilice rublja;
• klima-uređaji;
• pumpe;
• indukcijske peći i ploče za kuhanje;
• fluorescentna rasvjetna tijela;
• televizori;
• računala i druga oprema s elektroničkim komponentama.

Također se često na električni sustav privatnih kuća ili gospodarskih objekata priključuju strojevi s elektromotorima, aparati za elektrolučno zavarivanje i druga oprema čija je prividna snaga znatno veća od potrošene. Stoga je potrebno pažljivo se upoznati s tehničkim značajkama uređaja prije njihovog priključenja na mrežu.

Startne struje kompresora i motora

Ako je kućanski uređaj opremljen elektromotorom, kompresorom, žarnom niti ili transformatorom na ulazu u napajanje, tada se pri početku rada nakratko javljaju startne struje (I_p). Njihova vrijednost može biti višestruko veća od nazivnih vrijednosti (I_n) navedenih u tehničkom listu uređaja.

Ove veličine povezane su sljedećom formulom:

I_p = k * I_n

Ovdje je k – faktor višestrukosti startne struje.

Dokumentacija za elektromotore sadrži sve podatke potrebne za izračun startne struje, uključujući i faktor višestrukosti (posljednji stupac)

Faktor višestrukosti premašuje vrijednost “2” kod sljedećih uobičajenih kućanskih uređaja:

• potopna pumpa;
• hladnjak i zamrzivač;
• snažni usisavač;
• perilica rublja;
• split sustav;
• mikrovalna pećnica;
• neonska rasvjeta;
• neke vrste električnog alata (bušilica, udarna bušilica, kompresor).

Proračun ukupne snage u prisutnosti takvih uređaja u krugu potrebno je provesti uzimajući u obzir njihove startne struje. Budući da je vrijeme povećane potrošnje električne energije kratko, a istodobno uključivanje malo vjerojatno, dovoljno je uzeti jedan uređaj s najvećom startnom strujom.

Jakost struje i parametri električne instalacije

Za određivanje potrebnog presjeka vodiča električnih instalacija i nazivne vrijednosti automatskih osigurača provodi se pretvorba ukupnog broja vata u ampere i dobiva vrijednost maksimalne trajne struje.

Usklađivanje presjeka vodiča i maksimalno dopuštene jakosti struje za instalaciju provodi se pomoću tablica koje daju proizvođači kabelskih proizvoda. Ovisno o proizvođaču, glavne vrijednosti mogu se malo razlikovati, ali uvijek moraju biti u skladu s važećim GOST 31996-2012.

Primjer tablice podudarnosti presjeka strujovodnih žila i maksimalno dopuštene dugotrajne struje ovisno o načinu polaganja instalacije

Ponekad se odabire instalacija ne s minimalno dopuštenim presjekom, već s nešto većim. To je opravdano jer rezerva propusne moći omogućuje priključivanje novih električnih uređaja bez skupog demontiranja starih i polaganja novih kabela.

Parametri ugrađenih u električnu ploču automatskih prekidača odabiru se tako da oni zajamčeno djeluju na isključenje ako jakost struje premaši vrijednost određenu kao maksimalno dopuštenu za položenu instalaciju.

Nazivna struja prekidača (I_n) izračunava se prema dopuštenoj struji kabela (I_p) po sljedećoj formuli:

I_n <= I_p / 1.45

Obično se odabire prekidač s maksimalnom među dopuštenim vrijednostima nazivne struje kako bi se smanjila vjerojatnost isključenja pri jakom, ali još dopuštenom opterećenju kruga.

Međusobna povezanost osnovnih električnih veličina

Snagu i jakost struje moguće je povezati preko napona (U) ili otpora kruga (R). Međutim, u praksi je primjena formule P = I² * R teška jer je teško točno izračunati otpor na stvarnoj dionici.

Jednofazni i trofazni priključak

Većina razvodnih mreža za kućnu upotrebu su jednofazne.

U tom se slučaju preračun prividne snage (S) i jakosti izmjenične struje (I) pomoću poznatog napona vrši prema sljedećim formulama koje proizlaze iz klasičnog Ohmovog zakona:

S = U * I

I = S / U

Danas je raširena praksa dovođenja trofazne mreže do stambenih, kućanskih i malih industrijskih objekata. To je opravdano sa stajališta minimiziranja troškova za kabele i transformatore koje snosi tvrtka koja opskrbljuje električnom energijom.

Pri dovođenju trofazne mreže ugrađuju se ulazni tropolni prekidač (gore lijevo), trofazno brojilo (gore desno) a za svaki izdvojeni krug – obični jednopolni uređaji (dolje lijevo).

Presjek žila instalacije i nazivna snaga pri korištenju trofaznih potrošača također se određuju prema jakosti struje, koja se izračunava na sljedeći način:

I_l = S / (1.73 * U_l)

Ovdje indeks “l” označava linearni karakter veličina.

Pri planiranju i kasnijem izvođenju razvoda unutar prostorije bolje je izdvajati trofazne potrošače u zasebne krugove. Uređaje koji rade na standardnih 220 V nastoji se više-manje ravnomjerno rasporediti po fazama, kako ne bi došlo do značajne neravnoteže snage.

Ponekad se dopušta mješovito spajanje uređaja koji rade i na jednu i na tri faze. Ova situacija nije najjednostavnija, pa je bolje razmotriti je na konkretnom primjeru.

Neka je u krug uključena trofazna indukcijska peć s aktivnom snagom 7,0 kW i faktorom snage 0,9. Na fazu “A” priključena je mikrovalna pećnica od 0,8 kW s faktorom “2” višestrukosti startne struje, a na fazu “B” – električno kuhalo za vodu od 2,2 kW. Potrebno je izračunati parametre električne mreže za ovaj dio.

Shema spajanja uređaja na mrežu. Pri takvoj konfiguraciji uvijek se postavlja trofazni automatski prekidač. Korištenje više jednofaznih prekidača za zaštitu je zabranjeno.

Odredimo ukupnu snagu svih uređaja:

S_i = P_i / cos(f) = 7000 / 0.9 = 7800 V*A;

S_m = P_m * 2 = 800 * 2 = 1600 V*A;

S_s = P_c = 2200 V*A.

Odredimo jakost struje svakog uređaja:

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.

Odredimo jakost struje po fazama:

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.

Struja maksimalne jakosti pri svim uključenim električnim uređajima teče kroz fazu “B” i bit će jednaka 21.9 A. Dostatna kombinacija za neometano osiguravanje funkcioniranja svih uređaja u ovom krugu jest presjek bakrenih vodiča 4,0 mm² i automatski prekidač od 20 ili 25 A.

Tipični napon kućanskih mreža

Budući da su snaga i jakost struje povezane naponom, potrebno je točno odrediti tu veličinu. Prije uvođenja u listopadu 2015. godine GOST 29322-2014 vrijednost za običnu mrežu bila je 220 V, a za trofaznu – 380 V.

Prema novom dokumentu ovi su pokazatelji usklađeni s europskim zahtjevima – 230 / 400 V, ali većina sustava kućanskog napajanja još uvijek radi po starim parametrima.

Stvarnu vrijednost napona moguće je dobiti korištenjem voltmetra. Ako su brojke znatno manje od referentnih, tada je potrebno priključiti ulazni stabilizator.

Odstupanje 5% stvarne vrijednosti od referentne dopušteno je na bilo koje vrijeme, a 10% – ne više od jednog sata. Pri smanjenju napona neki potrošači, poput električnog kuhala za vodu, žarulje sa žarnom niti ili mikrovalne pećnice, gube na snazi.

Ali ako je uređaj opremljen integriranim stabilizatorom (npr. plinski kotao) ili ima zasebno impulsno napajanje, potrošnja snage će ostati konstantna.

U ovom slučaju, uzimajući u obzir da je I = S / U, pad napona će dovesti do povećanja jakosti struje. Stoga se ne preporučuje odabir presjeka vodiča kabela “do granice” prema maksimalnim izračunatim vrijednostima, već je poželjno imati rezervu od 15-20%.

Korisni video na tu temu

Mjerenje jakosti struje multimetrom i naknadno izračunavanje snage:

Elektronski uređaj za određivanje napona, jakosti struje i automatsko izračunavanje snage:

Odrediti jakost struje, znajući napon mreže i ukupnu snagu uređaja na dijelu kruga, dovoljno je jednostavno. Složenost leži u mjerenju ili izračunavanju početnih parametara.

Ako se pojave sumnje u ispravnost pronađenog rješenja, bolje je obratiti se električarima, jer pogreške u izračunima mogu dovesti do ozbiljnih problema.

Želite li podijeliti vlastito iskustvo u pretvaranju ampera u vate? Imate li u svom arsenalu originalnu metodu koja bi mogla koristiti posjetiteljima stranice? Pišite, molim Vas, komentare u bloku ispod, postavite fotografije i postavljajte pitanja o temi članka.