Převod ampérů na watty: pravidla a praktické příklady převodu jednotek napětí a proudu

U vlastníků rodinných domů, bytů, chalup nebo malých hospodářských prostor připojených k elektřině často vzniká potřeba převést ampéry na watty nebo vyřešit opačný úkol. Pro provádění převodů jednotek, které určují charakteristiky proudu, se používají známé vzorce založené na Ohmově zákoně.

Vysvětlíme, jak správně provést převod fyzikálních jednotek. Kromě toho jsou v námi předloženém článku uvedeny způsoby stanovení pracovního výkonu a rozběhových proudů domácích spotřebičů. Byly rozebrány nuance výpočtu průřezu součástí elektroinstalace.

Stanovení výkonu připojených spotřebičů

Pro výpočet hodnoty maximálně možného výkonu na úseku obvodu je nutné sečíst údaje všech připojených spotřebičů. Ale není to tak jednoduché: mnohá z těchto zařízení představují složité elektrodynamické systémy, proto je třeba správně určit jejich parametry.

Činná a zdánlivá složka výkonu

Činný (nebo spotřebovaný) výkon zařízení (P) určuje nevratnou ztrátu elektrické energie při jeho provozu. Právě tento údaj změří elektroměr, a tudíž ovlivňuje množství spotřebovaných zdrojů (peněz) při fungování přístroje.

Činnou složku ve wattech uvádějí u všech spotřebičů elektrické energie. Existuje však ještě jeden ukazatel – účiník (cos(f)), který lze nalézt v technické dokumentaci, stejně jako na speciálních štítcích nebo etiketách se základními parametry.

Pomocí něj lze vypočítat zdánlivý výkon (S) zařízení podle následujícího vzorce:

S = P / cos(f)

Fyzikální význam těchto veličin lze popsat takto: proud se zdánlivým výkonem jde od zdroje (transformátoru) k elektrickému spotřebiči, který přeměňuje jeho činnou složku, a zbytek (jalovou) vrací zpět do sítě. Zatížení součástí obvodu (vedení a jističů) je tedy nutné počítat právě s ohledem na zdánlivý výkon.

Výpočet zdánlivého výkonu lze provést podle údajů uvedených v technickém pasu zařízení nebo na štítku elektromotoru.

U většiny domácích spotřebičů je koeficient roven jedné, takže činný a zdánlivý výkon se shodují. Pokud však elektrický spotřebič obsahuje kondenzátory (kapacity) nebo indukční cívky, vzniká jalová složka.

Je třeba věnovat pozornost následujícím typům zařízení:

• chladničky;
• pračky;
• klimatizace;
• čerpadla;
• indukční pece a varné desky;
• zářivky;
• televizory;
• počítače a další zařízení s elektronickými součástkami.

Často se také k elektrickým systémům rodinných domů nebo hospodářských objektů připojují stroje s elektromotory, zařízení pro obloukové svařování a další vybavení, u kterého je zdánlivý výkon výrazně vyšší než spotřebovaný. Proto je nutné se před připojením spotřebičů do sítě pečlivě seznámit s jejich technickými parametry.

Rozběhové proudy kompresorů a motorů

Pokud je domácí spotřebič vybaven elektromotorem, kompresorem, žhavicím vláknem nebo transformátorem na vstupu napájecího zdroje, při spuštění dochází na krátký čas ke vzniku startovacích proudů (I_p). Jejich hodnota může několikanásobně překročit jmenovité hodnoty (I_n) uvedené v dokumentaci zařízení.

Tyto veličiny jsou svázány následujícím vzorcem:

I_p = k * I_n

Zde k je koeficient násobnosti startovacího proudu.

Dokumentace elektromotorů obsahuje všechny údaje potřebné pro výpočet startovacího proudu, včetně koeficientu násobnosti (poslední sloupec)

Hodnota násobnosti překračuje “2” u následujících běžných domácích spotřebičů:

• ponorné čerpadlo;
• chladnička a mraznička;
• výkonný vysavač;
• pračka;
• split systém;
• mikrovlnná trouba;
• neonové osvětlení;
• některé druhy elektrického nářadí (vrtačka, příklepová vrtačka, kompresor).

Celkový výkon v obvodu s takovými zařízeními je nutné vypočítat s ohledem na jejich startovací proudy. Vzhledem k tomu, že doba zvýšené spotřeby je krátká a synchronní zapnutí je nepravděpodobné, postačí vzít jeden spotřebič s nejvyšším startovacím proudem.

Síla proudu a parametry elektroinstalace

Pro určení potřebného průřezu vodičů elektrického vedení a jmenovité hodnoty jističů se provádí přepočet celkového počtu wattů na ampéry a získá se hodnota maximálního trvalého proudu.

Porovnání průřezu vodičů s maximálním dovoleným proudem pro vedení se provádí pomocí tabulek poskytovaných výrobci kabelů. V závislosti na výrobci se základní údaje mohou mírně lišit, ale vždy musí odpovídat platné normě GOST 31996-2012.

Příklad tabulky shody průřezu vodivých žil a maximálního přípustného trvalého proudu v závislosti na způsobu uložení vedení

Někdy se volí vedení ne s minimálně přípustným průřezem, ale s o něco větším. Je to odůvodněné, protože rezerva propustnosti umožňuje připojit nové elektrospotřebiče bez nákladné demontáže starých a pokládání nových kabelů.

Parametry instalovaných do rozvaděče automatických vypínačů se volí tak, aby spolehlivě vybavil při překročení hodnoty proudu definované jako maximálně přípustná pro položené vedení.

Jmenovitý proud automatu (I_n) se vypočítá z přípustného proudu kabelu (I_p) podle následujícího vzorce:

I_n <= I_p / 1.45

Obvykle se volí automat s maximální povolenou hodnotou jmenovitého proudu, aby se minimalizovala pravděpodobnost vypnutí při silném, ale ještě přípustném zatížení obvodu.

Vzájemný vztah základních elektrických veličin

Výkon a proud lze propojit pomocí napětí (U) nebo odporu obvodu (R). V praxi je však obtížné použít vzorec P = I² * R, protože je složité přesně vypočítat odpor v reálném úseku.

Jednofázové a třífázové připojení

Většina rozvodů elektrické sítě pro domácí použití je jednofázová.

V tomto případě probíhá přepočet zdánlivého výkonu (S) a střídavého proudu (I) pomocí známého napětí podle následujících vzorců, vycházejících z klasického Ohmova zákona:

S = U * I

I = S / U

V současnosti se rozšířila praxe přivádění třífázové sítě k obytným, domácím a malým průmyslovým objektům. Je to odůvodněno z hlediska minimalizace nákladů na kabely a transformátory, které nese společnost dodávající elektrickou energii.

Při přivedení třífázové sítě se instaluje třípólový hlavní automat (vlevo nahoře), třífázový elektroměr (vpravo nahoře) a pro každý vyhrazený obvod – běžná jednopólová zařízení (vlevo dole).

Průřez žil vedení a jmenovitý výkon při použití třífázových spotřebičů se určuje také podle proudu, který se vypočítá takto:

I_l = S / (1.73 * U_l)

Zde index “l” označuje lineární charakter veličin.

Při plánování a následném provádění rozvodů uvnitř místnosti je lepší vyčlenit třífázové spotřebiče do samostatných obvodů. Spotřebiče pracující na standardních 220 V se snaží víceméně rovnoměrně rozložit mezi fáze tak, aby nedocházelo k výraznému nevyvážení výkonu.

Někdy se připouští smíšené připojení zařízení pracujících jak z jedné, tak ze tří fází. Tato situace není nejjednodušší, proto je lepší ji prozkoumat na konkrétním příkladě.

Nechť je do obvodu zapojena třífázová indukční pec s činným výkonem 7,0 kW a účiníkem 0,9. K fázi “A” je připojena mikrovlnná trouba 0,8 kW s koeficientem “2” násobnosti startovacího proudu, a k fázi “B” – rychlovarná konvice 2,2 kW. Je nutné vypočítat parametry elektrické sítě pro tento úsek.

Schéma zapojení spotřebičů k síti. Při této konfiguraci se vždy instaluje třífázový jistič. Použití několika jednofázových jističů pro ochranu je zakázáno.

Určíme zdánlivý výkon všech zařízení:

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.

Určíme proud každého spotřebiče:

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 proud v jednotlivých fázích:

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.

Proud maximální síly při všech zapnutých elektrických spotřebičích protéká fází “B” a bude roven 21,9 A. Dostačující kombinací pro bezproblémové zajištění fungování všech zařízení v tomto obvodu je průřez měděných vodičů 4,0 mm² a jistič na 20 nebo 25 A.

Typické napětí domovních sítí

Vzhledem k tomu, že výkon a proud jsou svázány napětím, je nutné tuto hodnotu přesně určit. Před zavedením od října 2015 normy GOST 29322-2014 byla hodnota pro běžnou síť 220 V a pro třífázovou 380 V.

Podle nového dokumentu byly tyto údaje uvedeny do souladu s evropskými požadavky – 230 / 400 V, ale většina systémů domácího elektrického zásobování stále funguje podle starých parametrů.

Skutečnou hodnotu napětí lze získat pomocí voltmetru. Pokud jsou čísla výrazně nižší než referenční, je nutné připojit vstupní stabilizátor.

Odchylka 5 % skutečné hodnoty od referenční je přípustná po libovolnou dobu, a 10 % – nejvýše po dobu jedné hodiny. Při poklesu napětí některé spotřebiče, jako je rychlovarná konvice, žárovka nebo mikrovlnná trouba, ztrácejí na výkonu.

Pokud je však zařízení vybaveno integrovaným stabilizátorem (například plynový kotel) nebo má samostatný spínaný zdroj, zůstane příkon konstantní.

V tomto případě, vzhledem k tomu, že I = S / U, pokles napětí povede ke zvýšení proudu. Proto se nedoporučuje volit průřez kabelových žil “na těsno” k maximálním vypočteným hodnotám, ale je vhodné mít rezervu 15-20 %.

Užitečné video k tématu

Měření proudu multimetrem a následný výpočet výkonu:

Elektronické zařízení pro určení napětí, proudu a automatický výpočet výkonu:

Určit proud, znáte-li napětí sítě a celkový výkon spotřebičů v úseku obvodu, je poměrně jednoduché. Obtíž spočívá v měření nebo výpočtu výchozích parametrů.

Pokud máte pochybnosti o správnosti nalezeného řešení, je lepší obrátit se na elektrikáře, protože chyby ve výpočtech mohou vést k vážným problémům.

Chcete se podělit o vlastní zkušenosti s převodem ampérů na watty? Máte ve svém arzenálu originální metodu, která by se mohla hodit návštěvníkům webu? Pište prosím komentáře do bloku níže, vkládejte fotografie a pokládejte otázky k tématu článku.