Амперы и киловатты являются основными характеристиками электроэнергии. Значение ампер еще называют нагрузкой, а киловатт – мощностью. Необходимость перевода этих единиц из одной в другую возникает, когда нужно понять, какое защитное реле можно установить в электрической цепи, чтобы не повредить подключенный к ней прибор.
В материале, который изложен ниже, даются конкретные примеры и формулы расчетов для разных типов электрических сетей и пояснения по проведению таких расчетов.
Если мы посмотрим на маркировку большинства устройств, которые работают от электросети, то в обозначениях характеристик прибора обычно указывается только сила тока, то есть значение в амперах. Но есть еще и мощность тока, которая измеряется в киловаттах. А этот показатель особенно важен, когда нужно подобрать защитное сетевое устройство, которое устанавливается в электрическую сеть. Правильный выбор автоматического реле позволяет обезопасить подключаемые к сети устройства от выхода из строя из-за пиковых нагрузок напряжения, а провода сети от возгорания. Теорию и примеры таких расчетов мы рассмотрим ниже.
Необходимость перевода ампер в киловатты
Мощность и сила тока две основные характеристики, которые необходимо знать, чтобы правильно установить защитные устройства при работе с электрическими приборами, подключаемыми к сети. Каждый подключенный к сети прибор должен быть защищен индивидуально подбираемыми защитными устройствами. В то же время, проводка электросети может оплавиться и загореться, если защитные устройства подобраны неправильно и не соответствуют техническим характеристикам сети. Ведь все электрические провода, которые используются, имеют собственную токонесущую способность, зависящую от сечения жилы провода, причем нужно учитывать материал, из которого эти жилы произведены.
Защитные устройства обычно срабатывают при скачках напряжения, которые могут вывести из строя приборы, включенные в сеть на этот момент. Чтобы этого не произошло, защита должна отключить ветку, к которой подключены маломощные приборы. Но на реле стоит только обозначение силы тока в амперах. А электроприборы, которые мы включаем в сеть, маркируются потребляемой мощностью в ваттах и киловаттах. Связь между мощностью и силой тока очень тесная.
Чтобы это понять, нужно разобраться в терминологии и принципах действия электрической сети.
- Обычно рассматривают напряжение в сети, которое представляет собой разность потенциалов, то есть работу, которая происходит при перемещении электрического заряда от одной точки в электрической сети к другой. Напряжение в любой электрической сети обозначается в вольтах.
- Силой тока, которая измеряется в амперах, называется число ампер, проходящих по проводнику за определенную единицу времени.
- Мощностью тока называется скорость перемещения заряда по проводнику и измеряется она в ваттах или киловаттах.
Чтобы электрические приборы высокой мощности могли нормально работать в сети, она должна обладать высокой скоростью передачи энергии, проходящей через эту сеть, то есть в сети должен быть ток высокой мощности. Поэтому автоматы, которые срабатывают на увеличение нагрузки на прибор, должны иметь более высокий порог реакции на пиковую нагрузку, чем для менее мощных устройств, подключаемых к данной конкретной электрической сети. Для создания резерва безопасности работы таких автоматов и возникает необходимость расчета точной нагрузки.
Правила перевода единиц
В инструкциях ко многим приборам попадаются обозначения в вольт-амперах. Различие их необходимо только специалистам, которым эти нюансы важны в профессиональном плане, но для обычных потребителей это не так важно, потому что используемые в этом случае обозначения характеризуют почти одно и то же. Что же касается киловатт/час и просто киловатт, то это две различных величины, которые нельзя путать ни при каких условиях.
Чтобы определить электрическую мощность через показатель сетевого тока, можно использовать различные инструменты, с помощью которых производятся замеры и вычисления:
- с помощью тестера;
- используя токоизмерительные клещи;
- производя вычисления на калькуляторе;
- с помощью специальных справочников.
Применив тестер, мы измеряем напряжение в интересующей нас электросети, а после этого используем токоизмерительные клещи для определения силы тока. Получив нужные показатели, и применив существующую формулу расчета постоянного и переменного тока, можно рассчитать мощность. Имеющийся результат в ваттах при этом делим на 1000 и получаем количество киловатт.
Однофазная электрическая цепь
В основном все бытовые электросети относятся к сетям с одной фазой, в которых применяется напряжение на 220 вольт. Маркировка нагрузки для них записывается в киловаттах, а сила тока в амперах и обозначается как АВ.
Для перевода одних единиц в другие, применяется формула закона Ома, который гласит, что мощность (P) равна силе тока (I), умноженной на напряжение (U). То есть, расчет будет выглядеть так:
Вт = 1А х 1В
На практике такой расчет можно применить, например, к обозначениям на старых счетчиках учета расхода электроэнергии, где установленный автомат рассчитан на 12 А. Подставив в имеющуюся формулу цифровые значения, получаем:
12А х 220В = 2640 Вт = 2,6 КВт
Расчеты для электрической сети с постоянным и переменным током практически ничем не отличаются, но справедливы только при наличии активных приборов, которые потребляют энергию, например, электрические лампы накаливания. А когда в сеть включены приборы с емкостной нагрузкой, тогда появляется сдвиг фаз между током и напряжением, который является коэффициентом мощности, записываемым как cos φ. При наличии только активной нагрузки, этот параметр обычно равен 1, а вот при реактивной нагрузке в сети, его приходится учитывать.
В случаях, когда нагрузка в сети смешанная, значение этого параметра колеблется около 0,85. Уменьшение реактивной составляющей мощности, ведет к уменьшению потерь в сети, что повышает коэффициент мощности. Многие производители при маркировке прибора, указывают этот параметр на этикетке.
Трехфазная электрическая сеть
Если брать пример с трехфазной сетью, то здесь все обстоит несколько по-другому, так как задействовано три фазы. Производя расчеты, нужно взять значение электрического тока одной из фаз, которое умножается на величину напряжения в этой фазе, после чего полученный результат умножается на cos φ, то есть на сдвиг фаз.
Сосчитав, таким образом, напряжение в каждой фазе, складываем полученные результаты и получаем суммарную мощность прибора, который подключен к трехфазной сети. В формулах это выглядит так:
Ватт = √3 Ампер х Вольт или Р = √3 х U x I
Ампер = √3 Вольт или I = P/√3 x U
При этом нужно иметь в виду, что существует разница фазного и линейного напряжения и тока. Но формула расчета остается одной и то же, кроме случая, когда соединение сделано в виде треугольника, и нужно произвести расчет нагрузки индивидуального подключения.
Для цепей с переменным током существует негласное правило такого расчета: сила тока делится пополам, чтобы подобрать мощность защитных и пусковых реле. Это же правило применяется и когда рассчитывают диаметр проводника в таких электрических цепях.
Перевод ампер в киловатты
Сейчас в Интернете есть множество специальных программ, в которых прямо онлайн можно, подставив свои данные, произвести нужные расчеты. Но если по какой-то причине подключиться к Интернету невозможно, а сделать расчет необходимо в данный момент, достаточно произвести простые арифметические действия, чтобы получить искомый результат.
Пример 1 – перевод для однофазной сети 220 В
Чтобы рассчитать, например, предельную мощность автоматического однополюсного реле с номинальным током 16А, производим расчет по формуле:
P = U x I
Подставляя в формулу цифровые значения получаем:
Р = 220В х 16А = 3520Вт = 3,5КВт
То есть реле-автомат, который можно установить в эту электрическую цепь, должен выдерживать нагрузку подключенных приборов не ниже 3,5 КВт.
Так же можно подсчитать сечение провода, например, для тостера на 1,5 КВт:
I = P : U = 1500 : 220 = 7А
Но при этом достаточно важным фактором является то, что при подборе проводов нужно учитывать материал используемого проводника. Так, используя медный провод, необходимо знать, что он выдержит нагрузки вдвое большие, чем алюминиевый провод такого же сечения.
Пример 2 – обратный перевод в однофазной бытовой сети
Теперь рассмотрим усложненную задачу, когда в сети задействовано несколько подключенных электрических устройств, для которых нужно подобрать автоматическое реле, оптимально выдерживающее мощность подключенных приборов, например, когда одновременно подключены:
- 2 лампы накаливания по 100 Вт;
- бытовой обогреватель мощностью 2 кВт;
- телевизор мощностью 0,5 кВт.
Чтобы подсчитать общую мощность подключенных к сети приборов, работающих одновременно, нужно их мощность в киловаттах перевести в ватты и суммировать данные:
100+100+2000+500= 2700Вт или 2,7кВт
Показатель силы тока в этом конкретном случае будет:
I = P : U = 2900Вт : 220В = 13,2А
То есть, в имеющемся примере расчета, необходимо установить автомат с номинальным током, который равен или превышает полученное значение. По расчетам, выбирая однофазное стандартное реле, вполне достаточно поставить сюда автомат на 16А.
Пример 3 – расчет для трехфазной сети ампер в киловатт
Делая расчет перевода одних единиц в другие, в этом примере меняется только формула расчета. Для примера возьмем автомат с номинальным током 20А и произведем расчет, какую мощность сети он выдержит:
Р = √3 х 380В х 20А = 13148 = 13,1 кВт
То есть, исходя из полученных данных, трехфазный автомат на 20А сможет выдержать нагрузку 13,1 КВт.
Пример 4 – обратный перевод в трехфазной сети
Когда мы знаем мощность прибора, подключенного к трехфазной сети, то вычислить оптимальный ток для автомата не составит особого труда. Возьмем прибор на 13кВт, что в ваттах составит 13000 Вт.
Сила тока составит I = 13000: (√3 х 380) = 20А
Получается, что для подключения такого трехфазного прибора нужен автомат не менее 20А.
Вывод
Если вернуться к однофазной сети на 220В, то существует правило, что 1 кВт равен 4,54А, то есть 1А = 0,22кВт или 220В.
Как видно из приведенных формул и вычислений, везде при расчетах используется закон Ома, где сила электротока является обратной сопротивлению. Зная теперь все необходимые для расчетов формулы, вы самостоятельно можете произвести необходимые действия, чтобы выбрать нужное для подключения автоматическое реле, которое можно включить в электрическую сеть с гарантией того, что все приборы, подключенные к ней, будут в безопасности.
Как вам статья?
