При использовании и разработке электроприборов нередко необходимо вычислить потребляемый ток и мощность. К примеру, какое сечение провода выбрать, чтобы запитать нагреватель мощностью 2 кВт? Или обратная задача — приборы какой мощности потянет проводка, способная обеспечить ток 20 А? В этой статье мы научимся делать перевод ампер в ватты, а заодно переведем ватты в амперы.
Как связана мощность с силой тока — вспоминаем физику
Электрическая мощность тесно связана с напряжением на участке цепи и током, через этот участок протекающим. Чем выше ток и напряжение, тем выше мощность. Эта прямая зависимость выражается формулой, которую мы помним (или должны помнить) еще со школы:
P = U*I, где:
- P — мощность в ваттах (Вт);
- I — ток в амперах (А);
- U — напряжение в вольтах (В).
Как определить мощность по току
Я думаю, вы уже поняли, как перевести амперы в ватты. Для этого нужно воспользоваться формулой, приведенной выше. Как перевести амперы в киловатты (кВт), объяснять не стоит. Практически каждый из нас знает, как перевести, скажем, граммы в килограммы: 1 000 г = 1 кг. То же самое и с током, напряжением, мощностью, весом и т. п. То есть 1 000 Вт = 1 кВт. Получаем мощность в ваттах, сдвигаем десятичную запятую влево на 3 знака. Если знаков меньше, дополняем нулями.
- 2 000 Вт = 2 кВт;
- 200 Вт = 0.2 кВт;
- 20 Вт = 0.02 кВт;
- 2 Вт = 0.002 кВт.
Преобразовав формулу, приведенную выше, можно пересчитать мощность в ток, если известно напряжение, и мощность в напряжение по известному току. Ватты или киловатты в амперы переводятся так:
I = P / U
Для перевода ватт или киловатт в вольты воспользуемся такой формулой:
U = P / I
Важно! Если мощность измеряется в киловаттах (кВт), придется привести всех «участников программы» в единицы «кило» — килоампер (кА), киловольт (кВ). Или поступить наоборот — перевести киловатты в ватты.
Сила тока будет зависеть и от сопротивления цепи — выше сопротивление, ниже ток. Если необходимо рассчитать мощность по напряжению, а ток неизвестен, но известно сопротивление цепи, то можно сначала рассчитать ток I = U / R, а потом мощность. Или воспользоваться номограммой, которая более информативна. Она позволит рассчитать ток, напряжение, мощность и сопротивление по известным параметрам:
Есть и еще одна шпаргалка для расчета мощности и тока. Правда, она составлена только для нескольких наиболее распространенных напряжений.
| Мощность, Вт | Ток, А при напряжении | ||||
|---|---|---|---|---|---|
трехфазное 380 В | 220 В | 24 В | 12 В | 6 В | |
5 | 0.008 | 0.02 | 0.21 | 0.42 | 0.83 |
6 | 0.009 | 0.03 | 0.25 | 0.5 | 1.00 |
7 | 0.01 | 0.03 | 0.29 | 0.58 | 1.17 |
8 | 0.01 | 0.04 | 0.33 | 0.67 | 1.33 |
9 | 0.01 | 0.04 | 0.38 | 0.75 | 1.5 |
10 | 0.015 | 0.05 | 0.42 | 0.83 | 1.67 |
20 | 0.03 | 0.09 | 0.83 | 1.67 | 3.33 |
30 | 0.045 | 0.14 | 1.25 | 2.5 | 5.00 |
40 | 0.06 | 0.13 | 1.67 | 3.33 | 6.67 |
50 | 0.076 | 0.23 | 2.03 | 4.17 | 8.33 |
60 | 0.09 | 0.27 | 2.50 | 5.00 | 10.00 |
70 | 0.1 | 0.32 | 2.92 | 5.83 | 11.67 |
80 | 0.12 | 0.36 | 3.33 | 6.67 | 13.33 |
90 | 0.14 | 0.41 | 3.75 | 7.50 | 15.00 |
100 | 0.15 | 0.45 | 4.17 | 8.33 | 16.67 |
200 | 0.3 | 0.91 | 8.33 | 16.67 | 33.33 |
300 | 0.46 | 1.36 | 12.50 | 25.00 | 50.00 |
400 | 0.6 | 1.82 | 16.7 | 33.33 | 66.67 |
500 | 0.76 | 2.27 | 20.83 | 41.67 | 83.33 |
600 | 0.91 | 2.73 | 25.00 | 50.00 | 100.00 |
700 | 1.06 | 3.18 | 29.17 | 58.33 | 116.67 |
800 | 1.22 | 3.64 | 33.33 | 66.67 | 133.33 |
900 | 1.37 | 4.09 | 37.50 | 75.00 | 150.00 |
1 000 | 1.52 | 4.55 | 41.67 | 83.33 | 166.67 |
Важно! Таблица справедлива лишь для постоянного тока и переменного с активной нагрузкой. К примеру, электроплитой, лампой накаливания, нагревателем. Если в цепи переменного тока стоит, скажем, электромотор, то значение мощности будет иное, поскольку мотор имеет реактивную составляющую.
И последнее. Многие из вас замечали, что электрическую мощность иногда выражают не в ваттах, а в вольт-амперах (ВА). Если между этими обозначениями отличия? Безусловно. ВА — это полная мощность, т. е. мощность, передаваемая источником. Причем часть ее преобразуется в тепло или совершает работу (активная мощность), другая часть передается электромагнитным полям цепи. Вт — только активная (полезная) мощность. То есть вольт-ампер и ватт — не одно и то же. С активной мы разобрались. Теперь займемся реактивной.
к содержанию ↑Реактивная мощность
В одно- и трехфазных сетях напряжение переменное. Именно такое, к примеру, в наших розетках. Чем же отличается расчет полной мощности для цепей переменного тока? Если нагрузка активная, то ничем, хотя правильная формула для однофазных цепей переменного тока выглядит так:
Pa = U * I * cosφ
Здесь мы видим какой-то косинус φ. Что это такое? Это коэффициент мощности, который изменяется в зависимости от характера нагрузки. То есть это угол, на который ток отстает от напряжения. При активной нагрузке φ равно нулю, а косинус нуля — единица. Если нагрузка реактивная, то появляется угол, на который ток начинает отставать. Чем больше в нагрузке реактивной составляющей, тем значение φ больше, а его косинус — меньше.
Если мы хотим рассчитать реактивную мощность (ВАР), то воспользуемся такой формулой:
Q = U * I * sinφ
Для справки. Реактивная мощность — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приемника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний.
Если нам необходимо сделать расчет для трехфазной сети, то придется полученное значение умножить на корень квадратный из трех: P = 1.73 *U * I * cosφ и P = 1.73 *U * I * sinφ.
к содержанию ↑Как быстро посчитать ток по мощности для однофазной и трехфазной сети переменного тока
Для того чтобы пересчитать ватты в амперы для цепей переменного тока с реактивной нагрузкой, достаточно преобразовать формулы, рассмотренные выше:
- Одна фаза — I = P / (U * cosφ).
- Три фазы — I = P / (1.73 * U * cosφ).
Пример расчета для низковольтных цепей постоянного и переменного тока
Теперь от теории к практическим расчетам. Вот несколько примеров расчета:
Постоянный
- Лампа 50 Вт, сеть постоянного тока, напряжение 12 вольт.
На заметку. Поскольку у вас цепь постоянного тока, реактивную мощность можно не рассчитывать.
Ток:
- I = P / U = 50 / 12 = 4.17 А.
Мощность:
- P = I *U = 4.17 * 12 * 1 = 50 Вт.
- В цепь постоянного тока включен резистор сопротивлением 1 кОм. При этом падение напряжения на нем составляет 45 В. Какая мощность будет рассеиваться на элементе?
Воспользуемся законом Ома, чтобы узнать величину тока, протекающего через резистор. I = U/R = 45 / 1 000 = 0.045 А, или 45 мА. Теперь мы можем узнать мощность. P = U * I = 45 * 0.045 = 2 Вт.
- Какой мощности должен быть резистор номиналом 12 Ом, чтобы при его подключении к источнику постоянного напряжения 32 вольта он не сгорел.
Напряжение и сопротивление у нас есть. Попробуем воспользоваться номограммой, приведенной в начале статьи. Согласно ей мощность, которая будет рассеиваться на резисторе, равна: P = U2 / R = 1 024 / 12 = 85.3 Вт. Берем полуторный, а лучше двукратный запас, и получаем P = 85.3 * 2 = 170 Вт.
Переменный
- Электрочайник 2 кВт, сеть однофазная переменного тока. Напряжение 220 вольт.
Ток:
- Активный — Ia = P / (U * cosφ) = 2000 / (220 * 1) = 9.09 А.
- Реактивный — Ir = P / (U * sinφ) = 2 000 / (220 * 0) = 0.
Мощность:
- Активная — Pa = Ia *U * cosφ = 9.09 * 220 * 1 = 2 000 Вт или 2 кВт.
- Реактивная — Pr = Ir *U * sinφ = 2 000 * 220 * 0 = 0.
- Асинхронный двигатель 0.25 кВт с cosφ = 0.92 включен в однофазную сеть переменного тока 220 В.
Ток:
- Активный — Ia = P / (U * cosφ) = 250 / (220 * 0.92) = 1.235 А.
- Реактивный — Ir = P / (U * sinφ) = 250 / (220 *0.39) = 2.91.
Мощность:
- Активная — Pa = Ia *U * cosφ = 1.235 * 220 * 0.92 = 250 Вт.
- Реактивная — Q = Ir *U * sinφ = 2.91 * 220 * 0.39 = 249.6 Вт.
- Асинхронный трехфазный двигатель 0.25 кВт с cosφ = 0.67 включен в трехфазную сеть переменного тока. Напряжение 380 В.
Ток:
- Активный — Ia = P / (U * cosφ) = 250 / (1.73 * 380 * 0.67) = 0.567 А.
- Реактивный — Ir = P / (U * sinφ) = 250 / (1.73 * 380 * 0.34) = 1.11 А.
Мощность:
- Активная — P = 1.73 * Ia *U * cosφ = 1.73 * 0.567* 380 * 249 = Вт.
- Реактивная — Q = 1.73 * Ir *U * sinφ = 1.73 * 1.11 * 380 * 248 = Вт.
Мы разобрались с переводом ампер в ватты и наоборот. Даже для переменного тока и реактивной нагрузки это не особо сложно, а с постоянным током разберется и школьник.
Предыдущая
Загрузка...
