Что измеряют в амперах амперы — единицы измерения силы

Что измеряют в амперах амперы — единицы измерения силы

Заряженные частицы при продольном движении через проводник переносят электрический заряд. Перемещение зарядов носит название электрического тока. В металлических проводниках это движение электронов. От количества электронов и скорости их перемещения зависит величина переносимого заряда за один и тот же промежуток времени.

Какие характеристики определяют силу тока в 1 ампер

Если расположить в вакууме параллельно пару проводников длиной в метр на расстоянии в 1 м и пропустить по ним электрический ток, они станут взаимодействовать друг с другом. Когда электричество будет протекать однонаправленно, проводники будут притягиваться, в разных направлениях – отталкиваться. Это явление было рассмотрено, как определяющее для единицы силы тока. Величину, которая вызывала взаимодействие этих проводников между собой с силой 2*10-7 Н, было принято считать силой тока, равной 1 Ампер. Единица именована по фамилии А. М. Ампера, француза, и принята к обозначению в системе СИ.

Информация. Скорость протекания зарядов через металлический проводник – это то, что измеряется в амперах. Количество электричества в 1 кулон (Кл), проходящее через Sсеч токовода за 1 секунду (с), равно силе тока в 1 Ампер (А).

Закон Ампера – определение

Андре Ампер в 1920 году дал определение тому, с какой силой магнитное поле влияет на проводник, помещённый в него. Он установил прямое соотношение между силой, возникающей вокруг проводника, силой тока, модулем магнитной индукции и синусом угла между вектором магнитной индукции и направлением тока. Выражение имеет вид:

где:

  • FА – сила Ампера, Н;
  • В – модуль магнитной индукции;
  • I – сила тока, А;
  • L – длина отрезка проводника, м.

Определение справедливо для проводника, по которому происходит постоянно направленное движение электронов.

Закон Ома

Один из законов электротехники, который выведен путём экспериментальных исследований, – эмпирический. С его помощью установлена связь между сопротивлением проводника, напряжением на его концах и силой тока, проходящего через проводник. Ом Георг, немецкий физик, в 1826 году провёл ряд опытов и вывел зависимость между этими величинами, которую можно раскрыть так: сила тока находится в прямой зависимости от разности потенциалов на концах проводника и в обратной от его сопротивления. Формула Закона Ома:

где:

  • I – сила тока, А;
  • U – напряжение (разность потенциалов), В;
  • R – сопротивление проводника, Ом.

Ампер – это единица количества электричества на участке цепи, полученная в результате деления напряжения величиной в 1 вольт на сопротивление в 1 Ом.

Внимание! Из этого выражения, например, следует, что, если при неизменном сопротивлении увеличить напряжение в два раза, то ток тоже увеличится вдвое. Если при постоянном значении напряжения увеличить вдвое сопротивление, то он уменьшится в два раза.

Формула применяется для участка цепи, по которому движение электронов происходит в одном направлении. В случае переменного электричества с одной фазой, формула меняет вид:

  • I – сила тока, А;
  • U – разность потенциалов, В;
  • Z – полное (комплексное) сопротивление цепи, Ом.

Если цепь включает в себя, наряду с активными компонентами, ещё и реактивные, направление движения электронов имеет гармонические колебания, то этот закон описывает зависимость комплексных величин.

Кратные и дольные единицы

Ампер – единица измерения немаленькая. Его дольные единицы обозначают приставками, которые можно найти в международной системе обозначений единиц СИ. На практике используют только несколько кратных единиц для обозначения ампер. Для того чтобы разложить ампер на доли или узнать, сколько маленьких величин в него входит, существует специальная программа – электронный калькулятор-конвертер.

Очень маленькие токи исчисляются в тысячных долях ампера – миллиамперах (mА), это 1*10-3А. Ещё меньшее значение этой величины обозначают в микроамперах (μА), это 1 *10-6 А. Электронные схемы современных гаджетов работают с такими величинами.

Нагревательные, осветительные приборы и крупная бытовая техника пропускают через свои цепи токи от 0,1 А и выше.

Интересно. Нервная система человека начинает реагировать на прохождение тока силой от 0,5 мА. Его значение, превышающее 50 мА, уже опасно для здоровья. Действие переменного тока величиной 100 мА в течение 2-3 сек смертельно.

При определении эталона и тарировании приборов приходилось измерять величины взаимодействия между парой катушек с обмотками из большого количества витков провода очень малого сечения.

Связь с другими единицами СИ

Что такое амперы с точки зрения связи между электрическими единицами, можно увидеть на примерах:

  • при силе тока в 1 ампер (А) поперечное сечение проводника за одну секунду пропускает через себя заряд в 1 кулон (Кл);
  • при подаче заряда силой 1 ампер к обкладкам конденсатора с ёмкостью 1 Ф напряжение на пластинах будет расти, увеличиваясь каждую секунду на 1 В;
  • ёмкость гальванических источников и аккумуляторов измеряется в ампер-часах (А*ч, или А*h), 1 А*ч = 3660 Кл, такое количество электричества протекает через проводник за 1 час;
  • отдаваемая максимальная мощность (ватт) выпрямителей или блоков питания – вторая по значению характеристика подобных источников, имеет маркировку В*А;
  • величина электричества в разряде молнии равна приблизительно 500 килоамперам (1 кА = 10³ А);
  • лампочка накаливания мощностью 0,1 киловатт (кВт) потребляет 0,5 А.

Обозначение количества ампер наносится на корпуса автоматических выключателей и предохранителей.

Сила тока в быту

Для того чтобы защитить бытовые сети от коротких замыканий и перегрузок, в цепь переменного электричества устанавливают автоматы. Это выключатели, рассчитанные на предельные значения, при которых происходит автоматическое разъединение цепи.

Так, автомат, рассчитанный на 2 ампера, выдержит кратковременную нагрузку до 2-х ампер, при кратковременной нагрузке большей, чем 2 А, он выключится. Существует понятие «время токовая характеристика (ВТХ)». Это параметр, который показывает зависимость времени срабатывания устройства от отношения тока, проходящего через выключатель, к его номинальному току срабатывания.

ВТХ имеет буквенные индексы, которые наносятся на корпус автоматического выключателя. Они обозначают кратность установки электромагнитного разъединителя к номинальному току автомата. Это самое маленькое значение, при котором произойдёт мгновенное отключение.

Буквенные индексы, обозначающие ВТХ, бывают:

  • В (3 – 5* In);
  • С (5 – 10* In);
  • D (10 – 20* In).

При монтаже электрической проводки производится расчёт максимальной мощности потребителей, сечения применяемых проводов. При расчётах следят за тем, чтобы максимальная сила тока не превышала допустимого значения для выбранного сечения.

Перспективы единицы силы тока в будущем

Когда определено, что такое амперы, можно рассмотреть перспективы этой единицы в будущем. В 2011 году на международной конференции оговорены условия предстоящей ревизии обозначений единиц в системе СИ.

Предложенные новые эталоны должны повысить точность различных измерений в любом временном, метрическом и географическом векторах без утраты точности. Ампер не потерпит особых изменений, кроме того, что его величина станет обозначаться в зависимости от данного числа.

На сегодняшний день ампер – это результат воображаемого процесса, в котором представляют возникновение силы между двумя проводниками безразмерной длины. Практически это невозможно воспроизвести, потому что нет таких длинных и тонких проводов. На конференции решили применить новую идею. Она будет основываться на физических константах или атомных свойствах. Такой физической константой будет заряд электрона.

Читайте также:  Вакуумный усилитель тормозов устройство, принцип работы, неисправности

Внимание! Современное определение: 1 ампер – это движение электронов соответствующее потоку 1/1,6*10-19 элементарных зарядов в 1 секунду.

Практическим инструментом послужит одноэлектронный насос, который позволяет перемещать в течение одного своего цикла фиксированное количество электронов.

В будущем, ампер – это мера силы тока, определение которого перестало описываться вымышленной виртуальной установкой, приобрело прочную, фундаментальную основу.

Видео

Ампер: характеристика единицы измерения силы тока

Время на чтение:

Традиционный символ I происходит от французского словосочетания intensité du courant, что на русском языке означает «сила тока». Эта фраза часто используется в старых текстах. В современной практике её зачастую укорачивают до слова «ток». Обозначение I было впервые использовано самим Андре-Мари Ампером, в честь которого названы единица электрического тока и разработанный им закон.

Великий учёный

Имя André-Marie Ampère увековечено среди имён других 72 учёных на первом этаже Эйфелевой башни. Его вклад в науку заложил фундамент для понимания явлений электромагнетизма. Хоть Андре-Мари был не первым человеком, обнаружившим связь между электричеством и магнетизмом, он впервые попытался теоретически объяснить и продемонстрировать, как в математических выражениях расписывается связь между этими явлениями. Ампер с помощью устройства собственного изобретения смог измерить ток, а не просто зафиксировать его присутствие.

Учёный родился в Лионе в 1775 году и был современником Французской революции. Будучи сыном коммерсанта и чиновника, он с ранних лет проявлял страсть к математике, а став подростком, читал сложные трактаты Эйлера и Лагранжа. Получил должность профессора математики Парижской политехнической школы в 1809 году, а в 1814 г. был избран членом Академии наук. Хоть Андре-Мари преподавал математику, его интересы распространялись на многие области, в том числе на химию и физику.

Наиболее значимый документ Ампера по теории электричества был опубликован в 1826 году. Теоретические основы, представленные в этом труде, стали фундаментом для дальнейших открытий в области электричества и магнетизма. Получив известность и признание в высокоуважаемых академиях и научных организациях мира, Ампер избегал публичности и чувствовал себя счастливым только в скромной лаборатории в Париже.

Несмотря на достижения и место в обществе, судьба учёного сложилась довольна трагично. В 1793 году его отца гильотинировали за политические убеждения. Это событие стало причиной глубокой депрессии Андре-Мари и едва не свело его с ума. Первая жена рано ушла из жизни после продолжительной болезни, второй брак был неудачным и несчастливым. Сам Ампер умер в 1836 году от воспаления лёгких в Марселе и был похоронен на кладбище Монмартр в Париже.

Электрический ток

Электричеством называют форму энергии, основанной на наличии электрических зарядов в веществе. Вся материя состоит из атомов, а атомы содержат заряженные частицы. Каждый протон в атомном ядре содержит одну единицу положительного электрического заряда, а каждый электрон, вращающийся вокруг ядра, несёт в себе единицу отрицательного. Электрические явления возникают, когда электроны покидают атомы: потеря одного или нескольких из них превращает атом в положительно заряженный ион. Все явления, происходящие с зарядами, могут быть отнесены к двум основным категориям:

  • статическое электричество;
  • электрический ток.

Первый термин описывает поведение зарядов в состоянии покоя. Подобные явления хорошо иллюстрируют наэлектризованные волосы — они будут отталкиваться друг от друга, поскольку обладают одним зарядом.

Электрический ток имеет отношение к поведению зарядов в движении. Чтобы они перемещались непрерывно, им нужно обеспечить беспрепятственный маршрут. Путь для зарядов называют электрической цепью. Простейшая электрическая цепь, как правило, состоит из следующих элементов:

  • источника;
  • нагрузки;
  • соединяющих проводников.

Электрическим током называют любое движение носителей электрических зарядов: субатомных частиц (электронов или протонов), ионов (атомов, потерявших или набравших электроны) или квазичастиц (дырок в полупроводниках, которые можно рассматривать в качестве положительно заряженных носителей).

Ток в проводнике представляет собой движение электронов в одном направлении (постоянный) или с периодической сменой направления движения (переменный). В газах и жидкостях он состоит из потока положительных ионов в одном направлении вместе с потоком отрицательных в обратном. Существуют и другие его виды, например, пучки протонов, позитронов или других заряженных мюонов в ускорителях частиц.

В отношении общепринятого направления тока существует некоторое противоречие, основа которого была заложена более двух веков назад. Поскольку в те времена электроны ещё не были обнаружены, учёные предположили, что перемещаемые частицы несли положительный заряд. Традиция обозначать направление тока как направление движения положительных частиц не забыта и сейчас, хоть в проводниках носителями заряда являются электроны.

Единица и определение

Важнейшей характеристикой для описанных явлений является количественное измерение потока заряженных частиц. Этот показатель называют силой тока, его единица измерения — ампер (обозначается A). В численном выражении 1 ампер равен единичному заряду (1 кулону), проходящему через точку в цепи за единицу времени (1 секунду). Таким образом, A можно рассматривать как скорость потока I=Q/T, имеющую такой же смысл для заряда, как и скорость для физических тел. Широко применяются следующие кратные единицы:

  • 10 −6 А — микроампер мкА;
  • 10 −3 А — миллиампер мА;
  • 10 3 А — килоампер кА.

Эволюция эталона

В знак признания фундаментальных работ великого физика André-Marie Ampère название ампер было принято в качестве электрической единицы измерения на международной конвенции в 1881 году. По международному определению 1883 года 1ампером являлся ток, способный при прохождении раствора нитрата серебра выделить 0,001118000 грамм серебра за секунду. Более поздние замеры показали, что принятый эквивалент составлял 0,99985 A, поэтому способы расписать ампер через явления электролиза со временем перестали удовлетворять из-за растущих требований к точности.

С 1948 года A (amper) был определён в Международной системе единиц как неизменяющийся ток, протекающий в двух параллельных проводниках бесконечной длины и ничтожно малого сечения, помещённых на расстоянии одного метра друг от друга в вакууме, и производящий между ними силу взаимодействия, равную 2х10 -7 ньютонов на метр длины. Это определение базируется на явлении электромагнетизма, связывая метр, килограмм и электрические единицы магнитной постоянной (1.25663706х10 -6 м кг с -2 А -2) .

Реализация такого эталона основана на работе сложных электромеханических устройств. Их точность ограничивается десятимиллионными долями, что недостаточно для современных нужд. Эта проблема классического определения ампера привела к новой практической реализации. В соответствии с ней все электрические единицы рассматриваются как производные от электрических квантовых стандартов на основе эффекта Джозефсона и квантового эффекта Холла. Подобная привязка позволяет воспроизводить единицу с точностью до миллиардных долей.

Будущее величины в СИ

В 2005 году Международный комитет мер и весов начал первые приготовления к переопределению единиц СИ с целью привязки их к естественным константам. В соответствии с таким взглядом на эталоны ампер будет определяться подсчётом одиночных частиц с элементарным зарядом e. На основании решения 2014 года пересмотр вступает в силу в 2018 году.

Элегантная реализация нового определения A теоретически возможна с помощью одноэлектронных насосов, производящих электрический ток через синхронизированный контролируемый транспорт одиночных электронов. Некоторые международные исследования в этом направлении уже близки к достижению такой амбициозной цели.

Воздействие на человека

В большинстве случаев электрический ток представляет собой поток электронов. Поскольку ампер является мерой количества заряда, проходящего в секунду, нетрудно будет посчитать количество электронов в перемещённом заряде: 1 Кл = 6,24151·10 18 . То есть один ампер равен потоку 6340 квадриллионов частиц в секунду. Это колоссальная цифра, но вряд ли она иллюстративна для сравнительного понимания, когда показатель чего-либо измеряют в амперах. В этом помогут следующие повседневные примеры:

  • 160х10 -19 — один электрон в секунду;
  • 0,7х10 -3 — слуховой аппарат;
  • 5х10 -3 — пучок в кинескопе телевизора;
  • 150х10 -3 — портативный ЖК телевизор;
  • 0,2 — электрический угорь;
  • 0,3 — лампа накаливания;
  • 10 — тостер, чайник;
  • 100 — стартер автомобиля;
  • 30х10 3 — удар молнии;
  • 180х10 3 — дуговая печь для ферросплавов;
  • 5х10 6 — дуга между Юпитером и Ио.
Читайте также:  Honda Pilot 2018-2019 фото видео, цена комплектации модель новый кузов Хонда Пилот в России

Порог смертельно опасного воздействия на человеческий организм начинается с 18 мА. Ток, превышающий это значение и проходящий через грудную клетку, способен стимулировать мышцы груди таким образом, что их спазмы могут вызвать полную остановку дыхания. Другой опасный эффект при подобном воздействии связан с фибрилляцией желудочков сердца. Основные факторы летальности:

  1. Сила тока. Так как сопротивление между точками входа и выхода — постоянная величина, по закону Ома высокое напряжение делает вероятным высокий ампераж.
  2. Маршрут протекания. Наиболее опасны для сердечной мышцы направления рука-рука и передняя-задняя части грудной клетки.
  3. Индивидуальная чувствительность к воздействию электричества и особенности организма (сопротивление кожи и её влажность, возраст и пол, заболевания, наличие медицинских имплантов).
  4. Продолжительность воздействия.

Большое влияние на тяжесть поражения током оказывает также неспособность отпустить источник. При условии, что пальцы человека держат в руках один из контактов под напряжением, многие взрослые люди не могут отпустить источник при протекающем постоянном токе менее 6 мА. При 22 мА это будет не под силу всем людям. 10 мА для человека, находящегося в воде, достаточно, чтобы вызвать полную потерю контроля над мышцами.

Практические измерения

Подсчёт количества электронов в проводнике с секундомером в руке практически неосуществим, поэтому ток измеряют специальными приборами (амперметрами) или косвенными расчётами. Амперметры устроены таким образом, что они реагируют на магнитное поле, создаваемое измеряемым током. Существуют различные типы подобных измерительных приборов, но все они основаны на одном принципе. Общие правила измерений силы тока можно свести к следующему перечню:

  1. Амперметр всегда включается последовательно к нагрузке, при измерениях ток должен протекать через прибор. Подключение прибора параллельно может привести к протеканию в нём слишком больших токов, что способно вызвать его выход из строя.
  2. Для высокой точности измерений внутреннее сопротивление прибора должно быть настолько низким, насколько это возможно, чтобы не влиять на параметры цепи.
  3. Следует позаботиться о виде тока (AC или DC). В случае с постоянным обязательно обратить внимание на полярность.
  4. Диапазон измерений должен быть настолько большим, насколько это возможно без вреда для точности. Важно, чтобы неизмеряемое значение не оказалась за пределами шкалы.

Возможны случаи, когда контур невозможно разомкнуть для замеров или нужное место в цепи труднодоступно. В таких ситуациях измерение можно выполнить косвенно. Определив падение напряжения на резисторе, можно с помощью закона Ома определить ток. Косвенные измерения удобно производить мультиметром — прибором, объединяющим функции омметра, вольтметра и амперметра.

В ситуациях, когда ток слишком высок для того, чтобы измерить его стандартным прибором, используют шунтирование. Самый дешёвый и простой способ — параллельное присоединение к участку резистора с омметром. Применение для измерений трансформатора тока добавляет важное преимущество, заключающееся в создании гальванической развязки между измерительным прибором и схемой, в которой измеряется ток. Но в этом случае анализ возможен только для переменного тока.

Измерения тока на реальных схемах выполняются в большинстве случаев для двух целей. Основная задача замеров — контроль за питанием. Вторая функция анализа токов заключается в определении неисправностей или превышения допустимого ампеража.

Очень важен выбор правильной технологии снятия показаний, чтобы компоненты контрольного оборудования способны были должным образом работать в пиковых и аварийных режимах. Современное развитие цифровой и компьютерной техники значительно расширило возможности точного измерения и исследования токов косвенными методами, а полупроводниковые технологии недалёкого будущего обещают дозировать электричество с точностью до единичного заряда.

Как перевести киловатты в амперы и наоборот

Наличие развитой электрической сети является таким же признаком современного объекта недвижимости как водопровод, канализация и система вентиляции.

Аналогично любой сложной технической системе, электрическая проводка как комплекс характеризуется определенными численными параметрами, среди которых чаще всего упоминаются амперы и киловатты.

Связано это с тем, что внутридомовая электрическая сеть имеет фиксированное напряжение (220 и 380 В), которое полностью определяется схемой, использованной при ее построении, тогда как амперы и киловатты меняются в широких пределах.

Даже при начальных знаниях в области электротехники, а также при первичном знакомстве с принципами построения и функционирования электрической проводки становится ясным, что указанные параметры взаимозависимы.

Поэтому сразу же возникает естественное стремление свести их к одной интегральной величине или, при нецелесообразности такого перехода, установить между ними простую взаимосвязь.

В чем состоит отличие ампер и киловатт

Фундаментальное отличие между единицами измерения параметров электрической сети, которые вынесены в заголовок этого раздела, состоит в том, что они представляют собой численную меру различных физических величин.

В данном случае:

  • амперы (сокращение А) показывают силу тока;
  • ватты и киловатты (сокращение Вт и кВт, соответственно) характеризуют активную (фактически полезную) мощность.

На практике используется также расширенное описание мощности с измерением ее в вольт-амперах и, соответственно киловольт-амперы, которые кратко обозначаются как ВА и кВА.

Они, в отличие от Вт и кВт, которыми описывается активная мощность, указывают на полную мощность.

В цепях постоянного тока полная и активная мощности совпадают. Аналогично, в сети переменного тока при небольшой мощности нагрузки на инженерном уровне строгости можно не учитывать различие между Вт (кВт) и ВА (кВА), т.е. работать только с двумя первыми единицами.

Для таких цепей действует следующее простое соотношение:

где W – (активная) мощность, задаваемая в Вт, U –напряжение, указываемое в вольтах, I – сила тока, измеряемая в амперах.

При увеличении мощности нагрузки до уровня тысяча ватт и выше для постоянного тока соотношение (1) не меняется, а для переменного тока его целесообразно записать как:

где cosφ – так называемый коэффициент мощности ли просто “косинус фи”, показывающий эффективность преобразования электрического тока в активную мощность.

По физическому смыслу φ представляет собой угол между векторами переменного тока и напряжения или угол фазового сдвига между напряжением и током.

Хорошим критерием необходимость учета данной особенности являются те случаи, когда в паспортных данных и/или на корпусных табличках-шильдиках электроприборов, преимущественно мощных, потреблением более 1 кВт, вместо кВт указывают ВА или кВА.

Обычно для бытовых электрических устройств с мощными электродвигателями (стиральные и посудомоечные машины, насосы и аналогичные им) можно положить cosφ = 0,85.

Это означает, что 85% потребляемой энергии является полезной, а 15% образует так называемую реактивную мощность, которая непрерывно переходит из сети в нагрузку и обратно до тех пор, пока в процессе этих переходов она не рассеется в виде тепла.

При этом сама сеть должна быть рассчитана именно на полную мощность, а не на полезную. Для указания этого факта ее указывают не в ваттах, а в вольт-амперах.

Как единица измерения ватт (воль-ампер) иногда оказывается слишком маленьким, что приводит к сложным для визуального восприятия числам с большим количеством знаков. С учетом этой особенности в ряде случаев мощность указывают в киловаттах и киловольт-амперах.

Для этих единиц справедливо:

1000 Вт = 1 кВт и 1000 ВА = 1кВА. (3).

Почему возникает необходимость перехода от ампер к киловаттам и обратно

Свести описание электрической сети только к одной единице не получается. Необходимость использования двух разных единиц измерения параметров возникает из-за того, что в подавляющем большинстве случаев конкретная проводка обслуживает несколько потребителей, каждый из которых вносит свой вклад в силу протекающего тока.

  • сечение проводов удобно рассчитывать по максимальной силе протекающего через них тока;
  • аналогичным образом подбираются автоматические выключатели, которые защищают приемники и провода от перегрузки и короткого замыкания;
  • основной же характеристикой любого подключаемого к розетке электрического устройства как токоприемника или нагрузки традиционно является его мощность.
Читайте также:  Kia Stinger 2017 – тест самой нетипичной модели Киа

Популярность указания мощности потребления, как одного из главных параметров электроприбора, определяется также тем, что оплата электроэнергии осуществляется по электросчетчику, который отградуирован в кВт*час.

Соответственно при известной стоимости одного кВт*час оплата электроэнергии определяется простым перемножение трех чисел: мощности, продолжительности работы и стоимости одного кВт*час.

С учетом особенности определения расходов на электроэнергию становится понятным преимущество применения для мощных устройств не полезной мощности, измеряемой в кВт, а полной мощности, которая определяется в кВА.

Оно выгодно тем, что дает возможность выполнять расчеты по единой методике без отдельного учета фактического фазового сдвига тока и напряжения.

Принцип идентичности расчетов при знании полной мощности распространяется также на расчет тока.

Сам пересчет из одной единицы в другую выполняется по представленным выше соотношениям (1) и (2) и из-за их простоты не составляет больших проблем.

В данном случае свою роль играет то, что напряжение U можно считать константой, которая меняется только от количества фаз проводки.

Далее приведем основные правила выполнения таких расчетов применительно к наиболее часто встречающихся на практике случаям.

Определение мощности по силе тока для однофазной сети

Необходимость выполнения этой процедуры чаще всего возникает при задании ограничений по максимальной мощности электроприбора, который можно подключить к конкретной розетке или их группе.

При нарушении данного ограничения возрастают риски пожара, а пластмассовые декоративные элементы розетки могут расплавиться из-за избытка выделяющегося тепла.

На основании определений, которые в математической форме описываются выражениями (1) и (2), для нахождения мощности следует просто умножить ток на напряжение.

Максимально допустимый ток выносится на маркировку розетки и для большинства комнатных бытовых изделий этой разновидности обычно составляет 6 А.

Напряжение, подаваемое от электросети на розетку, равно 220 – 230 В. Таким образом, максимальная мощность составляет 1,3 кВт.

Отдельно укажем на то, что риски повреждения розетки при подключении чрезмерно мощного устройства минимальны в правильно спроектированной бытовой проводке.

Это полезное свойство обеспечено:

  • установкой автоматов;
  • применением в мощных электроприборах вилок, которые физически не могут подключаться к обычным розеткам (механическая блокировка).

Своеобразным вариантом механической блокировки можно считать довольно популярное прямое соединение мощного стационарного устройства (кондиционер, бойлер) с сетью без использования розеток.

Пересчет мощности в ток для однофазной сети

Расчет тока выполняется обычно в процессе подбора автомата, обслуживающего мощный потребитель типа прямоточного водонагревателя.

На основании выражений (1) и (2) задача решается в одно действие. Для этого достаточно разделить мощность на напряжение.

Величина мощности приводится в техническом описании устройства или же указывается прямо на его корпусе. Напряжение принимается равным 220 В, что создает некоторый запас расчета.

Например, при мощности 3000 Вт в соответствии с приведенным правилом получаем ток в 3000/220 = 13,7 А, что указывает на необходимость применения 16-амперного защитного автомата.

При указании мощности в киловаттах в расчет добавляется одно действие: необходимо предварительно перевести киловатты в ватты с учетом формулы (3).

Например, нагреватель имеет мощность 2,8 кВт. Тогда расчет тока выполняется следующим образом:

  • W = 2,8*1000 = 2800 Вт;
  • I = W/220 = 12,7 А.

Если мощность указывается в ВА или кВА, то выкладка не меняется, т.е. 3000/220 = 13,7 А (во втором случае предварительно переводим кВА в простые ВА, т.е. 3 кВА = 3*1000 = 3000 ВА).

Главной особенностью в данном случае становится то, что с учетом типового для бытовых устройств cosφ = 0,85 полезную работу будет выполнять 11,6 А (т.е. 85% всего тока), тогда как оставшиеся 2,1 А являются реактивным током, который бесполезно расходуется на разогрев проводов.

Быстрая оценка токов и мощностей

Предельная простота исходных соотношений (1) и (2) позволяет заметно упростить выполнение текущих расчетов при дополнительном условии задания мощности в киловаттах.

В основу упрощения расчетов положен факт того, что с учетом примерного постоянства напряжения в бытовой однофазной 220-вольтовой сети пересчет мощности в ток можно выполнить умножением мощности на постоянный коэффициент.

Для определения такого коэффициента целесообразно воспользоваться тем, что при задании W в кВт имеем довольно точную оценку I = W*1000/220 = 4,5*W.

Например, при W = 2,8 кВт получаем 4,5*2,8= 12,6 А, т.е. выкладки выполняются быстрее и существенно удобнее по сравнению с “правильным” расчетом при незначительной потерей точности.

Аналогичным образом столь же легко показать, что W = 0,22*I кВт. Необходимо помнить о том, что ток I указывается в амперах.

Таким образом, получаем простые правила:

  • один кВт соответствует 4,5 А тока;
  • один ампер соответствует мощности 0,22 кВт.

Последнее правило часто закругляют до уровня один ампер эквивалентен 0,2 кВт.

Связь мощности и тока в трехфазной сети

Принцип расчета мощности и тока для трехфазных сетей остается прежним. Главное отличие заключается в незначительной модернизации расчетных формул, что позволяет полноценно учесть особенности построения этого вида проводки.

В качестве базового соотношения традиционно берется выражение:

причем U в данном случае представляет собой линейное напряжение, т.е. составляет U = 380 В.

Из выражения (4) вытекает выгодность применения в обоснованных случаях трехфазных сетей: при такой схеме построения проводки токовая нагрузка на отдельные провода падает в корень из трех раз при одновременном трехкратном увеличении отдаваемой в нагрузку мощности.

Для доказательства последнего факта достаточно заметить, что 380/220 = 1,73, а с учетом первого числового коэффициента получаем 1,73 * 1,73 = 3.

Приведенные выше правила связи токов и мощности для трехфазной сети формулируются в следующей форме:

  • один кВт соответствует 1,5 А потребляемого тока;
  • один ампер соответствует мощности 0,66 кВт.

Укажем на то, что все сказанное справедливо в отношении случая соединения нагрузки так называемой звездой, что наиболее часто встречается на практике.

Возможно еще соединение треугольником, которое меняет правила расчета, но оно встречается достаточно редко и в этой ситуации целесообразно обратиться к специалисту.

Особенности выполнения расчетов автоматов

Одной из наиболее часто встречающихся задач при проектировании электрической проводки в жилых помещениях является определение тока срабатывания автоматических выключателей.

Эти элементы обязательны для применения и защищают отдельные сети и подключенные к ним электрические приборы от выхода из строя и возгорания в случае превышения нагрузки, а саму линию от короткого замыкания.

Расчет представляет собой 4-шаговую процедуру, которая выполняется следующим образом:

  • формируют перечень всех устройств, которые будут получать электроснабжение от данной сети;
  • в технических данных этих устройств находят мощность;
  • с учетом того, что отдельные устройства подключаются параллельно, вычисляют общий ток в амперах по формуле I = W [Вт]/220;
  • по величине общего тока определяют номинал автомата.

Проиллюстрируем приведенную методику примером.

Пусть конкретно взятый провод обслуживает следующие потенциально одновременно включенные потребители:

  • настольную лампу мощностью 60 Вт;
  • торшер с двумя лампами по 60 Вт;
  • напольный кондиционер мощностью 1,7 кВт;
  • персональный компьютер с мощностью потребления 600 Вт.

Находим общую мощность потребления имеющейся техники. Предварительно переводим потребляемую мощность в общие единицы (в данном случае это ватты). Имеем 60 + 2*60 + 1,7*1000 + 600 = 2480 Вт.

Кондиционер является потребителем, мощность которого превышает 1 кВт. Для увеличения общей эксплуатационной надежности создаваемой проводки выполним оценку величины тока сверху, т.е. положим коэффициент мощности равным cosφ = 1.

Фактическое значение тока будет несколько меньше, разницу считаем запасом расчета.

Обычным мультиметром замеряем напряжение в сети, которое равно 230 В.

Тогда ожидаемый ток при одновременном функционировании всех приборов на основании формулы (1) составит:

I = 2280/230 = 10,8 А.

Если воспользоваться методом экспресс-оценки, то мощность вычисляем уже как 0,06 + 2*0,06 + 1,7*1 + 0,6 = 2,48 кВт и в соответствии с правилом 4,5 А/кВт получаем довольно близкое значение 11,2 А.

Как вывод можем констатировать, что данный участок электрической сети целесообразно защищать 16-амперным автоматом.

Понравилась статья? Оставляйте свои отзывы в комментариях.

Ссылка на основную публикацию
Что делать если сломался ключ в замке и как открыть дверь
Сломался ключ в замке двери что делать и как вытащить Вариант запирания квартиры предполагает наличие какого-то запорного устройства: механического замка,...
Чип-тюнинг Kia Sportage 3
Чип тюнинг Киа Спортейдж 3 стоимость, плюсы и минусы Одним из самых легких способов улучшить динамические характеристики своего автомобиля —...
Чип-Тюнинг WV Passat B6, прошивка 152 лошадки в 200 лошадей в Липецке! ЧИП-ТЮНИНГ
Настройка, прошивка скрытых функций VW Passat B6 Фольксваген Пассат Б6 Настройка скрытых функций, чип-тюнинг, обновление прошивки блоков, навигации, диагностика Volkswagen...
Что делать если сорвана резьба на ступице
Ремонт и восстановление сорванной резьбы Ремонт резьбового отверстия (восстановление повреждённой резьбы) Наша компания не занимается восстановлением резьбы. Данная статья служит...
Adblock detector