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:
W = U*I, (1)
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:
W = U*I*cosφ, (2)
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).
Как перевести Амперы в Киловатты в трёхфазной сети
Ватт = √3 * U * I;
√3 = 1,732;
P = √3 * U * I;
Ампер = Вт /(√3 * В)
I = P / √3 * U
Задача. Рассчитать мощность трёхфазного водонагревателя. При его работе токоизмерительные клещи показывают нагрузку 3,8 А.
P = 1,732 * 380 * 3,8 = 2501
Ответ: мощность водонагревателя составляет 2,5 кВт.
Примечание. Цифры могут быть совсем другими, в зависимости от схемы управления нагревателем.
Подведём итоги. Используя выше приведённые формулы, подобрать материалы для ремонта или монтажа, не составит ни какого труда, даже людям, не имеющим электротехнического образования.
Для закрепления информации смотрите видеоролик по теме. Он создан немного старомодно, но зато полезный и познавательный.
Так же читайте: Расчёт мощности трёхфазной сети.
На этом буду заканчивать. Свои вопросы пишите в комментариях. Если статья была полезной, то жмите на кнопки социальных сетей. До новых встреч. Пока.
С уважением Семак Александр!
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.
В результате
- 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.
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.
Ватт, киловатт и киловатт-час
Единица измерения ватт получила свое название в честь ученого Джеймса Ватта, который занимался изучением электричества в позапрошлом веке. Именно ему приписывают изобретение универсальной паровой машины.
В ваттах сегодня измеряется любая мощность, а не только электрическая. Например, для измерения мощности двигателя автомобиля наряду с лошадиными силами также применяется ватт. Однако чаще всего используется не сама единица «ватт», а производная от нее — киловатт (кВт). По аналогии с метром и километром, а также с граммом и килограммом один киловатт равен тысяче ватт.
Нередко также подсчет энергии ведется и в других единицах, кратных ватту. Например, для измерения большой мощности удобно применять мегаватт — единицу, которая соответствует миллиону ватт. Также можно использовать и другие префиксы международной системы единиц, в том числе и те, которые соответствуют десятым, сотым, тысячным долям.
Например:
- дециватт — это десятая часть ватта;
- сантиватт — его сотая часть;
- милливатт — это тысячная часть ватта.
Мощность электротока, которая потребляется обычными бытовыми приборами, такими как светильники, холодильник, телевизор лучше всего измеряется в кВт. Если ватт и производные единицы внесены в систему СИ, то киловатт-час там отсутствует. КВт·ч — это единица для измерения, которая внесистемная. Она была создана только для того, чтобы вести учет производящейся или, наоборот, использующейся электрической энергии.
Применение кВт·ч на территории РФ регламентирует ГОСТ, где однозначно указано название, обозначение и сфера, в которой она используется. Обозначаться киловатт-час может либо четырьмя русскими буквами, либо тремя английскими. Русское обозначение — «кВт·ч», а английское — «kW·h».
Вам это будет интересно Для чего нужна изолента: виды и температура плавления
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.
Однофазная сеть
В России, странах СНГ и некоторых других государствах напряжение однофазной сети равно 220В и, несмотря на то, что фактические параметры сети могут отличаться в любую сторону, при расчёте сечения проводов и уставок автоматических выключателей используется именно эта величина.
Следовательно, формулы перевода амперов в киловатты и обратно имеют следующий вид:
- Определение силы тока. Для этого используется выражение I=P/U=Р/220. При этом допускается использовать упрощённый вариант расчёта I(А)=Р(кВт)*4.45≈Р(кВт)*5.
- Расчёт допустимой мощности. В том случае, если имеется кабель или автомат, то для определения мощности электроприборов применяется формула P=U*I=220*I или Р(кВт)=I(А)/4,5≈I(А)/5
Использование упрощённых вариантов расчёта является в некоторой степени более правильным, так как при этом автоматически добавляется необходимый запас сечения кабеля или уставки автомата.
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:
W =1,73* U*I, (4)
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 расчета
Несмотря на то что мощность электроприборов зачастую указывается на их корпусах, все же нередко приходится самостоятельно подсчитывать, сколько электроэнергии потребляет та или иная бытовая техника. Чтобы не ошибиться при подсчете и прийти к правильному результату, нужно не только знать об отличиях между кВт и кВт-часами, но и уметь переводить эти величины из одной в другую. Например, мощность часто требуется перевести в энергию и наоборот.
Прежде чем приступать к подсчету энергии, которая потребляется тем или иным бытовым электрическим прибором, необходимо приготовить калькулятор, так как цифры могут получиться такими, что оперировать ими в уме будет довольно трудно.
Перед переводом мощности в энергию, то есть кВт в кВт-час, необходимо уточнить, что предварительно измерялось. Если проводились измерения показаний счетчика, то в этом случае все будет крайне просто. Достаточно лишь исправить «киловатт» на «киловатт-час».
Вам это будет интересно Обозначение единицы измерения Вт (ватт)
Показания счетчика — это и есть энергия, которую потребляют электрические приборы за единицу времени. Измеряется она также в киловатт-часах. Просто в быту название этой единицы утратило слово «час». В результате она сокращенно стала называться просто кВт. Довольно часто владельцы какого-либо бытового электрического прибора переводят кВт в кВт-часы для того, чтобы определить, сколько энергии израсходуется во время его работы и, следовательно, как часто его нужно включать.
Если прибор будет потреблять слишком много энергии, то использовать придется редко, чтобы сэкономить электроэнергию. Чтобы безошибочно определить, сколько энергии потребуется тому или иному оборудованию, например, электрообогревателю, нужно знать время его работы и мощность, которая, как правило, указывается на корпусе. Например, если мощность прибора составляет 2 кВт, а работает он 3 часа, то в результате простого математического умножения можно выяснить, что суммарное потребление электроэнергии за это время — 6 киловатт-часов.
Небольшие проблемы могут возникнуть при подсчете потребляемой энергии, если мощность указана не в кВт, а в других единицах измерения. Ситуация усугубится, если еще и время измеряется не в часах, а, например, в минутах. Тогда перед тем как приступать к расчетам, необходимо перевести единицы мощности в кВт, а единицы времени — в часы. Только в этом случае результаты подсчета будут правильными.
В качестве примера можно взять обыкновенную лампу, производители которой утверждают, что ее мощность равна 100 Вт. Допустим, нужно определить, сколько используется электроэнергии, если она будет гореть целые сутки. Следует определить мощность лампочки в киловатт. Поскольку Вт (ватт) — это единица, которая является тысячной частью киловатта, нужно просто разделить это значение мощности лампочки на 1000.
То есть 100 Вт делится на 1000 и получается в результате 0,1 киловатта. На этом перевод из одной единицы мощности в другую заканчивается.
Необходимо перевести в нужную единицу показатель времени. По условию требуется определить, сколько энергии израсходует осветительный прибор за сутки. Здесь просто: в сутках 24 часа, и поэтому именно эту цифру можно считать результатом перевода единиц времени. Остается только умножить полученные в результате перевода числа и узнать, сколько энергии будет израсходовано лампочкой. 0,1 киловатт умножается на 24 часа, и в результате получается число — 2,4. Это означает, что энергопотребление прибора составляет 2,4 кВт·ч.
Вам это будет интересно Как сделать трансформатор 220 на 12 вольт своими руками
Так можно определить не только количество энергии, которое потребляет какой-то один прибор, но и общее энергопотребление всего электрооборудования, которое есть в доме. Главное, знать продолжительность его работы и мощность.
