Conversione da Ampere a Watt: regole ed esempi pratici per convertire unità di tensione e corrente

I proprietari di case private, appartamenti, villette o piccoli locali di servizio collegati all'elettricità hanno spesso la necessità di convertire gli ampere in watt o di risolvere il problema inverso. Per eseguire le conversioni delle unità che determinano le caratteristiche della corrente, si utilizzano formule note basate sulla legge di Ohm.

Spiegheremo come eseguire correttamente la conversione delle unità fisiche. Inoltre, nell'articolo che presentiamo vengono illustrati i metodi per determinare la potenza operativa e le correnti di avviamento degli elettrodomestici. Vengono analizzate le sfumature del calcolo della sezione dei componenti dell'impianto elettrico.

Determinazione della potenza degli apparecchi collegati

Per calcolare il valore della potenza massima possibile su un tratto di circuito, è necessario sommare gli indicatori di tutti gli apparecchi collegati. Ma non è così semplice: molti di questi dispositivi sono sistemi elettrodinamici complessi, quindi è necessario determinarne correttamente i parametri.

Componente attiva e apparente della potenza

La potenza attiva (o consumata) del dispositivo (P) determina la perdita irreversibile di energia elettrica durante il suo funzionamento. È proprio questo indicatore che il contatore elettrico calcolerà e, di conseguenza, influenza la quantità di risorse (denaro) spese durante il funzionamento dell'apparecchio.

La componente attiva in watt viene indicata per tutti i consumatori di energia elettrica. Tuttavia, esiste un altro indicatore: il fattore di potenza (cos(f)), che si trova nella documentazione tecnica e su targhette o etichette speciali con i parametri principali.

Attraverso di esso è possibile calcolare la potenza apparente (S) del dispositivo con la seguente formula:

S = P / cos(f)

Il significato fisico di queste grandezze può essere descritto così: la corrente con potenza apparente va dalla sorgente (trasformatore) all'apparecchio elettrico, che ne converte la componente attiva, e la restante (reattiva) la restituisce alla rete. Pertanto, il carico sui componenti del circuito (cavi e interruttori) deve essere calcolato tenendo conto proprio della potenza apparente.

Il calcolo della potenza apparente può essere effettuato utilizzando i dati presenti nel manuale tecnico del dispositivo o sulla targhetta del motore elettrico.

Per la maggior parte degli elettrodomestici il coefficiente è pari a uno, di conseguenza la potenza attiva e quella apparente coincidono. Tuttavia, se l'apparecchio elettrico è dotato di condensatori (capacità) o di bobine di induttanza, si genera una componente reattiva.

Occorre prestare attenzione ai seguenti tipi di apparecchiature:

• frigoriferi;
• lavatrici;
• condizionatori;
• pompe;
• forni e piani a induzione;
• lampade fluorescenti;
• televisori;
• computer e altre apparecchiature elettroniche.

Inoltre, spesso all'impianto elettrico delle case private o delle strutture di servizio vengono collegati macchinari con motori elettrici, saldatrici ad arco e altre apparecchiature la cui potenza totale è significativamente superiore a quella consumata. Pertanto, è necessario esaminare attentamente le specifiche tecniche degli apparecchi prima di collegarli alla rete.

Correnti di avviamento di compressori e motori

Se un elettrodomestico è dotato di motore elettrico, compressore, filamento a incandescenza o trasformatore all'ingresso dell'alimentatore, all'avvio si generano per un breve periodo correnti di avviamento (I_p). Il loro valore può essere superiore di diverse volte ai valori nominali (I_n) indicati nel manuale del dispositivo.

Queste grandezze sono correlate dalla seguente formula:

I_p = k * I_n

Qui k è il coefficiente di molteplicità della corrente di avviamento.

La documentazione dei motori elettrici contiene tutti i dati necessari per il calcolo della corrente di avviamento, incluso il coefficiente di molteplicità (ultima colonna)

L'indice di molteplicità supera il valore “2” nei seguenti elettrodomestici comuni:

• pompa sommergibile;
• frigorifero e congelatore;
• aspirapolvere potente;
• lavatrice;
• sistema split;
• forno a microonde;
• illuminazione al neon;
• alcuni tipi di utensili elettrici (trapano, martello perforatore, compressore).

Il calcolo della potenza totale in presenza di tali dispositivi nel circuito deve essere effettuato tenendo conto delle loro correnti di avviamento. Poiché il periodo di maggiore consumo energetico è breve e l'accensione simultanea è improbabile, è sufficiente considerare un unico apparecchio, quello con la corrente di avviamento più elevata.

Intensità di corrente e parametri dell'impianto elettrico

Per determinare la sezione necessaria dei conduttori del cablaggio elettrico e la corrente nominale degli interruttori automatici, si converte la potenza totale in watt in ampere e si ottiene il valore della corrente massima continuativa.

La correlazione tra la sezione dei conduttori e la corrente massima consentita per il cablaggio viene effettuata utilizzando le tabelle fornite dai produttori di cavi. In base al produttore, i valori principali possono variare leggermente, ma devono sempre essere conformi al vigente GOST 31996-2012.

Esempio di tabella di corrispondenza tra la sezione dei conduttori portanti e la corrente massima ammissibile a lungo termine in base al metodo di posa del cablaggio

A volte si sceglie un cablaggio non con la sezione minima ammissibile, ma leggermente maggiore. Ciò è giustificato, poiché il margine di capacità consente di collegare nuovi apparecchi elettrici senza la costosa rimozione dei vecchi e la posa di nuovi cavi.

I parametri degli nel quadro elettrico interruttori automatici installati vengono selezionati in modo che intervengano in modo garantito per lo scollegamento quando la corrente supera il valore definito come massimo ammissibile per il cablaggio posato.

La corrente nominale dell'interruttore (I_n) viene calcolata dalla corrente ammissibile per il cavo (I_p) con la seguente formula:

I_n <= I_p / 1.45

Di solito si sceglie un interruttore con il valore nominale massimo tra quelli consentiti, per ridurre al minimo la probabilità di scatto in caso di carico elevato ma ancora ammissibile del circuito.

Relazione tra le principali grandezze elettriche

Potenza e intensità di corrente possono essere correlate tramite la tensione (U) o la resistenza del circuito (R). Tuttavia, nella pratica è difficile applicare la formula P = I² * R, poiché è complesso calcolare con precisione la resistenza in un tratto reale.

Collegamento monofase e trifase

La maggior parte degli impianti elettrici per uso domestico sono monofase.

In questo caso, il ricalcolo della potenza apparente (S) e dell'intensità di corrente alternata (I) utilizzando la tensione nota avviene secondo le seguenti formule, derivanti dalla classica legge di Ohm:

S = U * I

I = S / U

Oggi si è diffusa la pratica di portare la rete trifase a edifici residenziali, domestici e piccoli impianti industriali. Ciò è giustificato dal punto di vista della minimizzazione dei costi per cavi e trasformatori, sostenuti dalla società che fornisce l'energia elettrica.

Quando si porta la rete trifase, si installa un interruttore tripolare di ingresso (in alto a sinistra), un contatore trifase (in alto a destra) e per ogni circuito dedicato – normali dispositivi unipolari (in basso a sinistra).

La sezione dei conduttori del cablaggio e la potenza nominale per carichi trifase vengono determinati anche in base all'intensità di corrente, che si calcola come segue:

I_l = S / (1.73 * U_l)

Qui l'indice “l” indica il carattere lineare delle grandezze.

Durante la pianificazione e la successiva esecuzione della cablaggio interno all'ambiente, è meglio allocare i consumatori trifase in circuiti separati. Gli apparecchi che funzionano a 220 V standard vengono distribuiti in modo più o meno uniforme tra le fasi, in modo che non vi sia uno squilibrio significativo di potenza.

Talvolta è consentito un collegamento misto di dispositivi che funzionano sia su una che su tre fasi. Questa situazione non è delle più semplici, quindi è meglio analizzarla con un esempio concreto.

Supponiamo che nel circuito sia inserito un forno a induzione trifase con una potenza attiva di 7.0 kW e un fattore di potenza di 0.9. Alla fase “A” è collegato un microonde da 0.8 kW con un fattore di moltiplicazione della corrente di spunto “2”, mentre alla fase “B” è collegato un bollitore elettrico da 2.2 kW. È necessario calcolare i parametri della rete elettrica per questo tratto.

Schema di collegamento degli apparecchi alla rete. Con questa configurazione si installa sempre un interruttore automatico trifase. È vietato utilizzare più interruttori automatici monofase per la protezione.

Determiniamo la potenza apparente di tutti i dispositivi:

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.

Determiniamo l'intensità di corrente di ciascun apparecchio:

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.

Determiniamo l'intensità di corrente per fase:

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.

La corrente massima con tutti gli apparecchi elettrici accesi scorre nella fase “B” e sarà pari a 21.9 A. Una combinazione sufficiente per garantire il funzionamento senza problemi di tutti i dispositivi in questo circuito è una sezione dei conduttori in rame di 4,0 mm² e un interruttore automatico da 20 o 25 A.

Tensione tipica delle reti domestiche

Poiché potenza e intensità di corrente sono correlate tramite la tensione, è necessario determinare con precisione questo valore. Prima dell'introduzione, a partire da ottobre 2015, della norma GOST 29322-2014, il valore per una rete normale era 220 V e per una trifase 380 V.

Secondo il nuovo documento, questi valori sono stati allineati ai requisiti europei – 230 / 400 V, ma la maggior parte dei sistemi di alimentazione domestica funziona ancora con i parametri precedenti.

È possibile ottenere il valore reale della tensione utilizzando un voltmetro. Se i valori sono significativamente inferiori a quelli di riferimento, è necessario collegare uno stabilizzatore di ingresso.

Una deviazione del 5% del valore reale dal valore di riferimento è consentita per qualsiasi periodo, mentre il 10% è consentito per non più di un'ora. Al diminuire della tensione, alcuni consumatori, come il bollitore elettrico, la lampada a incandescenza o il forno a microonde, perdono potenza.

Ma se il dispositivo è dotato di uno stabilizzatore integrato (ad esempio, una caldaia a gas) o ha un alimentatore switching separato, la potenza assorbita rimarrà costante.

In questo caso, considerando che I = S / U, la caduta di tensione porterà a un aumento dell'intensità di corrente. Pertanto, si sconsiglia di scegliere la sezione dei conduttori del cavo “al limite” rispetto ai valori massimi calcolati, ma è consigliabile avere una riserva del 15-20%.

Video utile sull'argomento

Misurazione dell'intensità di corrente con un multimetro e successivo calcolo della potenza:

Dispositivo elettronico per la determinazione della tensione, dell'intensità di corrente e del calcolo automatico della potenza:

Determinare l'intensità di corrente, conoscendo la tensione di rete e la potenza totale degli apparecchi in un tratto del circuito, è abbastanza semplice. La difficoltà risiede nella misurazione o nel calcolo dei parametri iniziali.

Se sorgono dubbi sulla correttezza della soluzione trovata, è meglio rivolgersi a un elettricista, poiché gli errori di calcolo possono portare a problemi seri.

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