Bel-cable.ru

Блог инженера Электрика
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчёт величины тока по мощности и напряжению

Расчёт величины тока по мощности и напряжению

На рисунке показана графическая формула расчета тока и напряжения

Для обеспечения безопасности при эксплуатации бытовых электроприборов необходимо верно вычислить сечение питающего кабеля и проводки. Поскольку ошибочно выбранное сечение жил кабеля способно привести к возгоранию проводки из-за короткого замыкания. Это грозит возникновением пожара в здании. Это также относится к выбору кабеля для подключения электрических двигателей.

Электрический ток

Для простоты электрические параметры часто объясняют на примере перемещения воды по трубам. Данным термином, выраженным в амперах (А), обозначают скорость передвижения электронов в проводнике. Препятствия для жидкости создают малые размеры и дистанция транспортной системы. На сопротивление электрическому току оказывают влияние:

  • наличие свободных электронов, химическая чистота материала;
  • площадь поперечного сечения (длина) провода;
  • температурные условия.

Электрический ток

Как перевести ватт в ампер

Перевести ватт в ампер нужно в ситуации, когда необходимо поставить защитное устройство и нужно выбрать, с каким номинальным током оно должно быть. Из инструкции по эксплуатации ясно, сколько ватт потребляет бытовой прибор, подключаемый к однофазной сети.

Задача рассчитать, сколько ампер в ваттах или какая соответствует розетка для подключения, если микроволновая печь потребляет 1,5 кВт. Для удобства расчета киловатты лучше перевести в ватты: 1,5 кВт = 1500 Вт. Подставляем значения в формулу и получаем: 1500 Вт / 220 В = 6,81 А. Значения округляем в большую сторону и получаем 1500 Вт в пересчете на амперы — потребление тока СВЧ не менее 7 А.

Мощность лампочек различного типа

Правильное освещение, наряду с качеством воздуха, влажностью и температурой в помещении, является важнейшим фактором хорошего самочувствия и здоровья, создавая необходимые условия для продуктивной работы или релаксации. Ведущую роль в освещении играет мощность лампочки, от которой зависит, сколько светового излучения получит каждый уголок комнаты.

Мощность лампы и стандарты освещения помещений

Выбирая люстру, потолочный светильник или источник местного света для дома или квартиры, покупатель заранее думает о мощности ламп, которые будут там использоваться. Нередко это делается на основе личного практического опыта или, вовсе, по наитию. А, между тем, есть четкие критерии освещенности, характеризующие здоровую среду для объектов разного назначения. Действующие нормативы и стандарты рекомендуют следовать указанным ниже показателям освещенности для разных типов помещений (люкс):

  • Лестницы, вестибюли, коридоры — 20 – 30 лк;
  • Ванные и санузлы — 50 лк;
  • Жилые комнаты и спальни — 150 лк;
  • Детские — 200 лк;
  • Офисы, кабинеты — 300 лк;
  • Лаборатории, мастерские — 400 лк;
  • Учебные аудитории — 500 лк.

Нормативные документы оперируют двумя параметрами: освещенностью в люксах (лк) и световым потоком, излучаемым источником света в люменах (Лм). При этом 1 лк привязан к площади освещаемого помещения и равен 1 Лм/м2. Как же нормированную освещенность соотнести с мощностью лампы в ваттах? Для того, чтобы стало понятнее, рассмотрим простой пример. У нас есть лампа накаливания мощностью 100 Вт, установленная в жилом помещении площадью 20 м2. Такая лампа обладает световым потоком примерно в 1200 Лм, что в пересчете на 1 кв. метр площади дает 60 лк освещенности, чего явно недостаточно для такой комнаты.

Итак, что мы теперь знаем? Для того чтобы выяснить, правильно ли освещается помещение, необходимо знать его площадь, а также величину светового потока и мощности лампы, которые указаны на упаковке к изделию. Имейте в виду, что у ламп разных типов одной мощности (Вт) величина светового потока (Лм) будет отличаться. Разделив значение светового потока (Лм) на площадь комнаты (м2), получим фактическую освещенность (лк), которую можно сравнить с нормативной.

Читайте так же:
Максимальный ток для лампочки

Особенности конструкции и эксплуатации разных типов ламп

Благоприятная световая среда в помещении, необходимая для комфорта человека, определяется рядом факторов, которые следует учитывать при выборе ламп для освещения квартиры, офиса, мастерских, лабораторий, подсобок и т.п. Кроме главной характеристики — мощности лампы на качество освещения влияет цветовая температура спектра, коэффициент цветопередачи, пульсация, направленность светового потока. Помимо этого, при работе светильников нельзя обойти стороной такие моменты, как КПД, тепловыделение, прочность, долговечность и энергоэффективность ламп. Существуют несколько распространенных типов ламп, отличающихся конструктивными и эксплуатационными характеристиками, которые мы предлагаем рассмотреть в нашем обзоре.

Лампы накаливания

Лампы накаливания (ЛН) можно однозначно причислить к реликтам электрической эры освещения. Кроме невысокой стоимости, отсутствия пульсаций и приятной для восприятия цветовой температуры порядка 2700К, близкой к естественному свету, архаичные «лампочки Ильича» обладают множеством недостатков. Они имеют очень хрупкую стеклянную колбу и чувствительны к параметрам сетевого напряжения, ощутимо снижающим заявленный срок службы в 1000 часов. Невысокий КПД лампочек преобразует значительную часть потребляемой энергии в тепло, сильно разогревая колбу и цоколь. А потребляемая мощность ламп накаливания по отношению к световой отдаче очень велика. Это весьма затратно и расточительно в современных условиях повсеместного снижения энергопотребления. Но в нашем обзоре ЛН интересны тем, что мы будем использовать их как отправную точку для сравнения с другими типами источников света.

Галогенные лампы

Галогенная лампа представляет собой усовершенствованную версию лампы накаливания, отличающуюся от нее тем, что здесь нить накала горит в среде защитного газа (брома или йода). Благодаря этому, удалось увеличить температуру спирали, что положительно повлияло на прирост светового потока и повышение долговечности лампы до 4000 часов. Потребляемая мощность галогенных ламп при сравнимой светимости с ЛН примерно на 30% ниже, что позволяет немного сэкономить в счетах на электроэнергию. Из плюсов светильников этого типа стоит отметить возможность работы в широком диапазоне температур окружающей среды от — 60 °C до +100 °C, что роднит их с обычными лампами накаливания. Также у галогенок неплохой коэффициент цветопередачи Ra 99-100, наиболее близкий к естественному свету. Но, они так же, как и ЛН сильно греются и не любят вибраций. Стоимость галогенных источников света существенно выше традиционных ламп и это заставляет задуматься о целесообразности их покупки для бытового освещения.

Люминесцентные лампы

У люминесцентных ламп, использующих газоразрядное свечение слоя люминофора, световая отдача на единицу энергопотребления выше, чем у ЛН и галогенных ламп. Поэтому еще их принято именовать энергоэффективными. Они обладают продолжительным сроком службы, составляющим 5 лет, при условии редких циклов включений и отключений. Мощности люминесцентной лампы в 29 Вт хватит, чтобы заменить одну обычную 100-ваттную ЛН. К недостаткам таких ламп следует отнести экологическую опасность из-за содержания в их составе ртути, неприятный для восприятия цветовой спектр и неизбежное мерцание во время работы. Еще одним недостатком энергоэффективных ламп для дома является сложная спиральная форма стеклянной газоразрядной трубки, которая не очень эстетично смотрится в домашних люстрах.

Светодиодные лампы

В настоящее время лидером покупательских предпочтений стали светодиодные лампы. По форме и внешнему виду они похожи на обычные лампы, с той лишь разницей, что электроника со светодиодами здесь прикрыта прочной пластиковой колбой. При одинаковом световом потоке мощность потребления светодиодных ламп почти на порядок ниже, чем у ЛН, что делает их очень экономичными в эксплуатации. Наиболее комфортные для восприятия человеком лампы имеют температуру светового потока 2700 – 3000 К, соответствующую естественному солнечному свету. Температура от 4000 до 5000 К считается белым нейтральным светом, а все что выше — уже белый холодный свет. Надо отметить, что по субъективным ощущениям светодиодные лампы одной мощности кажутся более яркими по мере смещения к холодному спектру цветовой температуры. Но, все же, для домашнего использования лучше покупать лампы «теплого» цветового спектра, а нейтральные и холодные больше подходят для коридорного освещения. К сожалению, светодиодные источники света, содержащие электронные элементы, подвержены пульсации, которая в изделиях известных брендов снижена до приемлемых величин.

Читайте так же:
Выключатель лампы охлаждающей жидкости

С появлением филаментных ламп (на светодиодных нитях), являющихся разновидностью LED-светильников, расширились возможности декорирования помещений оформленных под старину. Они прекрасно вписываются в интерьеры стиля лофт с индустриальным дизайном начала XX века. Отличительной особенностью филаментной лампы стала замена обычного набора оптических полупроводников на светодиодные нити, которые имеют большой угол рассеивания. Стеклянная колба лампочки заполнена газовой смесью, а электроника с драйвером убрана в цоколь. Нет здесь и привычного для LED-ламп радиаторного охлаждения. Такой источник света во время работы внешне трудно отличить от обычной лампы накаливания.

Сравнение мощности и светового потока

В представленной таблице показана энергетическая эффективность разных типов ламп, дающих одинаковую световую отдачу. Как видно из сравнения потребляемой мощности, лампы накаливания являются наиболее «прожорливыми», а светодиодные — самыми практичными. К примеру, светодиодная лампа мощностью 12 – 15 Вт дает столько же света, сколько люминесцентная 29 Вт, галогенная 72 Вт или «сотка» лампы накаливания. А с учетом длительности срока службы LED-светильников, многократно превосходящей другие типы источников света, выгода покупки светодиодных ламп становится очевидной. Несмотря на свою дороговизну, светодиодные лампы быстро окупаются своей экономичностью в эксплуатации.

Выводы и рекомендации

Обычные лампы накаливания имеет смысл использовать для освещения лишь в двух случаях. Первый случай — если вам не приходят счета за электричество. Второй случай — если лампочки эксплуатируются изредка и кратковременно. Это освещение подвалов, погребов, гаражей и прочих помещений, куда судьба заносит на непродолжительное время. Независимо от мощности ламп такая эксплуатация существенно не повлияет на расход электроэнергии и продлит срок службы светильника.

Галогенные лампы — яркие светильники, устойчивые к колебаниям напряжения, которые обеспечивают мощный всенаправленный пучок света на большом расстоянии, активно используются в автомобильных фарах, в кино- и фото-индустрии, в рамповом освещении театральных и концертных залов, в проекционной и полиграфической технике. И такая специфика говорит о том, что эти лампы вполне востребованы и их еще не стоит списывать со счетов.

Люминесцентные лампы, несмотря на их недостатки, все еще активно используются в государственных и общественных зданиях, учебных заведениях, лечебных учреждениях. А вот времена, когда газоразрядные лампы покупали для освещения квартир и домов, благополучно канули в лету, а им на смену пришли LED-лампы.

Бесспорным лидером среди современных источников света бытового назначения являются светодиодные лампы, имеющие большой срок службы от 10 до 25 лет. И главная причина тому — высокие показатели энергосбережения. Традиционные изделия с пластиковой колбой выпускают в широком диапазоне мощности от 3 до 50 Вт, что позволяет использовать одну лампу нужного номинала вместо целого набора. Также в продаже есть много изделий этого типа ламп для потолочного освещения. Модификации источников света в ретро-стиле «ламп Эдисона» ограничены максимальной мощностью 10 Вт ввиду имеющихся трудностей с охлаждением. В продвинутых изделиях есть функция диммирования, позволяющая регулировать яркость ламп, фактически увеличивая мощность освещения.

Подводя итоги обзора, отметим, что из имеющегося многообразия типов ламп, наиболее привлекательными для домашнего освещения выглядят модели с полупроводниковыми светодиодами.

Читайте так же:
Как установить несколько лампочек от одного выключателя

Мощность

Одной из основных причин, по которым люди отдают предпочтение светодиодам, является низкий уровень потребляемой энергии, в сравнении с лампами накаливания.

Так, в среднем номинальная мощность ламп накаливания составляет от 40 до 100 ватт. Однако если взглянуть на характеристики светодиодов, то этот показатель в 10 раз ниже. Таким образом, если вы хотите снизить ценник за оплату электроэнергии, потом стоит приобрести светодиодную лампу, которая прослужит вам многие годы.

Таблица соответствия мощности ламп светодиодных и ламп накаливания

Также существует таблица мощностей светодиодов, с которой стоит ознакомиться при проведении расчетов.

Определения и формулы

Этот калькулятор используется для расчета мощности постоянного тока и всё, о чем тут говорится, относится, в основном, к постоянному току. Намного более сложный случай расчета мощности в цепях переменного тока рассматривается в нашем Калькуляторе мощности переменного тока. См. также Калькулятор пересчета ВА в ватты.

Электрический разряд

Линия электропередачи — пример устройства для передачи энергии от места, где она вырабатывается, до места, где она потребляется.

Электрический заряд или количество электричества — скалярная физическая величина, определяющая способность тел создавать электромагнитные поля и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. На электрически заряженное тело, помещенное в электромагнитное поле, действует сила, при этом заряды противоположного знака притягиваются друг к другу, а одноименные заряды — отталкиваются.

Единицей измерения электрического заряда в системе СИ является кулон, равный заряду, проходящему через поперечное сечение проводника с током один ампер в течение одной секунды. Несмотря на то, что мы наблюдаем перемещение зарядов в любой электрической схеме, количество заряда не изменяется, так как электроны не создаются и не разрушаются. Электрический заряд в движении представляет собой электрический ток, рассматриваемый ниже. При перемещении заряда из одного места в другое мы осуществляем передачу электрической энергии.

Сила тока

Сила тока — физическая величина, представляющая собой скорость перемещения заряженных частиц или носителей заряда (электронов, ионов или дырок) через некоторое сечение проводящего материала, который может быть металлом (например, проводом), электролитом (например, нейроном) или полупроводником (например транзистором). Если говорить более конкретно, это скорость потока электронов, например в схеме, показанной на рисунке выше.

В системе СИ единицей измерения силы тока является ампер (символ А). Один ампер — это ток, возникающий при движении заряженных частиц со скоростью один кулон в секунду. Обозначается электрический ток символом I и происходит от французского intensité du courant («интенсивность тока»).

Электрический ток может протекать в любом направлении — от отрицательной к положительной клемме электрической схемы и наоборот, в зависимости от типа заряженных частиц. Положительные частицы (положительные ионы в электролитах или дырки в полупроводниках) движутся от положительного потенциала к отрицательному и это направление произвольно принято за направление электрического тока. Такое направление можно рассматривать как движение заряженных частиц от более высокого потенциала к более низкому потенциалу или более высокой энергии к более низкой энергии. Это определение направления электрического тока сложилось исторически и стало популярным до того, как стало понятно, что электрический ток в проводах определяется движением отрицательных зарядов.

Такое произвольно принятое направление электрического тока можно также использовать для объяснения электрических явлений с помощью гидравлической аналогии. Мы понимаем, что вода движется из точки с более высоким давлением в точку с более низким давлением. Между точками с одинаковыми давлениями потока воды быть не может. Поведение электрического тока аналогично — он движется от точки с более высоким электрическим потенциалом (положительной клеммы) к точке с более низким потенциалом (отрицательной клемме).

Труба с водой ведет себя как проводник, а вода в ней — как электрический ток. Давление в трубе можно сравнить с электрическим потенциалом. Мы также можем сравнить основные элементы электрических схем с их гидравлическими аналогами: резистор эквивалентен сужению в трубе (например, из-за застрявших там волос), конденсатор можно сравнить с установленной в трубе гибкой диафрагмой. Катушку индуктивности можно сравнить с тяжелой турбиной, помещенной в поток воды, а диод можно сравнить с шариковым обратным клапаном, который позволяет потоку жидкости двигаться только в одном направлении.

Читайте так же:
Выключатель с диодом мигает лампочка

В системе СИ сила тока измеряется в амперах (А) и названа в честь французского физика Андре Ампера. Ампер — одна из семи основных единиц СИ. В мае 2019 г. было принято новое определение ампера, основанное на использовании фундаментальных физических констант. Ампер также можно определить как один кулон заряда, проходящий через определенную поверхность в одну секунду.

Подробную информацию об электрическом токе можно найти в наших конвертерах Электрический ток и Линейная плотность тока.

Скорость передачи заряда можно изменять, и эта возможность используется для передачи информации. Все системы передачи связи, такие как радио (конечно, сюда относятся и смартфоны) и телевидение, основаны на этом принципе.

Электрическое напряжение

Электрическое напряжение или разность потенциалов в статическом электрическом поле можно определить как меру работы, требуемой для перемещения заряда между выводами элемента электрической схемы. Элементом может быть, например, лампа, резистор, катушка индуктивности или конденсатор. Напряжение может существовать между двумя выводами элемента независимо от того протекает между ними ток или нет. Например, у 9-вольтовой батарейки имеется напряжение между клеммами даже если к ней ничего не присоединено и ток не протекает.

Единицей напряжения в СИ является вольт, равный одному джоулю работы по переносу одного кулона заряда. Вольт назван в честь итальянского физика Алессандро Вольта.

В Северной Америке для обозначения напряжения обычно используется буква V, что не слишком удобно. Фактически, это так же неудобно, как и использование футов и дюймов. Сравните, например, V = 5 V or U = 5 V. Что бы вы выбрали? Во многих других странах, считают, что для обозначения напряжения лучше использовать букву U — потому что так удобнее. В немецких, французских и русских учебниках используется U. Считается, что эта буква происходит от немецкого слова Unterschied, означающего разницу или разность (напряжение — разность потенциалов).

Мы знаем, что энергия, которая была использована для перемещения заряда через элемент схемы, не может исчезнуть и должна где-то появиться в той или иной форме. Это называется принципом сохранения энергии.

Например, если этим элементом был конденсатор или аккумулятор, то энергия будет храниться в форме электрической энергии, готовой для немедленного использования. Если же этот элемент был, например, нагревательным элементом в духовке, то электроэнергия была преобразована в тепловую. В громкоговорителе электрическая энергия преобразуется в акустическую, то есть механическую энергию, и тепловую энергию. Практически вся энергия, которую потребляет работающий компьютер, превращается в тепло, которое нагревает помещение, в котором он находится.

Теперь рассмотрим электрический элемент в форме автомобильной аккумуляторной батареи, подключенной к генератору для зарядки. В этом случае энергия подается в элемент. Если же двигатель не работает, но работает акустическая система автомобиля, то энергия подается самим элементом (батареей). Если ток входит в одну из двух клемм аккумулятора и внешний источник тока (в нашем случае — генератор) должен расходовать энергию, чтобы получить этот ток, то такая клемма называется положительной по отношению к другой клемме аккумулятора, которая называется отрицательной. Отметим, что эти знаки «плюс» и «минус» выбраны условно и позволяют нам обозначить напряжение, существующее между двумя клеммами.

USB тестер с соединителями типа USB-C, подключенный к зарядному устройству и смартфону (см. Пример 2 выше)

На рисунке выше показан рассмотренный в Примере 2 USB тестер с соединителями USB Type C, подключенный к зарядному устройству USB (слева). Справа к тестеру подключен заряжаемый смартфон. Тестер измеряет потребляемый смартфоном ток. Красной стрелкой на тестере показано текущее направление тока. Иными словами, на дисплее тестера показано, что нагрузка (смартфон) подключена к правому порту и заряжается. Отметим, что если вместо зарядного устройства к левому порту подключить какое-нибудь USB-устройство, например, флэш-накопитель (флэшку), то данный тестер покажет обратное направление движения тока и потребляемый флэшкой ток.

Читайте так же:
Замена лампы выключателя ваз

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление — физическая величина, характеризующая свойство тел препятствовать прохождению электрического тока. Оно равно отношению напряжения на выводах элемента к протекающему через него току:

Эта формула называется законом Ома. Многие проводящие материалы имеют постоянную величину сопротивления R, поэтому U и I связаны прямой пропорциональной зависимостью. Сопротивление материалов определяется, в основном, двумя свойствами: самим материалом и его формой и размерами. Например, электроны могут свободно двигаться через золотой или серебряный проводник и не так легко через стальной проводник. Они совсем не могут двигаться по изоляторам любой формы. Конечно, и другие факторы влияют на сопротивление, однако в значительной меньшей мере. Такими факторами являются, например, температура, чистота проводящего материала, механическое напряжение проводящего материала (используется в тензорезистивных датчиках) и его освещение (используется в фоторезисторах).

Электрическая мощность

Мощность представляет собой скалярную физическую величину, равную скорости изменения, передачи или потребления энергии в физической системе. В электродинамике мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи, преобразования или потребления электрической энергии. В системе СИ единицей электрической мощности является ватт (Вт), определяемый как 1 джоуль в секунду. Скорость передачи электрической энергии равна одному ватту, если один джоуль энергии расходуется на перемещение одного кулона заряда в течение одной секунды.

Более подробную информацию о мощности вы найдете в нашем Конвертере единиц мощности.

Расчет электрической мощности на постоянном токе

Мощность, необходимая для перемещения определенного числа кулонов в секунду (то есть для создания тока I в амперах) через элемент схемы с разностью потенциалов U пропорциональна току и напряжению, то есть

В правой части этого уравнения находится произведение джоулей на кулоны (напряжение в вольтах) на кулоны в секунду (ток в амперах), в результате получаются джоули в секунду, как и ожидалось. Это уравнение определяет мощность, поглощенную в нагрузке, выраженную через напряжение на выводах нагрузки и протекающий через нее ток. Это уравнение используется в нашем калькуляторе вместе с уравнением закона Ома.

Другие типы мощности

Давайте рассмотрим другие виды мощности тока, помимо мгновенной и активной видов мощности.

  • Полная мощность – показатель мощности равен произведению периодического электротока на напряжение. Показатель вычисляется на зажимах электрической цепи:

S = U cdot I.

  • Комплексная мощность – электрический импеданс. Равен отношению комплексного напряжения на комплексную силу тока:

dot<S data-lazy-src=

Заключение

В качестве заключения давайте рассмотрим какими путями можно производить замеры мощности тока:

  • Ваттметр – прибор для измерения мощности тока, показатель измеряется прямым путем;
  • Амперметр и омметр – приборы для измерения силы тока и сопротивления электрической цепи, мощность тока измеряется косвенным путем, то есть методом вычисления показателя мощности на основании данных про силу ока и сопротивление.
  • Фазометр – устройство позволяет получать замеры реактивной мощности в цепях переменного тока.

Показатели мощности в различных приборах и оборудовании стандартизированы, так что вычислять значения мощности в большинстве случаев не нужно, все данные о мощности приборов приведены в справочнике государственных стандартов. Хранителем данных является институт: ВНИИМ.

Видео к материалу

Если вы увидели ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector