Často nastává situace, kdy je znám výkon elektromotoru nebo příkon nějakého zařízení v kW nebo Wattech, ale není jasné, jakou hodnotu nastavit na proudovém relé nebo jističi. Nebo ryze každodenní otázka: jak vypočítat proud vstupního jističe do bytu, pokud je povolený výkon na vstupu 6 nebo 10 kW. Tento článek je napsán tak, aby byl srozumitelný i pro lidi daleko od techniky a elektřiny. Potřebné informace zde ale najdou i ti, kteří jej prostě dlouho nepoužívali a zapomněli potřebné vzorce. Zde zjistíme, jak vypočítat proud podle výkonu a naopak, jak vypočítat výkon podle proudu.
Obsah
- Co je proud, napětí a výkon
- Vzorec pro výpočet výkonu jednofázového a třífázového zatížení
- Jak vybrat jistič podle zátěže domácích spotřebičů
Co je proud, napětí a výkon
Abychom pochopili fungování eklektické sítě, představme si, že napětí je výškový rozdíl. Například existuje bod A (toto je fáze), který je 220 cm nad bodem B (to je nula). A mezi těmito body je šikmo položena trubka. Pokud nalijete vodu do horního konce trubky, bude stékat dolů – dá se to přirovnat k elektrickému proudu. Čím více vody teče, tím větší je proud. Nyní si představme, že voda neteče jen tak, ale naráží na kolo mlýna. Čím více vody a čím více je zrychleno, tím těžší kolo se tento proud může pohybovat a zrychlovat na vyšší rychlost – to je síla. To znamená, že výkon je množství užitečné práce, kterou může elektrický proud vykonat.
Pokud nemůžeme změnit sklon (napětí) pro zvýšení množství vykonané práce, zbývá nám zvýšení proudu. To znamená nalít více vody a použít silnější trubku. Zde existuje přímá analogie mezi tloušťkou drátu a průměrem trubky. Silnějším drátem může „prolézt“ více proudu.
DŮLEŽITÉ! Na vstup starého domu byste neměli instalovat příliš vysoký výkonový jistič. No, aby toho bylo dost a mohli jste zapnout konvici, pračku i mikrovlnku zároveň. Stará elektroinstalace, která byla navržena na 5-6 kW celkového zatížení, to nevydrží a shoří jako první, dobře, ne-li spolu s domem.
Ale kolik to je, není to příliš mnoho a existuje nějaká kalkulačka výkonu a proudu.
Vzorec pro výpočet výkonu jednofázového a třífázového zatížení
V domácích sítích je napětí obvykle 220 V – jedná se o jednofázovou síť, kde je jedna fáze, nula a v moderních sítích je kromě nuly také zemnící vodič. Pokud je nějaký elektromotor nebo jiné zařízení navrženo pro provoz v třífázové síti, pak se na něm často uvádí napětí 220/380V nebo 250/400. V takových obvodech jsou tři fázové vodiče, jeden neutrální vodič a ochranné uzemnění. Mezi různými fázemi se získá napětí 380V. Současně je napětí (potenciální rozdíl) kterékoli z fází vzhledem k nule 220V. Nebudeme se zde podrobně zabývat tím, jak se to stane, je to všechno o posunu fázového napětí v sítích střídavého proudu, což je důvod, proč napětí mezi sousedními fázemi, z nichž každá dává 220 V vzhledem k nule 380 V, a ne 440 V.
Existuje vzorec pro určení elektrického výkonu ze školního kurzu fyziky:
P=U*I,
kde P je výkon ve wattech nebo kilowattech, U je napětí ve voltech, I je proud v ampérech. Výpočet proudu podle výkonu pro stejnosměrný obvod:
I=P/U
Skvěle funguje na stejnosměrný proud, kde energii dodává baterie nebo akumulátor. Ale u střídavých obvodů, kde se směr toku proudu mění 50x za vteřinu, je všechno trochu jinak.
Pokračujeme v naší analogii s rozdíly úrovní a potrubím, náš bod A (fáze) mění polohu 50krát za sekundu, buď nad nebo pod nulou, o 220 cm. A tato „hrbolatost“ dělá své vlastní úpravy.
Vzorec pro výpočet proudu podle výkonu pro jednofázovou střídavou síť:
I = P / (U × cosφ)
Zde se objeví nová hodnota – cosⱷ (cosinus phi) v domácích elektrických sítích se rovná 0,9-0,98. Úhel ⱷ je úhel mezi vektorem proudu a napětí a čím menší je tento úhel, tím blíže je kosinus jednotce. V podstatě ukazuje, jak efektivně funguje elektrický proud.
Pokud budeme pokračovat v naší analogii s vodou a rozdíly hladin, pak zde může být takový úhel ⱷ zpožděním v toku vody. Když se výškový rozdíl již změnil na opačný a voda v potrubí ještě nezačala proudit opačným směrem. Voda nikam neteče a stále se dostane tam, kam potřebuje, ale moment setrvačnosti zpožďuje průtok a mírně snižuje účinnost.
Spočítejme si například proud spotřebovaný 2 kW rychlovarnou konvicí a počítačem s monitorem o celkovém výkonu 450 W.
- domácí napětí – 220V s frekvencí 50Hz;
- vezměme cosⱷ = 0,95
- výkon1 = 2000 W, výkon2 = 450 W.
Proud spotřebovaný konvicí:
I = 2000/(220*0,95) = 2000/209 = 9,6 ampér
Proud spotřebovaný počítačem:
I=450/(220*0,95)= 450/209 = 2,15 ampér
Ale co když potřebujete vybrat jistič nebo tepelné relé pro třífázový obvod. Například pro připojení okružní pily s třífázovým motorem. Zde výpočet proudu podle výkonu vypadá takto
I = P / (U × cosφ × √3)
Zde přidáme a hodnota kosinus phi je také menší v třífázových sítích. Vše závisí na zatížení. Elektromotory toto číslo snižují. A na štítku každého elektromotoru je kromě jmenovitého napětí a výkonu uvedena hodnota na typovém štítku cosⱷ. Nejčastěji se tato hodnota pohybuje v rozmezí od 0,78 do 0,88 v závislosti na roku výroby a třídě motoru.
Řekněme například, že máme elektrický motor:
- výkon 3 kW;
- kosinus phi – 0,83;
- zapojený do trojúhelníku – to znamená napětí 380V.
I = 3000/(380*0,83*1,732) = 5,5 ampéru
Pravděpodobně jste si všimli, že proudy v třífázových sítích jsou vždy nižší ve srovnání s jednofázovými se stejným užitečným výkonem. To je skutečně pravda a nejen kvůli vyššímu napětí. Fyzikální principy zde ale rozebírat nebudeme, ale budeme rádi, když si ten, kdo má zájem přijít na kloub, najde odpověď sám.
Jak vybrat jistič podle zátěže domácích spotřebičů
Pojďme analyzovat opačnou situaci, kdy existují automatické přepínače standardních hodnocení: 10; 16; 25; 32; 40 A. Jak zjistit, jakou zátěž vydrží a kolik zásuvek lze připojit k jednomu vypínači.
S největší pravděpodobností mluvíme o domácí jednofázové síti s napětím 220 A a můžete použít stejné vzorce, jak je popsáno výše.
Ale pro přibližné výpočty můžete použít dané koeficienty. Pro jednofázovou síť je to 4,6. Potřebujete například rychle odhadnout, jaký výkon 16A stroj vydrží
16/4,6 = 3,47 kW
To je poměrně hodně, což znamená, že můžete klidně připojit čtyři zásuvky například v kuchyni. Každá zásuvka pro domácnost je dimenzována na 10 A. Je však nepravděpodobné, že budou všechny čtyři zásuvky použity a zatíženy současně. Je možná situace, kdy rychlovarná konvice a mikrovlnná trouba pracují současně, ale stroj vydrží jejich celkovou zátěž (rychlovarná konvice 2 kW + mikrovlnka 1 kW).
Pro zvláště výkonné spotřebiče pračky nebo elektrické trouby je lepší přidělit samostatný jistič pro jednu zásuvku.
Elektrický sporák a trouba musí být napájeny samostatným kabelovým vedením přes speciální napájecí konektor. V bytech, kde projekt původně předpokládal elektrický sporák, musí všechny rozvody pro připojení připravit stavebníci.
U třífázových sítí jsou i takové přibližné koeficienty, ale tam je ještě potřeba počítat se zátěží (220 nebo 380V), kterou je nutné připojit k fázovému nebo síťovému napětí. A pokud zvolíte špatnou možnost, můžete udělat velkou chybu, takže je v tomto článku nebudeme uvádět. Je lepší se obrátit na profesionály, v krajním případě použijte pro výpočet výkonu a proudu jednu z mnoha online kalkulaček.
Stejně tak je důležité zvolit správný průřez vodičů a kabelů pro zapojení, viz tabulka níže.
Doufáme, že pro vás byl článek užitečný. Potřebujete-li vybrat jističe a pouzdro pro bytový panel, volejte 066 165-65-35.
