Калькулятор перевода силы тока в мощность
Мощность в электрической цепи представляет собой энергию, потребляемую нагрузкой от источника в единицу времени, показывая скорость ее потребления. Единица измерения Ватт [Вт или W]. Сила тока отображает количество энергии прошедшей за величину времени, то есть указывает на скорость прохождения. Измеряется в амперах [А или Am]. А напряжение протекания электрического тока (разность потенциалов между двумя точками) измеряется в вольтах. Сила тока прямо пропорциональна напряжению.
Чтобы самостоятельно рассчитать соотношение Ампер / Ватт или Вт / А, нужно использовать всем известный закон Ома. Мощность численно равна произведению тока, протекающего через нагрузку, и приложенного к ней напряжения. Определяется одним из трех равенств: P = I * U = R * I² = U²/R.
Следовательно, чтобы определить мощность источника потребления энергии, когда известна сила тока в сети, нужно воспользоваться формулой: Вт (ватты) = А (амперы) x I (вольты). А чтобы произвести обратное преобразование, надо перевести мощность в ваттах на силу потребления тока в амперах: Ватт / Вольт. Когда же имеем дело с 3-х фазной сетью, то придется еще и учесть коэффициент 1,73 для силы тока в каждой фазе.
Сколько Ватт в 1 Ампере и ампер в вате?
Чтобы перевести Ватты в Амперы при переменном или постоянном напряжении понадобится формула:
I = P / U, где
I – это сила тока в амперах; P – мощность в ваттах; U – напряжение у вольтахесли сеть трехфазная, то I = P/(√3xU), поскольку нужно учесть напряжение в каждой из фаз.
Корень из трех приблизительно равен 1,73.
То есть, в одном ватте 4,5 мАм (1А = 1000мАм) при напряжении в 220 вольт и 0,083 Am при 12 вольтах.Когда же необходимо перевести ток в мощность (узнать, сколько в 1 ампере ватт), то применяют формулу:
P = I * U или P = √3 * I * U, если расчеты проводятся в 3-х фазной сети 380 V.
А значит, если имеем дело с автомобильной сетью на 12 вольт, то 1 ампер — это 12 Ватт, а в бытовой электросети 220 V такая сила тока будет в электроприборе мощностью 220 Вт (0,22 кВт). В промышленном оборудовании, питающемся от 380 Вольт, целых 657 Ватт.
Таблица перевода Ампер – Ватт:
| 6 | 12 | 24 | 220 | 380 | Вольт | |
| 5 Ватт | 0,83 | 0,42 | 0,21 | 0,02 | 0,008 | Ампер |
| 6 Ватт | 1,00 | 0,5 | 0,25 | 0,03 | 0,009 | Ампер |
| 7 Ватт | 1,17 | 0,58 | 0,29 | 0,03 | 0,01 | Ампер |
| 8 Ватт | 1,33 | 0,67 | 0,33 | 0,04 | 0,01 | Ампер |
| 9 Ватт | 1,5 | 0,75 | 0,38 | 0,04 | 0,01 | Ампер |
| 10 Ватт | 1,67 | 0,83 | 0,42 | 0,05 | 0,015 | Ампер |
| 20 Ватт | 3,33 | 1,67 | 0,83 | 0,09 | 0,03 | Ампер |
| 30 Ватт | 5,00 | 2,5 | 1,25 | 0,14 | 0,045 | Ампер |
| 40 Ватт | 6,67 | 3,33 | 1,67 | 0,13 | 0,06 | Ампер |
| 50 Ватт | 8,33 | 4,17 | 2,03 | 0,23 | 0,076 | Ампер |
| 60 Ватт | 10,00 | 5,00 | 2,50 | 0,27 | 0,09 | Ампер |
| 70 Ватт | 11,67 | 5,83 | 2,92 | 0,32 | 0,1 | Ампер |
| 80 Ватт | 13,33 | 6,67 | 3,33 | 0,36 | 0,12 | Ампер |
| 90 Ватт | 15,00 | 7,50 | 3,75 | 0,41 | 0,14 | Ампер |
| 100 Ватт | 16,67 | 8,33 | 4,17 | 0,45 | 0,15 | Ампер |
| 200 Ватт | 33,33 | 16,67 | 8,33 | 0,91 | 0,3 | Ампер |
| 300 Ватт | 50,00 | 25,00 | 12,50 | 1,36 | 0,46 | Ампер |
| 400 Ватт | 66,67 | 33,33 | 16,7 | 1,82 | 0,6 | Ампер |
| 500 Ватт | 83,33 | 41,67 | 20,83 | 2,27 | 0,76 | Ампер |
| 600 Ватт | 100,00 | 50,00 | 25,00 | 2,73 | 0,91 | Ампер |
| 700 Ватт | 116,67 | 58,33 | 29,17 | 3,18 | 1,06 | Ампер |
| 800 Ватт | 133,33 | 66,67 | 33,33 | 3,64 | 1,22 | Ампер |
| 900 Ватт | 150,00 | 75,00 | 37,50 | 4,09 | 1,37 | Ампер |
| 1000 Ватт | 166,67 | 83,33 | 41,67 | 4,55 | 1,52 | Ампер |
Зачем нужен калькулятор
Онлайн калькулятор позволит быстро перевести ток в мощность. Он позволяет пересчитать потребляемую силу тока 1 Ампер в Ватт мощности, какого-либо потребителя при напряжении 12 либо 220 и 380 Вольт.
Такой перевод мощности используют как при подборе генератора для потребителей тока в бортсети автомобиля 12 Вольт с постоянным током, так и в бытовой электронике, при прокладывании проводки.
Поэтому калькулятор перевода мощности в амперы или силу тока в ватты потребуется абсолютно всем электрикам или тем, кто занимается ею и хочет быстро перевести эти единицы. Но все же калькулятор главным образом предназначен для автовладельцев. С его помощью можно посчитать каждый электрокомпонент в автомобиле и использовать полученную сумму, чтобы понять, сколько электричества должен вырабатывать генератор или какой емкостью поставить аккумулятор.
Как пользоваться
Чтоб воспользоваться быстрым переводом и пересчитать Ампер в мощность Ватт необходимо будет:
- Ввести значение напряжения, которое питает источник.
- В одной ячейке указать значение потребляемого тока (в списке можно выбрать Ампер либо мАм).
- В другом поле сразу появится результат пересчета “ток в мощность” (по умолчанию отображается в Ватт, но есть возможность установить и кВт, тогда значение автоматически пересчитается в киловатты мощности).
Преобразование можно сделать как с амперов в ватты, так и на оборот с W в A, достаточно просто сразу ввести мощность потребителя, и тогда в другой ячейке отобразится сила потребляемого тока в сети с конкретно указанным напряжением.
Часто задаваемые вопросы
Сколько Ватт в Ампере?
Если речь об автомобильной сети, то в одном ампере 12 Ватт при напряжении 12В. В бытовой электросети 220 Вольт, сила тока в 1 ампер будет равна мощности потребителя на 220 Ватт, но если речь идет о промышленной сети 380 Вольт, то 657 Ватт в ампере.
12 ампер сколько ватт?
Сколько ватт мощности при 12 амперах потребления тока будет зависеть от того в сети с каким напряжением работает сам потребитель. Так 12А это может быть: 144 Ватт в автомобильной сети 12V; 2640 Ватт в сети 220V; 7889 Ватт в электросети 380 Вольт.
220 ватт сколько ампер?
Сила тока потребителя мощностью 220 Ватт будет отличаться зависимо от сети, в которой он работает. Это может быть: 18A при напряжении 12 Вольт, 1A если напряжение 220 Вольт либо 6A, когда потребление тока происходит в сети 380 Вольт.
5 ампер сколько ватт?
Чтобы узнать сколько Ватт потребляет источник на 5 ампер достаточно воспользоваться формулой P = I * U. То есть если потребитель включен в автомобильную сеть где всего 12 Вольт, то 5А будет 60W. При потреблении 5 ампер в сети 220V означает что мощность потребителя составляет 1100W. Когда потребление пяти ампер происходит в двухфазной сети 380V, то мощность источника составляет 3290 Ватт.
Перевести ватты (Вт) в амперы (А): онлайн-калькулятор, формула
Инструкция по использованию: Чтобы перевести ватты (
Калькулятор Вт в А (постоянный ток)
Формула для перевода Вт в А
Сила тока I в амперах (А) сети с постоянным током равняется мощности
Калькулятор Вт в А (1 фаза, переменный ток)
Формула для перевода Вт в А
Сила тока I в амперах (А) однофазной сети с переменным током равняется мощности P в ваттах (Вт), деленной на произведение коэффициента мощности PF и напряжения U в вольтах (В).
Калькулятор Вт в А (3 фазы, переменный ток, линейное напряжение)
Сила тока I в амперах (А) трехфазной сети с линейным напряжением равна мощности P в ваттах (Вт), деленной на произведение коэффициента мощности PF, напряжения U в вольтах (В) и квадратного корня из трех.
Калькулятор Вт в А (3 фазы, переменный ток, фазное напряжение)
Формула для перевода Вт в А
Сила тока I в амперах (А) трехфазной сети с фазным напряжением равна мощности P в ваттах (Вт), деленной на утроенное произведение коэффициента мощности PF и напряжения U в вольтах (В).
Калькулятор перевода силы тока в мощность (амперы в киловатты)
Мощность — энергия, потребляемая нагрузкой от источника в единицу времени (скорость потребления, измеряется в Ватт). Сила тока — количество энергии, прошедшей за величину времени (скорость прохождения, измеряется в амперах).
Мощность численно равна произведению тока, протекающего через нагрузку, и приложенного к ней напряжения.
Чтобы перевести Ватты в Амперы, понадобится формула: I = P / U, где I – это сила тока в амперах; P – мощность в ваттах; U – напряжение у вольтах.
Если сеть трехфазная, то I = P/(√3xU), поскольку нужно учесть напряжение в каждой из фаз. Корень из трех приблизительно равен 1,73. Чтобы перевести ток в мощность (узнать, сколько в 1 ампере ватт), надо применить формулу:
P = I * U или P = √3 * I * U, если расчеты проводятся в 3-х фазной сети 380 V.
Таблица перевода Ампер – Ватт:
220 В | 380 В |
| |
100 Ватт | 0,45 | 0,15 | Ампер |
200 Ватт | 0,91 | 0,3 | Ампер |
300 Ватт | 1,36 | 0,46 | Ампер |
400 Ватт | 1,82 | 0,6 | Ампер |
500 Ватт | 2,27 | 0,76 | Ампер |
600 Ватт | 2,73 | 0,91 | Ампер |
700 Ватт | 3,18 | 1,06 | Ампер |
800 Ватт | 3,64 | 1,22 | Ампер |
900 Ватт | 4,09 | 1,37 | Ампер |
1000 Ватт | 4,55 | 1,52 | Ампер |
Допустим, что вы живете в квартире со старым электросчетчиком, и у вас установлена автоматическая пробка на 16 Ампер. Чтобы определить, какую мощность «потянет» пробка, нужно перевести Амперы в киловатты. Для удобства расчетов принимаем cosФ за единицу. Напряжение нам известно – 220 В, ток тоже, давайте переведем: 220*16*1=3520 Ватт или 3,5 киловатта – ровно столько вы можете подключить единовременно.
Сложнее дело обстоит с электродвигателями, у них есть такой показатель как коэффициент мощности. Если полная мощность двигателя 5,5 киловатт, то потребляемая активная мощность 5,5*0,87= 4,7 киловатта. Стоит отметить, что при выборе автомата и кабеля для электродвигателя нужно учитывать полную мощность, поэтому нужно брать ток нагрузки, который указан в паспорте к двигателю. И также важно учитывать пусковые токи, так как они значительно превышают рабочий ток двигателя.
формула и таблица перевода силы тока в мощность и обратно
На бытовых приборах (миксер, фен, блендер) производители пишут потребляемую мощность в ваттах, на устройствах, которые требуют больших объемов электрической нагрузки (электрическая плита, пылесос, водонагреватель), — в киловаттах. А на розетках или автоматических выключателях, через которые подключаются к сети приборы, принято указывать силу тока в амперах. Чтобы понять, выдержит ли розетка подключаемое устройство, нужно знать, как переводить амперы в ватты.
Единицы мощности
Перевод ватты в амперы и наоборот — понятие относительное, потому как это разные единицы измерения. Амперы — это физическая величина силы электрического тока, то есть скорость прохождения электричества через кабель. Ватт — величина электрической мощности, или скорость потребления электроэнергии. Но такой перевод необходим для того, чтобы рассчитать, соответствует ли значение силы тока значению его мощности.
Перевод ампера в ватты и киловатты
Знать, как посчитать соответствие ампер ваттам, нужно для того, чтобы определить, какое устройство способно выдержать мощность подключаемых потребителей. К таким устройствам относят защитную аппаратуру или коммутационную.
Перед тем как выбрать, какой автоматический выключатель или устройство защитного отключения (УЗО) установить, нужно посчитать мощности потребления всех подключаемых приборов (утюг, лампы, стиральная машина, компьютер и т.д.). Или же наоборот, зная, какой стоит автомат или защитное устройство отключения, определить, какое оборудование выдержит нагрузку, а какое нет.
Для перевода ампера в киловатты и наоборот существует формула: I=P/U, где I — амперы, P — ватты, U — вольты. Вольты — это напряжение сети. В жилых помещениях используется однофазная сеть — 220 В. На производстве для подключения промышленного оборудования работает электрическая трехфазная сеть, значение которой равно 380 В. Исходя из этой формулы, зная амперы, можно посчитать соответствие ваттам и наоборот — перевести ватты в амперы.
Ситуация: имеется автоматический выключатель. Технические параметры: номинальный ток 25 А, 1-полюс. Нужно посчитать, какую ваттность приборов способен выдержать автомат.
Проще всего технические данные внести в калькулятор и рассчитать мощность. А также можно использовать формулу I=P/U, получится: 25 А=х Вт/220 В.
х Вт=5500 Вт.
Чтобы ватты перевести в киловатты,необходимо знать следующие меры мощности в ватт:
- 1000 Вт = 1 кВт,
- 1000 000 Вт = 1000 кВт = МВт,
- 1000 000 000 Вт = 1000 МВт = 1000000 кВт и т.д.
Значит, 5500 Вт =5,5 кВт. Ответ: автомат с номинальным током 25 А может выдержать нагрузку всех приборов общей мощностью 5,5 кВт, не более.
Применяют формулу с данными напряжения и силы тока для того, чтобы подобрать тип кабеля по мощности и силе тока. В таблице приведено соответствие тока сечению провода:
| Сечение жилы, мм² | Медные жилы проводов, кабелей | |||
|---|---|---|---|---|
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | |
| 1,5 | 19 | 4,1 | 16 | 10,5 |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 46 | 10,1 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 85 | 18,7 | 75 | 49,5 |
| 25 | 115 | 25,3 | 90 | 59,4 |
| 35 | 135 | 29,7 | 115 | 75,9 |
| 50 | 175 | 38,5 | 145 | 95,7 |
| 70 | 215 | 47,3 | 180 | 118,8 |
| 95 | 260 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
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.
Если подключать несколько приборов одновременно к одному устройству защиты, то чтобы посчитать, сколько в ваттах ампер, нужно все значения потребления сложить вместе. Например, в комнате используется освещение со светодиодными лампами 10 шт. по 6 Вт, утюг мощностью 2 кВт и телевизор 30 Вт. Сначала все показатели нужно перевести в ватты, получается:
- лампы 6*10= 60 Вт,
- утюг 2 кВт=2000 Вт,
- телевизор 30 Вт.
60+2000+30=2090 Вт.
Теперь можно перевести ампер в ватты, для этого подставляем значения в формулу 2090/220 В = 9,5 А ~ 10 А. Ответ: потребляемый ток около 10 А.
Необходимо знать, как перевести амперы в ватты без калькулятора. В таблице показано соответствие скорости потребления электроэнергии силе тока при однофазной и трехфазной сетях.
| Ампер (А) | Мощность (кВт) | |
| 220 В | 380 В | |
| 2 | 0,4 | 1,3 |
| 6 | 1,3 | 3,9 |
| 10 | 2,2 | 6,6 |
| 16 | 3,5 | 10,5 |
| 20 | 4,4 | 13,2 |
| 25 | 5,5 | 16,4 |
| 32 | 7,0 | 21,1 |
| 40 | 8,8 | 26,3 |
| 50 | 11,0 | 32,9 |
| 63 | 13,9 | 41,4 |
Как перевести амперы в киловатты и обратно: правила и примеры
Амперы и киловатты – характеристики электроэнергии, потребляемой устройствами, подключенными к сети. Первую называют еще нагрузкой, а вторую – мощностью. Необходимость перевода возникает на стадии подбора защитных устройств, в маркировке которых чаще всего указывается лишь сила тока.
Все о том, как перевести Амперы в Киловатты, вы узнаете из предложенной нами статьи. Мы рассмотрим теорию, разберемся с основными принципами перевода, а затем поясним смысл этих действий на практических примерах. Следуя нашим советам, вы сможете самостоятельно выполнять такие вычисления.
Содержание статьи:
Причины для выполнения перевода
Мощность и сила тока — ключевые характеристики, необходимые для грамотного подбора защитных устройств для оборудования, питающегося электроэнергией. Защита нужна для предотвращения оплавления изоляции проводки и поломки агрегатов.
Электропроводка, питающая освещение, электроплиту, кофе-машину должна защищаться индивидуально подобранными устройствами. Ведь каждый потребитель создает «свою» нагрузку – другими словами, потребляет определенный ток.
Кстати, кабели, провода, питающие перечисленные бытовые устройства, обладают определенной токонесущей способностью. Последняя диктуется сечением жил.
Каждое защитное устройство обязано срабатывать в момент скачка напряжения, опасного для защищаемого типа техники или группы технических устройств. Значит, подбирать и автоматы следует так, чтобы во время угрозы для маломощного прибора не отключалась полностью сеть, а только ветка, для которой этот скачек является критичным.
На корпусах предложенных торговой сетью проставлена цифра, обозначающая величину предельно допустимого тока. Естественно, указана она в Амперах.
А вот на электроприборах, которые обязаны защищать эти автоматы, обозначена потребляемая ими мощность. Тут и возникает необходимость в переводе. Несмотря на то, что разбираемые нами единицы принадлежат разным токовым характеристикам, связь между ними прямая и довольно тесная.
Правильно подобрать защиту помогают амперы и киловатты, характеризующие электропотребление бытовых устройств
Напряжением именуют разность потенциалов, проще говоря, работу, вложенную в перемещение заряда от одной точки к другой. Выражается оно в Вольтах. Потенциал – это и есть энергия в каждой из точек, в которой находится/находился заряд.
Под силой тока подразумевается число Ампер, проходящих по проводнику в конкретную единицу времени. Суть мощности заключается в отражении скорости, с которой происходило перемещение заряда.
Мощность обозначают в Ваттах и Киловаттах. Ясно, что второй вариант используется, когда слишком внушительную четырех- или пятизначную цифру нужно сократить для простоты восприятия. Для этого ее значение просто делят на тысячу, а остаток округляют как обычно в большую сторону.
Для питания мощного оборудования нужна более высокая скорость потока энергии. Предельно допустимое напряжение для него больше, чем для маломощной техники. У подбираемых для него автоматов предел срабатывания должен быть выше. Следовательно, точный подбор по нагрузке с грамотно выполненным переводом единиц просто необходим.
Правила проведения перевода
Часто изучая инструкцию, прилагаемую к некоторым приборам, можно увидеть обозначение мощности в вольт-амперах. Специалисты знают разницу между ваттами (Вт) и вольт-амперами (ВА), но практически эти величины обозначают одно и то же, поэтому преобразовывать здесь ничего не нужно. А вот кВт/час и киловатты — понятия разные и путать их нельзя ни в коем случае.
Чтобы продемонстрировать, как выразить электрическую мощность через ток, нужно воспользоваться следующими инструментами:
- тестером;
- токоизмерительными клещами;
- электротехническим справочником;
- калькулятором.
При перерасчете ампер в кВт используют следующий алгоритм:
- Берут тестер напряжения и измеряют напряжение в электроцепи.
- Используя токоизмерительные ключи, замеряют силу тока.
- Производят перерасчет, используя формулу для постоянного напряжения в сети или переменного.
В результате мощность получают в ваттах. Чтобы преобразить их в киловатты, делят получившееся на 1000.
У нас на сайте также есть материал о правилах перевода Амперов в Ватты. Чтобы с ним ознакомиться, переходите, пожалуйста, по .
Однофазная электрическая цепь
На однофазную цепь (220 В) рассчитано большинство бытовых приборов. Нагрузка здесь измеряется в киловаттах, а маркировка АВ содержит амперы.
Чтобы не заниматься вычислениями, при выборе автомата можно воспользоваться ампер-ватт таблицей. Здесь уже есть готовые параметры, полученные путем выполнения перевода при соблюдении всех правил
Ключевым при переводе в этом случае является закон Ома, который гласит, что P, т.е. мощность, равна I (силе тока) умноженной на U (напряжение). Подробнее о расчете мощности, силы тока и напряжения, а также о взаимосвязи этих величин мы говорили в .
Отсюда вытекает:
кВт = (1А х 1 В) / 1 0ᶾ
А как же это выглядит на практике? Чтобы разобраться, рассмотрим конкретный пример.
Допустим, автоматический предохранитель на счетчике старого типа рассчитан на 16 А. С целью определения мощности приборов, которые можно безболезненно включить в сеть одновременно, нужно осуществить перевод ампер в киловатты с применением вышеприведенной формулы.
Получим:
220 х 16 х 1 = 3520 Вт = 3,5КВт
Как для постоянного, так и переменного тока применяется одна формула перевода, но справедлива она только для активных потребителей, таких как нагреватели лампы накаливания. При емкостной нагрузке обязательно возникает сдвиг фаз между током и напряжением.
Это и есть коэффициент мощности или cos φ. Тогда как при наличии только активной нагрузки этот параметр принимают за единицу, то при реактивной нагрузке его нужно принимать во внимание.
Если нагрузка смешанная, значение параметра колеблется в диапазоне 0,85. Чем меньше приходится на реактивную составляющую мощности, тем незначительней потери и тем выше коэффициент мощности. По этой причине последний параметр стремятся повысить. Обычно производители указывают значение коэффициента мощности на этикетке.
Трехфазная электрическая цепь
В случае переменного тока в трехфазной сети берут значение электрического тока одной фазы, затем умножают на напряжение этой же фазы. То, что получили, умножают на косинус фи.
Подключение потребителей может быть выполнено в одном из двух вариантов — звездой и треугольником. В первом случае это 4 провода, из которых 3 являются фазными, а один — нулевым. Во втором применяют три провода
После подсчета напряжения во всех фазах, полученные данные складывают. Сумма, полученная в результате этих действий, является мощностью электроустановки, подсоединенной к трехфазной сети.
Основные формулы имеют следующий вид:
Ватт = √3 Ампер х Вольт или P = √3 х U х I
Ампер = √3 х Вольт либо I= P/√3 х U
Следует иметь понятие о разнице между напряжением фазным и линейным, а также между токами линейными и фазными. Перевод ампер в киловатты в любом случае выполняют по одной и той же формуле. Исключение — соединение треугольником при расчете нагрузок, подключенных индивидуально.
На корпусах или упаковке последних моделей электроприборов указана и сила тока, и мощность. Обладая этими данными, можно считать вопрос, как быстро перевести амперы в киловатты, решенным.
Специалисты применяют для цепей с переменным током конфиденциальное правило: силу тока делят на два, если нужно примерно вычислить мощность в процессе подбора пускорегулирующей аппаратуры. Также поступают и при расчете диаметра проводников для таких цепей.
Примеры перевода ампер в киловатты
Преобразование ампер в киловатты — довольно простая математическая операция.
Бывает так, что на этикетке электроприбора присутствует значение мощности в кВт. В этом случае придется киловатты переводить в амперы. При этом I = P : U = 1000 : 220 = 4,54 А. Справедливо и обратное — P = I х U = 1 х 220 = 220 Вт = 0,22 кВт
Существует также много онлайн – программ, где нужно всего-навсего ввести известные параметры и нажать соответствующую кнопку.
Пример №1 — перевод А в кВт в однофазной сети 220В
Перед нами стоит задача: определить предельную мощность, допустимую для автоматического выключателя однополюсного с номинальным током 25 А.
Применим формулу:
P = U х I
Подставив значения, которые известны, получим: P = 220 В х 25 А = 5 500 Вт = 5,5 кВт.
Это обозначает, что к этому автомату могут быть подключены потребители, общая мощность которых не выходит за пределы 5,5 кВт.
По такой же схеме можно решить вопрос подбора сечения провода для электрочайника, потребляющего 2 кВт.
В этом случае I = P : U= 2000 : 220 = 9 А.
Это совсем маленькое значение. Нужно серьезно подойти к выбору сечения провода и материалу. Если отдать предпочтение алюминиевому, он выдержит только слабые нагрузки, медный с такого же диаметра будет мощнее в два раза.
Подробнее о выборе нужного сечения провода для устройства домашней проводки, а также правила вычисления сечения кабеля по мощности и по диаметру мы разбирали в следующих статьях:
Пример №2 — обратный перевод в однофазной сети
Усложним задачу — продемонстрируем процесс перевода киловатт в амперы. Имеем какое-то число потребителей.
Среди них:
- четыре лампы накаливания каждая по 100 Вт;
- один обогреватель мощностью 3 кВт;
- один ПК мощностью 0,5 кВт.
Определению суммарной мощности предшествует приведение величин всех потребителей к одному показателю, точнее — киловатты следует перевести в ватты.
Розетки, АВ в своей маркировке содержат амперы. Для непосвященного человека сложно понять, отвечает ли нагрузка по факту расчетной, а без этого невозможно правильно выбрать предохранитель
Мощность обогревателя равна 3 кВт х 1000 = 3000 Вт. Мощность компьютера — 0,5 кВт х 1000 = 500 Вт. Лампы — 100 Вт х 4 шт. = 400 Вт.
Тогда обобщенная мощность: 400 Вт + 3000 Вт + 500 Вт = 3 900 Вт или 3,9 кВт.
Такой мощности соответствует сила тока I = P : U = 3900Вт : 220В = 17,7 А.
Из этого вытекает, что приобрести следует автомат, рассчитанный на номинальный ток не меньше, чем 17,7 А.
Наиболее соответствующим нагрузке мощностью 2,9 кВт является автомат стандартный однофазный 20 А.
Пример №3 — перевод ампер в кВт в трехфазной сети
Алгоритм перевода ампер в киловатты и в обратном направлении в трехфазной сети отличается от сети однофазной только формулой. Допустим, нужно высчитать, какую же наибольшую мощность выдержит АВ, номинальный ток которого 40 А.
В формулу подставляют известные данные и получают:
P = √3 х 380 В х 40 А = 26 296 Вт = 26,3кВт
Трехфазный АБ на 40 А гарантировано выдержит нагрузку 26,3 кВт.
Пример №4 — обратный перевод в трехфазной сети
Если мощность потребителя, подключаемого к трехфазной сети, известна, ток автомата вычислить легко. Допустим, имеется трехфазный потребитель мощностью 13,2 кВт.
В ваттах это будет: 13,2 кт х 1000 = 13 200 Вт
Далее, сила тока: I = 13200Вт : (√3 х 380) = 20,0 А
Получается, что этому электропотребителю нужен автомат номиналом 20 А.
Для однофазных аппаратов существует следующее правило: один киловатт соответствует 4,54 А. Один ампер — это 0,22 кВт или 220 В. Это утверждение — прямой результат, вытекающий из формул для напряжения 220 В.
Выводы и полезное видео по теме
О связи ватт, ампер и вольт:
Зависимость между амперами и киловольтами описывает закон Ома. Здесь наблюдается обратная пропорциональность силы электротока по отношению к сопротивлению. Что касается напряжения, то прослеживается прямая зависимость силы тока от этого параметра.
У вас остались вопросы по принципу перевода Амперов в Киловатты или хотите уточнить нюансы практического расчета? Задавайте свои вопросы нашим экспертам в блоке комментариев, расположенном ниже под статьей.
Если у вас есть полезная информация, дополняющая изложенный выше материал, или уточнения, поправки, пишите свои замечания и дополнения ниже.
Перевести амперы (А) в ватты (Вт): онлайн-калькулятор, формула
Инструкция по использованию: Чтобы перевести амперы (А) в ватты (Вт), введите значения силы тока I в амперах (A), напряжения U в вольтах (В), выберите коэффициент мощности PF от 0,1 до 1 (если требуется), затем нажмите кнопку “
Калькулятор А в Вт (1 фаза, постоянный ток)
Формула для перевода А в Вт
PВт = IА ⋅ UВ
Мощность P в ваттах (Вт) однофазной сети с постоянным током равняется произведению силы тока I в амперах (А) и напряжения U в вольтах (В).
Калькулятор А в Вт (1 фаза, переменный ток)
Формула для перевода А в Вт
PВт = PF ⋅ IА ⋅ UВ
Мощность P в ваттах (Вт
Калькулятор А в Вт (3 фазы, переменный ток, линейное напряжение)
Формула для перевода А в Вт
PВт = √3 ⋅ PF ⋅ IА ⋅ UВ
Мощность P в ваттах (Вт) трехфазной сети с переменным током и линейным напряжением равняется квадратному корню из трех, умноженному на силу тока I в амперах (А), напряжение U в вольтах (В) и коэффициент мощности PF.
Калькулятор А в Вт (3 фазы, переменный ток, фазное напряжение)
PВт = 3 ⋅ PF ⋅ IА ⋅ UВ
Мощность P в ваттах (Вт) трехфазной сети с переменным током и фазным напряжением равняется утроенному произведению силы тока I в амперах (А), напряжения U в вольтах (В) и коэффициента мощности PF.
как грамотно перевести одну единицу измерения в другую и наоборот
У владельцев частных домов, квартир, дач или небольших хозяйственных помещений, подключенных к электричеству, часто возникает потребность перевести амперы в ватты или решить обратную задачу. Для выполнения переводов единиц, определяющих характеристики тока, применяют известные формулы, которые основаны на законе Ома.
Мы расскажем о том, как правильно выполнить перевод физических единиц. Кроме того, в представленной нами статье приведены способы определения рабочей мощности и пусковых токов домашней техники. Разобраны нюансы вычисления сечения компонентов электропроводки.
Содержание статьи:
Определение мощности подключенных приборов
Чтобы вычислить значение максимально возможной мощности на участке цепи, необходимо суммировать показатели всех подключенных приборов. Но не все так просто: многие из этих устройств представляют собой сложные электродинамические системы, поэтому нужно правильно определить их параметры.
Активная и полная составляющая мощности
Активная (или потребляемая) мощность устройства (P) определяет безвозвратную потерю электроэнергии при его работе. Именно этот показатель посчитает электросчетчик, а, следовательно, он влияет на объем потраченных ресурсов (денег) при функционировании прибора.
Активную компоненту в ваттах указывают для всех потребителей электроэнергии. Однако есть еще один показатель – коэффициент мощности (cos(f)), который можно найти в технической документации, а также на специальных табличках или этикетках с основными параметрами.
Через нее можно рассчитать полную мощность (S) устройства по следующей формуле:
S = P / cos(f)
Физический смысл этих величин можно описать так: ток с полной мощностью идет от источника (трансформатора) до электроприбора, который преобразует его активную составляющую, а оставшуюся (реактивную) возвращает обратно в сеть. Таким образом, нагрузку на компоненты цепи (проводку и автоматы) необходимо рассчитывать именно с учетом полной мощности.
Провести расчет полной мощности можно по данным, которые присутствуют в техническом паспорте устройства или на шильдике электродвигателя
Для большинства бытовых приборов коэффициент равен единице, следовательно, активная и полная мощности совпадают. Но при наличии у электропотребителя конденсаторов (емкостей) или катушки индуктивности возникает реактивная компонента.
Обратить внимание нужно на следующие типы оборудования:
- холодильники;
- стиральные машины;
- кондиционеры;
- насосы;
- индукционные печи и плиты;
- люминесцентные светильники;
- телевизоры;
- компьютеры и другая техника с электронной начинкой.
Также часто к или хозяйственных объектов подключают станки с электродвигателями, аппараты дуговой сварки и другое оборудование, у которого полная мощность значительно выше потребляемой. Поэтому нужно внимательно ознакомиться с техническими характеристиками приборов перед их включением в сеть.
Пусковые токи компрессоров и двигателей
Если бытовая техника оснащена электродвигателем, компрессором, нитью накаливания или трансформатором на входе в блок питания, то при начале ее работы на короткое время возникают пусковые токи (Iп). Их значение может в несколько раз превышать номинальные показатели (Iн), указанные в паспорте устройства.
Эти величины связаны следующей формулой:
Iп = k * Iн
Здесь k – коэффициент кратности пускового тока.
Документация по электродвигателям содержит все данные, необходимые для расчета стартового тока, в том числе и коэффициент кратности (последний столбец)
Показатель кратности превышает значение “2” у следующих распространенных бытовых приборов:
- ;
- холодильник и морозильник;
- ;
- стиральная машина;
- ;
- микроволновая печь;
- неоновое освещение;
- некоторые виды электроинструмента (дрель, перфоратор, компрессор).
Расчет общей мощности при присутствии в цепи таких устройств необходимо проводить с учетом их стартовых токов. Так как время повышенного электропотребления невелико, а синхронное включение маловероятно, то достаточно взять один, наиболее мощный по стартовым токам прибор.
Сила тока и параметры электропроводки
Для определения необходимого сечения жил электропроводки и выполняют перевод суммарного количества ватт в амперы и получают значение максимального длительного тока.
Соотнесение сечения жил и максимально допустимой для проводки силы тока выполняют с использованием таблиц, которые предоставляют производители кабельной продукции. В зависимости от компании-изготовителя, основные показатели могут немного отличаться, но при этом всегда должны соответствовать действующему ГОСТ 31996-2012.
Пример таблицы соответствия сечения токопроводящих жил и максимально допустимого длительного тока в зависимости от способа прокладки проводки
Иногда выбирают проводку не с минимально допустимым сечением, а с немного большим. Это оправдано, так как запас пропускной способности позволяет подключить новые электроприборы без дорогостоящего демонтажа старых и укладки новых кабелей.
Параметры устанавливаемых подбирают так, чтобы он гарантированно срабатывал на отключение, если сила тока превысит значение, определенное как максимально допустимое для проложенной проводки.
Номинальный ток автомата (In) вычисляют по допустимому для кабеля току (Ip) по следующей формуле:
In <= Ip / 1.45
Обычно выбирают автомат с максимальным среди разрешенных значением номинала, чтобы минимизировать вероятность отключения при сильной, но еще допустимой загрузке цепи.
Взаимосвязь основных электрических величин
Мощность и силу тока можно связать через напряжение (U) или сопротивление цепи (R). Однако на практике применить формулу P = I2 * R сложно, так как затруднительно точно рассчитать сопротивление на реальном участке.
Одно- и трехфазное подключение
Большинство разводок электросети для бытового использования являются однофазными.
В этом случае пересчет полной мощности (S) и силы переменного тока (I) с использованием известного напряжения происходит по следующим формулам, вытекающим из классического закона Ома:
S = U * I
I = S / U
Сейчас получила распространение практика подведения трехфазной сети к жилым, бытовым и мелким промышленным объектам. Это оправдано с позиции минимизации затрат на кабели и трансформаторы, которые несет компания поставляющая электроэнергию.
При подведении трехфазной сети устанавливают вводной трехполюсный автомат (слева вверху), трехфазный счетчик (справа вверху) а для каждой выделенной цепи – обыкновенные однополюсные устройства (слева внизу)
Сечение жил проводки и номинальную мощность при использовании трехфазных потребителей определяют также по силе тока, которую вычисляют так:
Il = S / (1.73 * Ul)
Здесь индекс “l” означает линейный характер величин.
При планировании и последующем проведении лучше выделять трехфазных потребителей в отдельные цепи. Приборы, работающие от стандартных 220 В, стараются более-менее равномерно раскидать по фазам, так, чтобы не было значительного перекоса в мощности.
Иногда допускают смешанное подключение устройств, работающих как от одной, так и от трех фаз. Эта ситуация не самая простая, поэтому ее лучше рассмотреть на конкретном примере.
Пусть в цепь включена трехфазная индукционная печь с активной мощностью 7.0 кВт и коэффициентом мощности 0.9. К фазе “A” подключена микроволновая печь 0.8 кВт с коэффициентом “2” кратности пускового тока, а к фазе “Б” – электрический чайник 2.2 кВт. Необходимо рассчитать параметры электросети для этого участка.
Схема подключения приборов к сети. При такой конфигурации всегда ставят трехфазный автоматический выключатель. Использовать для защиты несколько однофазных автоматов запрещено
Определим полную мощность всех устройств:
Si = Pi / cos(f) = 7000 / 0.9 = 7800 В*А;
Sm = Pm * 2 = 800 * 2 = 1600 В*А;
Sс = Pc = 2200 В*А.
Определим силу тока каждого прибора:
Ii = Si / (1.73 * Ul) = 7800 / (1.73 * 380) = 11.9 A;
Im = Sm / Uf = 1600 / 220 = 7.2 A;
Ic = Sc / Uf = 2200 / 220 = 10 A.
Определим силу тока по фазам:
IА = Ii + Im = 11.9 + 7.2 = 19.1 A;
IБ = Ii + Ic = 11.9 + 10 = 21.9 A;
IС = Ii = 11.9 A.
Ток максимальной силы при всех включенных электроприборах протекает по фазе “Б” и будет равен 21.9 A. Достаточная комбинация для беспроблемного обеспечения функционирования всех устройств в этой цепи – сечение медных жил 4,0 мм2 и автоматический выключатель на 20 или 25 A.
Типовое напряжение бытовых сетей
Так как мощность и сила тока связаны через напряжение, то необходимо точно определить эту величину. До введения с октября 2015 года ГОСТ 29322-2014 значение для обыкновенной сети было равно 220 В, а трехфазной – 380 В.
По новому документу эти показатели приведены в соответствие с европейскими требованиями – 230 / 400 В, но большинство систем бытового электроснабжения все еще функционирует по старым параметрам.
Получить реальное значение напряжение можно с использованием вольтметра. Если цифры значительно меньше эталонных, то необходимо подключить входной стабилизатор
Отклонение 5% реального значения от эталонного допустимо на любой срок, а 10% – не более чем на один час. При понижении напряжения некоторые потребители, такие как электрочайник, или микроволновая печь, теряют в мощности.
Но если устройство снабжено интегрированным стабилизатором (например, газовый котел) или имеет отдельный импульсный блок питания, то потребляемая мощность останется постоянной.
В этом случае, учитывая, что I = S / U, падение напряжение приведет к увеличению силы тока. Поэтому не рекомендуют подбирать сечение жил кабеля “впритык” к максимальным расчетным значениям, а желательно иметь запас в 15-20%.
Полезное видео по теме
Измерение силы тока мультиметром и последующее вычисление мощности:
Электронное устройство для определения напряжения, силы тока и автоматического вычисления мощности:
Определить силу тока, зная напряжение сети и суммарную мощность приборов на участке цепи, достаточно просто. Сложность заключается в измерении или подсчете исходных параметров.
Если возникают сомнения в правильности найденного решения, то лучше обратиться к электрикам, так как ошибки в расчетах могут привести к серьезным проблемам.
Хотите поделиться собственным опытом в переводе амперов в ватты? В вашем арсенале есть оригинальный метод, который может пригодиться посетителям сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, размещайте фото и задавайте вопросы по теме статьи.
энергоблоков. Конвертер | Определения
Лошадиная сила 🐎 и ее типы
Агрегат был представлен в 18 веке для сравнения мощности паровых машин с тягловыми лошадьми. Позже его расширили на разные типы, так как появились новые двигатели и машины. Чаще всего используются механические и метрические единицы мощности, равные ~ 745,7 Вт и ~ 735,5 Вт соответственно.
- (Imperial) механическая мощность
Джеймс Ватт определил механическую мощность, равную 33 000 фунт-сила-футов в минуту.Ватт нашел это значение, оценивая производительность лошади — он наблюдал, сколько раз лошадь может повернуть мельничное колесо с заданным диаметром, затем он предположил силу, с которой лошадь тянет, и округлил полученное значение, чтобы получить окончательные 33000 футов. фунт-сила / мин.
Таким образом, скорость работы лошади составляет около одного л.с. при постоянной активности (но это скорее максимальное значение, средняя лошадь может выдерживать 2/3 л.с. в течение рабочего дня 1,2 ), в отличие от возможной пиковой мощности почти 15 лс .Для стандартного здорового человека эти значения равны примерно 1,2 л.с. (0,89 кВт) пиковой и 0,1 л.с. продолжительной работы . Спортсмены, например, Усэйн Болт может производить даже 3,5 л.с. (2,6 кВт) за короткое время.
- Метрическая мощность в лошадиных силах
Одна метрическая лошадиная сила определяется как мощность, необходимая для поднятия массы в 75 килограммов против силы тяжести Земли на расстояние в один метр за одну секунду.
- Электрическая мощность
Значение немного выше, чем у механической мощности, электрический эквивалент равен ровно 746 Вт.
- Пневматическая мощность
Это мощность, необходимая для перемещения заданного объема воздуха против заданного давления при 100% эффективности. Может использоваться в системах кондиционирования, отопления и вентиляции.
л.с. = расход (кубические футы в минуту) * давление (дюймы водяного столба) / 6,356
Воздушные лошадиные силы равны механической и гидравлической лошадиным силам.
- Котельная мощность
Мощность котла (л.с. (S), также сокращенно bhp или BHP) обычно определяется как количество энергии, необходимое для производства 34.5 фунтов (15,65 кг) пара в час при давлении 0 фунтов на квадратный дюйм (0 бар) и температуре 212 ° F (100 ° C). Он использовался в США, Австралии и Новой Зеландии, но формула в этих странах различалась. В нашем инструменте преобразования мощности мы предположили, что мощность 1 котла = 9812,5 Вт. Однако в некоторых источниках можно найти такие значения, как 9810,55407 Вт, 9809,5 Вт или 9809 Вт.
.Преобразование мощности— Онлайн-преобразователь единиц
Общие единицы БТЕ / час (международный) (БТЕ / ч) Гигаватт (ГВт) Мощность (метрическая) (л.с.) Джоуль в секунду (Дж / с) Киловатт (кВт) Ватт (Вт) Фунт-фут / час (фунт ∙ фут / ч) Общие единицы Аттоджоуль в секунду (мкДж / с) Аттоватт (АВ) БТЕ / час (термохимический) (БТЕ / ч) БТЕ / минута (международная) (БТЕ / мин) БТЕ / минута (термохимический) (БТЕ / мин) БТЕ / сек (международный) (БТЕ / с) БТЕ / сек (термохимический) (БТЕ / с) Калорийность в час (международная) (кал / час) Калорийность / час (термохимический) (кал / час) Калории в минуту (международные) (кал / мин) Калорий в минуту (термохимический) (кал / мин) Калория в секунду (международная) (кал / с) Калорийность в секунду (термохимический) (кал / с) Сантиджоуль в секунду (cJ / s) Сантиватт (cW) Дециджоуль / секунда (дДж / с) Дециватт (dW) Декаджоуль в секунду (дДж / с) Декаватт (даВт) Эрг / секунда (эрг / с) Экзаджоуль в секунду (ЭДж / с) Экзаватт (EW) Фемтоджоуль в секунду (фДж / с) Фемтоватт (fW) Гигаджоуль в секунду (ГДж / с) Гектоджоуль в секунду (гДж / с) Гектоватт (чВт) Мощность (л.с.) Мощность (котел) (л.с.) Мощность (электрическая) (л.с.) Мощность (Великобритания) (л.с.) Мощность (вода) (л.с.) Джоуль / час (Дж / ч) Джоуль в минуту (Дж / мин) Килокалория / час (термохимический) (ккал / ч) Килокалория в час (международная) (ккал / час) Килокалория в минуту (международная) (ккал / мин) Килокалория в минуту (термохимический) (ккал / мин) Килокалория / секунда (термохимический) (ккал / с) Килокалория / секунда (международная) (ккал / с) Килоджоуль в час (кДж / ч) Килоджоуль в минуту (кДж / мин) Килоджоуль в секунду (кДж / с) МБХ МБТЕ / час (МБТЕ / час) Мегаджоуль в секунду (МДж / с) Мегаватт (МВт) Микроджоуль в секунду (мкДж / с) Микроватт (мкВт) Миллиджоуль в секунду (мДж / с) Милливатт (мВт) Наноджоуль в секунду (нДж / с) Нановатт (нВт) Петаджоуль в секунду (ПДж / с) Петаватт (PW) Пфердест (пс) Пикоджоуль в секунду (пДж / с) Пиковатт (пВт) Фунт-фут в минуту (фунт ∙ фут / мин) Фунт-фут / секунда (фунт ∙ фут / с) Тераджоуль в секунду (ТДж / с) Тераватт (TW) Тонна (охлаждение) (т)
.Что такое преобразование источника — преобразование напряжения в ток и тока в источник напряжения
Преобразование источника просто означает замену одного источника эквивалентным. Практический источник напряжения может быть преобразован в эквивалентный практический источник тока и аналогично практический источник тока в источник напряжения.
Любой практический источник напряжения или просто источник напряжения состоит из идеального источника напряжения, включенного последовательно с внутренним сопротивлением или импедансом (для идеального источника это сопротивление будет нулевым), выходное напряжение становится независимым от тока нагрузки.Элементы, батареи и генераторы являются примером источника напряжения.
Для любого практического источника тока или просто источника тока существует идеальный источник тока, параллельный внутреннему сопротивлению или импедансу, для идеального источника тока этот параллельный импеданс равен бесконечности.
Полупроводниковые устройства, такие как транзисторы и т. Д., Рассматриваются как источник тока, или выход, создаваемый источником постоянного или переменного напряжения, называется источником постоянного и переменного тока соответственно.
Источник напряжения и тока являются взаимно передаваемыми или, другими словами, может выполняться преобразование источника, то есть напряжение в источнике тока и ток в источник напряжения. Давайте поймем это, рассмотрев схему, приведенную ниже:
На рисунке A показан практический источник напряжения, подключенный последовательно с внутренним сопротивлением r v , а на рисунке B показан практический источник тока с параллельным внутренним сопротивлением r i
Для практического источника напряжения ток нагрузки будет задан уравнением:
Где,
iL v — ток нагрузки для практического источника напряжения
V — напряжение
r v — внутреннее сопротивление источника напряжения
r L — сопротивление нагрузки
Предполагается, что сопротивление нагрузки r L подключено к клемме x-y.Аналогично для практического источника тока ток нагрузки задается как:
Где,
iL i — ток нагрузки для практического источника тока
I — текущий
r i — внутреннее сопротивление источника тока
r L — сопротивление нагрузки, подключенной к клемме x-y на рисунке B
Два источника становятся идентичными, если приравнять уравнение (1) и уравнение (2)
Однако для источника тока напряжение на клеммах x-y будет Iri, клеммы x-y разомкнуты.т.е.
В = I x r i
Следовательно, получим,
Следовательно, для любого практического источника напряжения, если идеальным является напряжение V и внутреннее сопротивление r v , источник напряжения может быть заменен на источник тока I с внутренним сопротивлением, параллельным источнику тока.
Преобразование источника: преобразование источника напряжения в источник тока
Когда источник напряжения подключен к сопротивлению последовательно и его необходимо преобразовать в источник тока, тогда сопротивление подключается параллельно источнику тока, как показано на рисунке выше.
Где I с = V с / R
Преобразование источника тока в источник напряжения
На приведенной выше принципиальной схеме источник тока, подключенный параллельно с сопротивлением, преобразуется в источник напряжения путем размещения сопротивления последовательно с источником напряжения.
Где, V с = I с / R
,Вводная глава: Преобразование электроэнергии
1. Обзор главы
Вводная глава имеет ввиду вторжение в открытие электричества, как с ним обращаться и его будущее. Глава начинается с древнего открытия электричества. Начиная с эксперимента с воздушным змеем и заканчивая использованием энергии молнии, упоминается в разделе New Discoveries in the Electricity . Кроме того, в том же разделе упоминается путь тока от электростатической машины к двигательной установке с ионным ветром.Краткая история технологии преобразования энергии описана в следующем разделе. Упоминаются различные технологии преобразования электроэнергии. Обозначены возможные пути преобразования электроэнергии в будущем. Некоторые идеи по развитию преобразования электроэнергии упоминаются в конце этой главы.
2. Древнее открытие электричества
Электричество — это природное явление. Одним из первых известных обнаруженных источников естественного генерирования электричества является электрическая рыба (обнаруженная в двадцать восьмом веке до нашей эры египтянами).Эти виды рыб получили название electrogenic (одна из самых опасных рыб — электрический угорь — electrophorus electricus — из-за генерации смертельных электрических разрядов), способная генерировать электрические поля за счет разряда электрических органов (EOD). В настоящее время феномен биоэлектрогенезиса (выработка электричества живыми организмами) изучается отделением электрофизиологии . Рыба-приемник электрического поля называется электроприемным устройством , имеющим способность принимать электрическое поле через функцию электрорецепции [1].
Милетский Фалес (около 600 г. до н.э.) заметил притяжение легкого материала натертым янтарем (ἤλεκτρον у греков или ēlektron), обнаружив статическое электричество [2]. Однако по мере того, как археологические открытия продолжаются, исследователи выдвигают гипотезу о существовании электрического света в Древнем Египте [3, 4, 5, 6].
3. Новые открытия в области электричества
В 1600 году ученый Уильям Гилберт опубликовал трактат «Магнит », став «Отцом электричества» [7].В своей опубликованной работе Pseudodoxia Epidemica (1646), второй книге — Tenets About Mineral and Vegetable Body , Томас Браун использовал слово Electricity . Изобретатель Electricity (1663) был объявлен Отто фон Герике, создавая статическое электричество за счет трения серного шара [8].
Первые открытия проводников и изоляторов были сделаны Стивеном Греем (1731 г.). Шарль Франсуа де Систерне дю Фэй обнаружил существование двух типов электричества: стекловидного и смолистого (1733), которые Бенджамин Франклин в 1750 году переименовал в положительное и отрицательное электричество.
Через удар молнии Бенджамин Франклин обнаруживает связь между молнией и электричеством, как это наблюдалось в эксперименте с воздушным змеем (1752 г.) [9].
Молния может находиться внутри облака (Рисунок 1a), между облаками (Рисунок 1b) или между облаком и землей (Рисунок 1c) [10].
Рисунок 1.
Молния (а) внутри облака (б) между вертикальными облаками (в) между облаком и землей (г) молния.
Массивная стальная скульптура была выполнена Исаму Ногучи в Филадельфии [11] как памятник Бенджамину Франклину (рис. 1d) [12].
Среднее значение энергии, выделяемой во время грозы, составляет около 10 000 000 киловатт-часов (3,6 × 1013 джоулей) [13].
Принимая во внимание такое огромное количество энергии, обеспечиваемой за очень короткое время, ученые предлагают использовать захваченную энергию молнии в качестве альтернативной энергии в различных патентах [14, 15], чтобы использовать накопленную энергию в последнее время.
В будущем, когда нанотехнологии проникают в среду научных знаний, энергия молнии может стать реальным альтернативным решением в области энергетики.
В 1741 году Уильям Ватсон использовал вакуумную лампу накаливания с питанием от электростатической машины.
Недавно, в конце 2018 года, инженерами Массачусетского технологического института был обнаружен первый самолет без движущихся частей, использующий электростатическую энергию (рис. 2) [16]. Они использовали принцип электроаэродинамической тяги для создания силовой установки с ионным ветром.
Рисунок 2.
Первый самолет без движущихся частей, использующий электростатическую энергию [17].
Биоэлектричество было открыто Луиджи Гальвани в 1780 году.Гальванический блок был изготовлен в 1800 году Алессандро Вольта (международная единица измерения разности электрических потенциалов — напряжение — вольт). Это изобретение стало огромным шагом вперед в отношении источника электричества, поскольку оно более надежно, чем электростатический генератор.
Актуальные технологии хранения электроэнергии можно найти в [18].
Компания NAWA Technologies представила в массовом производстве новую технологию сверхбыстрой углеродной батареи, которая представляет собой ультраконденсатор на углеродной основе с вертикально ориентированными углеродными нанотрубками (VACNT) [19].
Будущее накопителей энергии может быть за суперконденсаторами на основе графена. Этот новый тип обеспечивает в четыре раза большую плотность энергии, чем современные суперконденсаторы, сохраняя высокую мощность и длительный срок службы (Мэйлин Лю) [20]. В 1802 году Хамфри Дэви изобрел лампу накаливания.
4. Краткая история технологии преобразования энергии
Технология преобразования энергии начинается с преобразования биомассы (в первую очередь древесины: сушеные растения) в тепло. Механическая энергия была получена, чтобы заменить животную или человеческую силу.Для получения механической энергии в качестве первичных источников энергии использовались ветер (воздух, протекающий с помощью ветряных мельниц) или текущая вода (с помощью водяных колес). Первые ноты ветряных мельниц были от Героя Александрии в первом веке нашей эры (н.э.). Океанские приливы были основным источником энергии для приливных мельниц с 1086 года. Идея преобразования энергии пара для перемещения поршня в цилиндр (более ранний насос) была высказана Денисом Папином (1679). Преобразование тепловой энергии (пара) в гидравлическую энергию было запатентовано Томасом Савери (1698 г.).Томас Ньюком вместе с Савери изобрели первый поршневой паровой насос (1712 г.). Джеймс Ватт был отцом паровой машины Ватта (1765 г.), современного способа создания паровой машины.
Первый паровоз предоставил Ричард Тревитик (1803 г.) [21]. Роберт Стирлинг запатентовал в 1816 году двигатель без котла высокого давления (из соображений безопасности). Преобразование механической энергии в электричество было открыто Майклом Фарадеем с помощью электрического генератора (1830-е годы).
5.Технологии преобразования энергии
Полная энергия одной системы, согласно первому закону термодинамики, состоит из тепла и способности выполнять работу. Стандартная единица энергии — джоулей (по имени ученого Джеймса Прескотта Джоуля). Эффективность преобразования энергии определяется вторым началом термодинамики [22]. Энергию нельзя создать или уничтожить, только преобразовать ее из одной формы в другую (закон сохранения энергии). Другими словами, энергия внутри системы отсчета всегда одинакова.
Энергия в единицу времени — это мощность. Блок Вт был представлен Карлом Уильямом Сименсом (1882 г.) для активной мощности в системе переменного тока. Название Вт дано в честь Джеймса Ватта.
Согласно [23] (метрическая директива ЕС ), обозначение реактивной мощности — « var », было предложено в 1929 году профессором Константином Будяну и введено в 1930 году Международной электротехнической организацией. Комиссия в Стокгольме, как международная единица реактивной мощности [24].
Есть два основных состояния энергии: потенциальное (запас) и кинетическое (в движении, рабочее). Существует несколько форм энергии: химическая, ядерная, гравитационная, упругая (запасенная), электрическая, электромагнитная (лучистая, световая), механическая, тепловая (тепловая), ионизационная, звуковая.
Преобразование энергии происходит с помощью преобразователей энергии. Преобразователи мощности могут быть вращающимися (электромеханическими) или статическими.
5.1 Электромеханические преобразователи энергии
В 1821 году Майкл Фарадей изобрел электродвигатель (примитивный вариант).
Связь между током и напряжением, известная как закон Ома, была количественно определена Георгом Омом в 1827 году. Четыре года спустя, в 1831 году, Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию и электромеханическое преобразование энергии. В ходе экспериментов Фарадей продемонстрировал, что электричество получается трением, электромагнитной индукцией, химическим или термоэлектрическим действием. Вернер фон Сименс продемонстрировал получение электрического света от динамо-генераторов (1867 г.).Компания «Сименс» заложила основы современных электрогенераторов. В трактате об электричестве и магнетизме (1873 г.) Джеймс Клерк Максвелл опубликовал единую теорию электричества и магнетизма через уравнения Максвелла.
Томас Альва Эдисон в 1870 году нашел решение для электрического освещения с помощью лампы накаливания. В 1882 году Эдисон открыл компанию Electric Light Company, первую общественную электростанцию, которая снабжала светильники постоянным током 110 вольт. В Вестингаузе первая гидроэлектростанция открылась в 1882 году.
Никола Тесла изобрел катушку Тесла в 1883 году. Чтобы передавать электроэнергию через этот тип трансформатора, низкое напряжение меняется на высокое. Асинхронный двигатель, питаемый от переменного тока, был разработан Теслой в 1887 году.
Джордж Вестингауз разработал первую систему распределения электроэнергии переменного тока с несколькими напряжениями (AC) в 1886 году, используя трансформаторы. Электроэнергия производилась с помощью гидроэлектрического генератора. , Westinghouse импортировала трансформаторы и генераторы переменного тока Siemens из Европы и в 1886 году основала компанию Westinghouse Electric & Manufacturing Company, которая стала предприятием по распределению электроэнергии.
Галилео Феррарис был «отцом трехфазного тока» (1885 г.). В 1888 году Галилео Феррарис опубликовал работу о многофазном двигателе переменного тока.
В 1889 году Михаил Доливо-Добровольский изобрел вариант трехфазного асинхронного двигателя в клеточном варианте, а в 1890 году — вариант настоящего трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.
В настоящее время передача электроэнергии на большие расстояния в системе переменного тока надежна. Это требует высокого напряжения, полученного с помощью трансформаторов, проводящих к низким токам; следовательно, возникают низкие потери при передаче.Однако с появлением статических преобразователей мощности передача постоянного тока становится проблемой.
Производство электроэнергии в основном происходит на электростанции с помощью электромеханических генераторов. Основными источниками генераторов являются тепловые двигатели, работающие на ископаемых источниках или ядерном расщеплении, а также на возобновляемых источниках энергии: ветре, энергии движения воды, солнечной или геотермальной энергии.
5.2 Статические преобразователи энергии
Развитие силовой электроники началось с французского ученого Дж.Jasmin. В 1882 году Жасмин обнаружил, что ртутная электрическая дуга обеспечивает проводимость одним способом [25]. Благодаря этому свойству был рожден выпрямитель, преобразующий переменный ток (AC) в постоянный (DC). В 1892 году Л. Аронс изобрел вакуумный клапан с ртутной дугой. В 1906 году Дж. А. Флеминг изобрел вакуумный диод. Кремниевый клапан был изобретен Дж. У. Пикардом в 1906 году. Вакуумный триод был изобретен Л. де Форестом в 1907 году. Первое производство игнитронов было произведено компанией Westinghouse в 1933 году.Начиная с изобретения транзистора в 1948 году, возникает следующее поколение преобразователей мощности. Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) или тиристор был изобретен в 1956 году (Джон Молл). В 1956–1975 гг. Были разработаны преобразователи мощности на основе тринисторов.
Новое поколение преобразователей мощности (1975–1990 гг.) Начинается с новых изобретенных силовых переключателей: МОП-транзисторы (металлооксидно-полупроводниковый полевой транзистор, 1980 г.), биполярные транзисторы и силовые биполярные переходные транзисторы (BJT), поворотный силовой затвор. выключенные (GTO) тиристоры.Следующее поколение преобразователей мощности начинается с микропроцессоров и специализированных интегральных схем (ASIC). Автоматическое управление преобразователями мощности значительно улучшает их характеристики. Введение интеллектуальных модулей питания (IPM) повышает производительность преобразователей мощности.
Основными типами преобразователей мощности являются: выпрямитель, прерыватель постоянного / постоянного тока, инверторы, прямые (циклоконвертеры и матричные преобразователи) и косвенные (встречно-обратные) преобразователи частоты.С точки зрения коммутации силовые преобразователи коммутируются естественным образом и коммутируются принудительно. Выпрямители с фазовым управлением имеют естественную коммутацию и используются при большой мощности. Из-за проблем с качеством электроэнергии характеристики ниже, чем у силовых преобразователей с принудительной коммутацией.
Помимо разработки силовых устройств и драйверов, стратегия модуляции является ключевым фактором повышения эффективности, позволяющего увеличить мощность. Наиболее распространенной стратегией модуляции является широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
Для получения переменной скорости машины переменного тока (синхронные и асинхронные) комбинируются с преобразователями энергии. Наиболее совершенными методами управления машиной переменного тока являются скалярное управление, векторное управление (ориентированное на поле), прямое управление крутящим моментом и бессенсорное управление. Общее исследование визуальной интерактивности человека и машины в смысле алгоритмов метаэвристического поиска может быть современным способом использования области энергетики. Современные алгоритмы, основанные на искусственном интеллекте для поиска оптимального решения, также применяются в этой жесткой энергетической области.
Особенности современных приводов включают дистанционное управление, сетевое взаимодействие, функции человеко-машинного интерфейса [26].
Новые силовые преобразователи должны быть защищены от угроз за счет цифровой связи и управления. Следовательно, необходимо учитывать кибербезопасность интеллектуальных преобразователей энергии [27]. Алгоритмы искусственного интеллекта и машинного обучения станут частью современных систем управления приводами.
5.3 Обзор энергетической системы
Зная вход (производство энергии) и выход (потребление энергии) энергетической системы, можно вывести адекватную математическую модель.Принимая во внимание производство энергии (Рисунок 3 — чистое производство электроэнергии составило 3,10 миллиона ГВтч в 2016 году [28]) из первичных источников и конечное потребление энергии (Рисунок 4 — Энергопотребление в ЕС в 2016 году 2,78 миллиона ГВтч), основные технологии преобразования энергии можно описать кратко.
Рисунок 3.
Производство энергии [28] (% от общего, на основе ГВтч), ЕС-28, 2016.
Рисунок 4.
Потребление энергии [29] (% от общего, на основе ГВтч), ЕС-28, 2016 г.
Горячая вода из геотермальных природных источников используется на паровой электростанции для получения электроэнергии. Кинетическая и потенциальная энергия рек преобразуется в электрическую через гидроэлектростанцию. Ветряк улавливает силу воздушного потока для получения механической энергии. Механическая энергия преобразуется в электричество с помощью электрических генераторов. Атомная электростанция использовала ядерную энергию для получения электричества. Фотоэлектрические элементы используются для преобразования солнечной энергии в электричество.Самые загрязняющие технологии преобразования энергии основаны на ископаемом топливе. Транспортный сектор является наиболее популярным в потреблении, где преобладают ископаемые виды топлива, за ним следуют промышленный сектор и домашние хозяйства (Рисунок 4) [29]. Следовательно, следует принимать во внимание альтернативные энергетические решения как экологически безопасный путь. Прогноз мирового потребления энергии в период с 2010 по 2040 год — рост на 56% [30]. В настоящее время почти все мировое производство энергии обеспечивается гидроэлектростанциями, тепловыми электростанциями и атомными электростанциями.Экологически чистые возобновляемые источники энергии будут расширяться в будущем.
Первое оптическое усиление света, основанное на вынужденном излучении электромагнитного излучения, известное как усиление света путем вынужденного излучения излучения (ЛАЗЕР), было изобретено в 1960 году Теодором Х. Майманом. Применение лазера может быть связано с передачей энергии между космическими станциями и Землей или может использоваться для приведения в движение космического корабля [31].
Недавно (2018 г.) Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса (LLNL) получила 2 балла.15 мегаджоулей (МДж) энергии с помощью лазерной системы National Ignition Facility (NIF) [32]. Основная цель НИФ — производство «зеленой» электроэнергии путем термоядерного синтеза без образования радиоактивных отходов.
Нобелевская премия по физике 2014 года была присуждена за изобретение синих светодиодов (LED), которые помогли создать совершенно новые энергоэффективные источники света. Влияние открытия белых светодиодных ламп значительно уменьшит потребление электроэнергии в мире для освещения [33].
Общеевропейский проект «Инфраструктура экстремального света — ядерная физика» (ELI-NP) имеет главным результатом создание лазерной системы наивысшей интенсивности, состоящей из двух лазерных лучей мощностью 10 ПВт. Лазерная система будет вырабатывать лазерный луч мощностью 10 23 Вт / см 2 и электрическое поле до 10 15 В / м [34]. Текущий рекорд — лазер HERCULES Petawatt в Мичиганском университете, США. Сфокусированный лазерный луч имеет интенсивность 2 × 10 22 Вт / см 2 [35, 36].Для сравнения, напряженность электрического поля молнии составляет 3 × 10 6 В / м (30 кВ / см) в условиях сухого воздуха при атмосферном давлении [37, 38]. Методы измерения этих полей напряженности описаны в [39]. Проект ELI-NP продвигал в 2006 г. профессор Жерар Муру [40], один из лауреатов Нобелевской премии по физике 2018 г. [41]. Благодаря использованию лазерной технологии передача энергии лазера станет решением для питания космических аппаратов или межпланетной связи.
6. Киберфизические системы
Для повышения безопасности, защищенности и надежности электричества все системы энергетической области должны включать современные функции кибербезопасности. Киберфизические системы (КФС) основаны на специальной архитектуре [42].
Два ключевых фактора влияют на проектирование инфраструктуры современных электростанций:
из-за ограниченной гибкости и уязвимости старых централизованных энергосистем;
защита данных двунаправленной (получение соответствующих сигналов от устройств, передача соответствующих сигналов управления) данных связи.
Согласно [43], есть две основные причины, которые делают возможными серьезные изменения в электроэнергетической инфраструктуре:
Две детерминированные модели CPS описаны в [44] и используются для практической реализации распределенной CSP в двух проектах: PRET (прецизионные временные (PRET) вычисления в киберфизических системах) [45] и Ptides (программирование интегрированных во времени распределенных встроенных систем) [46].
Пути развития киберфизических систем должны вести к открытым платформам CPS (киберфизические системы) [47].Видение или краткосрочная исследовательская стратегия любой страны должна включать интеграцию в континентальные киберфизические платформы (CCPP), соответственно, межконтинентальные киберфизические платформы (ICCPP). Одно направление развития уже началось через киберплатформу с открытым исходным кодом [47]. В то же время, одна из европейских инициатив принадлежит Европейскому стратегическому форуму по исследовательским инфраструктурам [48].
Некоторые из основных конструктивных особенностей CPS могут быть упомянуты следующим образом: быть модульными, легко взаимодействовать с другими CPS (plug and play), коммуникация, самовосстановление, восстановление, отказоустойчивость, автономность, надежность, возможность подключения датчиков и безопасность. обеспечение.
Чтобы обеспечить всемирную защиту от внутренних или внешних атак, необходимо включить синергизм между локальными CPS, интегрированными в одну межконтинентальную платформу (ICCPP). Основной целью одного из европейских проектов является вывод CPS на рынок через семь платформ [49].
Согласно [50], информация о современной континентальной исследовательской платформе в Европе доступна. Европейские исследовательские инфраструктуры в области энергетики можно найти на [51].
7. Заключение
Поскольку электроэнергия имеет большое значение для человеческого развития, для ее получения любая исследовательская стратегия должна включать в себя разработку преобразования электроэнергии. В настоящее время уже учитывается симбиоз между энергетикой и информационно-коммуникационными технологиями. Однако одним из ключевых успехов быстрого развития технологий является обмен знаниями через открытый исходный код. Все исследовательские проекты, финансируемые из бюджета, должны возвращать накопленные результаты исследований всему миру.Беспроигрышный механизм доступа мировых исследователей к высокотехнологичным лабораториям уже создан, по крайней мере, Европейским парламентом и официальными лицами США. Еще одним ключом к быстрому развитию технологий является адекватная подготовка человеческих ресурсов с помощью передовых и инновационных методов обучения и исследований. Разработку учебных программ и соответствующие инструменты для обучения следует очень быстро адаптировать от цифровой эры [52] к грядущей эре киборгов [53].
Благодарности
Эта работа была поддержана грантом Румынского национального управления научных исследований, CNDI — UEFISCDI, номер проекта PN-II-PT-PCCA-2011-3.2-1680.
.