Conversão de Ampères em Watts: regras e exemplos práticos de conversão de unidades de tensão e corrente

Os proprietários de casas particulares, apartamentos, chalés ou pequenas dependências conectadas à eletricidade frequentemente precisam converter ampères em watts ou resolver o problema inverso. Para realizar conversões de unidades que definem as características da corrente, são usadas fórmulas conhecidas baseadas na Lei de Ohm.

Explicaremos como realizar corretamente a conversão de unidades físicas. Além disso, no artigo apresentado, são fornecidas formas de determinar a potência operacional e as correntes de partida dos eletrodomésticos. Foram analisadas as nuances do cálculo da seção transversal dos componentes da fiação elétrica.

Determinação da potência dos aparelhos conectados

Para calcular o valor da potência máxima possível em um trecho do circuito, é necessário somar os indicadores de todos os aparelhos conectados. Mas não é tão simples: muitos desses dispositivos são sistemas eletrodinâmicos complexos, portanto é necessário determinar corretamente seus parâmetros.

Componente ativa e aparente da potência

A potência ativa (ou consumida) do dispositivo (P) determina a perda irreversível de energia elétrica durante seu funcionamento. É esse indicador que o medidor de eletricidade contabiliza e, portanto, influencia o volume de recursos (dinheiro) gastos durante a operação do aparelho.

O componente ativo em watts é indicado para todos os consumidores de eletricidade. No entanto, existe outro indicador – o fator de potência (cos(f)), que pode ser encontrado na documentação técnica, bem como em placas ou etiquetas especiais com os parâmetros principais.

Através dele, é possível calcular a potência aparente (S) do dispositivo usando a seguinte fórmula:

S = P / cos(f)

O significado físico dessas grandezas pode ser descrito assim: a corrente com potência aparente vai da fonte (transformador) até o aparelho elétrico, que converte sua componente ativa e devolve a restante (reativa) de volta à rede. Assim, a carga nos componentes do circuito (fiação e disjuntores) deve ser calculada levando em consideração a potência aparente.

É possível realizar o cálculo da potência aparente com base nos dados presentes no passaporte técnico do dispositivo ou na placa de identificação do motor elétrico.

Para a maioria dos eletrodomésticos, o coeficiente é igual a um, portanto, a potência ativa e a potência total coincidem. Mas quando o consumidor elétrico possui capacitores (capacitâncias) ou bobinas de indutância, surge uma componente reativa.

Atenção deve ser dada aos seguintes tipos de equipamentos:

• geladeiras;
• máquinas de lavar;
• condicionadores de ar;
• bombas;
• fornos e fogões de indução;
• lâmpadas fluorescentes;
• televisores;
• computadores e outros equipamentos com componentes eletrônicos.

Além disso, frequentemente são conectadas ao sistema elétrico de casas particulares ou dependências máquinas com motores elétricos, aparelhos de soldagem a arco e outros equipamentos cuja potência total é significativamente maior que a consumida. Portanto, é necessário examinar cuidadosamente as especificações técnicas dos aparelhos antes de conectá-los à rede.

Correntes de partida de compressores e motores

Se um eletrodoméstico é equipado com motor elétrico, compressor, filamento incandescente ou transformador na entrada da fonte de alimentação, no início de seu funcionamento surgem por um curto período correntes de partida (I_p). Seu valor pode exceder várias vezes os valores nominais (I_n) indicados no manual do dispositivo.

Essas grandezas estão relacionadas pela seguinte fórmula:

I_p = k * I_n

Aqui k é o fator de multiplicidade da corrente de partida.

A documentação dos motores elétricos contém todos os dados necessários para calcular a corrente de partida, incluindo o fator de multiplicidade (última coluna).

O fator de multiplicidade excede o valor “2” nos seguintes eletrodomésticos comuns:

• bomba submersa;
• geladeira e freezer;
• aspirador de pó potente;
• máquina de lavar;
• sistema split;
• forno micro-ondas;
• iluminação de neon;
• alguns tipos de ferramentas elétricas (furadeira, martelo perfurador, compressor).

O cálculo da potência total na presença de tais dispositivos no circuito deve ser feito levando em consideração suas correntes de partida. Como o tempo de consumo elevado de eletricidade é curto e a ativação simultânea é improvável, basta considerar um dispositivo, o mais potente em termos de correntes de partida.

Corrente elétrica e parâmetros da fiação

Para determinar a seção transversal necessária dos condutores da fiação elétrica e a corrente nominal dos disjuntores, converte-se a quantidade total de watts em amperes e obtém-se o valor da corrente máxima contínua.

A correlação entre a seção transversal dos condutores e a corrente máxima permitida para a fiação é feita usando tabelas fornecidas pelos fabricantes de cabos. Dependendo do fabricante, os valores principais podem variar ligeiramente, mas devem sempre estar em conformidade com o GOST 31996-2012 vigente.

Exemplo de tabela de correspondência entre a seção transversal dos condutores e a corrente máxima admissível de longa duração, dependendo do método de instalação da fiação.

Às vezes, escolhe-se uma fiação não com a seção mínima admissível, mas com uma um pouco maior. Isso é justificado, pois a reserva de capacidade permite conectar novos aparelhos elétricos sem a necessidade de uma cara remoção dos antigos e instalação de novos cabos.

Os parâmetros dos disjuntores automáticos instalados no quadro elétrico são selecionados de modo que ele atue garantidamente no desligamento caso a corrente exceda o valor definido como o máximo admissível para a fiação instalada.

A corrente nominal do disjuntor (I_n) é calculada a partir da corrente admissível para o cabo (I_p) pela seguinte fórmula:

I_n <= I_p / 1.45

Geralmente, escolhe-se um disjuntor com o maior valor nominal permitido, para minimizar a probabilidade de desligamento durante uma carga forte, mas ainda admissível, do circuito.

Relação entre as grandezas elétricas fundamentais

A potência e a corrente elétrica podem ser relacionadas através da tensão (U) ou da resistência do circuito (R). No entanto, na prática, é difícil aplicar a fórmula P = I² * R, pois é complicado calcular com precisão a resistência em um trecho real.

Conexão monofásica e trifásica

A maioria das instalações elétricas para uso doméstico são monofásicas.

Nesse caso, a conversão da potência aparente (S) e da corrente alternada (I) usando a tensão conhecida é feita pelas seguintes fórmulas, derivadas da clássica lei de Ohm:

S = U * I

I = S / U

Atualmente, tem se difundido a prática de fornecer rede trifásica para residências, estabelecimentos comerciais e pequenos empreendimentos industriais. Isso é justificado do ponto de vista da minimização dos custos com cabos e transformadores, que são arcados pela empresa fornecedora de energia elétrica.

Ao fornecer uma rede trifásica, instala-se um disjuntor tripolar de entrada (canto superior esquerdo), um medidor trifásico (canto superior direito) e, para cada circuito dedicado, dispositivos unipolares comuns (canto inferior esquerdo).

A seção transversal dos condutores da fiação e a potência nominal para cargas trifásicas também são determinadas pela corrente elétrica, calculada da seguinte forma:

I_l = S / (1.73 * U_l)

Aqui, o índice “l” indica o caráter linear das grandezas.

Ao planejar e realizar a instalação elétrica interna, é melhor separar os consumidores trifásicos em circuitos individuais. Os aparelhos que funcionam com os 220 V padrão são distribuídos de forma mais ou menos uniforme entre as fases, para evitar um desequilíbrio significativo de potência.

Às vezes, permite-se a conexão mista de dispositivos que funcionam tanto com uma fase quanto com três fases. Esta situação não é das mais simples, por isso é melhor analisá-la com um exemplo concreto.

Suponha que um forno de indução trifásico com potência ativa de 7,0 kW e fator de potência 0,9 esteja conectado ao circuito. À fase “A” está conectado um micro-ondas de 0,8 kW com fator de multiplicidade de corrente de partida “2”, e à fase “B” uma chaleira elétrica de 2,2 kW. É necessário calcular os parâmetros da rede elétrica para esta seção.

Diagrama de conexão dos aparelhos à rede. Nesta configuração, sempre se instala um disjuntor automático trifásico. É proibido usar vários disjuntores monofásicos para proteção.

Vamos determinar a potência aparente de todos os dispositivos:

S_i = P_i / cos(f) = 7000 / 0.9 = 7800 VA;

S_m = P_m * 2 = 800 * 2 = 1600 VA;

S_c = P_c = 2200 VA.

Vamos determinar a corrente de cada aparelho:

I_i = S_i / (1.73 * U_l) = 7800 / (1.73 * 380) = 11.9 A;

I_m = S_m / U_f = 1600 / 220 = 7.2 A;

I_c = S_c / U_f = 2200 / 220 = 10 A.

Vamos determinar a corrente por fase:

I^A = I_i + I_m = 11.9 + 7.2 = 19.1 A;

I^B = I_i + I_c = 11.9 + 10 = 21.9 A;

I^C = I_i = 11.9 A.

A corrente de maior intensidade, com todos os aparelhos elétricos ligados, flui pela fase “B” e será igual a 21.9 A. Uma combinação suficiente para garantir o funcionamento sem problemas de todos os dispositivos neste circuito é: seção transversal de cobre de 4,0 mm² e um disjuntor automático de 20 ou 25 A.

Tensão típica das redes domésticas

Como a potência e a corrente estão relacionadas pela tensão, é necessário determinar esse valor com precisão. Antes da introdução, em outubro de 2015, da GOST 29322-2014, o valor para uma rede comum era de 220 V, e para uma rede trifásica, 380 V.

De acordo com o novo documento, esses valores foram ajustados para atender aos requisitos europeus – 230 / 400 V, mas a maioria dos sistemas de fornecimento elétrico doméstico ainda funciona com os parâmetros antigos.

O valor real da tensão pode ser obtido usando um voltímetro. Se os números forem significativamente menores que os de referência, é necessário conectar um estabilizador de entrada.

Um desvio de 5% do valor real em relação ao valor de referência é aceitável por qualquer período, e 10% por no máximo uma hora. Com a redução da tensão, alguns consumidores, como a chaleira elétrica, a lâmpada incandescente ou o micro-ondas, perdem potência.

Mas se o dispositivo possuir um estabilizador integrado (por exemplo, uma caldeira a gás) ou tiver uma fonte de alimentação chaveada separada, a potência consumida permanecerá constante.

Neste caso, considerando que I = S / U, a queda de tensão levará a um aumento da corrente. Portanto, não é recomendado selecionar a seção dos condutores do cabo exatamente no limite dos valores máximos calculados, sendo desejável ter uma margem de 15-20%.

Vídeo útil sobre o tema

Medição da corrente com um multímetro e posterior cálculo da potência:

Dispositivo eletrônico para determinar tensão, corrente e calcular automaticamente a potência:

Determinar a corrente, conhecendo a tensão da rede e a potência total dos dispositivos em um trecho do circuito, é bastante simples. A dificuldade está em medir ou calcular os parâmetros iniciais.

Se houver dúvidas sobre a correção da solução encontrada, é melhor consultar um eletricista, pois erros nos cálculos podem levar a problemas sérios.

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