Почему для устройств с большей мощностью требуется меньший ток?

(Обе эти цепи рассчитаны на 240 В — 2 фазных провода на двухполюсном выключателе. Раньше в США было 110 В на фазу, затем 115 В, а теперь 120 В.)

Мощность духовки завышена. Цепь на 30 А * 2 * 120 В = 7200 Вт. Если в течение длительного времени мощность будет выше, сработает автоматический выключатель. Вы не получите 12 000 Вт, если только ваш автоматический выключатель не вышел из строя, и тогда вы рискуете получить пожар из-за короткого замыкания.

Поскольку духовка нагревает воздух, ей требуется гораздо меньше энергии, чем тому, что нагревает воду. Для повышения температуры воды требуется огромное количество энергии. Поэтому провод, идущий к духовке, тоньше.

Мощность вашей духовки составляет 12 кВт, что указывает на максимальную мощность, которую она будет потреблять при любых обстоятельствах. Автоматический выключатель рассчитан на меньшую мощность, но он всё равно работает, потому что вы не используете все функции духовки на полной мощности в течение длительного времени.

Мощность (или ватт) — это энергия, потребляемая с течением времени. Один ватт (единица измерения мощности) равен одному джоулю (единица измерения энергии) в секунду (единица измерения времени): 1 Вт = 1 Дж/с (следовательно, джоуль можно также назвать ватт-секундой.)

Для измерения бытовой электроэнергии обычно используются ватт-часы вместо джоулей или ватт-секунд. Очевидно, что 1 ватт (единица измерения мощности) равен одному ватт-часу (альтернативная единица измерения энергии) в час (единица измерения времени): 1 Вт = 1 Вт·ч/ч

Конечно, вы можете использовать обычные приставки СИ, тогда один киловатт будет равен 1000 ватт, а один киловатт-час — 1000 ватт-часов: 1 кВт = 1000 Вт; 1 кВт·ч = 1000 Вт·ч. Поскольку в одном часе 3600 секунд, 1 Вт·ч = 3600 Вт·с = 3,6 кДж.

Мощность (или ватт) — это напряжение, умноженное на силу электрического тока (или ампер). Один ватт (единица измерения мощности) равен одному вольту (единица измерения напряжения), умноженному на один ампер (единица измерения силы электрического тока).

В Великобритании стандартное напряжение в бытовой сети составляет 240 В. (Номинально оно недавно было изменено на 230 В ± 10 %. Фактическое напряжение пока должно быть ближе к 240 В.) Как правило, у вас будет провод под напряжением (также известный как фазный, горячий или активный провод) на 240 В (переменный ток) и нейтральный провод (также известный как «холодный» провод) на 0 В, который в конечном счёте подключается к заземлению (также известному как «земля»). Это справедливо и для мощных устройств.

В США стандартное напряжение в бытовой сети составляет 120 В. Этого недостаточно для питания мощных устройств, таких как духовки или душевые кабины. В США часто используется схема с двумя проводами под напряжением: один на +120 В, другой на -120 В, что в сумме даёт 240 В.

При переменном токе напряжение не всегда составляет 240 В. Это среднее значение напряжения, рассчитанное как среднеквадратичное (среднеквадратичное значение). Фактическое напряжение представляет собой синусоиду с пиками -339,4 В и +339,4 В (± 240 В * sqrt(2)).

Поскольку это волна, используется термин «амплитуда». Амплитуда — это просто «высота» волны. Конечно, существуют разные способы вычисления высоты/амплитуды:

При напряжении 240 В среднеквадратичная амплитуда (средняя высота) составляет 240 В, а размах (общая высота) — 339,4 В — (-339,4 В) = 678,8 В.

Номинальный ток 30 А на вашем автоматическом выключателе означает, что он позволит подключённым приборам постоянно потреблять электрическую мощность не менее 30 А * 240 В = 7200 Вт = 7,2 кВт. Однако он также позволит кратковременно потреблять более высокую мощность. Например, современный автоматический выключатель с характеристикой 'B' может обеспечивать мощность, в 1,45 раза превышающую номинальную, в течение одного часа.

Мощность вашей духовки составляет 12 кВт, что указывает на максимальное теоретическое энергопотребление вашей духовки в любой момент времени. В большинстве случаев она потребляет гораздо меньше энергии.

Хотя 12 кВт — это больше, чем 7,2 кВт, это не значит, что ваш автоматический выключатель будет постоянно срабатывать. Как правило, вы не используете полную мощность (все конфорки, все функции духовки) дольше часа.

Однако в идеале номинальная мощность духовки должна быть ниже номинальной мощности автоматического выключателя (и проводов). Тогда автоматический выключатель не будет срабатывать при нормальной работе, если только не возникнет неисправность.

Номинальная сила тока 45 А на вашем выключателе для душа указывает на максимальную постоянную мощность 45 А * 240 В = 10 800 Вт = 10,8 кВт. Этого достаточно для душа мощностью 8 кВт.

Скорее всего, вы сами ответили на свой вопрос: мощность — это произведение напряжения на силу тока. Возможно, вы не знаете, что в цепях с более высокой мощностью обычно используется более высокое напряжение (например, 220 В), поэтому вполне возможно, что цепь на 30 ампер на самом деле потребляет больше энергии, чем цепь на 45 ампер.

Но это не единственные факторы, которые следует учитывать при выборе автоматических выключателей. При первом включении двигатели, как правило, потребляют примерно на 50 % больше энергии, чем указано в их характеристиках. Вы можете подключить их к цепи с высоким номиналом или установить для них предохранитель с «медленным срабатыванием» (или автоматический выключатель), который не сработает мгновенно при скачке напряжения. Разумеется, это не тот вариант, который стоит устанавливать во влажной зоне, где вам понадобится автоматический выключатель GFI. Из-за этого, особенно если они будут установлены во влажной зоне (где не рекомендуется использовать устройства защитного отключения), вы увидите автоматические выключатели с более высоким номиналом для всего, что связано с компрессором, насосом или другим двигателем.

Хороший вопрос. Не думаю, что у меня есть прямой ответ на него, но вот некоторая информация, которая может помочь.

Ватты = Амперы * Вольты

Например, выделенная цепь на 30 ампер для вашей духовки * 120 вольт (в домах в США часто бывает напряжение от 110 до 120 вольт) = 3600 ватт, подаваемых на вашу духовку. Хм...

45 ампер для вашей душевой (водонагревателя) * 120 вольт = 5400 ватт для вашей душевой.

Что-то не сходится, ведь вы сказали, что мощность вашей духовки составляет 12 000 Вт, а душа — 8000 Вт. Даже если вы живёте за пределами США и у вас 240 вольт, это удвоит мощность, но всё равно будет недостаточно.

В любом случае, я подозреваю, что вы столкнулись не с тем, что устройствам с большей мощностью требуется меньший ток (в амперах). Я думаю, что здесь играют роль два фактора:

1. Устройствам с более высокой мощностью обычно требуется более высокий ток, потому что сложно умножить фиксированное напряжение (от 110 до 240 В) на низкий ток (в амперах) и получить высокую мощность. Для получения высокой мощности нужен высокий ток.
2. Некоторым устройствам, например электрическим духовкам и водонагревателям, требуется особенно высокий ток, чтобы они могли быстро нагреть элемент.

Возможно, водонагревателю просто требуется особенно высокая сила тока для нагрева большого объёма воды, в отличие от духовки, которой нужно нагреть относительно небольшой объём воздуха.

Отказ от ответственности: я не электрик, так что могу ошибаться.