Calculator kW, kVA și amperi

Depinde de rețea și de factorul de putere, iar diferența e mare. La monofazat 230 V, o sarcină pur rezistivă de 5 kW (un boiler, o plită) trage 21,7 A; aceiași 5 kW cu un cos φ de 0,8 trag 27,2 A. La trifazat 400 V, aceiași 5 kW trag doar 9,0 A pe fiecare fază, la cos φ 0,8. De asta întrebarea „câți amperi are 5 kW" nu are un singur răspuns: trebuie să spui pe ce rețea și cu ce fel de sarcină.

kW este puterea activă, cea care se transformă în căldură, lumină sau mișcare și care se vede pe factură. kVA este puterea aparentă, adică produsul dintre tensiune și curent — cât „ocupă" sarcina din instalație. Legătura dintre ele este factorul de putere: kW = kVA × cos φ. Cablurile, siguranțele, transformatoarele și grupurile electrogene se dimensionează după kVA, pentru că ele suportă curent, nu kilowați. La o sarcină pur rezistivă cos φ este 1 și cele două valori coincid.

Se împarte puterea aparentă la tensiune, fără să mai intervină factorul de putere: la monofazat I = S / U, la trifazat I = S / (√3 × U). Un grup electrogen de 5 kVA dă 21,7 A la 230 V monofazat sau 7,2 A pe fază la 400 V trifazat. Factorul de putere nu apare în formulă pentru că este deja cuprins în kVA — el intervine doar când vrei să afli câți kW poți scoate din acei kVA.

Pentru că cei 7,5 kW de pe plăcuță sunt puterea MECANICĂ la ax, nu puterea pe care motorul o ia din rețea. Motorul pierde energie în fier, în cupru, în ventilație și în frecări, deci de la rețea trage puterea de la ax împărțită la randament. Un motor de 7,5 kW cu randament 0,89 și cos φ 0,86, la 400 V trifazat, trage 14,14 A — nu 12,59 A, cât iese dacă împarți doar la cos φ. Diferența de 12% este exact cât trebuie ca să alegi o siguranță de 16 A acolo unde ai fi pus una de 13 A. Bifează „valoarea e puterea la ax" și calculatorul ține cont de randament.

Dacă socotești un singur aparat, cos φ este scris pe plăcuța lui, lângă putere și curent. Dacă nu îl ai, pornește de la tipul sarcinii: 1 pentru orice sarcină pur rezistivă (boiler, radiator, plită, bec cu incandescență), 0,86 pentru un motor asincron la sarcină nominală, 0,95 pentru o pompă de căldură sau un aer condiționat inverter, 0,92 pentru corpuri LED cu driver de calitate, 0,5 pentru iluminat fluorescent necompensat. Pentru un tablou general de casă sau de atelier, valoarea de proiectare uzuală este 0,8. Atenție: la sarcini cu electronică (invertoare, surse fără PFC) factorul de putere total este mai mic decât cos φ-ul fundamentalei, din cauza armonicilor, deci curentul real este mai mare decât cel calculat aici.

Un cal putere metric, cel folosit în Europa și trecut pe plăcuțele motoarelor, este 735,5 W — adică 75 kgf·m/s. Nu este același lucru cu „horsepower"-ul mecanic englezesc, care este 745,7 W; diferența e de 1,4%. Important: calul putere se referă întotdeauna la puterea de la ax, deci un motor de 1 CP cu randament 0,75 trage de la rețea 981 W, nu 735 W.

În formula puterii aparente trifazate, S = √3 × U × I, tensiunea U este cea ÎNTRE FAZE: 400 V în rețeaua românească de joasă tensiune. Cei 230 V sunt tensiunea dintre o fază și nul, adică 400 / √3, și se folosesc doar dacă socotești o singură fază separat. Dacă pui 230 V acolo unde trebuiau 400, curentul iese cu 74% mai mare decât în realitate.

Pentru că factorul de putere descrie defazajul dintre tensiune și curent, iar defazajul există numai acolo unde cele două alternează. În curent continuu nu există putere reactivă, deci puterea aparentă este egală cu puterea activă și curentul se află direct, I = P / U. De asta, când alegi curent continuu, calculatorul ascunde factorul de putere: ar fi o întrebare fără răspuns.

Nu. Calculatorul îți dă prima treaptă standard din IEC 60898 care acoperă curentul calculat, adică punctul de plecare. Alegerea finală mai cere secțiunea și modul de pozare a cablului (siguranța trebuie să protejeze cablul, deci curentul ei nominal nu are voie să depășească curentul maxim admis al conductorului), curba de declanșare (la motoare curba C sau D, pentru că la pornire curentul e de câteva ori mai mare decât cel nominal), puterea de rupere și eventuala protecție diferențială. Pentru asta avem calculatorul de secțiune a cablului și calculatorul de siguranțe automate.

Nu. Calculatorul lucrează în regim permanent, sinusoidal, cu sarcină trifazată echilibrată — adică în cazul ideal. În realitate apar armonici, dezechilibre între faze, curenți de pornire, simultaneități între circuite și căderi de tensiune pe cabluri. Cifrele de aici sunt bune pentru a alege un ordin de mărime și pentru a verifica un calcul; dimensionarea unei instalații se face de un electrician autorizat.