O co chodzi z woltami i amperami?

Print image
Copy link image
time image Artykuł na: 6-9 minut
O co chodzi z woltami i amperami?

Rozmowy Dociekliwego Inwestora z Majstrem Guru. Majster prosto i zrozumiale tłumaczy, a Inwestor zadaje coraz bardziej dociekliwe pytania… Tym razem opowiada o podstawowych zasadach działania przepływu prądu elektrycznego.

Dociekliwy Inwestor: - O co chodzi z woltami i amperami. Bo choć spotykam się nie raz z tymi jednostkami, to nigdy się tym bliżej nie interesowałem.

Majster Guru: - No to spróbuję w kilku słowach przypomnieć kilka podstawowych pojęć. Na nasze potrzeby pominę różnice pomiędzy prądem stałym, uzyskiwanym np. z akumulatora samochodowego, a przemiennym, jaki płynie w domowej instalacji elektrycznej. No właśnie - płynie, bo prąd elektryczny to uporządkowany ruch (przepływ) elektronów w przewodniku. Proszę spojrzeć tu na rysunek obwodu elektrycznego. Jak widać, mamy tu źródło prądu, odbiornik oraz przewody, które ten obwód zamykają. Bez zamknięcia obwodu nie ma przepływu prądu.

Dlatego właśnie, chociażby ręczna latarka ma łącznik. Jednym pstryknięciem mogę zamknąć lub otworzyć obwód, odpowiednio ją załączając lub wyłączając. Odbiornikiem prądu jest w tym przypadku oczywiście żarówka, zaś źródłem prądu bateria. Proszę zauważyć, że taka bateria lub samochodowy akumulator ma zawsze dwa bieguny oznaczone "+" i "-". Na jednym biegunie mamy nadmiar, a na drugim niedobór elektronów. Po zamknięciu obwodu elektrony zaczynają płynąć, dążąc do wyrównania. Ta różnica pomiędzy biegunami, tzw. różnica potencjałów, to właśnie napięcie elektryczne, które podajemy w woltach (V).

Na nasze potrzeby wystarczy, aby Pan pamiętał, że w domowej instalacji elektrycznej, gdzie najczęściej korzysta się z tzw. prądu jednofazowego, różnica potencjałów występuje pomiędzy przewodem fazowym oznaczanym literą "L" oraz neutralnym - "N", który ma teoretycznie potencjał ziemi, określany jako zerowy. Różnica pomiędzy nimi wynosi 230 V. Tak na marginesie, to wiele osób używa nadal tradycyjnych pojęć "faza" i "zero".

Amper (A) jest z kolei jednostką natężenia prądu elektrycznego. Mówiąc obrazowo, natężenie informuje nas o intensywności przepływu. Z praktycznego punktu widzenia, dla Pana ważne jest to, że moc przesyłana w danym obwodzie jest iloczynem napięcia i natężenia prądu. W domowej instalacji napięcie się nie zmienia, tak więc zwiększenie obciążenia - podłączenie większej liczby urządzeń - oznacza automatycznie zwiększenie natężenia prądu. Jeśli np. podłączy Pan do gniazdka grzejnik elektryczny o mocy 2 kW (2000 W), wówczas natężenie prądu wyniesie:

I = P : U
I = 2000 W : 230 V
I = 8,7 A
I - natężenie prądu [A];
P - moc [W];
U - napięcie [V].

To bardzo ważna zależność, bo każdy przewód elektryczny można bezpiecznie obciążać prądem tylko do pewnego natężenia. Po przekroczeniu tej bezpiecznej granicy będzie się nadmiernie nagrzewał, może ulec uszkodzeniu i nawet wywołać pożar. O ile wcześniej nie zadziałają zabezpieczenia nadmiarowoprądowe w rozdzielnicy.

Schemat: Przepływ prądu elektrycznego to uporządkowany ruch elektronów w przewodniku - najczęściej metalowym przewodzie
Przepływ prądu elektrycznego to uporządkowany ruch elektronów w przewodniku - najczęściej metalowym przewodzie
Schemat obwodu elektrycznego
Schemat obwodu elektrycznego. Składa się ze źródła zapewniającego napięcie elektryczne, odbiornika oraz zamkniętego toru dla przepływu prądu, który najczęściej tworzą przewody
Schemat: W obwodzie zasilanym z baterii prąd płynie od bieguna, gdzie występuje nadmiar elektronów, do bieguna, gdzie jest ich niedobór.
W obwodzie zasilanym z baterii prąd płynie od bieguna, gdzie występuje nadmiar elektronów, do bieguna, gdzie jest ich niedobór. To właśnie różnica potencjałów, czyli napięcie elektryczne

- Wiem, wiem. Mieszkałem kiedyś w starym budynku i równoczesne włączenie pralki i piekarnika powodowało właśnie zadziałanie korków!

- A widzi Pan. Najpewniej wszystkie gniazda w mieszkaniu to był jeden obwód. W starych instalacjach to dość powszechne. Teraz robi się to inaczej i dla urządzeń o większej mocy powinien Pan mieć w nowym domu wydzielone obwody - po jednym dla każdego takiego urządzenia.

Znam zresztą i taki przypadek, że człowiekowi mieszkającemu w takiej starej kamienicy, ktoś doradził, aby wymienił bezpieczniki na dostosowane do obciążenia większym prądem, czy może nawet ich "naprawienie" kawałkiem drutu. Efekt był taki, że bezpieczniki wytrzymały, ale przewód w ścianie się spalił. Dobrze, że nie powstał z tego pożar...

- Ja też pamiętam jeszcze takie stare bezpieczniki, które trzeba było zmieniać po przepaleniu, "naprawiane" kawałkiem grubego drutu. Wychodzi na to, że wcale nie było to rzadkością. A dlaczego właściwie te przeciążone przewody tak się rozgrzewają?

- To efekt uboczny przepływu prądu w przewodniku. Nawet dobry przewodnik, jakim jest miedź używana na przewody, powoduje pewien opór przepływu. Towarzyszy temu wydzielanie ciepła, a także pewien spadek napięcia. Stopień rozgrzania rośnie ze wzrostem natężenia prądu, maleje zaś wraz z powiększeniem pola przekroju przewodnika. W praktyce oznacza to, że gdy jakiś przewód ma być mocno obciążony prądem, to powiększa się jego przekrój.

Przykładowo obwody oświetleniowe w domach układa się przewodami o przekroju żył zaledwie 1,5 mm2, bo z założenia ich obciążenie jest dość niewielkie. Na obwody gniazd stosuje się już przewody 2,5 mm2, zaś ze złącza do domu układa się np. kabel z żyłami o przekroju 10 mm2 każda. Może wrócę do wcześniejszej analogii z przepływem wody w rurach. Wodociąg zaopatrujący wiele domów ma zawsze dużą średnicę, główne przyłącze domu wykonuje się już cieńszą rurą, a w budynku kolejne odgałęzienia są jeszcze cieńsze. Z przewodami elektrycznymi jest dokładnie tak samo. To, jaki przewód trzeba doprowadzić prąd do domu zależy właśnie od zapotrzebowania na moc, o którym teraz pomówimy.

Poradnik
Cenisz nasze porady? Możesz otrzymywać najnowsze w każdy czwartek!

- Ależ to proste, jak zużywamy dużo prądu, to i przyłącze musi być odpowiednio mocniejsze!

- Niekoniecznie. Proszę sobie przypomnieć, co mówiliśmy o zużyciu prądu - liczonym w kWh oraz o mocy, którą mierzymy w kW. Duże zapotrzebowanie na moc oraz duże zużycie prądu wcale nie muszą być z sobą zbieżne.

- No tak, rozpędziłem się. Ale czy zwykle tak nie jest?

- Właśnie wpadł Pan w typową pułapkę tzw. zdroworozsądkowego myślenia: duża moc urządzenia to automatycznie duże zużycie prądu. Jednak to duże zapotrzebowanie na moc może występować tylko chwilowo, a w efekcie - zużycie prądu wcale nie będzie duże. Wrócę do przykładu z przepływowym ogrzewaczem wody. Do komfortowego wzięcia prysznica potrzebujemy urządzenia o mocy ok. 20 kW. Woda leci z niego, dajmy na to, przez 15 minut. Zużywa więc w tym czasie: 20 kW × 0,25 h = 5 kWh

Tak czy inaczej, obecność takiego podgrzewacza w domu oznacza, że całkowita moc przyłączeniowa będzie musiała wynieść ok. 30 kW, bo przecież w czasie jego działania mogą też pracować różne inne urządzenia.

A proszę sobie teraz wyobrazić inny dom, ogrzewany grzejnikami elektrycznymi o łącznej mocy np. 8 kW, lecz wyposażony w zasobnik c.w.u. z grzałką o mocy 2 kW. Chwilowe zapotrzebowanie na moc będzie mniejsze, nie przekroczy raczej 20 kW: 8 kW (grzejniki) + 2 kW (grzałka) + 10 kW (inne urządzenia) = 20 kW

Ale z całą pewnością zużycie prądu w tym ogrzewanym elektrycznością domu będzie większe.

Na pytania odpowiadał: Adam Jamiołkowski

Dodaj komentarz

time image
time image
Warto wiedzieć dodatkowo:
Zobacz inne artykuły
Jak szybko i prosto podłączyć przewody do nowego gniazda
Jak szybko i prosto podłączyć przewody do nowego gniazda
Zadaj pytanie ekspertowi Masz wątpliwości lub dodatkowe pytania? Napisz do nas!
expert image
Akceptowane formaty plików: 'jpg', 'jpeg', 'gif', 'bmp', 'png'. Dodawanie wielu plików - wciśnij CTRL.
Administrator danych osobowych: AVT-Korporacja sp. z o.o. z siedzibą: ul. Leszczynowa 11, 03-197 Warszawa. Cel przetwarzania danych: udzielenie odpowiedzi na zadane pytanie. Administrator danych osobowych: AVT-Korporacja sp. z o.o. z siedzibą: ul. Leszczynowa 11, 03-197 Warszawa. Cel przetwarzania danych: udzielenie odpowiedzi na zadane pytanie. Okres przetwarzania danych: Twoje dane przetwarzane będą do czasu istnienia podstawy do ich przetwarzania – czyli w tym konkretnym przypadku, do czasu udzielenia odpowiedzi. Masz prawo do: dostępu do Twoich danych, ich sprostowania, usunięcia, ograniczenia przetwarzania, wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania Twoich danych lub ich przenoszenia. Możesz: odwołać zgodę na przetwarzanie Twoich danych osobowych, zażądać, by Twoje wszystkie dane zostały usunięte. Podstawy prawne: art. 5, 6, 12, 13 Ogólnego rozporządzenia o ochronie danych osobowych (RODO). Czytaj więcej
Dodano plik do wysłania
Poradnik
Cenisz nasze porady? Możesz otrzymywać najnowsze w każdy czwartek!
Budujemy Dom
9,95 zł tylko teraz!
Teraz za darmo!
Od teraz, dla wszystkich! Wystarczy, że się zalogujesz. A otrzymasz dostęp do wszystkich artykułów z papierowego BudujemyDom! Całkowicie za darmo!
Dom Energooszczędny Vademecum 2019

Dom Energooszczędny Vademecum

Jak zbudować dom energooszczędny

ABC Budowania 2019

ABC Budowania

To, co koniecznie musisz wiedzieć, żeby Twój pierwszy dom był dla Ciebie, a nie dla wroga

Wnętrza 2019

Wnętrza

Nowoczesne, stylowe, piękne wnętrza - zasady, porady, inspiracje

Czas na Wnętrze grudzień 2019 - styczeń 2020

Czas na Wnętrze

Od inspiracji do realizacji

Twój Dom Twój Styl 2019

Twój Dom Twój Styl

Poradnik shoppingowy

Budujemy Dom listopad - grudzień 2019

Budujemy Dom

Dla budujących dom i wykonawców

Dom Polski 2020

Dom Polski

Jak zbudować dom tańszy niż mieszkanie

Nowoczesne Instalacje 2020

Nowoczesne Instalacje

Jak zbudować dom energooszczędny