Convertitore da watt ad ampere

I = P / (V × PF) on single-phase AC, I = P / (√3 × V × PF) on three-phase, and I = P / V on DC

P

La potenza attiva che il carico converte davvero, in watt: la cifra sulla targhetta, quella che compie lavoro o produce calore. Non è la stessa cosa dei voltampere che l'alimentazione deve erogare: con un fattore di potenza di 0,9 l'alimentazione porta 2222 VA per consegnare 2000 W, e la differenza è potenza reattiva che va e viene senza fare nulla. Questa pagina chiede la potenza attiva, che è quella che una targhetta dichiara, e da quella calcola la corrente

V

La tensione di alimentazione, e su un circuito trifase è la tensione concatenata, cioè i 400 V o 380 V misurati fra due fasi e non i 230 V misurati fra una fase e il neutro. È il secondo punto in cui la pagina può sbagliare senza sembrare sbagliata: inserisci la tensione di fase su un'alimentazione trifase e la corrente esce molto troppo grande. La radice di tre tiene già conto del rapporto fra le due, quindi nell'espressione ne entra una sola

PF

Il fattore di potenza, il coseno dell'angolo di cui la corrente è in ritardo o in anticipo sulla tensione, fra 0 e 1. È ciò che rende la corrente più grande di quanto la sola potenza suggerisca: a 0,9 la corrente è 1/0,9 = 1,111 volte quella che assorbirebbe un carico puramente resistivo della stessa potenza, e a 0,5 raddoppia. Motori, trasformatori e qualunque cosa abbia un alimentatore a commutazione hanno un fattore di potenza inferiore a 1. In corrente continua non c'è alcun angolo di fase, quindi il campo viene ignorato: vedi i limiti

2

L'esponente nella radice di tre, e il numero più importante di questa pagina. In un circuito trifase simmetrico le tre correnti di fase condividono un percorso di ritorno, quindi la potenza è √3 volte la tensione concatenata per la corrente, e non tre volte la tensione di fase per la corrente di fase. Dividere per 1,732 invece che per nulla rende la risposta il 42 per cento più piccola: o, vista al contrario, dimenticarlo rende la corrente il 73 per cento più grande di quella che è, ed è la direzione che brucia i cavi

Usala quando un apparecchio è dichiarato in watt e ti serve sapere quanto assorbirà: scegliere un interruttore, dimensionare un cavo, decidere se un elettrodomestico può stare su un circuito esistente, o capire perché un generatore stacca quando il carico è teoricamente dentro la sua portata. È anche la pagina che risponde alla domanda con cui ti manda la calcolatrice del fattore di potenza: inserire insieme la potenza attiva e il fattore di potenza dà direttamente la corrente di linea. L'unica cosa da stabilire prima di digitare è su che tipo di alimentazione ti trovi, perché quella decisione cambia la risposta più di qualunque altro ingresso, e sbagliarla produce un numero perfettamente plausibile.

1. I valori predefiniti: un apparecchio da 2 kW su un'alimentazione monofase a 230 V

   1. Potenza attiva 2000 W a 230 V con fattore di potenza 0,9
   2. Il denominatore è 230 × 0,9 = 207 V di tensione efficace di pilotaggio
   3. La corrente è 2000 / 207 = 9,662 A
   4. La potenza apparente è la tensione per la corrente: 230 × 9,662 = 2222,2 VA

   Le ultime due righe del pannello sono in disaccordo di proposito, e leggere il perché è il modo più rapido per capire il fattore di potenza. Il carico converte 2000 W, ma l'alimentazione deve erogare 2222 VA, e i 222 VA di differenza sono corrente che scorre senza compiere lavoro. È tutta qui la ragione per cui il fattore di potenza esiste come ingresso separato: a un fattore di potenza di 0,9 serve il dieci per cento di corrente in più di quanto la sola potenza in watt implichi, e quel numero più grande lo vedono il cavo, l'interruttore e il generatore.

2. Una macchina da 15 kW su una linea trifase a 400 V

   1. Potenza attiva 15.000 W su un'alimentazione trifase a 400 V, fattore di potenza 0,85
   2. Il denominatore è √3 × 400 × 0,85 = 1,7320508 × 400 × 0,85 = 588,90
   3. La corrente è 15.000 / 588,90 = 25,471 A
   4. La potenza apparente è √3 × 400 × 25,471 = 17.647,1 VA

   La risposta falsa è abbastanza vicina da essere pericolosa. Togli la radice di tre e lo stesso carico legge 44,118 A, che è esattamente quello che questa macchina assorbirebbe se fosse monofase, e a quel numero non c'è niente che sembri sbagliato se non sapevi su quale alimentazione ti trovavi. Un tecnico che dimensiona partendo da 44 A monta un interruttore più grande di quanto serva al circuito, e un interruttore troppo grande è un dispositivo di protezione che non protegge più. È per questo che il tipo di alimentazione è un campo obbligatorio e non un valore predefinito.

3. Una striscia a LED da 24 W su una batteria a 12 V

   1. Corrente continua, quindi non valgono né la radice di tre né il fattore di potenza
   2. La corrente è semplicemente 24 / 12 = 2 A
   3. In milliampere sono 2000 mA, ed è la riga da leggere per il lavoro a bassa tensione
   4. La potenza apparente è uguale a quella attiva, 12 × 2 = 24 VA, perché non c'è alcun angolo di fase

   In corrente continua le due righe della potenza collassano in un solo numero, e non è una coincidenza: la potenza apparente è maggiore di quella attiva soltanto per lo spostamento di fase fra tensione e corrente, e qui non ce n'è. Il campo del fattore di potenza non fa alcuna differenza su questa alimentazione, e la pagina lo dice invece di lasciartelo indovinare: inserire 0,8 qui restituisce gli stessi 2 A che restituisce 1, e un calcolo che ignorasse in silenzio un ingresso che vedi sarebbe peggio di uno che lo spiega.

4. Un carico resistivo: 2300 W con fattore di potenza 1

   1. Una stufa o una lampada a incandescenza: corrente in fase con la tensione, fattore di potenza 1
   2. Il denominatore è 230 × 1 = 230, quindi l'espressione si riduce a 2300 / 230
   3. La corrente è 10 A, e la riga dei milliampere è 10.000
   4. La potenza apparente è 230 × 10 = 2300 VA, lo stesso numero dei watt

   Il fattore di potenza 1 è il tetto, non un valore tipico, e vale la pena vedere quanto vale: gli stessi 2300 W con fattore di potenza 0,9 assorbirebbero 11,111 A invece di 10. Il riscaldamento resistivo è il caso comune in cui i due numeri coincidono, ed è per questo che un bollitore o una stufa si possono dichiarare indifferentemente in watt o in ampere mentre un motore no. Il campo non accetta nulla sopra 1, perché un fattore di potenza maggiore di uno non è un problema di precisione, è una definizione che non esiste.

Il fattore di potenza è preso come un numero fisso che fornisci tu, ma quello di un motore reale cala quando cala il carico, quindi un motore che gira a mezzo carico assorbe più corrente per watt di quanto la sua targhetta suggerisca. In corrente continua il campo del fattore di potenza viene ignorato del tutto, perché la corrente continua non ha alcun angolo di fase da descrivere. I circuiti trifase sono assunti simmetrici, con correnti uguali in tutte e tre le fasi; un'alimentazione squilibrata o con una fase mancante richiede un trattamento diverso. Le correnti di spunto, che per i motori valgono parecchie volte la corrente nominale per una frazione di secondo, non sono modellate affatto. Nulla qui tiene conto della temperatura ambiente o del metodo di posa, che sono le due cose che decidono quanto può portare davvero un cavo.

La corrente restituita è quella reale o quella apparente?

È la corrente di linea stessa, quella che leggerebbe un amperometro e quella che un interruttore deve portare. L'ingresso è la potenza attiva, in watt, e il fattore di potenza è un campo separato sulla stessa schermata, quindi la divisione per il fattore di potenza è già dentro l'espressione. Se inserissi invece la potenza apparente — i voltampere di una targhetta — otterresti la corrente reale di un carico con fattore di potenza 1, che è un numero diverso e più piccolo. Il pannello dei risultati mostra sia la corrente sia la potenza apparente, così le due si possono controllare una contro l'altra.

Perché il trifase cambia così tanto la risposta?

Perché in un circuito trifase simmetrico le tre fasi condividono un percorso di ritorno e la potenza è la radice di tre per la tensione concatenata per la corrente di linea, non tre volte la tensione di fase per la corrente di fase. Dividere per 1,732 invece che per 1 rende la corrente il 42 per cento più piccola a parità di potenza. Omettere il fattore è l'errore più costoso che questa pagina possa fare: la corrente esce più grande del 73 per cento, il numero sembra del tutto ragionevole, e un interruttore scelto su quella base è sovradimensionato, il che significa che smette di proteggere il circuito.

Che fine fa il fattore di potenza in corrente continua?

Viene ignorato, e la pagina lo dice invece di far finta del contrario. Il fattore di potenza misura lo spostamento di fase fra tensione e corrente, e la corrente continua non ha alcuno spostamento di fase, quindi la corrente è semplicemente la potenza divisa per la tensione. Inserire 0,8 o 1 con l'alimentazione impostata su corrente continua restituisce la stessa risposta, e la potenza apparente esce uguale a quella attiva. Il campo resta visibile perché un controllo che compare su un tipo di alimentazione e sparisce su un altro è più difficile da fidarsene di uno dichiarato inattivo.

Su un'alimentazione trifase va inserita la tensione di fase o quella concatenata?

Quella concatenata: 400 V su un'alimentazione industriale europea o cinese, 480 V in Nord America. È la tensione fra due fasi, non i 230 V fra una fase e il neutro. La radice di tre nell'espressione porta già il rapporto fra le due, quindi inserire anche la tensione di fase la conta due volte e la corrente esce circa 1,7 volte troppo grande. Se l'unica cifra che hai è la tensione di fase, moltiplicala prima per la radice di tre.

Perché la corrente è più alta di watt diviso volt?

Per via del fattore di potenza. La potenza attiva è tensione per corrente per fattore di potenza, quindi la corrente è la potenza divisa per il prodotto fra tensione e fattore di potenza; a 0,9 la corrente è l'11 per cento più alta della divisione ingenua, e a 0,5 è il doppio. Motori, trasformatori, reattori per fluorescenti e alimentatori a commutazione hanno tutti un fattore di potenza inferiore a 1, ed è per questo che gli impianti industriali vengono fatturati sulla potenza apparente e che una fabbrica può essere penalizzata per averlo basso.

Posso usarla per la corrente di spunto di un motore?

No. Un motore asincrono assorbe parecchie volte la sua corrente nominale per una frazione di secondo mentre accelera, e quella corrente di inserzione è ciò che fa scattare gli interruttori e abbassa la luce. Dipende dal progetto del motore e dal carico che sta trascinando, e non è una funzione dei numeri a regime di questa pagina. Dimensiona qui la corrente a regime per il cavo, e verifica la corrente di spunto contro la curva di intervento dell'interruttore separatamente: le due domande hanno risposte diverse e fonti diverse.

Il cavo deve portare questa corrente?

Sì, e il cavo è la pagina successiva: questa cifra è l'ingresso di corrente della calcolatrice della sezione dei cavi, che la trasforma nel conduttore più piccolo che tiene la caduta di tensione dentro un limite che fissi tu. La corrente qui non dipende affatto dal cavo, è fissata dal carico e dall'alimentazione, ma quello che il cavo può portare di continuo dipende dal suo isolamento, dalla sua sezione e da come è posato, ed è per questo che le due domande si fanno separatamente.

• AC power — the relationship between real power, apparent power and power factor, and why the line current is larger than the watts alone imply — Wikipedia
• Three-phase electric power — the line-to-line and line-to-neutral voltages, and where the square root of three comes from in a balanced system — Wikipedia
• OpenStax College Physics 2e, section 20.5, Alternating Current versus Direct Current — the comparison between the two supply types used on this page, including the domestic supply voltages — OpenStax