Уравнения за преобразуване на напрежение от 120 на 220 волта променлив ток

Електропреносните линии в САЩ доставят до домакинствата променлив ток (AC) с напрежение 220 волта. Промишлените обекти и електроуредите с високо потребление работят директно от линия с 240 волта променлив ток. Специален трансформатор понижава напрежението на мрежата до приблизително 110 волта променлив ток – стойността, която се използва в американските домакинства. Реалното напрежение варира в диапазона от 100 до 120 волта.

Променливо напрежение

Напрежението се променя синхронно с променливия ток, а неговите стойности могат да се описват като средноквадратични (RMS). В справочника „TAB Electronics Guide to Understanding Electricity and Electronics“ се отбелязва: „Напреженията на променливия ток винаги се приемат като RMS стойности (V rms), освен ако не е указано друго.“ При трифазните системи отделните напрежения са изместени помежду си по фаза със 120 градуса. Фазово изместеното напрежение може да изпреварва или да изостава спрямо основното напрежение. Големината на линейното (мрежово) напрежение е равна на фазовото напрежение, умножено по квадратния корен от три.

Преобразуване на фазовото напрежение

За да изчислите фазовото напрежение, разделете линейното напрежение на квадратния корен от три (приблизително 1,73205). Например:

• Линейно напрежение от 220 волта, разделено на √3, дава фазово напрежение от около 127 волта;
• Линейно напрежение от 120 волта, разделено на 1,73205, се равнява на фазово напрежение от 69,28 волта.

Коефициент на полезно действие

При всяко преобразуване на напрежението част от енергията се губи. Енергетичната ефективност на преобразуването е равна на изходната мощност, разделена на входната – тоест произведението от изходното напрежение и изходния ток, разделено на произведението от входното напрежение и входния ток. При преобразуване от 120 на 220 волта променлив ток, при което токът остава 100 ампера, ефективността е 120 × 100, разделено на 220 × 100, или 12 000, разделено на 22 000, което дава 0,545 – еквивалентно на 54,5 процента.

Загуби на мощност

Загубената мощност при преобразуването представлява разликата между входната и изходната мощност. Тъй като мощността е равна на напрежението, умножено по тока, загубите се получават като произведението на входното напрежение и входния ток, от което се изважда произведението на изходното напрежение и изходния ток. При преобразуване от 120 към 220 волта загубената мощност се изчислява от разликата между 220, умножено по изходния ток, и 120, умножено по входящия ток. При обратното преобразуване от 220 към 120 волта формулата се прилага огледално – 120, умножено по изходния ток, минус 220, умножено по входящия ток.

Изчисляване на тока

Първичният ток е равен на напрежението, разделено на съпротивлението на проводника. Така например напрежение от 220 волта в проводник със съпротивление 12 ома достига трансформатора като ток от 18,33 ампера (220 ÷ 12). При напрежение от 120 волта в проводник със съпротивление 10 ома токът ще бъде 12 ампера (120 ÷ 10). Освен това токът в ампери може да се определи и като мощността във ватове, разделена на напрежението и на косинуса на фазовия ъгъл (cos φ).