SCURTE EXPLICAȚII PRIVIND CURENTUL ELECTRIC

Unități de măsură, valori importante în utilizarea vehiculelor electrice și a soluțiilor de stocare

 

 

Apariția în viața de zi a vehiculelor electrice (fie că sunt autoturisme, motociclete, trotinete, biciclete) precum și a soluțiilor de producție și stocare a energiei electrice (panouri fotovoltaice, minigeneratoare eoliene, minigeneratoare hidro etc) a condus la necesitatea unei mai bune informări privind unitățile de măsură, înțelegerea lor precum și a conceptului de bază privind funcționarea și utilizarea produselor electrice. Pare greu de înțeles care e diferența dintre ”Amperi” și  ”Amperi Oră” sau ”Kilowați” și ”Kilowați Oră”.

·        Ce este curentul electric?

o   Definiție: Curentul electric este mișcarea ordonată a sarcinilor electrice printr-un material conductor. Hmmmm....

o   Unități de măsură relevante

·         Tensiunea curentului electric (U) – Unitate de măsură V (volt) 

·         Intensitatea curentului electric (I) – Unitate de măsură A (Amper)

·         Puterea electrică (P) – Unitate de măsură W (watt)

·         Rezistența electrică (R) – Unitate de măsură Ohm

·         Capacitate – Ah (Amperi oră)

·         Energie – Whr (Wați oră)

Până acum doar termeni neinteresanți și abstracți cu care și-au mai bătut capul și profesorii prin școală, de aceea nici nu am scris pentru fiecare termen definiția fizică, pentru mulți abstractă. Asta pentru că este greu să înțelegem ceva ce nu puteam vedea. Dar cine nu a văzut un râu sau să vadă cum curge apa prin furtun?

·        Să comparăm curentul electric cu apa  

o   Tensiunea curentului electric (U)? (”Voltajul”) – Grosimea furtunului (sau a conductei, sau lățimea râului) prin care curge apa.

o   Intensitatea curentului electric (I) ? (”Amperajul”) – Viteza cu care curge apa prin furtun.

o   Puterea curentului electric (P) ? Capacitatea apei curgătoare de a produce efecte (de exemplu împingi o piatră cu jetul furtunului de apă).

o   Rezistența curentului electric – Capacitatea furtunului de a se opune trecerii apei (apa va trece mai ușor printr-o conductă metalică netedă decât printr-o conductă dintr-un material cu asperități).

o   Capacitatea și Energia (Ah și Whr) Cantitatea totală de apă care o putem folosi. Dacă în cazul apei folosim simplu LITRI (sau metri cubi, sau orice altă unitate de măsură a volumului) în cazul curentului electric ne raportăm la durata efectelor care pot fi produse.

·        Ah (amper oră) Cantitatea de apă care curge cu viteza de 1A timp de o oră.

·        Whr (watt oră)  Cantitatea de apă care poate produce un watt timp de o oră.

·       

 

o  Conectare în serie Este conectarea a mai multor acumulatori (sau consumatori) în felul următor: terminalul pozitiv al primului acumulator se conectează la terminalul negativ al următorului, si așa mai departe până la ultimul. Astfel vom alimenta circuitul folosind terminalul negativ al primului acumulator cu terminalul pozitiv al ultimului acumulator. Ce se întâmplă în această situație? Păstrând analogia cu apa, lipim malul drept al unui râu de malul stâng al celui de-al doilea, apoi malul drept al celui de-al doilea de cel stâng al celui de-al treilea , până la ultimul, vom obține un râu de lățimea însumată a tuturor râurilor, dar viteza apei va fi aceeași. Deci numim că la conectarea în serie se adună tensiunea iar intensitatea rămâne constantă.

o  Conectare în paralel – Este conectarea a mai multor acumulatori, unind toate terminalele pozitive cu toate terminalele negative. În analogia de mai devreme cu râul, dacă suprapunem toate malurile din stânga cu toate malurile din dreapta a mai multor râuri, vom obține un râu de aceeași lățime dar cu o presiune mult mai mare. Deci numim că la conectarea în serie se adună intensitatea, iar tensiunea rămâne constantă.

 

 

·        Formule ale curentului electric

 

·         P = U x I  (1W=1Vx1A) Puterea  este produsul dintre Tensiune (U) și intensitatea curentului electric. Păstrând analogia cu furtunul de apă, evident că puterea jetului de apă este mai mare atunci când furtunul este mai gros și viteza apei prin furtun mai mare.

·         I  = P / U   (1A=1W/1V) Intensitatea este puterea împărțită la tensiune. Și aici este destul de clar, pentru a împinge aceeași piatră vom avea nevoie de o viteză mai mare a apei în cazul

·         Energia (Whr) = Capacitatea (Ah) X Tensiunea (V) Evident, dacă doi robineți au aceeași viteză de curgere, pentru aceeași perioadă de timp, robinetul cu diametrul mai larg va furniza mai multă cantitate de apă.

De reținut că în cazul acumulatorilor, în mod eronat spunem amperi când ne referim la capacitatea bateriei, de fapt facem referire la amperi oră. Cum am zis mai sus amperul este o măsură a intensității curentului electric (viteza cu care curge apa prin furtun), iar capacitatea se referă la perioada de timp în care acea baterie poate furniza acea viteză a apei!

 

Folosind această analogie un potențial utilizator își poate răspunde întrebărilor uzuale, alegând în cunoștință de cauză evitând astfel să cadă în capcana multor comercianți ce profită de lipsa de cunoștință promovând caracteristici care de fapt sunt irelevante, sau chiar nereale.

Exemple

·         Trebuie să aleg între un triciclu electric 1 cu motor de 1000 W (24V) și acumulator de 18Ah și un triciclu electric 2 cu motor tot de 1000W (48V) Îmi dar capacitate de 12 Ah. B este mai scump decât A, pare evident alegerea A este mai bună.

o   Greșit ! O capacitate de 18 Ah înseamnă că acel acumulator va furniza o viteză a apei de 18 A timp de o oră. Ce nu a luat în calcul respectivul client este grosimea furtunului prin care curge apa. În cazul triciclului 1 avem o tensiune de 24 V, deci o oră la 18 A va ”aduna” 432 Whr, pe când triciclul 2, având 48 V, va ”aduna” într-o oră 576 Whr, Concluzie corectă: Triciclul 2 este o opțiune mult mai bună decât triciclul 1având un acumulator cu o capacitate mai mare (576 Whr) decât varianta 1 (432 Whr) chiar dacă la prima vedere capacitatea pare a fi mai mică fiind de 12Ah comparativ cu varianta mai slabă de 18Ah.

·         Vreau un motor de 2000W, am găsit de 24,48,60V sau 72V, prețul este de asemeni crescător, care să îl aleg?

o   Din explicațiile de mai sus știm că pentru aceeași putere (3000w) printr-un furtun mai subțire vom avea nevoie de o viteză (presiune) mai mare a apei. Iar cu cât presiunea apei este mai mare, cu atât uzura și probabilitatea fisurilor va fi mai mare.

”Viteza” apei (intensitatea curentului electric) va fi de

           83 A la motorul de 2000 W 24V

           42 A la motorul de 48V

           33 A la motorul de 60 V

           27 A la motorul de 72 V .

Răspunsul simplu ar fi că este de preferat motorul la care ”presiunea în furtun”, adică intensitatea curentului electric este mai mică. Adică motorul de 72V (27A). Dar, ca și în cazul curentului electric, in mod inutil alegem o alimentare cu apă cu diametrul cel mai mare, dacă avem țevi metalice. Deci, pentru un răspuns corect, vom alege acel motor la care raportul dintre intensitatea maximă suportată de instalație și intensitatea maximă a motorului este mai mic. Astfel, pe o instalație ce suportă 200A putem alege chiar și motorul de 24V 83 A , dar pe o instalație ce suportă maxim 30A doar motorul de 72V se va încadra (dar la limită).

 

Ai alte întrebări sau nelămuriri? Ai propuneri de articol pe această temă? Trimite pe adresa [email protected] și îți vom răspunde, sau, după caz, vom lua în considerare publicarea unui articol pe tema aleasă de tine.

 

Un articol documentat și explicat de Adrian Dumitrescu