Strøm er noget vi alle bruger, mange snakker om det. Watt, Volt og Ampere er blot nogle af de udtryk som bliver brugt, men hvad er det, hvordan beregnes de. Alt dette kan være en svær mundfuld for nogle, let for andre. Men lad os prøve og koge det ned til noget forhåbentligt almindeligt Dansk.
Først så lad os tage nogle begreber, hvis der står noget i parentes bagefter, så er det den forkortelse man ofte bruger for den pågældende enhed.
Begreberne
WATT - Et mål for elektrisk effekt udtrykt i watt. Eller sagt på en anden måde, den øjebliksværdi af energi et apparat bruger når det starter op og mens det er tændt. Tænk på en elpære – en 40W (W=Watt) pære den bruger 40W.
Watt beregnes ved at sige Ampere (A) x Volt (V)
Energiforbruget kWh (Kilowatttimer), er den størrelse man kan aflæse på sin elmåler, dette er effekten Watt når denne har været brugt over en hvis tidsperiode, og opgives typisk i kilo (1000). Alså har 40 W pæren været tændt i en time har man haft et forbrug på 0,040 kWh.
Men hvad er Volt og Ampere så for nogle abekatte? – For at symbolisere det, så kan man sammenligne det med en haveslange, hvor man har en vandingspistol for enden.
Volt (spænding) er det vandtryk som er i slangen, selv om du ikke trykker på pistolen, så vil trykket være der hele tiden. Overført så vil der altid være spænding i ledningen når det er sat til sin kilde, det være sig en stikkontakt, batteri osv.
Ampere (strøm) er hvor meget der løber igennem slangen, i form af vand vil det være liter, men i et kabel vil det altså være ampere.
Hvis du tænker på en lampe med en afbryder på, så er der spænding i ledningen frem til afbryderen, men der er ikke noget flow – eller ampere om du vil – da lampen jo er slukket og dermed ikke bruger noget strøm.
Hvordan måler man så Watt? – Igen kigger vi på haveslangen, hvis du sprøjter vand i en spand, så er det en kombination af det tryk som du har fra vandhanen og hvor hurtig vandet kan transporteres igennem slangen – så hvis du har en meget tyk slange men næsten ikke noget tryk, eller en tynd slange med et højt tryk, så vil det i visse tilfælde give det samme, eller måske endda at spanden bliver hurtigere fyldt med den tynde slange.
Om det er en tynd eller tyk slange er elektrisk det man kalder modstand, som måles i Ohm, kunne også sammenlignes med om vandhanen er mere eller mindre åbent.
For igen at overfører det til strøm, så kan vi lave et lille regnestykke:
Et tænkt eksempel, en pære er tilsluttet 40 Volt og bruger 2 ampere, da vi beregner Watt ved at sige Volt x Ampere så vil det sige 40 x 2 = 80 Watt – Den samme pære tilsluttes nu 20V og bruger nu 1 ampere, = 20 x 1 = 20 Watt. Altså kun det halve, dette skyldes at pærens modstand er en konstant, og afhængig af dens mekaniske opbygning, eksempelvis den glødetråd som fabrikanten har monteret.
Kender man ikke Ampere tallet kan man udregne det ved at sige Watt / Volt.
Men hvad kan vi bruge det her til?
Alt for ofte ser man at der bliver brugt for tynde kabler til fx 12V installationer. Hvis vi trækker ovenstående lidt frem igen, og forestiller os vi har 2 lamper ved siden af hinanden, de har begge et forbrug på 40 Watt, men den ene er 12V og tilsluttet et batteri og den anden en stikkontakt med 230V – regnstykket vil se således ud:
Da vi ikke kender ampererne (vandmængden i slangen) så siger vi for 12V lampen 40W / 12V = 3,33A
Og for den anden lampe som er tilsluttet 230V vil regnstykket hedde 40W / 230V = 0,17A
Som nævnt ovenfor, så er ampererne udtrykket for "vandmængden i slangen", og kigger man på resultaterne af vores lille regnestykke, så vil vi se, at vandmængden i vores ”haveslange” aka kabel, er væsentlig mindre når lampen er koblet til 230V frem for 12V, og dermed skal slangen også være større for at kunne transportere den samme mængde.
Nomogram
Til at beregne kabel dimissioner, også kaldet tværsnittet og næsten altid udregnet i mm2 – kvadratmillimeter, benytter man sig ofte af et nomogram, disse kan findes mange steder, her blot et par eksempler på disse.
Nomogram til 12V for beregning af kabel tværsnit, på dette kan man se tværsnittet i både MM2 og MM (lederens diameter uden isolering omkring).
Nomogram til 12V, her har man både Ampere og Watt med i den yderste kolonne.
Når man benytter sig af et Nomogram, så er der en væsentlig ting som man bør huske – længden, det er ikke nok at bare sige at man har 3 meter hen til lampen, og så tage 3 meter i tabellen. Strømmen skal også tilbage igen, og derfor skal man altid huske at længden er både frem og tilbage.
Beregning af tværsnittet
Skulle man nørde lidt og gerne selv vil regne ud, hvilket tværsnit kablet skal have, så kan det naturligvis også lade sig gøre. Bemærk at i det efterfølgende er ledningsmodstanden taget for almindeligt kobberkabel med en specifik modstand (se forklaring på dette længere nede i artiklen) på 0,0175 Ω.
For at beregne tværsnittet skal vi bruge hvilket spændingstab vi vil acceptere. Som udgangspunkt må der ikke være mere end 4% spændingstab i hele kablet længde, det vil sige at hvis vi tager udgangspunkt i de 12v, så svare det til et tab på 0,48V.
Formel hedder så specifik modstand x længde på kabel (både frem og tilbage!) / modstanden - som eksempel her laver vi et forbrug på 100W, spændingen er 12V og totallængde på kablet er 12m
Specifik modstand = 0,0175 Ω
Længde på kabel = 12m
Strøm = 100/12 = 8,33A (skal benyttes til udregning af modstanden)
Modstanden = 0,48V (det tab som vi vil acceptere) / 8,33A = 0,058 Ω
Med tal bliver formlen (0,0175 x 12) / 0,058 = 3,62 mm2 i tværsnit - hvilket vil give et 4 mm2 kabel.
Regnestykket viser desuden, at for at få et forbrug på 100W, skal man egentlig have en spænding på 12,48V fra af det 12 meter lange kabel.
Sikringer
Og så er der jo også lige sikkerheden – hvorfor skal der være en sikring, og hvor stor skal den være. Størrelsen på en sikring er en meget vigtig faktor, og ikke mindst, så er det den der kan betyde om der bliver fx brand eller ej!
Udelader man en sikring, og der sker en overbelastning, så bliver kablet varmt, hvilket kan betyde at isoleringen smelter, og dermed starter en brand, smelter isoleringen kan man ligeledes få stød osv. Det samme kan naturligvis ske hvis der sker en kortslutning og der ikke er nogen sikring.
Hvordan man beregner sikringsstørrelsen, kan man selvfølgelig også lave en beregning på, det vil vi dog ikke komme ind på her. Men gemmer dette til en anden god gang :).
Sikringer fås i mange forskellige størrelser og udformninger.
Spændingsfald
Vil man gå endnu dybere ned, kan man altid begynde og kigge på forskellige ting som spændingsfald. Spændingsfald er noget man kan opleve hvis kablerne fx er underdimensioneret, så vil man ikke få det ”udbytte” af spændingen som fx en strømstander på campingpladsen giver. Mange har fx oplevet dette, ved at køleskabet lige pludselig ikke vil køle ordentligt, når man fx måler på standeren, ja så kommer der fx 230v ud, men for enden af kablet er det pludselig kun 202V. Dette kan opstå hvis man eksempelvis benytter for tynde kabler, så vil modstanden være for stor, og der vil være et spændingstab.
Hvis man vil begive sig ud i spændingsfald, så er der lidt mere vi skal have kendskab til - nemlig ledningsmodstanden. Denne beregnes med følgende formel:
Strømmen som er = Watt / Volt eksempelvis 40W / 12V = 3,33 ampere.
Den næste vi skal have fat i er ledningsmodstanden, den beregnes med denne formel:
Specifik modstand x længde / tværsnit - (Specifik modstand er den modstand som kablet har målt i ohm mm²/m (Ω), her er det for et alm. kobberkabel som har en resisivitet på 0,0175 Ω)
Så med tal vil det se sådan her ud: 0,0175 (modstanden i kablet) x 20 (længde på kablet både frem og tilbage her 20m) / 1,5 (tværsnit på kablet) = 0,233 ohm
Spændingsfaldet er = strøm x ledningsmodstanden, i tal er det 3,33 ampere x 0,233 ohm = 0,77Volt
Som det ses er dette spændingsfald kun afhængig af strømmen, hvorfor de 0,77 Volt har meget større betydning ved 12 V, 6% spændingsfald, end ved 230 V hvor det kun udgør 0.3%.
Her til slut skal vi lige huske og gøre opmærksom på at stærkstrømsbekendtgørelsen foreskriver et min. tværsnit på 1.5 mm2.
Ligeledes skal det være en given ledningstype. Dette gælder for både 12 V og 230 V installationerne.
Bøjelig enleder ledning (H07V-K) i plastrør.
Stiv, flertrådet enleder ledning med mindst 7 tråde (H07V-R) i plastrør
Almindelig polychloroprenekappeledning (H05RN-F) eller tilsvarende.
Denne artikel er skrevet for at give et indblik i nogle af de tekniske ting, der ligger til grund for valg af kabeltykkelser og hvordan man bruger begreberne. Det skal bemærkes at uanset om det er 12V eller 230V så er dette ikke noget man må rode med uden autorisation. Men med lidt baggrundsviden er det altid rart og kunne snakke med når elektrikeren nu fortæller dig hvad der er lavet.