Uwielbiam oglądać na YouTube materiały z kanału Technology Connections, których autor w zabawny sposób omawia najróżniejsze znane nam wszystkim urządzenia i zawiłości z nimi związane. Ma film na temat tego, dlaczego żarówki są lepsze od lamp LED dla ulicznej sygnalizacji świetlnej, ale też dlaczego znaczenie ma dobór odpowiedniego środka do mycia w zmywarkach i o działaniu koszulek żarowych w lampach gazowych.
Ostatnio trafiłem na jego nowy film omawiający przyczyny, dla których Amerykanie bardzo rzadko korzystają z elektrycznych czajników do gotowania wody. Warto go obejrzeć, bo ma anglojęzyczne napisy, które YouTube jest w stanie całkiem nieźle przetłumaczyć maszynowo na język polski. Wystarczy tylko włączyć napisy klikając na przycisk z napisem „CC”, a następnie kliknąć w ikonkę koła zębatego i zmienić język napisów.
Przyczyną okazuje się nie być fakt, że tam instalacja elektryczna ma napięcie 120 woltów na jedną fazę, bo w domach bardzo często mamy do czynienia z instalacjami dwufazowymi (240 V, w których są dwie fazy +/- 120 V) i trzyfazowymi (208 V). Oczywiście to niższe napięcie w instalacji oznacza, że z gniazdka można czerpać mniejszy prąd, co przy typowych dla USA gniazdkach i obwodach zazwyczaj oznacza 12 amperów i moc rzędu 1,5 kW.
Ale i przy takiej mocy elektryczny czajnik gotuje wodę szybciej, niż robi to czajnik na palniku gazowym, ale także na elektrycznej kuchence indukcyjnej. Z przeprowadzonych przez autora filmu analiz wynika, że czajnik elektryczny nie tylko gotuje wodę szybciej, ale także ze znacznie większą sprawnością. Autor wyjaśnia także, z czego wynikają straty podczas gotowania na palniku gazowym — oczywiście z tego, że nie całe ciepło zostaje odebrane efektywnie przez powierzchnię dna czajnika, a jego część opływa czajnik i ucieka do atmosfery.
Przyczyna jednak okazuje się prozaiczna — Amerykanie rzadko gotują wodę na herbatę, bo w ich kręgu kulturowym nie jest to podstawowy napój, który piją w czasie spotkań towarzyskich. A zatem to, że na wodę muszą czekać znacznie dłużej, nie ma dla nich aż tak ważnego znaczenia. 😉
W sprawach dotyczących zagadnień elektrycznych – napięcia, prądy, moce, energia, zasilanie jedno- i trzyfazowe (prąd zmienny), powinien Pan przed opublikowaniem tekstu skonsultować się z fachowcem, co pozwoliłoby uniknąć ewidentnych błędów. Napięcie 120 V w gniazdkach w USA, oznacza wartość skuteczną tego sinusoidalnego napięcia (podobnie jak „nasze” 230 V). Niech Pan doczyta o wartości maksymalnej i międzyszczytowej napięcia … Instalacje dwufazowe w USA nie mają 240 V, a właśnie 208 V, bo instalacja dwufazowa jest zawsze tylko fragmentem instalacji trójazowej gdy jedna z faz nie zostaje użyta. Napięcie międzyfazowe obliczamy mnożąc napięcie fazowe przez pierwiastek z 3 (1,73) bowiem przesunięcie sinusoid w zasilaniu 3 fazowym wynosi 120 stopni. W Polsce napięcie międzyfazowe wynosi 400 V , kiedyś przy 220 V było to 380 V. Moc prądu zmiennego wyliczamy mnożąc napięcie razy prąd razy cosinus przesunięcia fazowego pomiędzy nimi – dla obciążenia rezystancyjnego (grzałka) cosinus wynosi 1, czyli wyliczamy tak jak dla prądu stałego : U razy I. Dlaczego u Pana wyszło 1,5 kW? 20 A razy 120 V to 2,4 kW, przy 2 fazowym zasilaniu 208 V razy 20 A to ponad 4 kW, „nasze” czajniki mają ok 2 kW, dlaczego amerykanie mieliby „znacznie dłużej ” czekać na gorącą wodę? Faktycznie ze względów bezpieczeństwa (komutacja dużych prądów na stykach podstawy czajnika) wskazane jest ograniczenie mocy grzałki do owych 1,5 kW (prąd wtedy wynosi akceptowalne12,5 A), ale i wtedy czas gotowania wody jest tylko nieznacznie dłuższy. Przy zasilaniu 2 fazowym, grzałka może już mieć 2 kW bo różnica poboru prądu przy 208 V i 230 V wynosi tylko 1 A (odpowiednio 9,6 i 8,6 A). Tak czy owak należy podawać rzetelne dane (240V ?) i wyliczenia…
Rzeczywiście, przy fragmencie o typowych gniazdkach i obwodach nie powinno być 20 A tylko 12 A. Dlatego przy jednofazowym zasilaniu przy optymistycznych 125 V wychodzi 1,5 kW.
Jeśli natomiast chodzi o resztę zagadnień, gorąco zachęcam do obejrzenia tego filmu:
https://www.youtube.com/watch?v=jMmUoZh3Hq4
będzie się Pan mógł przekonać, że w USA jak najbardziej domowy system „dwufazowy” może oznaczać 240V, bo będzie pochodzić z jednofazowego, a nie trójfazowego zasilania.