Wie ändert sich meine Leistungs-/Stromaufnahme, wenn ich von 120 VAC auf 12 VDC umschalte?

Ich entwerfe eine Heizung, die von einer 12-V-Batterie an einer Feldwetterstation betrieben wird. Da ich keine formelle elektrische Ausbildung habe, habe ich eine Herausforderung, ein effektives Energiebudget zu finden. Hinweis: Dies ähnelt anderen Fragen, die in diesem Stack Exchange gestellt werden, aber ich habe nichts gefunden, das meine Frage vollständig beantwortet. Ich weiß auch, dass ich diese messen könnte, sobald meine Schaltung zusammengebaut ist, aber ich hoffe, die Kosten für den Kauf der Komponenten zu vermeiden, wenn ich vorher Hilfe beim Ableiten der Antwort erhalten kann.

Die Wärme wird von einem Widerstandselement zugeführt, das dafür ausgelegt ist, Haushaltsrohre auftauen zu lassen . Dieses Element ist für den Betrieb mit Netzstrom ausgelegt, dh 120 VAC, und verbraucht bei dieser Konfiguration 7 W/ft. Nach meinen Berechnungen bedeutet dies (7 W / 120 V =) 58,3 mA / ft Strom. Laut der besten Antwort in diesem Thread sollte es kein Problem geben, auf DC-Eingang umzuschalten , aber wenn ich auf Batteriebetrieb umschalte, weiß ich nicht, wie sich die Leistung / Stromaufnahme ändern wird. Ich stelle mir 2 Fälle vor:

Fall 1: Das Element zieht die gleiche Leistung bei niedrigerer Spannung und erfordert einen 10-mal höheren Strom.

7 W / 12 V = 583 mA Stromaufnahme

Fall 2: Das Element zieht den gleichen Strom bei niedrigerer Spannung, was 1/10 Ausgangsleistung ergibt.

12 V * 58,3 mA = 0,7 W

Ich muss wissen, wie sich das verhält, damit ich die Batterieleistung effektiv einplanen kann. Wenn die Heizung die gleiche Leistung bei höheren Stromkosten zieht, müssen meine Batterien stärker/häufiger aufgeladen werden. Nimmt die Heizung weniger Strom, halten meine Akkus länger durch, ich gehe aber davon aus, dass dies auf Kosten einer schlechteren Heizleistung geht.

UPDATE 27. SEPTEMBER: Bei der Suche nach einem 12-V-Gleichstrom-Heizband fand ich den folgenden Link: http://www.oemheaters.com/t-dc-powered.aspx , der diese Diskussion definitiv gut durchführt und eine Formel dafür bereitstellt der neue Stromverbrauch eines 120-V-Geräts, das mit 12 V betrieben wird. Die Formel lautet wie folgt:

tatsächlicher P = bewerteter P * (angelegter V^2) / (bewerteter V^2)

Wenn du meine Nummern einsteckst:

tatsächliche P = 7 W * (12 V ^ 2) / (120 V ^ 2) = 0,07 W oder 1/100 der Leistung, wie unten beantwortet ...

Haben Sie bereits das 120-V-Heizelement? Es sieht so aus, als ob es irgendwo anderswo 12V gibt.
Hallo Justin, danke für den Tipp! Ich werde einen Blick auf Google werfen ... habe bei "Home Depot" keine gefunden, aber ich kann die 120-V-Version zurückgeben und eine 12-V-Version bestellen. Nebenbei, eines der Hauptprobleme, die ich damit habe Systeme im Allgemeinen ist, dass sie so gebaut sind, dass sie sich automatisch ein- und ausschalten, wenn die Temperatur unter 0 ° C liegt, aber für meine Anwendung benötige ich einen ausgefeilteren Auslöser, also muss ich meinen eigenen Sensor / mein eigenes Relais bauen. Ich muss sehen, ob ich NUR den Widerstandsdraht finden kann, und ich denke, er muss für 12 V ausgelegt sein. Wie schwer kann das sein?

Antworten (2)

Tatsächlich zieht es 1/10 des Stroms bei 1/10 Spannung und erzeugt 1/100 (1 %) der ursprünglichen Leistung und Wärme!

Dies liegt am Ohmschen Gesetz: Spannung = Strom * Widerstand (E=IR). Mit Algebra, I=E/R. Weil die Spannung E 1/10 ist, während der Widerstand R konstant ist, ist I 1/10.

Leistung = Spannung * Strom. Da sowohl Spannung als auch Strom 1/10 des ursprünglichen Werts betragen, beträgt die Leistung 1/100 des ursprünglichen Werts.

Ihre Heizung erzeugt 1 % der Wärme bei 12 V. Verzeihung.

Wenn es mit 120 V RMS (AC) betrieben wird und 7 Watt verbraucht, beträgt der aufgenommene Strom 58,3 mA, und dies impliziert, dass das Element einen Widerstand von 120/0,0583 = 2058 Ohm hat.

Wenn Sie dies an 12 V anschließen, beträgt der Stromfluss 12/2058 = 5,83 mA und die aufgenommene Leistung 0,07 Watt.

Nein, der Betrieb mit einer niedrigeren Versorgungsspannung erzeugt nicht annähernd die richtige Leistung. Eine kleine Erlösung könnte sein, dass bei einer geringeren Leistungsabgabe der Widerstand deutlich geringer sein könnte, und dies könnte ein paar hundert Milliwatt bedeuten, aber immer noch meilenweit von 7 Watt entfernt sein.

Diese Antwort und die von @DoxyLover waren beide großartig, danke. Ich verstehe jetzt - der Widerstand ist die Variable, die unverändert bleibt, sodass das Reduzieren Ihrer Spannung auch Ihren Strom reduziert und somit Ihre Leistung reduziert. Ich denke, dass Justins Lösung (Kauf einer 12-V-Heizung) am sinnvollsten ist, aber wenn ich Probleme habe, eine zu finden, die ich an meine Zwecke anpassen kann, dann nehme ich an, dass ich die Heizung auch über einen Wechselrichter betreiben könnte.
Bei Heizelementen ist der Kaltwiderstand normalerweise viel geringer als der Heißwiderstand, sodass sich der Widerstand tatsächlich ändert, wie ich in meiner Antwort darauf hinweisen wollte.
Danke für die Klarstellung, Andy. Wenn ich Sie richtig verstehe, sagen Sie, dass der Widerstand des Drahtes bei 12 V nicht so stark ansteigt wie bei 120 V, da der Widerstand mit der Leitertemperatur zunimmt und aufgrund der geringeren Erwärmung bei geringerer Leistung, was zu einem besseren Wirkungsgrad führt ? Aber wenn die Temperatur konstant gehalten wird , muss sich der Strom beim Ändern der Spannung um den gleichen Faktor ändern. Und dann, als Folge davon, weil P = (I ^ 2) R, wird die Leistung dramatisch reduziert.
Die Temperatur wird nicht konstant bleiben, da das Element nicht so viel wie 7 Watt erwärmen kann, aber die 70 mW gehen davon aus, dass der Widerstand konstant ist, aber bei niedrigeren Temperaturen verringert sich der Widerstand wahrscheinlich und benötigt einige hundert mW.
Wie ändert sich meine Leistungs-/Stromaufnahme, wenn ich von 120 VAC auf 12 VDC umschalte?
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