Vergleich 120Volt zu 240Volt – Ist eines energieeffizienter?Auswirkung der 240V-Verkabelung auf die Lebensdauer des Motors

Effizienz oder Energieeinsparung von 240-Volt- gegenüber 120-Volt-Geräten &Geräte:

Dieser Artikel beschreibt den Unterschied zwischen der Verdrahtung eines Elektromotors, z. B. einer Brunnenpumpe, für den Betrieb mit 120 Volt im Vergleich zu 240 Volt und beantwortet die häufig gestellte Frage, ob die Verdrahtung eines elektrischen Geräts für den Betrieb mit einer höheren 240-Volt-Spannung zu Einsparungen bei der Stromrechnung führt, weil weniger Energie verbraucht wird oder nicht.

Die kurze Antwort lautet nein, und die Einzelheiten sind unten aufgeführt. Skizze mit freundlicher Genehmigung von Carson Dunlop Associates. Fotos und Skizzen veranschaulichen Spannung, elektrischen Widerstand und andere elektrische Verdrahtungskonzepte.

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Spart die Verdrahtung eines Motors mit 240V Strom gegenüber der Verdrahtung für 120V?

Wie wir sowohl bei der STROMSPANNUNGSBESTIMMUNG als auch bei der SPANNUNG am SEK erörtern, halbiert sich der Gesamtstrom (Ampere), der durch einen Draht (elektrischen Leiter) fließt, wenn der Druck (Volt) verdoppelt wird.

Die doppelte elektrische Leistung oder Energie (in Strom oder Ampere) kann auf einer 12er-Leitung geliefert werden, wenn man die Spannung verdoppelt und den Strom unverändert lässt, zum Beispiel bei 20 Ampere.

Die Verdopplung der Spannung und der Stromstärke würde die vierfache Leistung bzw. Energie liefern. Dank an den Leser Bob Hawley für die sorgfältige & Bearbeitung dieses Punktes.

Aber die Verdopplung der Leistung oder Energie (genauer ausgedrückt des Stroms in Ampere) bedeutet nicht, dass wir unsere Stromrechnung halbieren.

Warum nicht?

Unser Foto links zeigt einen 240V-Pumpensteuerungsschalter.

Wie wir unter DEFINITION VON VOLTS eingeführt haben, ist Volt formal definiert als die Potentialdifferenz über einem Leiter, wenn ein Strom von einem Ampere ein Watt Leistung abgibt.

Diese Definition ist für Verbraucher nicht sehr hilfreich. Wenn man die Analogie von Wasser in Rohren verwendet, ist Volt analog zum „Druck“ des Wassers im elektrischen System.

Ein höherer „Druck“ in einem Rohr (oder einem elektrischen Leiter) bedeutet, dass der Leiter in der Lage ist, mehr Energie an den Verbraucher zu liefern.

Später in diesem Artikel werden wir das ELEKTRISCHE POTENTIAL näher erläutern.

Mathematisch setzt die folgende vereinfachte Formel Volt, Watt und Ampere in einem Stromkreis in Beziehung

Volt = Watt / Ampere.

VOLT ist gleich WATT geteilt durch AMPS.

Elektrischer Energieverbrauch in Watt

Der Wattverbrauch (und damit die Höhe der Stromrechnung) für den Betrieb einer Wasserpumpe oder anderer Elektromotoren ist fast genau gleich, unabhängig davon, ob die Pumpe mit 120 Volt oder 240 Volt betrieben wird.

Wenn wir den Druck (Volt) verdoppeln, mit dem wir das Wasser durch ein Rohr leiten, um ein Wasserrad anzutreiben, halbiert sich die Anzahl der Gallonen pro Minute (Ampere), die wir für die gleiche Arbeit benötigen.

Wenn wir also unser Rohr und unser Wasserrad und alles andere gleich lassen, aber Wasser durch das Rohr schicken, um das Rad mit 240 psi anzutreiben, bräuchten wir nur halb so viel Wassermenge (gemessen in Gallonen pro Minute oder „Ampere“), um das Rad mit der gleichen Geschwindigkeit zu drehen, als wenn wir das Rad mit 120 psi antreiben würden.

Elektromotorspannungen sind in dieser Hinsicht ähnlich. Wenn wir einen Elektromotor haben, der entweder für 120 V oder 240 V ausgelegt ist (das sind nicht alle), dann sagt uns das Etikett auf dem Motor, dass der Pumpenmotor bei 120 V (Druck oder Potenzial) etwa doppelt so viel Strom wie bei 240 V zieht.

Unser Etikett (Foto links) zeigt, dass der Elektromotor dieser 1/2-PS-Strahlpumpe entweder bei 115 V mit einer Stromaufnahme von 10,8 Ampere oder bei 230 V mit einer Stromaufnahme von 5,4 Ampere betrieben werden kann.

Wenn unser elektrischer Pumpenmotor in diesem Beispiel 10.8 Ampere aufnimmt, wenn er an einem 120-Volt-Stromkreis läuft, können Sie dem Motoretikett entnehmen, dass er 5,4 Ampere aufnimmt, wenn er an einem 240-Volt-Stromkreis betrieben wird.

10,8 Ampere = ?Watt / 120 oder wenn Sie die Algebra machen, 120 x 10,8 = 1296 Watt, wenn unser Pumpenmotor unter Volllast läuft und an einem 120-Volt-Stromkreis angeschlossen ist.

05,4 Ampere = ?Watt / 240 oder umgerechnet: 240 x 5,4 = 1296 Watt, wenn unser Pumpenmotor unter Volllast läuft und an einen (nominalen) 240-Volt-Stromkreis angeschlossen ist.

Der Stromzähler in einem Gebäude misst den Stromverbrauch in Kilowattstunden (KWH). Wenn Sie eine 1000-Watt-Heizung eine Stunde lang laufen lassen, haben Sie gerade 1 KWH Strom verbraucht. Die Pumpe kostet also bei beiden Spannungen genau dasselbe.

Welche Vorteile bringt es also, einen Elektromotor mit 240 V statt mit 120 V zu betreiben?

Die meisten Elektromotoren lassen sich bei höherer Spannung etwas leichter drehen. Und für die gleiche Stromaufnahme ist bei 240 V ein kleinerer Leitungsdurchmesser zulässig, so dass die Schaltung etwas weniger kostspielig ist.

Schließlich ist bei einem langen Stromkreis der Spannungsabfall aufgrund des Leitungswiderstands bei 240 V geringer als bei 120 V. Einige Experten weisen jedoch darauf hin, dass Stromkreise mit höherer Spannung potenziell gefährlicher sind.

Insgesamt ist die Stromrechnung in etwa gleich hoch, aber bei 240 V lässt sich die Pumpe etwas leichter starten, hat also möglicherweise eine etwas längere Lebensdauer, und die Verkabelung könnte weniger kostspielig sein.

Die Effizienz der Stromnutzung ist bei höheren Spannungen etwas besser (weniger Energieverluste), aber der Betrieb einer Wasserpumpe ist zwischen den beiden Optionen nicht merklich teurer oder billiger.

Siehe DEFINITIONEN ELEKTRISCHER BEZEICHNUNGEN für Definitionen von Ampere, Volt, Watt, Ohm usw.

Unser Foto links zeigt das Datenschild im Inneren eines Pumpendruckkontrollschalters und zeigt, dass der Schalter entweder für 120V oder 240V verdrahtet werden kann, wenn andere Standortbedingungen und Ausrüstungsspezifikationen dies erlauben.

Leserkommentar: 220/240 50/60HZ Motoren halten länger

(29. Oktober 2015) RB Davis sagte:

Der Grund für die Verwendung von 220/240 50/60HZ ist, dass die Motoren länger halten. Es ist eine bekannte Tatsache, dass es wirtschaftlicher ist, diesen Strom zu verwenden als den Haushaltsstrom.

Fragen Sie sich, warum die Industrie keine 120VAC-Motoren in HD-Anwendungen verwendet?

Und wir alle wissen, dass HD-Produkte besser sind als Haushaltsprodukte.

Einige Fakten ergeben sich aus praktischer Erfahrung und der allgemeinen Weisheit, die Alter und Erfahrung mit sich bringen. Nicht alle Dinge sind „nach Vorschrift“ oder durch einfache mathematische Gleichungen ersichtlich. – RB DAVIS – Electro-Mechanical Eng., früher mit Struther-Dunn-Relais.

Don’t Rush to Re-Wiring your Well Pump from 120V to Change it to 240V

Der Pumpendruckkontrollschalter auf unserem Foto links hat Kontakte, die es erlauben, ihn so zu verdrahten, dass er entweder mit 120V oder 240V arbeitet. Aber wir wissen nicht, ob der Pumpenmotor selbst mit beiden Spannungen betrieben werden kann.

Erstens sollte man sich vergewissern, dass der Pumpenmotor und die Steuerung so beschriftet sind, dass beide Spannungen für die installierten Geräte zulässig sind.

Zweitens wissen wir nicht, ob der Pumpenmotor, selbst wenn er mit 240 V betrieben werden kann, nicht auch einen stärkeren Pumpensteuerungsschalter als dieses Relais benötigt.

Zweitens entstehen zusätzliche Kosten, wenn man die Spannung ändert, mit der ein Elektromotor betrieben werden soll.

Selbst wenn die elektrischen Leitungen unverändert bleiben können (bei der Umstellung von 120 V auf 240 V), muss der Überstromschutz (Schutzschalter oder Sicherungen) geändert werden, um den Stromkreis ordnungsgemäß und sicher zu schützen.

In jedem Fall wird eine elektrische Leitung heiß, wenn sie den Nennstrom überschreitet, und es besteht Brandgefahr. Deshalb verwenden wir Sicherungen (oder moderne Schutzschalter), um den Stromfluss auf elektrischen Leitern auf ein sicheres Maß zu begrenzen, um Überhitzung und Brände zu vermeiden.

Einige, aber möglicherweise nicht alle Motorsteuerungen, wie z. B. Pumpensteuerschalter, können so umverdrahtet werden, dass sie mit beiden Spannungen arbeiten.

Der Wandschalter zum Ausschalten der Brunnenpumpe muss ausgetauscht und neu verdrahtet werden, wenn Sie die Spannung für die Pumpe ändern.

Wann können wir diese Änderungen vornehmen? Sicherlich, wenn eine neue Brunnenpumpe installiert wird oder wenn andere elektrische Arbeiten an einem Gebäude durchgeführt werden, wäre das der richtige Zeitpunkt, um Ihren zugelassenen Elektriker über die Pumpenverdrahtung und die Stromkreisspannung zu fragen.

Leserfrage&A – siehe auch die unten verlinkte FAQ-Serie

Am 2020-10-31 – von (mod) –

Gabriel:
Nein. Im obigen Artikel heißt es
Der Wattverbrauch (und damit die Höhe der Stromrechnung) für den Betrieb einer Wasserpumpe oder anderer Elektromotoren ist fast genau gleich, unabhängig davon, ob Sie die Pumpe mit 120 oder 240 Volt betreiben.

Am 2020-10-31 von gabriel

Ist es eine signifikante Ersparnis, wenn man einen Wäschetrockner mit 220 Volt statt mit 120 Volt benutzt

Am 2020-06-03 von Anonymous

Ich habe Stromkreis 13, Stromkreis 15, Stromkreis 17, die zu einem 60A Trennschalter für die Klimaanlage laufen.

Am 2020-06-03 – von (mod) –

Anon
Entschuldigung, aber ich glaube, ich übersehe etwas.
Welcher Trennschalter? Wird er als Unterverteiler betrieben?
Sind alle 3 Stromkreise mit dem Trennschalterkasten verdrahtet oder ist der Trennschalter eine andere Schalttafel, in der die Stromkreise tatsächlich mit einzelnen Unterbrechern verdrahtet sind.
Wenn letzteres der Fall ist, werden die 3 Stromkreise jeweils zu ihrem eigenen individuellen Unterbrecher mit der richtigen Amperezahl geleitet, die der Drahtgröße entspricht (z.B. 15A #14 Kupfer oder 20A #12 Kupfer),
und
dann wird von der Unterschalttafel ein einzelnes 60A-Kabel zum Trennschalter der Schalttafel geführt. Achten Sie auf die Kennzeichnung von Hauptleitungen, Unterleitungen usw.

Am 2020-06-03 von Anonymous

Ich habe 3 Stromkreise, die zum 60A 240V Trennschalter laufen. Wie viele Kabel muss ich zum Trennschalter ziehen?

Am 2020-03-30 von (mod) – Residential 220/240 Volt sind eigentlich 2 Leitungen von 110/120 Volt, 110/120 Volt zur Erde, aber 220/240 Volt zwischen den beiden Leitungen

Danke für die zusätzlichen Details, Lee.

Am 2020-03-30 von Lee G

Wohngebäude mit 220/240 Volt sind eigentlich 2 Leitungen mit 110/120 Volt, 110/120 Volt gegen Erde, aber 220/240 Volt zwischen den beiden Drähten. Wenn Sie sich eine Hausanschlussleitung vom Strommast aus ansehen, sehen Sie 2 große schwarze isolierte Drähte, jeder davon 110/120 Volt, der große geflochtene Stützdraht ist die Erde. Hinter der Schalttafel, in der sich alle Unterbrecherschalter befinden, sind die grünen und weißen Drähte miteinander verbunden. Der Erdungsdraht an einem Gerät oder einer Vorrichtung dient dazu, dem Strom einen alternativen Weg zum Unterbrecherkasten zu geben, falls der weiße Nullleiter beschädigt wird und der Unterbrecher immer noch über den grünen Draht ausgelöst wird und nicht von einer ahnungslosen Person, die das Gerät berührt. Als Randbemerkung…. haben die Stecker eine breite Klinge (und eine normale plus die U-förmige grd), so dass die schmale Last (Strom) Klinge leitet Strom direkt an den Ein-Aus-Schalter, da dies verhindert, dass das Gerät von kompletten Stromkreis unter Strom steht, weil, wenn es unter Strom stand und hatte einen Kurzschluss und eingesteckt mit den Klingen umgekehrt jemand könnte einen Stromschlag bekommen, wenn sie es berührt und schloss den Stromkreis zu grd (nassen Boden oder berühren Wasserhahn, etc).

Am 2020-03-13 – von (mod) –

Danke für das aufmerksame Lesen, Dennis, und dafür, dass du dir die Zeit für einen Kommentar genommen hast. Ich werde den obigen Artikel überarbeiten und entsprechend anpassen.

Am 2020-03-13 von Dennis Motl

Die folgende Aussage ist FALSCH.
Aber die Verdoppelung der Leistung oder Energie bedeutet nicht, dass wir unsere Stromrechnung halbieren. Warum nicht?
Die Worte „Leistung oder Energie“ sollten „Spannung“

Am 26.01.2019 – von (mod) – kann ich eine 220V-Heizung an eine 120V-Steckdose anschließen?

Nein, Jim, eine 240VAC-Elektroheizung, wenn du sie an einen 120VAC-Stromkreis anschließen könntest (der Stecker passt nicht in die Steckdose), würde nicht richtig funktionieren und könnte unsicher sein.

Gleichermaßen würde ein 120-VAC-Elektroheizgerät, wenn man es an einen 240-VAC-Stromkreis anschließen könnte, überhitzen und ein Feuer riskieren.

Am 25.01.2019 von Jim

Ich überlege, ein paar kleine Heizgeräte zu kaufen. Die Nennleistung ist 200/240. Werden diese mit einem 120er Colt-Stecker funktionieren?

Am 2018-12-24 – von (mod) – mehr zum Betrieb eines Elektromotors mit höherer Spannung: Motorverdrahtung mit zwei Spannungen

Danke für den Kommentar, Chris.

Am 2018-07-09 von Chris

Im Beispiel des 120/240-Volt-Wechselstrommotors hätten Sie in der Tat die doppelte Spannung und die doppelte Stromstärke, wenn der Motor nur für 120 VAC ausgelegt wäre.

Ein Motor mit zwei Spannungen hat einen weiteren Satz von Anschlüssen, um ihn in 240 VAC umzuwandeln, so dass der Strom halbiert wird und der Motor normal funktioniert.

Kaufen Sie Motoren mit doppelter Spannung, wenn Sie mehr Möglichkeiten haben wollen.

Wenn Sie die Spannung verdoppeln und der Widerstand gleich bleibt, wird der Strom der Spannung folgen und sich ebenfalls verdoppeln.

Aufgepasst: Ein Heizgerät mit nur 120 Volt, das an 240 Volt Wechselstrom angeschlossen ist, wird überlastet und fällt aus, weil es überhitzt und möglicherweise Feuer fängt.

Leserfrage: Verdrahtung für doppelte Spannung, damit wir hin und her schalten können

(17. August 2011) Bill Abrams sagte:

Es wäre schön, für doppelte Spannung zu verdrahten, damit ich die Pumpe während eines Stromausfalls mit einem 120-Volt-Inverter betreiben kann. Hat das schon jemand ausprobiert?

Antwort:

(17. Aug. 2011) (mod) sagte:

Bill, die Pumpen, mit denen ich gearbeitet habe (und das sind nicht viele), mussten geöffnet und Jumper umgesteckt werden, um eine Stromquelle auszuwählen (für Pumpen, die 120/240 V können.

Es gibt keinen Grund, warum man eine Pumpe nicht so verdrahten könnte, dass sie entweder so oder so läuft, vorausgesetzt, dass die Umschaltung einen Isolationsschalter beinhaltet, um sicher zu sein, dass es ein „Entweder-Oder“ ist.

Leserfrage: Warum verwenden wir 12-Volt-Leuchten und nicht 12-Volt-Leuchten in einem Schwimmbad?

(21. Mai 2012) nick monte sagte:

Schwimmbad Unterflurbeleuchtung – was ist der Grund für die Bewertung der Schwimmbadbeleuchtung bei 12 Volt oder 120 Volt? 12 v ist $168,00 vs @324,00. Liegt es an den Energiekosten?

Antwort:

Nick, die Verdrahtung für 12 V ist in der Regel kleiner, einfacher zu führen, weniger kostspielig; potenziell kann die niedrigere Spannung weniger riskant sein.

Leserkommentar: 240 V in Europa üblich, spart Energiekosten bei Spannungsabfall

(21. August 2012) Bill sagte:

In Europa verwenden sie 240 V, um Energiekosten bei Spannungsabfall zu sparen. Das macht Sinn, aber in den USA können wir das nicht, weil unsere Steckdosen, Kabel usw. aus der Jurazeit stammen!

Wenn wir in Europa sind, können unsere Kinder nicht von 240V erschlagen werden, weil ihre (im zivilisierten Teil der EU) Steckdosen zu 99% kindersicher sind.

Man kann keine Metallstifte in die Steckdose stecken, man braucht einen richtigen Stecker, um diese kleinen Schutzvorrichtungen zu öffnen.

Hier in den USA braucht man nur einen Schraubenzieher, um sein Kind in einer Steckdose zu töten. Home Depot verkauft diese manipulationssicheren Steckdosen, aber wenn ich sie habe, wer sagt, dass mein Nachbar sie hat, damit ich meine Kinder rüberschicken kann.

Eine andere Sache, die ich bemerkt habe, ist, dass unsere Stecker nach unten hängen und diese Metallstifte zeigen, die in den Stecker gehen, und alles, was man braucht, ist, einen Metallstift (d.h. einen Bügel) quer darüber fallen zu lassen, um einen großen Knall zu bekommen. Wenn man in Europa Metall sieht, ist der Stecker bereits herausgezogen.

Was für eine Schande… Zeit für ein Upgrade meine Mitbürger!

Be safe,
Bill

Leserkommentare zu Volt, Watt, & Strom (Ampere)

5/4/2014 fred said:

110/115/120/220/230/240/1000000 Volt.

Geräte verbrauchen Strom- Das ist es. Leistung ist alles, was zählt.

Wenn ein Gerät eine Nennleistung von, sagen wir, 1KW, 1000 Watt hat, dann braucht es, wenn es an einer 120-Volt-Versorgung verwendet wird, 1000/120 (Ampere). Das sind 8,33 Ampere.

Ein anderes Gerät mit 1000 Watt, das von einem 240-Volt-Netz gespeist wird, benötigt nur 1000/240 (Ampere) = 4,166.

Ein weiteres Gerät mit 1000 Watt, das von einem 1000-Volt-Netz gespeist wird, benötigt nur 1000/1000 (Ampere) = 1 Ampere.

Die Konstrukteure berechnen die Stromstärke, die benötigt wird, um die 1000 Watt zu liefern, die das Gerät benötigt, wenn sie die Spannung an dem Ort kennen, an dem es verwendet werden soll. In Großbritannien sind das 230 V. Hier werden es wahrscheinlich 120 V für ein kleines Gerät sein, das nur 1 KW verbraucht.

Alles, was hier in den USA in eine typische 120-Volt-Steckdose eingesteckt wird, hat eine Leistungsangabe in Watt. Es ist durchaus üblich, etwas als 6-Ampere-Staubsauger oder Bohrmaschine oder was auch immer zu bezeichnen. Man kann das sagen, weil die Spannung auf 120 Volt festgelegt ist, so dass die Angabe der Stromstärke eine Möglichkeit ist, die Leistung auszudrücken. Aber die richtige Art und Weise, die Leistung einer Sache anzugeben, ist in Watt oder KWatt. K bedeutet 1000.

Ampere mal Spannung IST Watt. Wenn also die Spannung steigt, sinkt der Strom bei gleicher Leistung.
2 Ampere bei 200 Volt sind 400 Watt. Aber 20 Ampere bei nur 20 Volt sind auch 400 Watt.

Die Hersteller von Geräten berechnen, welche Stromstärke erforderlich ist, um die erforderliche Leistung bei 120 Volt zu erreichen. Sie könnten ein identisches Gerät herstellen, das aber mit 240 Volt arbeitet und immer noch 400 Watt verbraucht.

Sie könnten etwas mit 240 Volt betreiben, das keine große Last ist (viel Strom benötigt), wie zum Beispiel einen Ofen. Nur weil Sie eine 240-Volt-Steckdose benutzen, heißt das nicht, dass sie auch viel Strom (Watt) verbraucht. Vielleicht haben Sie eine elektrische Uhr an eine 240-Volt-Steckdose angeschlossen, wie es im Vereinigten Königreich üblich ist.

Sie hat eine Nennleistung von nur 2 Watt! Der Strom, den sie verbraucht, ist also 2W/240V = 0,0083 Ampere ( 8,3 Millampere) – nicht viel.

Antwort:

Danke, Fred, deine Zusammenfassung von Ampere, Volt, Watt und Kwatt wird sicher einigen Lesern helfen. I’ll copy the text into the article above. Use our CONTACT link to send me an email note if you want to be credited by name, contact info &c.

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