如今,美國普通家庭的供電電流至少為100安培,許多家庭的供電電流甚至達到了這個數字的兩倍,但考慮到現代家中各種電器和電子設備,這很合理。如果您家中有電爐/電灶,或者使用室內1級充電器的電動汽車,供電需求顯然會更高。
我的一位鄰居正在為房子進行小規模擴建,他向我尋求建議,這讓我對人們的電力需求有了更加清晰的認知。情況是這樣的:承包商告訴他,由于各種原因,在施工期間,他們原本100多安培的供電服務將在一兩個月內降至50安培。此次降低的原因尚不清楚,但可能與電纜容量有關。
我被問到的問題很簡單:他們一對夫婦加上兩個快要十幾歲的孩子,能否只用50安培的電流維持生活?如果不能,他們可以采取什么措施來盡量減少干擾?(實際上,我的鄰居用的詞是“生存”而不是“生活”,但我覺得這太夸張了。)
半定量評估
我的回答也很簡單“視情況而定”,然后說:“我會考慮一下,然后給你答復。”接著我開始進行一些半定量的評估,以得出一個更可靠的答案。
我的第一反應是上網查了一下,果然,有很多評估房屋用電需求的應用程序。然而,這些應用程序都需要詳細列出用電負荷,后來我想創建一個Excel電子表格,但很快意識到這種分析很容易變得過于精確,超出了問題本身的需要。畢竟,我的鄰居只是想要一個簡單的答案:
沒問題,
這肯定有問題,
或者這是一個可解決的問題。
然后,我掏出一個信封當作便簽打算做一些粗略的評估,如圖1所示。

圖1:粗略的信封提醒我,對于粗略和不精確的數據應該進行適當的分析,而不是將不合理的精度歸咎于結果。來源:Bill Schweber
我其實并沒有用這個信封寫字,而是把它放在面前,時刻提醒自己應該堅持估算,估算要足夠粗略,之所以要如此粗略,是因為評估中有很多模糊的數字。
例如,在不知道各種大電流電器(例如電爐/電灶)的品牌和型號的情況下,我使用的任何數值都可能存在±10%到±20%的誤差。此外,雖然各個誤差可能會在一定程度上相互抵消,但它們也可能累積起來,導致一個相當大的誤差,換句話說,隨機誤差可能累積。
使用電子表格的危險在于,你很快就會陷入一種心理上的虛假準確性陷阱,因為它提供的更多精度位數會讓人誤以為它也有相應的準確性,但對這種情況顯然不是 (是的,我可以將單元格精度限制為幾位數字,但那是另一回事)。根據我的經驗,即使沒有任何依據,也很容易從粗略估計跳到一個確定的數字,我曾多次在初步設計評審會議上看到這種情況(當時項目經理要求提供一些數字)。
使評估更加復雜的是一些由房屋居住者直接控制的較大的負載(例如電爐/電灶或微波爐),而其他負載(例如供暖系統、冰箱和獨立的冰柜)則由它們自己控制開/關循環。
數字可以指導,但不能證明
我查詢了一些關于家中電器的情況,列了個清單,然后上網了解了每種電器的耗電量。這些粗略的估計是基于120V AC線路的電流消耗,對于230V AC線路,電流值應該減半,這樣50A的最大電流就變成了25A:
1)無法控制的大負載(這些間歇性、異步負載以未知的占空比循環開啟和關閉,它們可能一次性增加,也可能幾乎不增加)
冰箱/冰柜:6A(壓縮機啟動時,電流會在幾秒鐘內升高)
單獨的室外冰柜:3至5A,取決于室外溫度(與上述注釋相同)
燃油加熱系統:5A,取決于溫度(同上注釋)
電熱水器:5至8A
總計:約20A
2)小負荷(有些你可以控制,有些則不能,除非接近最大限度,否則不成問題)
大型電視:1至2A
較小的屏幕:0.5A
各種充電器:0.5A或更低
室內燈:每個0.5A
家庭網絡盒:1A
總計:5至10A
3)你可以的控制更大的負載
洗衣機:4至6A
干衣機:15至20A
空調:8至10A(但這并不重要,因為這是冬天的情況)
廚房爐灶:5至10A,取決于型號和溫度設置
廚房烤箱:8至12A,取決于型號和溫度設置
烤面包機:8A
洗碗機:9至12A
微波爐:8A
吹風機:10至12A
總計:這取決于您在什么時候使用什么設備,但它們累加起來非常快!
結論:無法控制的負載總計約25A(所有這些負載并非100%都處于開啟狀態),再加上5到10A的小負載,總電流達到30到35A,因此在可控制的負載上,家庭將有約15至20A的余量。所以50A是可行的,但也過于極限,有時,僅僅一個額外的中等負載就可能導致電源電壓下降甚至斷電,這反過來又會給其他電子產品帶來運行問題。
為老房子提供電力服務
出于好奇,我查看了該地區一些老房子的情況(建于1930年),其中許多房子仍由原住戶的后代居住。一些現住戶表示,這些房子在建造時配備了30安培的供電系統,并使用了旋鈕式管線,而不是金屬導管或Romex(NM,即非金屬護套)電纜(圖2)。雖然這些年來,它們的供電系統已經升級到100安培以上,但有些房子的閣樓里仍然保留著旋鈕式管線。

圖2:早期的電線采用旋鈕和管狀絕緣(a),后來被(b)金屬導管(至今仍在廣泛使用)和(c)PVC涂層非金屬護套電纜(通常稱為Romex)所取代。資料來源:Arc Angel Electric Co., Meteor Electrical, D&F Liquidators
您對家用空調的現狀有何看法?您是否曾經歷過家中臨時或長期的電力預算限制?您是否曾遇到過相應的“平均負載”與“峰值負載”電源額定值難題,無論是線路中的交流電還是產品中的直流電?