Для выбора сечения питающих кабелей и проводов при прокладке электрических сетей потребителей нужно знать, приборы какой мощности будут в них включены. Как рассчитать потребляемую мощность того или иного электрического прибора, можно узнать, разобравшись в самом понятии мощности. Для этого хватит информации из школьной программы и элементарных понятий о токе, напряжении, сопротивлении. К тому же эти знания нужны при приобретении бытовых электроприборов.
Мощность электрического тока
Полная мощность и ее составляющие
Электрическая мощность – это величина, отвечающая за скорость изменения или передачи электроэнергии. Полная мощность обозначается буквой S и находится как произведение действующих значений тока и напряжения. Её единица измерения – вольт-ампер (В·А; V·A).
Полная мощность может складываться из двух составляющих: активной (P) и реактивной (Q).
Активная мощность измеряется в ваттах (Вт; W), реактивная – в варах (Вар).
Это зависит от того, какой тип нагрузки включён в цепь потребления электроэнергии.
Активная нагрузка
Такой тип нагрузки представляет собой элемент, оказывающий сопротивление электрическому току. В результате чего ток выполняет работу по нагреву нагрузки, и электричество превращается в тепло. Если к батарейке последовательно подключить резистор на любое сопротивление, то ток, проходящий по замкнутой цепи, будет нагревать его до тех пор, пока батарейка не разрядится.
Внимание! В качестве активной нагрузки в сетях переменного тока можно привести пример теплового электронагревателя (ТЭНа). Тепловыделение на нём – результат работы электричества.
К подобным потребителям также относятся спирали лампочек, электроплиты, духовки, утюг, кипятильник.
Емкостная нагрузка
В качестве такой нагрузки выступают аппараты, которые могут аккумулировать энергию в электрополях и создавать движение (колебание) мощности от источника к нагрузке и обратно. Ёмкостной нагрузкой служат конденсаторы, кабельные линии (ёмкость между жилами), последовательно и параллельно соединённые в контур конденсаторы и катушки индуктивности. Усилители звуковой мощности, синхронные электрические двигатели в перевозбуждённом режиме тоже нагружают линии ёмкостной составляющей.
Индуктивная нагрузка
Когда потребителем электричества является определённое оборудование, включающее в свой состав:
- трансформаторы;
- трёхфазные асинхронные двигатели, насосы.
На табличках, прикреплённых к оборудованию, можно увидеть такую характеристику, как cos ϕ. Это коэффициент сдвига фаз между током и напряжением в сети переменного тока, в которую будет включено оборудование. Его ещё называют коэффициентом мощности, чем ближе cos ϕ к единице, тем лучше.
Важно! Когда в устройстве содержатся индуктивные или ёмкостные компоненты: трансформаторы, дроссели, обмотки, конденсаторы, синусоидальный ток отстаёт по фазе от напряжения на некоторый угол. В идеале ёмкость обеспечивает сдвиг фазы на -900, а индуктивность – на + 900.
Значения cos ϕ в зависимости от типа нагрузки
Ёмкостная и индуктивная составляющие в сумме образуют реактивную мощность. Тогда формула полной мощности имеет вид:
S = √ (P2 + Q2),
где:
- S – полная мощность (ВА);
- P – активная часть (Вт);
- Q – реактивная часть (Вар).
Если отобразить это графически, тогда можно увидеть, что векторное сложение P и Q будет полной величиной S – гипотенузой треугольника мощности.
Графическое пояснение сути полной мощности
Прямое измерение тока
Методы той группы отличаются более высокой точностью за счет того, что основаны на прямом измерении тока. Существуют два прибора для выполнения этой процедуры в бытовых условиях.
Замер токовыми клещами
Наиболее удобны для использования токовые клещи, которые не требуют разрыва контролируемой цепи. Выполнены как ручное устройство с измерительным узлом на основе тороидального сердечника. Для замера тока узел раскрывают на манер губок клещей, после чего закрывают с охватом провода, рисунок 3. Действующее значение тока находится по изменению магнитного поля, которое фиксируется датчиком Холла.
Рис. 3. Измерение токовыми клещами
Замер тестером
Второй способ основан на применении тестера, который переключают в режим амперметра и включают в разрыв цепи. Сложности реализации этой процедуры простыми средствами делают его мало популярным на практике. Нельзя сбрасывать со счетов также то, что некоторые модели тестеров не имеют токовой защиты и выходят из строя (сгорают) при неправильном выборе диапазона (токовой перегрузке).
Негативное воздействие реактивной нагрузки
Учимся легко считать потребляемую мощность электроприбора
Реактивная нагрузка не выполняет никакой полезной работы. Колебания реактивной составляющей от источника к потребителю только вызывают паразитные потери. Кроме того, промышленные предприятия обязаны платить за отпущенную им реактивную энергию. Это вызвано тем, что в большинстве своём приёмники энергии – электродвигатели и трансформаторы. Количество потреблённого электричества (кВт⋅ч) не всё идёт на полезную работу, а оплачивать нужно и её реактивную составляющую.
Решить эту проблему помогут конденсаторные компенсационные установки. Ведь если включить параллельно индуктивной нагрузке ёмкостную, то можно свести действие паразитных токов к минимуму. На подстанциях, питающих потребителей, устанавливаются такие установки.
Формула для вычислений
Как рассчитать потребление электрической энергии
Все данные, необходимые для подставления в формулу при вычислениях, можно либо измерить, либо взять из характеристик используемых приборов.
К сведению. Если в паспортных данных указана величина cos ϕ, значит, получаемое устройством электричество будет иметь реактивную составляющую. Это тоже нужно учитывать при вычислениях.
Формула для вычисления имеет вид:
P = I * U * cos ϕ,
где:
- I – ток в амперах;
- U – напряжение в вольтах;
- cos ϕ – сдвиг фаз.
В случае активной нагрузки сдвиг фаз в формулу не подставляется, и она имеет вид:
P = I * U.
Особенности вычисления
Чтобы вычислить мощность, не обладая полными данными о потребляемом токе и напряжении, можно воспользоваться средними характеристиками. Обратившись к справочникам, можно узнать, что осветительное оборудование может потреблять ток до 15 А. Максимальный ток мощных приборов доходит до 50-60 А. Коэффициент мощности, если он не указан или не известен, можно брать 0,7 – это среднее значение.
Однофазное напряжение в бытовой сети – 220 В. Его линейное значение в трёхфазных сетях равно 380 В.
Расчет Ватт: перевод в другие единицы, сила тока и мощность, стоимость энергии
- Перевод Ватт в другие единицы
- Сила тока и мощность
- Расчёт стоимости потребляемой энергии
При покупке тех или иных электроприборов мы часто сталкиваемся с проблемами. Дело в том, что технические характеристики приборов изобилуют большим количеством терминов, и далеко не каждый способен в них легко разобраться. Всё осложняется тем, что приборы часто маркируются различными единицами измерения. Например, потребители электрической энергии — лампочки, холодильники, телевизоры — характеризуются мощностью. Она обычно измеряется в Ваттах или килоВаттах. А для розеток, счётчиков, выключателей и предохранителей обычно указывают значение в Амперах или миллиАмперах. Кроме того, встречается обозначение напряжения (например, в 220 или 380В).
Как же найти соответствие между всеми этими единицами измерения и узнать, можно ли, к примеру, подключить микроволновку к розетке, избежав при этом неприятных последствий?
Математические действия
Основная формула позволяет вычислять неизвестную величину, когда известны две других. К примеру, если известен потребляемый прибором ток I = 2 А и напряжение сети U = 220 В, то потребляемая мощность равна Р = 2*220 = 440 Вт.
К примеру, известно, что утюг потребляет 2 кВт, а напряжение в розетке – 220 В, то можно найти силу тока, на которую рассчитано сечение жил питающего шнура.
I = P/U = 2000/220 = 9,1 А.
В случае дольных величин при использовании для вычислений калькулятора полученные значения округляют до десятых единиц искомой величины.
Основные формулы для вычисления
Как определить?
Для решения задачи нахождения мощности можно воспользоваться различными способами. Все они доступны для применения даже при знаниях в области физики и электротехники на уровне школьной программы.
Чаще мощность находят через определение тока, иногда можно обойтись без промежуточных процедур и определит ее сразу.
Смотрим в техпаспорт
Обычно потребляемая мощность указывается в паспорте или описании устройства и дублируется на фирменной табличке-шильдике. Последняя находится на задней стенке корпуса или его основании.
В случае отсутствия описания этот параметр можно узнать по интернету, для чего достаточно воспользоваться поиском по названию устройства.
Указываемая производителем техники мощность относится к пиковой и потребляется от сети только при полной нагрузки, что встречается достаточно редко. Образовавшаяся разница рассматривается как запас. На нормативном уровне этот запас определяют через коэффициент мощности.
Закон Ома в помощь
Мощность большинства бытовых электрических устройств можно довольно точно оценить экспериментально-расчетным путем с привлечением известного еще со средней школы закона Ома. Этот эмпирический закон связывает между собой напряжение, ток и сопротивление R нагрузки как:
P = U 2 /R. U = 230 В, а сопротивление измеряется тестером. Далее следует простой расчет по формуле P = 48 400/R Вт.
Например, при R = 200 Ом получаем мощность Р = 240 Вт.
Метод не учитывает так называемое реактивное сопротивление прибора, которое создается в первую очередь входными трансформаторами и дросселями, и поэтому получаемая оценка дает некоторое завышение.
Используем электросчетчик
При определении мощности по счетчику можно поступить двумя различными способами. В обоих случаях от бытовой сети должен питаться только тестируемый прибор. Все без исключения остальные потребители должны быть отключены.
При первом подходе для замера мощности привлекается оптический индикатор счетчика, интенсивность вспышек которого пропорциональна потребляемой мощности. Коэффициент пропорциональности указан на лицевой панели в единицах imp/kWh или имп/кВтч, рисунок 1, где imp – количество импульсов (вспышек индикатора) на один киловатт час.
Правила расчета потребляемой мощности
В быту, когда возникает необходимость самостоятельно определить мощность потребления электроэнергии, выполняют следующее:
- определяют напряжение, необходимое для питания прибора;
- узнают из паспортных данных номинальную силу тока.
Как узнать мощность электроприбора, если вообще не известен ни один параметр? Бытовые электроприборы рассчитаны на напряжение 220 В.
Чтобы определить мощность, допустимо измерить потребляемый ток. Это можно сделать с помощью прибора амперметра. Его включают в цепь последовательно, предварительно выставив самый большой предел измерений – не меньше сотни ампер. Токоизмерительные клещи помогут без особого труда измерить ток, для чего один из проводников обхватывается датчиком клещей, и показания отображаются на дисплее. Зная напряжение, умножают его на измеренный ток, получают величину потребляемой мощности.
Токоизмерительные клещи
Потребляемая мощность кухонных электроприборов: значения, нюансы и выводы по розеткам
К электрической розетке можно подключить электроприборы мощностью не более 3,5 кВт. Это ограничение возникает из-за такого параметра как номинальный ток электрической розетки, обычно это 16А.
Давайте посмотрим, какую мощность потребляют кухонные электроприборы. Сравнивая мощность бытовых приборов кухни со значением 3,5 кВт, мы можем следующие выводы:
- нужно ли закладывать под прибор электрическую розетку? Альтернатива — прибор запитывается напрямую от силового кабеля или от силовой розетки.
- можно ли два электроприбора включать одновременно, если они запитаны от двойной электрической розетки (номинальный ток двойной розетки такой же, как и у одинарной, он равен 16А)?
Расчет мощности лампочек
Подбор мощности ламп накаливания зависит от желаемой величины освещённости жилого помещения. Одна лампочка мощностью 100 Вт, работая в тёмное время суток не менее 12 часов, потребляет мощность 1,2 кВт. За месяц это составит 36 кВт, за год – не менее 432 кВт. Если лампочек в квартире 10 шт., то суммарное годовое потребление составит 4320 кВт. При цене за 1 кВт электроэнергии – 5 рублей, сумма получается приличная – 21000 рублей. Поэтому замена ламп накаливания на энергосберегающие источники света: светодиодные лампы, светодиодные ленты и им подобные, позволяет экономить средства. Кроме того, снижение мощности таких лампочек не снижает величины светового потока. Пониженное напряжение питания светодиодных лент также понижает величину потребляемой мощности.
Сколько потребляет стиралка за месяц
Да, я знаю, что после поста про кипячение чая в микроволновке все ждут сравнения чайника с электроплитой, но для этого ваттметр не годится, т.к. у плиты другая розетка, и для измерений придется использовать электросчетчик, отключив все остальные потребители в квартире, а до этого никак не доходят руки. Я обязательно это сделаю в скором времени.
А пока я постараюсь ответить на вопрос, действительно ли стоит заморачиваться с тем, чтобы ставить стиралку на ночь, чтобы сэкономить на ночном тарифе на электроэнергию, и вообще, много ли она потребляет. Неожиданно? Сам в шоке, но меня давно интересовал этот вопрос.
Стиралка у меня Electrolux EWS 10410W, вот такая:
Она имеет следующие параметры эффективности:
Тут, кстати, указано расчетное потребление энергии, в конце попробуем прикинуть расчеты с ним.
Так как классах энергоэффективности я не шарю, нарыл шпаргалку:
Добавлю, что современные стиралки имеют класс «А» с кучей плюсов, то есть моя стиралка считается еще середнячком.
Я взял ваттметр и засунул его куда-то под кухонный гарнитур в зад стиралки, оставив в таком виде на месяц. Через месяц доставать его было лень (туда очень трудно подлезть), поэтому показания я снял на 37-й день измерений. Вот что я там увидел:
За 37 дней стиралка потребила 10.67 кВт*ч, что соответствует 8.8 кВт*ч/месяц.
Теперь о количестве стирок. За это время было сделано 10 стирок. Чаще всего стирка ставилась на 2 часа при 60 градусах, отжим 1000 об/мин, но пару раз было час-полтора, 40 градусов и 900 об/мин.
Перейдем к подсчетам.
У нас в Санкт-Петербурге дневной тариф 4.06 руб/кВт*ч, ночной — 2.34 руб/кВт*ч. Таким образом, при дневном тарифе стиралка намотает за месяц 35.72 руб
, при ночном —
20.59 руб
. Разница составляет
15.13 руб
в месяц. Это даже меньше, чем экономия за счет отказа от электрочайника! При этом цена одной стирки получилась 4.3/2.5 руб за день и ночь соответственно (не считая 3 руб за воду).
А теперь сравним наши замеры с расчетами исходя из паспорта стиралки. Для этого возьмем:
суммарное время стирок — 18.5 ч, средняя загрузка стиралки — 3 кг (прикинул исходя из 4.5 кг максимальных по паспорту), расход по паспорту 0.19 кВт*ч/кг, все перемножаем, получаем расчетное потребление за 37 дней — 10.55 кВт*ч, за месяц — 8.7 кВт*ч
. Божечки, сошлось!
Вывод: утверждение о возможности сэкономить на ночных стирках немного преувеличено, проще не париться и запускать стиралку когда удобно. Но если 15 руб в месяц не лишние, то лучше ставить на ночь.
Измерение мощности приборами
Для измерения Р можно воспользоваться специальными приборами. Для этого подойдёт мультиметр, к которому можно подключить токоизмерительные клещи. Как измерить мощность мультиметром? Тестер включается на режим измерения переменного напряжения, клещи должны обхватывать только один проводник, подводимый к нагрузке.
Измерение при помощи мультиметра
Разделение проводников в кабеле не всегда удобно. К тому же после измерений нужно рассчитывать мощность по формуле.
Измеритель мощности
Для измерения можно использовать специальный прибор – ваттметр. Прибор включается в розетку, в его выходное гнездо включают нагрузку, мощность которой нужно измерять. Результаты проводимого измерения выводятся на дисплей уже в киловаттах.
Измеритель мощности
Измерение мощности с помощью электросчетчика
Используя квартирный счётчик электроэнергии, можно также проверить потребляемую мощность отдельного прибора. Для этого необходимо:
- выключить все потребители энергии, оставив в режиме потребления лишь тестируемый прибор;
- отметить показания на текущий момент и зафиксировать их значения через час;
- произвести вычитания последних значений из предыдущих показаний;
- результат будет измеренной величиной.
Основной недостаток такого блока действий – отключение других необходимых бытовых приборов.
Информация. При использовании этого метода, пользуясь моментом, можно посмотреть, нет ли скрытой утечки тока, и исправность счётчика. При отключении всех приборов электросчётчик должен остановиться.
Мощности крупной и мелкой кухонной бытовой техники
Крупная кухонная техника
При включении холодильника в течение нескольких секунд потребляемая мощность будет в 3-4 раза выше той, которая будет в рабочем режиме работы (объяснение этому явлению можно найти по запросу «пусковые токи»).
При включении посудомоечной машины потребляемая мощность выше рабочей примерно в 3-4 раза.
Подключение с помощью силового кабеля напрямую на клеммы или через силовую розетку
Зависит от модели, подробнее см. в инструкции производителя
Максимальная мощность у машин с функцией сушки.
При включении стиральной машины в течение нескольких секунд потребляемая мощность будет в 3-4 раза выше той, которая будет в рабочем режиме работы.
Встраиваемая кухонная техника
Зависит от модели
Современная электрическая варочная поверхность на 4 конфорки часто подключается с помощью силового кабеля сечением не менее 4 мм 2
. Бытовая электрическая розетка для такой варочной поверхности не требуется.
Подключение с помощью силового кабеля напрямую на клеммы или через силовую розетку
Потребляемая энергия
Расчёт потребляемой энергии для дома или квартиры не представляет особой сложности. Для этого требуется выполнить следующий алгоритм действий:
- составить таблицу всех электроприборов, используемых в доме, включая и лампы освещения;
- в отдельные графы вынести: мощность прибора, часы работы в сутки;
- для каждого потребителя энергии посчитать (путём умножения мощности на время работы) среднесуточное потребление;
- просуммировать все полученные величины мощности.
Такой расчёт даст реальную картину потребления электроэнергии. Пользуясь этими данными, можно контролировать расход и корректировать потребляемую суточную мощность каждого прибора.
Не важно, каким способом рассчитывается или измеряется потребляемая мощность. Главная задача процесса – грамотно подобрать сечение проводников для устройства проводки, подвода питающих кабелей и обеспечить срабатывание автоматической защиты. Кабель, подводящий напряжение в помещение, должен выдерживать одновременное включение всех потребителей, расположенных в нём длительное время. Его выбор напрямую зависит от точности определения мощности потребителей.
Видео
Кофе капсульный Nescafe Dolce Gusto Капучино, 3 упаковки по 16 капсул
1305 ₽ Подробнее
Кофе в капсулах Nescafe Dolce Gusto Cappuccino, 8 порций (16 капсул)
435 ₽ Подробнее
Bluetooth адаптеры
