Потужність електричного струму визначення. Розрахунок споживаної потужності електроприладу. Енергоємна побутова техніка
Багато людей, коли говорять про таке поняття, як електрична потужність, Мають на увазі якусь силу. Однак навіть у шкільному курсіфізики давали знання у тому, що потужність і сила - це поняття різні, хоч і взаємопов'язані.
Саме поняття "потужність" означає характеристику певної події. У цьому можна пов'язати потужність із якимось предметом. Будь-який фізичний вплив можна називати дією сили. Досконалою роботою називається ж пройдений за допомогою прикладеної сили шлях. Робота, зроблена силою за певний час, дорівнюватиме потужності. Таким чином, потужність - це фізична величина, Рівна відношенню роботи, досконалої за певний час певною силою, до цього проміжку часу.
На додаток до напруги та струму існує ще один захід активності вільних електронів у ланцюгу: потужність. По-перше, нам потрібно зрозуміти, яка сила, перш ніж ми аналізуємо її у будь-яких схемах. Сила це показник того, скільки роботи може бути виконано за заданий проміжок часу. Робота зазвичай визначається з погляду зняття ваги із тяжінням сили тяжіння.
Для американських автомобілів потужність двигуна оцінюється в одиниці, званій «кінська сила», спочатку винайденої як спосіб для виробників парових двигунів кількісно визначити працездатність своїх машин з погляду найпоширенішого джерела енергії свого часу: коней. Сила двигуна автомобіля не вкаже, наскільки високий пагорб, на якому він може піднятися, або скільки ваги може буксирувати, але це покаже, як швидко він може піднятися на певний пагорб або буксирувати певну вагу.
Однак не можна забувати, що потужністю називають ще й міру виміру енергії. Тому можна взяти до уваги твердження, що цим терміном можна назвати зміну енергії у певній системі (швидкість перетворення енергії).
Хоча наведені вище терміни та визначення стосуються більше механічної енергії, з цього можна вивести таке поняття як "електрична потужність". Твір струму на напругу і називається Так як це поняття залежить однаково і від напруги, і від струму, можна сказати, що однакова електрична потужність виходить як при великому струмі і нижчому напрузі, так і при малих струмах. Така властивість лежить в основі передачі електричної енергії на великі відстані за допомогою електростанцій, підстанцій та знижуючих), розподільних пристроївта іншого електричного обладнання.
Потужність механічного двигуна залежить від швидкості двигуна та його моменту, що крутить, передбаченого на вихідному валу. Крутний момент - це величина сили скручування, що створюється двигуном, і зазвичай вона вимірюється у фунтах-футах або фунтах-футах. Ні швидкість, ні момент, що крутить, не є мірою потужності двигуна.
Мотор дизельного трактора потужністю 100 кінських сил обертатиметься відносно повільно, але забезпечить велику кількість моменту, що крутить. Мотор мотоциклів потужністю 100 кінських сил буде дуже швидким, але забезпечить відносно невеликий момент, що крутить. Обидва будуть виробляти 100 кінських сил, але з різною швидкістюі різними моментами, що крутять. Рівняння потужності валу просто.
Електрична потужність поділяється на два основні види: реактивну та потужність – це характеристика трансформації електроенергії в інші види енергії (тепло, рух, світло). Електрична потужність вимірюється у ватах (Вт). В повсякденному побутітаку енергію вимірюють зазвичай у кіловатах, але в великих електростанціях застосовують і більші одиниці - мегавати.
Потужність кінських сил змінюється тільки при зміні швидкості і моменту, що крутить, нічого більше. Ми можемо переписати рівняння, щоб показати це співвідношення. Однак вони є пропорційними один одному. В електричних ланцюгах потужність є функцією як напруги, і струму. Не дивно, що цей зв'язок має разючу подібність із «пропорційною» формулою кінської сили вище.
Слід розуміти, що ні напруга, ні струм власними силами не є силою. Швидше, потужність – це комбінація напруги та струму в ланцюзі. Пам'ятайте, що напруга - це питома робота на одиницю заряду, а струм - швидкість, з якої електричні заряди рухаються через провідник. Напруга аналогічна роботам з підйому ваги проти тяжіння. аналогічна швидкості, з якою ця вага піднімається. Як продукт напруга і струм становлять енергію.
Реактивна електрична потужність характеризує електричне навантаження різних пристроях. Вона дорівнює добутку падіння напруги на робочий струм та на синус кута зміщення фаз (зсуву фаз) між струмом та падінням напруги. Вимірюється реактивна потужністьу реактивних вольт-амперах (ВАр).
Активну потужність можна пов'язати з електричною потужністю через таке поняття, як "косинус фі" - різницю фаз струму та напруги. Для більшості побутових приладівцей косинус дорівнюватиме приблизно 0,8. Для нагрівальних пристроїв його часто піднімають практично до одиниці.
Як і у випадку з дизельним тракторним двигуном та мотоциклетним двигуном, ланцюг з високою напругоюі малим струмом може розсіювати ту ж потужність, що й ланцюг з низькою напругоюта високим струмом. Ані кількість напруги, ані кількість струму не вказують кількість енергії в електричному ланцюзі.
У розімкнутому ланцюгу, де напруга присутня між клемами джерела і є нульовий струм, відбувається нульова потужність, незалежно від того, наскільки велика ця напруга. Аналогічно, якби у нас було коротке замикання, Збудований з петлі надпровідного дроту, ми могли б мати стан струму в контурі з нульовою напругою, а також ніяка енергія не розсіювалася б.
Вимірюється електрична потужність спеціальним приладом – ватметром. Такий пристрій має дві обмотки. Перша є товстим дротом, підключається разом із споживачами електроенергії і фіксує зміну величини струму. Друга обмотка складається з тоншого дроту та підключається паралельно для обліку напруги в мережі. На електростанціях часто використовують таке поняття, як "встановлена електрична потужність", яка є сумою всіх всіх лише одного виду або типу (наприклад, трансформатори, генератори, двигуни).
Типи електричних розеток
Незалежно від того, чи вимірюємо ми потужність в одиниці «кінської сили» або в одиниці «ват», ми все ще говоримо про одне й те саме: скільки роботи можна зробити за певний проміжок часу. Ці дві одиниці не є чисельно рівними, але вони виражають те саме. Насправді, європейські автовиробники зазвичай рекламують потужність свого двигуна з погляду кіловат або тисяч ват замість потужності! Ці дві одиниці потужності пов'язані один з одним простою формулою перетворення.
У європейських технічних специфікаціях цей рейтинг буде скоріше нормою, ніж винятком. Коли ми отримуємо наші рахунки за електроенергію, це показує, що ми використовували певну кількість одиниць за цей період. Коли ми йдемо купувати прилади, більшість із них мають вати, згадані на них. Якщо вам важко зрозуміти зв'язок між ними, ви не самотні. і його компоненти заплутують багатьох, і в цій статті ми спробуємо пояснити, що таке ват, кіловат та одиниця електрики.
Приклад із життя новоселів
Молода сім'я з двома дітьми (4,5 роки та 5 місяців) зробила обмін та переїхала до трикімнатної квартири дев'ятиповерхової будівлі будівлі 80-х років із залізобетонних панелей з ліфтом.
Електричне обладнання квартири виконано без загального контуру заземлення та РЕ-провідника. У кожному під'їзді встановлено вступний розподільний щит. Від нього силові кабелірозходяться по поверхових щитках. На кожному поверсі 4 квартири із двох блоків; правого та лівого із загальним коридором. У ньому змонтовані квартирні щитки, які запитані «алюмінієвою локшиною» 2,5 мм2. Цими ж проводами виконано всю електропроводку в кімнатах.
Цікаво, що вони мають зовсім інше значення. Потужність завжди представлена у ватах або кіловатах. Тисяча ват становлять один кіловат. Тепер, коли ми обговорювали раніше, що потужність - це швидкість споживання електроенергії, а не фактична електрика, що споживається, Ватт або Кіловат просто являють собою швидкість, з якою споживається електрика в годину. Це означає, що коли ви купуєте лампу потужністю 100 Вт, вона не споживає 100 одиниць електроенергії, а споживає зі швидкістю 100 Вт.
Це фактична електрика чи енергія. Таким чином, показання на лічильнику електроенергії є фактичним споживанням електроенергії. Так само, як одометр на вашому автомобілі, який показує фактичну відстань, пройдену транспортним засобом, лічильник електроенергії показує кількість використовуваної електрики. Таким чином, 100-ватна лампочка, якщо вона зберігається протягом 10 годин, споживатиме.
Новий господар — домашній майстер, здатний не тільки забити цвях, але й красиво покласти дорогу плитку, відремонтувати сантехніку, підключити пральну/посудомийну машину, знайти несправність у телефоні та комп'ютері, усунути неполадки програмного забезпечення. Але він не електрик, хоч неодноразово змінював розетки з вимикачами.
Оцінка одиниць, що споживаються будь-яким приладом
Тепер, коли пояснюється більшість понять, ми хотіли б розрахувати, скільки одиниць споживає будь-який пристрій. Більшість приладів мають потужність, написану на них. Коли у вас є потужність, вам потрібно з'ясувати, скільки годин на день ви використовуєте. Після цього ви можете використати таку формулу.
Сила: введення плати за роботу
Зауважте, що ця формула може працювати не завжди. Поточна електроенергія – Урок 2 – Електричний струм. Електричні ланцюгипризначені для корисної функції. Простий рух заряду від терміналу до терміналу малопридатний, якщо електрична енергія, якою володіє заряд, не перетворюється на іншу корисну форму. Щоб обладнати ланцюг батареєю і провід, що веде від позитивної негативної клеми без електричного пристрою, призведе до високої швидкості потоку заряду. Така схема називається коротким ланцюгом.
Під час перевірки електропроводки господар із настільною лампою пройшов по всіх розетках і переконався у їхній справності. А лампочки висвітлення перевірив від вимикачів: вони працювали. Він заспокоївся і зайнявся декоративним оздобленням приміщень, а проблеми почалися пізніше.
Восени до початку опалювального сезону в дитячій кімнаті знадобився обігрів. Включили масляний радіатор потужністю 2 кВт. У цей час працювали пральна та посудомийна машина, два телевізори, холодильник з морозильником, комп'ютер, освітлення, радіотелефон та кілька мало потужних споживачів.
Правила вибору електричної проводки
При швидкому потоці заряду між терміналами швидкість, з якою споживатиметься енергія, буде високою. Така схема нагрівала проводи до високої температури і досить швидко розрядила акумулятор своєї енергії. Коли ланцюг оснащений лампочкою, звуковим сигналом або двигуном, електрична енергія, що подається на заряд батареї, перетворюється на інші форми в електричному пристрої. Лампочка, звуковий сигнал та двигун зазвичай називаються навантаженням. У лампочці електрична енергія перетворюється на корисну світлову енергію.
У кімнатах з'явився запах горілої електричної ізоляції. Особливо сильно він виходив із загального коридору від квартирного щитка. Довелося відключати електроживлення з квартири і розбиратися: загальна картина з погляду електрика виглядала гнітюче.
У коридорі, ванній та вітальні виконана навісна стеля з листів гіпсокартону, що закриває доступ до розподільним коробкам. Спальня та дитяча кімната поклеєні дорогими декоративними шпалерами, а розподільні коробки не тільки приховані під ними, але ще й красиво заштукатурені. Їхнє приблизне розташування довелося уточнювати у сусідів, які живуть на нижньому поверсі. Дорога плитка на стінах і незнімна тканинна натяжна стеля повністю закривають доступ до проводки на кухні.
Приклад із життя новоселів
У звуковому сигналі електрична енергія перетворюється на звукову енергію. І в двигуні електрична енергія перетворюється на механічну енергію. Електрична схема – це просто інструмент перетворення енергії. Енергія подається на ланцюг електрохімічним осередком, акумулятором, генератором або іншим джерелом електричної енергії. І енергія подається ланцюгом на навантаження в місці завантаження. Швидкість, з якою відбувається це перетворення енергії, має велике значеннядля тих хто проектує електричні схеми для корисних функцій. - було введено швидкість, з якою виконувалася механічна робота.
Довелося звертатися до електриків та технічних довідників, аналізувати ситуацію. Алюмінієві дроти квартири монтувалися під номінальне струмове навантаження, яке створювали споживачі тридцятирічної давності. До того ж, вони вже відслужили пристойний термін:
алюміній піддавався вигинам, розтягуванням, обтиску гвинтами та в місцях деформації зменшився його поперечний переріз;
Тут ми обговоримо потужність у електричних термінах; у той час як контекст змінився, суттєвий сенс концепції влади залишиться тим самим. Потужність - це швидкість, з якою електрична енергія подається в коло або споживається навантаженням. Електрична енергія подається на навантаження за допомогою джерела енергії, такого як електрохімічний осередок. Нагадаємо, що осередок дійсно працює із зарядом, щоб перемістити його від низької енергії до терміналу високої енергії. Робота над зарядом еквівалентна зміні електричного потенціалу заряду.
полівінілхлоридна ізоляція протиралася при протяжці через порожнини залізобетонних конструкцій і зазнавала надмірного нагрівання від підвищених струмів при експлуатації.
Найкритичне місце виявилося в: там, де виконано складання нульових провідників. Для цього було використано монтажний майданчик із двох частин. На першу половину приходив нуль від поверхового щитка, а на другій збиралися всі інші дроти.
Таким чином, електроенергія, як і механічна потужність, - це швидкість, з якою виконується робота. Як і струм, потужність – це кількість швидкості. Його математична формула виражається з урахуванням часу. Чи знаходиться у фокусі енергія, одержувана зарядом у джерелі енергії, чи енергія, втрачена зарядом при навантаженні, електрична потужність відноситься до швидкості, з якою заряд змінює свою енергію. У електрохімічному осередку зміна є позитивною зміною, а при навантаженні зміна є негативною зміною.
Таким чином, потужність часто згадується як швидкість зміни енергії, та її рівняння виражається як зміна енергії за час. Ватт потужності еквівалентний доставці 1 джоуля енергії кожну секунду. Коли спостерігається, що лампочка розрахована на 60 ватів, тоді кожну секунду на лампочку надходить 60 джоулів. 120-ватні лампочки споживають 120 джоулів енергії кожну секунду. Відношення енергії, що доставляється або витрачене пристроєм у часі, дорівнює потужності пристрою.
Між майданчиками стояла перемичка з того ж алюмінієвого дроту. Через неї, як і провід, що приходить, йшло все навантаження квартири. Метал витримав, а ізоляція вигоріла більше ніж на 2/3 довжини, починаючи від першого майданчика: далося взнаки різне, створене гвинтовими затискачами.
Ізоляція дроту від поверхового щитка теж почала плавитись, але не так інтенсивно. Пожежа не встигла виникнути — електроенергію вчасно відключили і дали охолонути дротам.
Електротехнічні компанії, що надають енергію для будинків, щомісяця стягують плату за ці будинки за енергію, яку вони використовували. Типовий рахунок може бути дуже складним із низкою позицій, що вказують плату за різні аспекти комунальної служби. Але десь на рахунку стягуватиметься плата за кількість кіловат-годин електроенергії, що споживаються. Точно, що таке кіловат-година? Це одиниця влади? час? енергія? або якась інша кількість? І коли ми платимо за електрику, яку ми використовуємо, що ми платимо за це?
На поточний момент у цій квартирі:
дефектна перемичка замінена на мідну, здатну витримувати великі навантаження;
новим господарям пояснено правила користування електроприладами та загострено їхню увагу на неприпустимості одночасного включення потужних споживачів електроенергії.
Після тривалої бесіди домашній майстер:
Ретельна перевірка одиниці кіловат-години показує відповіді на ці запитання. Кіловат – одиниця потужності, а година – це одиниця часу. Так кіловат. година – одиниця сили. час. Отже, одиниця влади. час – одиниця енергії. Кіловат. година – одиниця енергії. Коли електрична комунальна компанія стягує домашнє господарство за електроенергію, яку вони використовували, вони заряджають їх для електричної енергії. Комунальна компанія в Сполучених Штатах відповідає за забезпечення того, щоб різниця електричних потенціалів між двома основними проводами будинку становила від 110 до 120 вольт.
всерйоз взявся за вивчення електротехніки та правил електромонтажу: планує замінити електропроводку більш потужною за новою схемою з РЕ-провідником і збирає гроші на майбутню роботу;
звертався до ЖКГ щодо переведення будівлі на схему електропостачання за системою TN-C-S, але відповіддю, що ця робота ще планується, не задоволена: шукає альтернативні варіанти для квартири, розташованої на четвертому поверсі.
Правила вибору електричної проводки
Щоб уникнути подібних помилок для безпечного користування електроенергією, треба знати правила вибору електропроводки. Вона розраховується на тривале витримування створюваних струмових навантажень, що виникають при підключенні споживачів.
Чим більше включено приладів до розетки, тим вище навантаження на електросхему. У кожному конкретному випадку ця величина змінюється, але для вибору металу та перерізу дроту застосовують максимальне значення.
З метою визначення максимальної потужності споживання рекомендується зробити таблицю всім електроприймачів. Відомості слід брати з технічної документаціїабо заводських шильдиків, які розміщені на корпусі приладів.
Як приклад, таблиця може мати такий вигляд (хоча чисельні величини можуть відрізнятися).
| Найменування електричного приладу | Потужність у ватах |
| Холодильник | 300 |
| Телевізор LCD | 140 |
| Пилосос звичайний | 900 |
| Пилосос миючий | 2000 |
| Електрична тепла підлога | 1100 на 10 м кв |
| Бойлер | 2000-10000 |
| Електроплитка | 1000 |
| Комп'ютер настільний | 400-500 |
| Ноутбук | 60 |
| Пральна машина | 2500 |
| Посудомийна машина | 2500 |
| Лампочка розжарювання | 60-100 (помножити на кількість) |
| Енергозберігаюча лампочка | 10-15 (помножити на кількість) |
| Електричний чайник | 1000 |
| Мультиварка | 1000 |
| Мікрохвильова піч | 2000 |
| Праска | 1700 |
| Електродриль | 400-1500 |
| Фен | 600-2000 |
Список можна продовжити, але передбачити всі можливі покупки не вдасться. Тому роблять невеликий запас потужності, хоча слід розуміти, що всі перераховані приладиодночасно не працюють.
Підсумкові відомості підсумовуються, але з урахуванням створення груп споживання кімнат. Результати заносяться до підготовленої таблиці.
На підставі розрахунків створюється ієрархія електричної схемиквартири, в яку включаються не тільки дроти, але з урахуванням принципу селективності підбираються захисні пристрої, прилади керування, автоматика.
Для визначення струмового навантаженняу проводі кожної групи проводяться обчислення за формулами, наведеними малюнку. Для однофазної 220 і трифазної 380 схем вони відрізняються на величину 1,732.
У цих формулах індексом «Р» позначено отриману потужність електричних приладів для кожної групи з напругою мережі 220 або 380 вольт
Коефіцієнт одночасної роботи «КІ» приблизно враховує частину вимкнених приладів, а cos φ за такої орієнтовної оцінки можна прирівняти до одиниці: припускаючи, що йде витрата лише активної складової потужності. Індуктивним та ємнісним навантаженням, як і перехідними процесами при включеннях, ми нехтуємо.
Після визначення величин струмів слід звертатися до таблиць ПУЕ для вибору матеріалу та перерізу струмопровідної жили. Вони враховують умови експлуатації, що створюють додатково охолодження/обігрів металу.
Таблиця вибору жил проводу і кабелю за величиною струму і потужності (для збільшення натисніть на малюнок):
Цілком імовірно, що обчислений за потужністю споживачів струм не співпадає з табличним значенням. У цьому випадку слід вибрати більше двох варіантів за величиною значення і підібрати по ньому перетин.
Помилки монтажу
Працюючи з електричними проводами, окремі електрики допускають серйозні порушення існуючих правил:
метал жил часто зайво обжимається, робляться подряпини та надрізи монтерським ножем, які важко помітити оком, але згодом вони призводять до обриву.
ізоляція піддається стиранням при волочении, надрізах або дії сонячної радіації.
Вплив сонячних променів на полівінілхлоридну ізоляцію електричних проводів
Кабелі та дроти здатні працювати надійно та довго: кілька десятиліть при дотриманні технології. Але на знімку нижче показано дію сонячної радіації на провід, який працював на відкритому повітрі без жодного захисту всього 5 років. Неможливо створювати такі умови електричним приладам.
Закінчуючи статтю, хочеться звернутися до досвідчених електриків з проханням: доповніть матеріал своїми рекомендаціями практичної роботи. Це допоможе домашньому майстру, який зацікавиться заміною проводки у своїй квартирі, якісніше виконати таку роботу.
