Расчет основных потребителей электроэнергии
В каждом доме используется самая разная бытовая техника – от электронных часов до посудомоечных машин. Все они потребляют электричество, и нужно уметь рассчитывать значения для питания от однофазной или трехфазной сети. Итоговая сумма будет зависеть от норматива и тарифа, установленного в стране.
Стиральная машина
Это устройство относится к мощным бытовым приборам. Средняя мощность составляет 2000 Вт. За один раз машина работает около полутора часов. Соответственно, за одну стирку будет потребляться 2000×1,5=3000 Вт энергии или 3 кВт. Это число умножается на количество стирок. Например, человек совершает 10 стирок за месяц – машина будет использовать 3*10=30 кВт электроэнергии. При умножении на тариф получится стоимость, которую владелец должен заплатить поставщику услуг.
Потребление энергии также будет считаться в зависимости от массы белья и выбранного режима. От этих показателей зависит и время работы прибора. Существенная часть энергии уходит на нагрев воды.
Телевизор
Как и в случае монитора компьютера, энергопотребление телевизора зависит от размеров экрана. Влияние оказывает и конструкция устройства. Старые телевизоры, работающие от электронно-лучевой трубки, требует 60-100 Вт, ЖК модели около 150-250 Вт, плазменные – 300-400 Вт.
Работа в режиме ожидания также требует энергии. Это связано с тем, что на экране будет гореть красный огонек, для которого также требуется питание. Для устройств на основе электронно-лучевой трубки требуется 2-3 Вт, для современных телевизоров 4-6 Вт.
Холодильник
Это устройство, которое работает без перерыва 24 часа в сутки семь дней в неделю. Но в зависимости от времени года количество необходимой электроэнергии будет различно. Зимой для работы требуется примерно в 2 раза меньше электричества, чем летом.
Холодильники разделяются на классы по потреблению энергии. Изделия с низким энергопотреблением тратят энергию, примерно равную объему прибора в литрах. На прибор с объемом 250 литров в среднем за год нужно 250 кВт. Точное значение можно найти в документации к холодильнику.
Чайник, утюг, плита
Электрический чайник в среднем требует 1,5-2,5 кВт*ч энергии. Вода нагревается примерно за 4 минуты, т.е. эта энергия будет потрачена за 15 раз. Примерно такую мощность потребляет и утюг, но она зависит от режима работы. Максимальная нагрузка требуется для первоначального нагрева. Электрическая плита относится к мощным устройствам, для ее работы требуется примерно 3 кВт*ч энергии.
Микроволновая печь
Количество потребляемой электроэнергии зависит от объема, оснащения, режимов работы. Для быстрого разогрева требуется 0,9 кВт*ч, для разморозки 0,2-0,4 кВт*ч. Объем еды также влияет на мощность – на большую порцию потребуется большая нагрузка.
Тёплый пол
Расход электричества для теплого пола зависит от типа и качества теплоизоляции, режима работы, размеров комнаты, климатических условий, вида покрытия и других важных критериев. Если пол является единственным и основным источником отопления, то на 1 квадратный метр будет тратиться около 0,2 кВт*ч энергии. Для поддержки комфортной температуры в помещении будет израсходовано 0,1-0,16 кВт*ч электроэнергии на 1 кв.м. Для расчета месячных затрат на теплый пол следует умножить расход на 1 кв.м. на площадь комнаты, время работы и количество суток в месяц. Для более точного определения можно воспользоваться ваттметром. Его присоединяют к розетке и к электроприемнику.
Треугольник мощностей
Мощность активная, реактивная и полная взаимосвязаны выражением
S = (P 2+ Q2)1/2
Мощность представляют в виде стороны прямоугольного треугольника. Используя законы тригонометрии, можно найти длину одной стороны (количество мощности любого типа) по двум известным сторонам или по длине одной и углу. В таком треугольнике активная мощность является прилежащим катетом, реактивная – противолежащим, а полная мощность – гипотенузой. Угол между катетом активной мощности и гипотенузой равен углу фазы импеданса Z электрической цепи.
Комплексная форма записи этой взаимосвязи следующая:
S = P+jQ = U I cosφ + j U I sinφ= U I ejφ = U I*, где
S – комплексная мощность;
I* – комплексное сопряжённое значение тока.
Вещественная составляющая комплекса – активная, а мнимая – реактивная.
Мгновенная полная мощность всегда остаётся постоянной величиной.
Вычисление мощности
Формула мощности электрического тока и принцип расчета будут отличаться при рассмотрении цепей постоянного и переменного токов. Постоянный ток используется в бортовой сети автомобилей, портативных устройствах, питающем напряжении троллейбусов. Переменный — применяется в электрической проводке зданий, мощных электродвигателях и генераторах.
При постоянном напряжении
Чтобы предположить значение тока, нужно знать мощность используемых потребителей электроэнергии. Расчет тока по мощности производится из этой величины по формуле:
I = P / U,
где I — сила тока, U — напряжение в сети, P — суммарная мощность, которую будут потреблять подключенные устройства.
Для примера можно посчитать ток питания электродвигателя троллейбуса 150 кВт. В троллейбусной сети используется постоянное напряжение 600 В. Соответственно, при вычислении тока через указанную формулу, получается значение, равное 250 ампер. Для таких больших значений в троллейбусной сети используются специальные провода.
Существует специальные таблицы, позволяющие по известному току сразу найти сечение медного или алюминиевого проводника. Это же значение можно вычислить в калькуляторе онлайн. Необходимо ввести используемый материал, ток или мощность потребителя — и сервис рассчитает оптимальное сечение. В стандартных проводках зданий используются сечения 1,5 квадратных миллиметра для сетей освещения и 2,5 кв. мм. для розеток.
При переменном напряжении
Для питания электрических сетей домашних и офисных зданий используется переменное напряжение. Его применение обосновано несколькими причинами:
- Меньшие затраты при передаче по ЛЭП;
- Простое создание повышающих и понижающих напряжение устройств;
- Отсутствие полярности.
Мощность переменного тока сильно зависит от параметров питаемой нагрузки. Поэтому формула электрической мощности в переменных сетях приобретает вид:
P = U ⋅ I ⋅ cosφ,
где cosφ определяет характер нагрузки.
В таких цепях это активная мощность, то есть превращающаяся при работе в другие виды энергии: электромагнитную и тепловую.
Для активного сопротивления, то есть обычных резисторов, cosφ = 1. Чем больше реактивная составляющая в цепи, то есть больше элементов имеют емкостное или индуктивное сопротивление, тем меньше будет cosφ. Коэффициент cosφ для большинства электроприборов имеет значение 0,95, исключение составляют только сварочные аппараты и электродвигатели, имеющие высокую индуктивную нагрузку.
Существует и реактивная мощность. Она определяет энергию, подаваемую с источника питания в реактивные элементы, а затем возвращаемая этими элементами обратно. Формула мощности тока для реактивных цепей имеет вид:
P = U ⋅ I ⋅ sinφ.
Здесь sinφ характеризует вклад в полную мощность индуктивных и конденсаторных элементов. Измеряется реактивная мощность в таких единицах, как вар (вольт-ампер реактивный).
В промышленных электросетях распространены трехфазные системы. Их преимущества важны для индустрии:
- Более экономная передача электричества на дальние расстояния;
- Уменьшение затрат при создании электродвигателей 3-х фазной системы;
- Равномерность механической нагрузки на электрогенератор.
Особенностью трехфазных систем электрического тока является то, что напряжение в этих системах используется повышенное, равное 380 В. При распределенной по трем ветвям нагрузке это приводит к уменьшению рабочего тока по отношению к однофазной системе, в которой рабочим напряжением принято 220 В. Формула для расчета мощности в трехфазной цепи будет иметь следующий вид:
P = 1,73 ⋅ I ⋅ U ⋅ cosφ.
Повышающий коэффициент 1,73 здесь связан с распределённой нагрузкой и меньшим влиянием реактивной составляющей в таких системах.
Рассчитать значение переменного тока, зная потребляемую мощность, легко по указанным формулам. Например, для однофазной сети:
I = P /(U ⋅ cosφ).
Что такое мощность в электричестве: просто о сложном
Вспомнилась былина об Илье Муромце, когда он приложил всю свою мощь к соловью разбойнику. У бедолаги сразу посыпались искры из глаз, как пламя с верхней картинки на проводке с неправильным монтажом.
Простыми словами: мощность в электричестве — это силовая характеристика энергии, которой оценивают, как способности генераторных установок ее вырабатывать, так возможности потребителей и транспортных магистралей.
Все эти участки должны быть точно смонтированы и налажены для обеспечения безопасной работы. Как только в любом месте возникает неисправность, так сразу развивается авария во всей схеме.
Если говорить о домашнем электрическом оборудовании, то приходится постоянно соблюдать баланс между:
- включенными в сеть приборами;
- конструкцией проводов и кабелей;
- настройкой защитных устройств.
Только комплексное решение этих трех вопросов может обеспечить безопасность проводки и жильцов.
Как рассчитать электрическую мощность в быту
Формулы расчета мощности в электричестве позволяют выполнить качественную оценку безопасности каждого из перечисленных выше пунктов.
Пользоваться ими не сложно. Я уже приводил в предыдущих статьях шпаргалку электрика, где они помещены в наглядной форме для цепей постоянного тока.
Они полностью справедливы для активной составляющей мощности переменного тока, совершающей полезную работу. Кстати, кроме нее есть еще и бесполезная — реактивная, связанная с потерями энергии. Ее описанию посвящен второй раздел.
Такие вычисления удобно делать с помощью онлайн калькулятора. Он избавляет от рутинных математических вычислений и арифметических ошибок.
При любом из способов для расчета активной мощности требуется знать две из трех электрических величин:
- силу тока I;
- приложенное напряжение U;
- сопротивление участка цепи R.
Как измерить электрическую мощность дома
Существует еще одна возможность оценки активной мощности: ее измерение в действующей схеме специальными приборами: ваттметрами.
Точные замеры может обеспечить промышленный лабораторный ваттметер. Он изготавливается как прибор, работающий на аналоговых сигналах,так и с помощью цифровых технологий.
В бытовой проводке точные вычисления не нужны. Для нее выпускаются различные виды более простых ваттметров.
Популярностью пользуются приборы, которые можно вставить в розетку и подключить к ним шнур питания от потребителя, включить их в работу и сразу снять показания на дисплее в ваттах.
Их так и называют: ваттметр розетка. Они измеряют чисто активную мощность переменного тока.
Такие приборы избавляют электрика от выполнения сложных операций под напряжением, когда требуется замерять:
- действующее напряжение;
- силу тока;
- угол сдвига фаз между векторами тока и напряжения.
Потом все данные дополнительно требуется вводить в формулу расчета мощности по току и напряжению, делать по ней вычисления.
Этот метод можно упростить, если внимательно наблюдать за показаниями электрического счетчика индукционной системы с вращающимся диском. Он считает совершенную работу: потребленную мощность за определенную время.
Однако скорость вращения диска как раз и характеризует величину потребления. Надо просто посчитать сколько раз он обернется за минуту и перевести в ватты по табличке, расположенной на корпусе.
Энергопотребление электрической системы отопления
Подачу тепла в частный коттедж или дома СНТ организует центральный электрический котел. Это устройство часто используют владельцы небольших по площади домов. На затратность индукционного прибора влияют следующие показатели:
- Характеристики электрокотла. К ним относятся мощность изделия, время работы, число контуров, объем бака.
- Характеристики отопительного контура. Число носителей, их виды и индивидуальные параметры.
- Параметры здания. Количество комнат, площадь, материал стен и пола, качество теплоизоляции.
- Климатические условия и время года.
Расчет потребляемой электроэнергии производится по следующему образцу:
- Первый пункт – узнается мощность котла. Данные об этом параметре можно узнать в паспорте приборы.
- Мощность следует умножить на количество часов в сутки, в которые работает котел.
- Суточная норма умножается на число дней в месяце, когда котел работает. Зимой он функционирует круглосуточно, а летом количество рабочих дней может равняться нескольким единицам.
- Полученное среднесуточное число делится пополам для учета средней тепловой нагрузки и электропотребления.
Работа энергии
Работа, совершаемая энергией, более сложное понятие, для определения которого необходимо знание того, что есть консервативные силы. Консервативные силы — это силы, чья работа не имеет зависимости от путей движения тел и определяется исключительно точкой начала движения и его конца. Ярким примером подобных сил является всем известное притяжение. Энергия, приводящая в действие тела в процессе воздействия на них консервативных сил, именуется потенциальной. Согласно теореме, работа, совершаемая в данном случае, есть величина, отражающая изменение потенциальной энергии, которая берется с противоположным знаком.
Количество теплоты при различных физических процессах.
Большинство известных веществ могут при разных температуре и давлении находиться в твердом, жидком, газообразном или плазменном состояниях. Переход из одного агрегатного состояния в другое происходит при постоянной температуре (при условии, что не меняются давление и другие параметры окружающей среды) и сопровождается поглощением или выделением тепловой энергии. Не смотря на то, что во Вселенной 99% вещества находится в состоянии плазмы, мы в этой статье не будем рассматривать это агрегатное состояние.
Рассмотрим график, представленный на рисунке. На нем изображена зависимость температуры вещества Т от количества теплоты Q, подведенного к некой закрытой системе, содержащей определенную массу какого-то конкретного вещества.
1. Твердое тело, имеющее температуру T1, нагреваем до температуры Tпл, затрачивая на этот процесс количество теплоты равное Q1.
2. Далее начинается процесс плавления, который происходит при постоянной температуре Тпл (температуре плавления). Для расплавления всей массы твердого тела необходимо затратить тепловой энергии в количестве Q2— Q1.
3. Далее жидкость, получившаяся в результате плавления твердого тела, нагреваем до температуры кипения (газообразования) Ткп, затрачивая на это количество теплоты равное Q3—Q2.
4. Теперь при неизменной температуре кипения Ткп жидкость кипит и испаряется, превращаясь в газ. Для перехода всей массы жидкости в газ необходимо затратить тепловую энергию в количестве Q4—Q3.
5. На последнем этапе происходит нагрев газа от температуры Ткп до некоторой температуры Т2. При этом затраты количества теплоты составят Q5—Q4. (Если нагреем газ до температуры ионизации, то газ превратится в плазму.)
Таким образом, нагревая исходное твердое тело от температуры Т1 до температуры Т2 мы затратили тепловую энергию в количестве Q5, переводя вещество через три агрегатных состояния.
Двигаясь в обратном направлении, мы отведем от вещества то же количество тепла Q5, пройдя этапы конденсации, кристаллизации и остывания от температуры Т2 до температуры Т1. Разумеется, мы рассматриваем замкнутую систему без потерь энергии во внешнюю среду.
Заметим, что возможен переход из твердого состояния в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Такой процесс именуется возгонкой, а обратный ему процесс – десублимацией.
Итак, уяснили, что процессы переходов между агрегатными состояниями вещества характеризуются потреблением энергии при неизменной температуре. При нагреве вещества, находящегося в одном неизменном агрегатном состоянии, повышается температура и также расходуется тепловая энергия.
Расчет потребляемой мощности
| Онлайн калькулятор для определения потребляемой мощности |
| Напряжение, В: |
| Сила тока, А: |
В процессе эксплуатации бытовых приборов и другого электрооборудования большое значение имеет мощность, потребляемая каждым из этих устройств. Это дает возможность рассчитать нагрузку и подобрать наиболее оптимальное сечение проводов.
Мощность любых потребителей электрической энергии очень легко определяется, если известна величина тока в сети. Для этих целей и был выведен закон Джоуля-Ленца. В соответствии в ним мощность вычисляется по формуле: P = U x I, в которой Р является мощностью, измеряемой в ваттах, U – напряжением в вольтах, а I – силой тока в амперах.
По данной схеме можно быстро вычислить мощность любого потребителя электрической энергии. Например, если ток, потребляемый автомобильной лампочкой, составляет 5 ампер, а напряжение в бортовой сети – 12 вольт, то в соответствии с формулой, мощность лампочки составит: Р = 12В х 5А = 60Вт. Точно так же можно определить и мощность, которую потребляет обычная стиральная машина. Если значение силы тока будет в пределах 10 ампер, а напряжение домашней сети – 220 вольт, то в результате получится 220В х 10А = 2,2 кВт. Все эти вычисления легко выполняются с помощью онлайн калькулятора, путем заполнения двух окон с исходными данными и нажатия кнопки выполнения.
Онлайн калькулятор расчета тока по мощности
Расчет сечения провода по потребляемой мощности
Источник
Как рассчитать мощность через крутящий момент
Самый простой расчет мощности двигателя авто можно определить по зависимости крутящего момента и оборотов.
Крутящий момент
Сила, умноженная на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Определяет быстроту достижения мотором максимальной мощности. Расчетная формула крутящего момента от объема двигателя:
Мкр = VHхPE/0,12566
, где
- VH – рабочий объем двигателя (л),
- PE – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).
Обороты двигателя
Скорость вращения коленчатого вала.
Формула для расчета мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля имеет следующий вид:
P = Mкр * n/9549
, где:
- Mкр – крутящий момент двигателя (Нм),
- n – обороты коленчатого вала (об./мин.),
- 9549 – коэффициент, дабы обороты подставлять именно в об/мин, а не косинусами альфа.
Поскольку по формуле, результат получим у кВт, то при надобности также можно конвертировать в лошадиные силы или попросту умножать на коэффициент 1,36.
Использование данных формул — это самый простой способ перевести крутящий момент в мощность.
А дабы не вдаваться во все эти подробности быстрый расчет мощности ДВС онлайн, можно произвести, используя наш калькулятор.
Но, к сожалению, данная формула отражает лишь эффективную мощность мотора которая не вся доходит именно до колес автомобиля. Ведь идут потери в трансмиссии, раздаточной коробке, на паразитные потребители (кондиционер, генератор, ГУР и т.п.) и это без учета таких сил как сопротивление качению, сопротивление подъему, аэродинамическое сопротивление.
Калькулятор расчета электроэнергии потребляемой бытовой техникой
Как работать с калькулятором:
- Укажите ваш тариф на электроэнергию в рублях.
- Выбирайте приборы, которые работают у вас дома.
- Заносите значения их мощности, количества, времени работы и периодичности.
- В верхней табличке автоматически формируются примерные расчеты стоимости содержания выбранных электроприборов за месяц.
| Тариф на электроснабжение руб/кВт-час | ||||
| Результаты расчета Суммарное месячное потребление: 0,0 кВт·ч Средняя нагрузка в час:0,00 кВт Пиковая пусковая нагрузка:0,00 кВт Сумма расходов за месяц:0,00 руб | ||||
| Электрические лампы освещения | ||||
| Лампа накаливания | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Светодиодная | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Энергосберегающая | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Кухонная техника | ||||
| Блендер | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Вытяжка | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Кофеварка/кофемашина | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Кухонная плита | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Кухонный комбайн | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Микроволновка | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Мультиварка | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Холодильник | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Электрочайник | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Прочая техника | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Техника для чистоты и порядка | ||||
| Посудомоечная машина | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Пылесос | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Стиральная машина | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Сушильная машина | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Утюг | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Прочее | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Цифровая техника | ||||
| Домашний кинотеатр | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Музыкальный центр | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Телевизор | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Компьютер | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Ноутбук | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Ресивер/приставка | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Смартфон | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Прочая | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Климатическая техника | ||||
| Вентилятор | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Водонагреватель | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Кондиционер | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Обогреватель | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Электрокамин | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Прочая | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Техника для здоровья и красоты | ||||
| Электробритва | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Фен | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Прочая | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Техника для ремонта | ||||
| Дрель | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Электролобзик | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Болгарка | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Перфоратор | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Электропила | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Прочая | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Прочее | ||||
| Эл. теплые полы | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
| Водяной насос | Вт х | шт | часов в | 0 кВт·ч/мес |
