Как найти мощность по ваттметру - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Из
предыдущих параграфов нам уже известно,
что активная мощность цепи переменного
тока определяется выражением.

где

= _u
— _i
— угол сдвига, разность фаз между
напряжением и током.

Поэтому,
если известны комплексы действующих
значений напряжения и тока на зажимах
пассивного двухполюсника (рис. 5.11)
и,
то для определения активной и реактивной
мощностей, потребляемых пассивным
четырехполюсником, нужно умножить
комплекс напряжения на сопряженный
комплекс тока

Если
взять просто произведение
на /, то мы не получим нужного результата.

Из
закона сохранения энергии следует, что
вся мгновенная мощность, генерируемая
в электрической цепи в любой момент
времени, равна мгновенной мощности,
поглощаемой элементами цепи. Такому же
балансу удовлетворяет комплексная
мощность.

Баланс
мощности для цепи переменного тока
записывается так

5.11. Измерение активной мощности ваттметром

Активная
мощность измеряется прибором, называемым
ваттметром (см. рис. 5.19а).
Отклонение стрелки ваттметра
пропорционально активной мощности

или

На
рис.5.19а
показаны положительные направления
напряжения ваттметраи
тока ваттметра

.
Для их правильной ориентации соответствующие
зажимы ваттметра помечены звездочками.

Схема
включения ваттметра показана на рис.
5.19 б;
там же показаны положительные направления
,и потока мощности ваттметра.
Зажимы, помеченные звездочками, называют
еще генераторными зажимами. По показанию
ваттметра можно определить направление
потока мощности.

Пример
5.5.
В схеме рис. 5.20 определено напряжение

и
ток
:= 100 +j200
В;

=
8 + j2,5
А.
Необходимо определить показания
ваттметров.

Решение

Находим
показание первого ваттметра.

Определяем
показание второго ваттметра

Значение
Р₂
получилось отрицательным. Это значит,
что направление потока мощности в схеме
противоположно положительному направлению
потока мощности второго ваттметра (см.
пунктир на рис. 5.20)/

Если
известны показания вольтметра, амперметра
и ваттметра, то можно определить параметры
пассивного двухполюсника (рис. 5.19 б)

Характер
реактивного сопротивления определяется
с помощью дополнительного включения в
схему известного реактивного сопротивления.

Для
определения параметров двухполюсника
можно вместо ваттметра использовать
фазометр.

Задачи для самостоятельного решения (к главе 5)

1.
Для последовательной схемы рис. 5.21 при
r
= l00
Oм;
С
= 10^-5
Ф
наши параметры параллельной эквивалентной
схемы.

Вычисления
провести для двух случаев: 1)
2)

Ответ:
1) R
= x_c
= 200 Ом;
2) R
= 500 Ом;
x_c
= 250
Ом.

2.
На входе двухполюсника (рис. 5.19 б),
содержащего резисторы и индуктивные
катушки, измерены: мощность Р
= 110 Вт,
напряжение U
= 220 В
и ток I
=
5 А.
Определить параметры: а) последовательной
и б) параллельной схем замещения
двухполюсника.

О
т в е т: a)
x_L
= 43,8 Ом,
r
= 4,4 Ом.
в)

3.
Определить показание приборов в цепи
рис. 5.22, если известно показание первого
амперметра /₁
= 1 А
и заданы параметры: r₁
= 100 Ом;
L
= 0,276 Гн;
r₂
=
200
Ом;
f
= 100 Гц.

Ответ:
200 В;
1,73 A;
300 Вт.

Соседние файлы в папке Пособие по ТОЭ-1ч

Источник

Электричество в массовом масштабе используется во всех сферах современной жизни. Необходимая эксплуатационная гибкость электросети обеспечивается использованием розеток к которым подключаются те или иные приборы. Мощность подключаемого устройства не должна превышать определенного максимального значения.

Что такое потребляемая мощность?

Потребляемая мощность — это численная мера количества электрической энергии, необходимой для функционирования электроприбора или преобразуемой им в процессе функционирования. Для статических устройств (плита, утюг, телевизор, осветительные приборы) энергия тока при работе переходит в тепло). При преобразовании (электродвигатели) – энергия электрического тока преобразуется в механическую энергию.

Основная единица электрической мощности – Ватт, ее численное значение

Р = U × I,

где U – напряжение, Вольты, I – ток, амперы.

Иногда этот параметр указывают в В×А (V×А у импортной техники), что более правильно для переменного тока. Разница между Ваттами и В×А для бытовых сетей мала и ее можно не учитывать.

Потребляемая электрическая мощность важна при планировании проводки (от нее зависит сечение проводов, а также выбор номиналов и количество защитных автоматов). При эксплуатации она определяет затраты на содержание жилища.

Проблема правильной эксплуатации бытовой электрической сети

С конструктивной точки зрения бытовая электрическая сеть отработана до высокой степени совершенства: ее нормальная эксплуатация не требует специальных знаний.

Сеть рассчитана на определенные условия эксплуатации, нарушение которых приводит к полному или частичному отказу, а в тяжелых случаях – к возникновению пожара.

Условие правильной эксплуатации – отсутствие перегрузки.

При этом нагрузочная способность розеток и потребление подключаемой к ним техники измеряется различными единицами:

для розеток это максимально допустимый переменный ток (6 А у традиционных советских розеток старого жилого фонда, 10 или даже 16 А у розеток европейского стиля);
подключаемое оборудование характеризуются мощностью, которая измеряется в Ваттах (для мощных устройств вместо Ватт указываются более крупные единицы: киловатты (1 кВт = 1000 Вт), что позволяет не путаться в многочисленных нулях).

Отсюда возникает необходимость:

определения связи мощности и тока;
нахождения мощности отдельного электрического прибора.

Связь между Ваттами и Амперами проста и следует прямо из приведенного выше определения Ватта. Задача упрощается тем, что напряжение исправной бытовой сети всегда одинаково (220 или 230 В). Отсюда по току всегда находится мощность.

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 = U²/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.

Рисунок 1. Лицевая панель бытового счетчика электроэнергии с оптическим индикатором

После включения исследуемого устройства необходимо начать считать вспышки индикатора на протяжении 15 или 20 минут. Затем полученное значение умножается на 3 или на 4 (при 20- или 15-минутном интервале замера, соответственно) и делится на коэффициент с лицевой панели. Результат выкладки дает мощность прибора в кВт, который в ряде случаев умножением на 1000 удобно перевести в Ватты.

Пример. Для счетчика имеем k = 1600 импульсов на киловатт час. При 20 минутном интервале замера индикатор сработал (вспыхнул) 160 раз. Тогда мощность устройства составит 160*3/1600 = 0,3 кВт или 300 Вт.

При втором подходе также используется 15- или 20-минутный интервал времени, но расход электроэнергии определяется уже по цифровой шкале. Например, при разности показаний за 20 минут 0,2 кВт×час мощность агрегата составляет 0,2 × 3 = 0,6 кВт или 600 Вт.

Ваттметром

Современный бытовой измеритель мощности или ваттметр удобен для использования, так как:

включается непосредственно в разрыв цепи, для чего снабжен вилкой и розеткой, см. рисунок 2;
оборудован легко читаемым цифровым индикатором и снабжен внутренними цепями автоматической настройки, что исключает ошибки в показаниях;
отличается хорошими массогабаритными показателями.

Прибор готов к работе немедленно после включения.

Рис. 2. Цифровой бытовой ваттметр

Единственный его недостаток – узкая специализация, поэтому этот прибор редко встречается в домашнем хозяйстве.

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).

Заключение

Как видим, мощность электроприборов может быть определена различными способами. Выбор конкретного из них зависит от уровня технической подготовки пользователя и наличия у него необходимых приборов, а доступность нескольких из них вполне может привлекаться как средство контроля правильности выполнения расчетов и измерений.

Простота реализации любого из рассмотренных способов позволяет гарантировать отсутствие перегрузки силовых розеток и достаточно быстро и довольно точно определять фактический потребляемый ток в том случае, если у электрического устройства отсутствуют паспортные данные.

Источник

Ваттметры нашли применение в сервисных центрах по ремонту электроприборов, в машиностроении, электроэнергетике. Кроме того, они популярны и при использовании в быту, ими определяют мощность и другие характеристики электросети, они удобны для вычисления расхода электроэнергии конкретного бытового прибора или сразу группы устройств. И если для профессионалов нет секрета, как использовать такие аппараты, каким образом расшифровывать данные, то для обычного пользователя наша информация может быть полезна. Расскажем, как правильно производить измерение ваттметром, как расшифровать данные, каким функционалом они обладают.

Функции

Производители освоили выпуск разных по функционалу моделей, это могут быть простые устройства с измерением мощности, но также сегодня рынок предлагает многофункциональные модели с расширенными характеристиками ваттметра, которые используются для выполнения различных задач.

Кроме измерения мощности ваттметром и определения расхода электроэнергии вы можете приобрести модель:

Для измерения тока, напряжения, частоты, сопротивления ваттметра и других параметров.
С одним или несколькими режимами работы.
С практически любыми пределами измерения ваттметра.
С управлением по интернету, что позволяет отключить, например, подключенный к электросети прибор, находясь на расстоянии.
Разного класса точности ― от устройств с обычной погрешностью ваттметра до высокоточных приборов.
С замерами не только мощности, но и количества углекислого газа в помещении.
С функцией «умной розетки» для настройки работы потребителей.

Мы перечислили только небольшой перечень, чтобы вы понимали возможности некоторых моделей ваттметров.

Кроме этого, есть дополнительные функции, которые делают работу прибора более комфортной, к ним относят: подсветку дисплея, что очень удобно при работе в темноте, возможность хранения настраиваемых параметров, функцию изменения калибровочных коэффициентов и т.д.

Виды мощности электросетей

В промышленности и быту используются цепи постоянного и переменного движения тока. Для каждой из них применяют свой метод получения результата. В линиях непрерывной подачи энергии ватты вычисляются перемножением текущего напряжения на амперы потребления. Для периода времени, в формулу добавляется прошедшее его количество:

В отношении переменных сетей все сложнее. В них различают несколько видов мощности, важных для получения итоговых результатов измерения:

Мгновенная. Формула нахождения для синусоидальных сетей, наподобие классических бытовых электролиний — Pватт = Uвольт × Iампер × cos φ, где φ — угол сдвига фаз. Если вид электрического сигнала отличается, — «мгновенное» количество ватт вычисляют по сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Другой способ получения значения — знание проводимости цепи, или ее активного сопротивления. Математически взаимосвязь выражается формулами: Pватт = I2 × r, где I — сила тока в амперах, а r — сопротивление в оммах,
Pватт = U2 × g, где U — напряжение вольт, g — проводимость в сименсах (обозначение См, или S в документации).

Активная мощность. Наиболее важная характеристика импульсных цепей потребления. Среднее количество затраченной энергии, преобразовавшееся в конечную работу за период времени. Выражается формулой:

Реактивная мощность. В цепях переменного тока находится элементы, нагружающих линию, но не приводящих к результативному уходу энергии в другие состояния. То есть, количество электронов остается прежним. Нюанс, непосредственно имеющий значение в том, что движение реактивного тока импульсное. Когда он идет в катушки индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей, он «как бы» покидает цепь. Возвращаясь от них, общий поток энергии системы насыщается добавочными частицами. Математически связь между реактивной Q, полной S и активной мощностью P описывается следующим выражением:Кроме СИ в ваттах, результат измерения Q обозначают в варах (вольт-амперах реактивных).

Полная мощность. Берется из корня сумм квадратов активной и реактивной мощностей. Математически описывается следующей формулой:

Как пользоваться

Сегодня наибольшей популярностью, особенно для бытовых нужд, пользуются ваттметры цифровые. Они функциональней аналоговых приборов и более просты в эксплуатации, так как на экран выводятся готовые результаты показаний ваттметра, которые вы настраиваете для работы. Работу выполняйте так:

Произведите подключение ваттметра в розетку.
Убедитесь, что на дисплее показан ноль и экран очистился от последних показаний.
Подключите бытовой прибор, характеристики которого вы хотите замерить, к ваттметру.
Всего через несколько минут на экране высветятся показания.
Если вам больше не нужна полученная информация, то нажмите кнопку сброс и уничтожьте ее.

Показатель мощности в ваттметре аналогового типа показывается на дуговой шкале, градуированной в зависимости от модели. Движущая стрелка остановится напротив показателя мощности, соответствующего определенному участку цепи.

Но перед тем как начать использовать ваттметр необходимо ознакомиться с правилами безопасности, это даст возможность избежать поражения электротоком. Так как приборы работают с напряжением в 220В, то угроза для здоровья может быть смертельной. Перед работой:

Проверьте ваттметр на повреждения на корпусе или штепсельной вилке, не используйте его, если они имеют место.
Не вскрывайте корпус самостоятельно, доверьте работу специалистам, это даст возможность сохранить его в целостности и не оплачивать более дорогостоящий ремонт.
Не используйте устройство на открытом воздухе или во влажных помещениях, это опасно.
Не допускайте попадания воды, если измерение ведется рядом, например, с умывальником, то не приближайтесь на расстояние менее одного метра.

Как видим, здесь все просто и вам не придется специально обучаться и переживать за безопасность, если вы будете придерживаться определенных правил. Теперь давайте разберемся, как расшифровать полученные данные.

Определить показание ваттметра

Задача, конечно, простая. Но есть одно предположение, которое надо просто знать: точки с равными потенциалами могут быть соединены между собой. Это выводится из 2-го закона Кирхгофа: сумма напряжений и эдс по контуру равна нулю.

Соединяем нули цепи нагрузки и генератора (у этого его в явном виде может и не быть, но сути дела не меняет, как и тот факт, что центр масс кольца лежит в его центре). Это возможно только потому, что нагрузка симметричная и нет смещения нуля. Электрического нуля.

Теперь вспоминаем что именно показывает ваттметр: произведение U * I* (вторая звездочка обозначает сопряжение: только тогда показания ваттметра будут пропорциональны cos(Ф), где Ф — разность фаз между U и I. Осталось найти эту разность. Да и построить векторную диаграмму.

На векторной диаграмме нет времени: предполагается, что мы вошли в систему отсчета вращающихся истинных векторов, и для нас они стали неподвижными. Понятно, что это возможно лишь в том случае, когда все вектора вращаются с одинаковой угловой скоростью. в данном случае это так: они вращаются с линейной частотой 50 Гц (угловая скорость, если спросят, в 2пи раз выше: 314 Гц).

Отсутствие времени позволяет произвольно выбрать фазы любого из напряжений (фазу помните? это угловое расстояние от начала процесса).

Делаем себе приятное и строим напряжение фазы А на векторной диаграмме вверх и говорим, что его фазовый угол равен нулю: Ua = Uф * exp(j0), где Uф = 127 В (220/sqrt(3)). Далее идет все, как по маслу: вектор Ub поворачиваем на 120° по часовой, а Uc — еще на столько же.

Все. Базовая система векторов задана. Из нее следует, что напряжение на параллельной катушке напряжения есть Uw = 220 * exp(-j30°) относительно вывода этой катушки, обозначенной звездочкой (астериском *). Проверим:

Uw = Ua — Uc = Uф(1 + j0) — Uф[(cos(120°) + jsin(120°)] = Uф[1 + cos(60°) — j(0 + sin(-60°))].

Подставляем значения: Uw = Uac = Uф[1 + 1/2 — j(sqrt(3)/2))] = Uф*sqrt(3)[sqrt(3) — j1/2] = Uл * exp(-j30°), где Uл — линейное напряжение Uф*sqrt(3) = 220 В.

Итого: найдено напряжение Uw. Осталось найти ток фазы В. Он равен Ib = Ub/Zb, где Ub = Uф*exp(-120°), а Zb (импеданс ветви фазы В) ищется просто:

— модуль его равен sqrt(25 + 1), а фаза есть arctg(1/5), т.е. Zb = sqrt(26)exp(j11,30993247402021308647450543834°).

Но надо знать меру и иметь здравый смысл, чтобы дать следующее значение тока:

Ib = 127exp(-120°) / 5,1exp(j11,3°) = 24,9exp(-j131,3°).

Теперь получаем итог:

Pw = U * I* = Real[220exp(-j30°) * 24,9exp(+j131,3°)] = 5478 * cos(131,3°) = -3615 Вт

Последние пояснения: Real — взятие действительной части. Именно ей соответствуют показания ваттметра из полной мощности S, активной Р и реактивной Q (для этой надо брать мнимую часть полной мощности, но это только в расчете: ее ваттметр не показывает, хотя ухищрениями его можно заставить это делать).

Отрицательная активная мощность, показывает, что преподаватель у вас молодой, то, что сам понял, еще стремится передать: ничего удивительного в отрицательных показаниях нет — каково включение, таковы и показания. Можно и не такое еще выдумать. Ну, и хитрец же он! Дальше должен спросить, а как это активная цепь потребляет отрицательную энергию? Надо отвечать тоже с хитрецой: «— Это кто сказал?». Она ведь и вправду не потребляет такую, это показания такие, и ничего больше.

При комплексном сопряжении меняется знак при мнимой части: -j131,37° превращается в +j131,3°, хотя в данном случае это ничего не меняет. Это обычные вещи, о них преподавателю рассказывать можно: он не только не заподозрит помощи со стороны (будет просто уверен в ней), но и обрадуется тому, что студенты эти обычные вещи знают.

Успехов!
Изменено 8 Февраля 2013 пользователем Reult

Классификация ваттметров

В общем виде, ваттметры можно разделить на аналоговые и цифровые. Оба класса могут ориентироваться на постоянный, или переменный ток, быть универсальными, обладать различной точностью и нишей использования. Существуют одно- и трехфазные измерительные приборы.

Большинство цифровых и аналоговых измерителей фиксируют «мгновенные» значения характеристики, что может быть удобно с одной стороны для контроля, но не дает обзора ситуации в целом — на общее потребление линии по времени.

Электродинамические аналоговые приборы

Основа электродинамического ваттметра — две катушки, одна из которых имеет фиксированное положение, вторая подвижна и закреплена на оси индикаторной стрелки. Обе имеет разное количество витков и подключение к линии. Первая монтируется к исследуемой цепи последовательно, вторая — параллельно через резистор. Принцип работы механизма устройства заключен в том, что чем сильнее ток течет в фиксированной катушке, тем мощнее магнитные поля между ней и подвижной, а значит больше отклоняется стрелка, указывающая на текущее значение характеристики.

Схема включения ваттметра подобного класса подразумевает нахождение его последовательно с линией нагрузки потребителя. Главный минус большинства аналоговых устройств — без сильного усложнения конструкции, невозможно получать раздельную информацию по активной, реактивной и полной мощности.

Цифровые измерительные аппараты

Принцип действия цифрового измерительного прибора всегда одинаков — внутренняя микро-ЭВМ (микроконтроллер) обрабатывает сигнал от аналогового датчика исследуемой линии и выводит результат на экран или числовой индикатор. Схема подключения ваттметра подобного класса похожа на используемую у аналоговых — параллельно нагрузке. Основной плюс цифровых измерителей в их универсальности и широте возможностей. К примеру, для раздельного вычисления реактивной, активной и полной мощности, не нужно использовать сложные аппаратные конструкции — достаточно предусмотреть несколько дополнительных сенсоров. Не редкость объединение разноплановых измерительных устройств в одном корпусе — амперметра, вольтметра, анализатора «мгновенного» расхода и его значений по периоду времени.

Источник

Что такое потребляемая мощность?

Потребляемая мощность — это численная мера количества электрической энергии, необходимой для функционирования электроприбора или преобразуемой им в процессе функционирования. Для статических устройств (плита, утюг, телевизор, осветительные приборы) энергия тока при работе переходит в тепло). При преобразовании (электродвигатели) – энергия электрического тока преобразуется в механическую энергию.

Основная единица электрической мощности – Ватт, ее численное значение

Р = U × I,

где U – напряжение, Вольты, I – ток, амперы.

Формула для определения мощности

Первое, на что надо обратить внимание, – это паспортные данные приборов. Потребляемая мощность в ваттах может быть указана и на различных табличках, прикрепленных к устройствам.

Часто показатель мощности указывается в вольтамперах (В*А). Обычно это происходит, когда потребляемая прибором энергия имеет реактивную составляющую. Тогда обозначается полная мощность электрического устройства, а она измеряется в вольтамперах.

Потребляемая мощность, указанная на электроприборе

Но не всегда эта информация доступна. Тогда на помощь приходят простая формула и измерительные приборы.

Основная формула, с помощью которой ведется расчет потребляемой мощности:

P = I * U, то есть надо перемножить напряжение и ток.

Если в паспортных данных электроприбора нет мощности, но указан ток, то ее можно узнать по этой формуле. Допустим, устройство берет ток 1 А и работает от сети 220 В. Тогда P = U * I = 1 * 220 = 220 Вт.

Измерение мощности приборами

В чем измеряется мощность

Если это обычный бытовой прибор, подключаемый в розетку, то питающее напряжение электрической сети известно – 220 В. При подсоединении к другим источникам питания берется их напряжение.

Сила тока может быть измерена:

токоизмерительными клещами;
используя тестер.

С помощью токоизмерительных клещей замеры проще, так как осуществляются бесконтактным способом на одном проводе, подходящем к нагрузке.

Существует два метода, как измерить мощность мультиметром:

Включить его в режиме измерения силы тока последовательно с электроприбором и затем рассчитать мощность по формуле. Этот способ не всегда подходит, так как может не быть возможности разорвать цепь питания устройства для подключения мультиметра;
Подсоединить мультиметр к устройству в режиме измерения сопротивления и затем определить ток по формуле I = U/R, зная напряжение. Затем посчитать мощность.

Измерение сопротивления ТЭНа мультиметром

Важно! Если измеряется сила тока бытовых электроприборов, то тестер устанавливается на измерение переменного тока.

Как определить?

Смотрим в техпаспорт

Закон Ома в помощь

P = U2/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.

Используем электросчетчик

Лицевая панель бытового счетчика электроэнергии с оптическим индикатором.

Пример. Для счетчика имеем k = 1600 импульсов на киловатт час. При 20 минутном интервале замера индикатор сработал (вспыхнул) 160 раз. Тогда мощность устройства составит 160*3/1600 = 0,3 кВт или 300 Вт.

Прибор для для определения мощности «Ваттметр».

Современный бытовой измеритель мощности или ваттметр удобен для использования, так как:

включается непосредственно в разрыв цепи, для чего снабжен вилкой и розеткой, см. рисунок 2;
оборудован легко читаемым цифровым индикатором и снабжен внутренними цепями автоматической настройки, что исключает ошибки в показаниях;
отличается хорошими массогабаритными показателями.

Прибор готов к работе немедленно после включения.

Измерение мощности с помощью электросчетчика

Для того чтобы узнать мощность электроприбора, пользуясь счетчиком, надо отсоединить от сети все остальные устройства и посмотреть на счетчик:

Есть электронные приборы учета, которые сразу показывают, какова потребляемая мощность. Для этого надо просто воспользоваться соответствующими кнопками, найдя активную мощность;
В других электросчетчиках мигающий индикатор позволяет подсчитать количество импульсов. Например, сосчитав их за 1 минуту, надо умножить полученную цифру на 60 (получится количество импульсов за час). На приборе должно быть указано значение imp/kW*h (3200 или другая цифра). Теперь количество импульсов за час делится на imp/kW*h, и получается мощность электроприбора;
Если установлен индукционный счетчик, мощность рассчитывается в несколько этапов.

Расчет мощности по счетчикам.

Расчет мощности потребления с помощью индукционного счетчика:

нужно найти на табло счетчика цифру, указывающую число оборотов диска, совершаемых за 1 кВт ч;
с помощью секундомера отсчитать, сколько вращений диск совершит за 15 секунд (можно взять и другой временной промежуток);
вычислить мощность по формуле P = (3600 x N х 1000)/(15 x n), где n – коэффициент, найденный на счетчике, N – сосчитанное число вращений диска, 15 – временной промежуток в секундах, который может быть представлен другой цифрой.

Пример. За 15 секунд диск совершил 5 вращений. Передаточный коэффициент электросчетчика – 1200. Тогда мощность будет равна:

P = (3600 x 5 х 1000)/(15 х 1200) = 1000 Вт.

Очевидно, что мощность приборов, рассчитанных на малое потребление, измерить, пользуясь индукционным счетчиком, почти невозможно. Слишком большая погрешность измерения. Если диск вращается очень медленно, невозможно корректно учесть часть оборота. На электронном счетчике результат будет немного точнее.

В сети существуют калькуляторы для расчета мощности, куда в соответствующие окна надо ввести значения токов и напряжений и получить высчитанное значение мощности. Иногда в поле калькулятора достаточно обозначить название электроприбора. Другой вариант – воспользоваться таблицами, где указаны средние значения потребляемых мощностей для различных электроприборов.

Потребляемая энергия.

Потребляемая энергия тесно связана с мощностью. Она рассчитывается, исходя из мощности прибора, умноженной на время его работы. Это именно тот показатель, по которому судят о потребительских расходах на электроэнергию. Точное значение израсходованной мощности во всей квартире или доме за определенный временной промежуток укажут данные счетчика. Для того, чтобы продумать способы уменьшения этого расхода, служат замеры мощности конкретных электроприборов.

Как рассчитать амперы.

Способы экономии электроэнергии:

По возможности постараться не использовать старые модели холодильников, телевизоров и других бытовых электроприборов, которые рассчитаны на значительно большее потребление;
Заменить лампы накаливания на люминесцентные, а еще лучше – на светодиодные. Для сравнения: средняя лампа накаливания потребляет 60 Вт, люминесцентная – 15 Вт, а LED лампа – всего 8 Вт. При использовании 5 ламп разного типа в течение 3-х часов в день получается суточный расход: лампы накаливания – 0,900 кВт ч, люминесцентные – 0,225 кВт ч, LED лампы – 0,120 кВт ч. Экономия значительная;

Важно! Низкая мощность энергосберегающих ламп не означает плохого освещения. Их яркость практически соответствует более мощным аналогам ламп накаливания.

Большинство дисплеев телевизоров и компьютеров потребляет от 0,1 до 3 Вт электроэнергии, даже находясь в спящем режиме. Поэтому важно отключать их от сети, когда приборы не используются длительное время.

Методы расчета мощности при помощи измерений тестером дадут величины приблизительные из-за недостаточного учета реактивного мощностного показателя в электросетях переменного тока. Самым точным является измерение потребляемой мощности ваттметром для бытового пользования.

Потребление электроэнергии

Расчет потребляемой мощности — это важная процедура, так как оплата электроэнергии производится именно по этому показателю. Чем больше энергии потребляет электроприбор, тем больше придется платить. Но в быту для измерения используются не ватты, а киловатты. В одном киловатте 1 тыс. ватт.

Номинальный показатель предполагает величину, необходимую для нормального функционирования прибора, например:

Для обычного холодильника этот параметр составляет 0,5 киловатт. Для того чтобы экономить электроэнергию, важно уметь проводить полные расчеты. То есть важно знать суммарную мощность всех потребителей тока, находящихся в доме.
При применении двух осветительных приборов, обладающих величинами 80 Ватт и 20 Ватт, можно оценить экономическую целесообразность покупки лампы с наименьшей величиной. Если оба прибора будут работать одинаковое количество времени, то первый будет потреблять в четыре раза больше электроэнергии. Следовательно, платить за него также придется в 4 раза больше.

Однако в доме современного человека электроприборов много. Это не только лампочки, поэтому определять суммарную величину несколько сложнее. Нужно знать величину каждого прибора и время его работы.

Для уменьшения финансовых расходов многие устанавливают в своих домах специальные энергосберегающие лампы. Стоит иметь в виду, что некоторые электроприборы способны потреблять энергию даже тогда, когда они не работают, но при этом не отключены от сети.

Трёхфазная сеть напряжением 380 В

В трехфазном электроснабжении сила тока рассчитывается по следующей формуле:

I = P /1,73 U

P — потребляемая мощность в ватах;

U — напряжение сети в вольтах.

В техфазной схеме элетропитания 380 В, формула имеет следующий вид:

I = P /657, 4

Если к дому будет проводиться трехфазная сеть 380 В, то схема подключения будет иметь следующий вид.

В таблице ниже представлена схема сечения жил в питающем кабеле при различной нагрузке при трехфазном напряжении 380 В для скрытой проводки.

Сечение жилы провода, мм2	Диаметр жилы проводника, мм	Медные жилы	Алюминиевые жилы
Ток, А	Мощность, Вт	Ток, А	Мощность, кВт
0,50	0,80	6	2250
0,75	0,98	10	3800
1,00	1,13	14	5300
1,50	1,38	15	5700	10	3800
2,00	1,60	19	7200	14	5300
2,50	1,78	21	7900	16	6000
4,00	2,26	27	10000	21	7900
6,00	2,76	34	12000	26	9800
10,00	3,57	50	19000	38	14000
16,00	4,51	80	30000	55	20000
25,00	5,64	100	38000	65	24000

Для дальнейшего расчета питания в цепях нагрузки, характеризующейся большой реактивной полной мощностью, что характерно применению электроснабжения в промышленности:

электродвигатели;
индукционные печи;
дроссели приборов освещения;
сварочные трансформаторы.

Это явление в обязательном порядке необходимо учитывать при дальнейших расчетах. В более мощных электроприборах нагрузка идет гораздо больше, поэтому в расчетах коэффициент мощности принимают 0,8.

При подсчете нагрузки на бытовые приборы запас мощности нужно брать 5%. Для электросети этот процент становит 20%.

Однофазная сеть напряжением 220 вольт.

Формула силы тока I (A — амперы):

I=P/U

Где P — это электрическая полная нагрузка (ее обозначение обязательно указывается в техническом паспорте данного устройства), Вт — ватт;

U — напряжение электросети, В (вольт).

В таблице представлены стандартные нагрузки электроприборов и потребляемый ими ток (220 В).

Электроприбор	Потребляемая мощность, Вт	Сила тока, А
Стиральная машина	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Джакузи	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Электроподогрев пола	800 – 1400	3,6 – 6,4
Стационарная электрическая плита	4500 – 8500	20,5 – 38,6
СВЧ печь	900 – 1300	4,1 – 5,9
Посудомоечная машина	2000 — 2500	9,0 – 11,4
Морозильники, холодильники	140 — 300	0,6 – 1,4
Мясорубка с электроприводом	1100 — 1200	5,0 — 5,5
Электрочайник	1850 – 2000	8,4 – 9,0
Электрическая кофеварка	6з0 — 1200	3,0 – 5,5
Соковыжималка	240 — 360	1,1 – 1,6
Тостер	640 — 1100	2,9 — 5,0
Миксер	250 — 400	1,1 – 1,8
Фен	400 — 1600	1,8 – 7,3
Утюг	900 — 1700	4,1 – 7,7
Пылесос	680 — 1400	3,1 – 6,4
Вентилятор	250 — 400	1,0 – 1,8
Телевизор	125 — 180	0,6 – 0,8
Радиоаппаратура	70 — 100	0,3 – 0,5
Приборы освещения	20 — 100	0,1 – 0,4

На рисунке вы можете видет схему устройства электроснабжение дома при однофазном подключении к сети 220 вольт.

Схема приборов при однофазном напряжении

Как и показано на рисунке, все потребители должны быть подключены к соответствующим автоматам и счетчику, далее к общему автомату который будет выдерживать общею нагрузку дома. Кабель который будет доводит ток, должен выдерживать нагрузку всех подключенных бытовых приборов.

В таблице ниже показана скрытая проводка при однофазной схеме подключение жилища для подбора кабеля при напряжении 220 вольт.

Сечение жилы провода, мм2	Диаметр жилы проводника, мм	Медные жилы	Алюминиевые жилы
Ток, А	Мощность, Вт	Ток, А	Мощность, кВт
0,50	0,80	6	1300
0,75	0,98	10	2200
1,00	1,13	14	3100
1,50	1,38	15	3300	10	2200
2,00	1,60	19	4200	14	3100
2,50	1,78	21	4600	16	3500
4,00	2,26	27	5900	21	4600
6,00	2,76	34	7500	26	5700
10,00	3,57	50	11000	38	8400
16,00	4,51	80	17600	55	12100
25,00	5,64	100	22000	65	14300

Как и показано в таблице, сечение жил зависит и от материала из которого изготовлен.

Как и зачем экономить электроэнергию на основании данных о расходе электричества бытовыми приборами.

Есть по меньшей мере две причины, почему нужно экономить электроэнергию. Это сбережение природных ресурсов и снижение вредных выбросов в атмосферу и уменьшение денежных расходов потребителя. Проанализируйте, сколько электричества расходует каждый прибор в вашем доме и можно ли уменьшить этот показатель. Если общий расход превышает принятую в России среднестатистическую норму потребления электроэнергии 350 кВт на одного человека в месяц, достаточно принять несложные меры. За счет чего можно экономить электроэнергию:

не оставлять без надобности включенным свет
если электроприбор не используется, выключать его из сети;

использовать только энергосберегающие лампы, их высокая стоимость быстро окупится, так как они работают значительно дольше простых ламп накаливания;

установить на компьютере экономный режим ожидания, через определенное время устройство отключится автоматически, а при переводе в активный режим «съест» меньше электрической энергии;

не оставлять открытыми окна при включенном кондиционере, заставляя его работать вхолостую;

поставить холодильник и морозильную камеру подальше от горячей батареи и окон, чтобы уберечь от теплых солнечных лучей;

размораживать холодильник, как только в морозилке образовалась наледь, она увеличивает расход электричества;

по возможности не использовать переходники и удлинители;

регулярно удалять в чайнике накипь, она заставляет расходовать большее количество электроэнергии на нагрев;

установить многотарифные счетчики, чтобы пользоваться энергоемкой техникой в ночное время, когда тарифы ниже почти в два раза.

Отдавайте предпочтение бытовым приборам с высоким классом энергоэффективности. С 2011 года вся домашняя техника от холодильников и стиральных машин до светильников маркируется специальными индексами – A, B, C, D, E, F, G.

Меньше всего энергии потребляет бытовая техника с маркировкой А, А+ и А++, ее относят к 1 классу энергосбережения, она экономит до 50-80% электроэнергии. Классы В и С сберегают от 10 до 50%. Остальные индексы означают, что электроприборы экономят незначительно или являются энергозатратными.

Экономия электричества актуальна для каждой семьи, ведь расходы на него – тяжелое бремя для домашнего бюджета. Зная, как рассчитать среднесуточное потребление электричества по каждому прибору, вы сможете снизить свои затраты.

Пример расчета полной мощности для электродвигателя.

Отдельный интерес представляет собой нагрузка, подключенная к трехфазной сети, так как электрические величины, протекающие в ней, напрямую зависят от номинальной нагрузки каждой из фаз. Но для наглядности примера мы не будем рассматривать, как найти мощность несимметричного прибора, так как это довольно сложная задача, а приведем пример расчета трехфазного двигателя.

Особенность питания и асинхронной и синхронной электрической машины заключается в том, что на обмотки может подаваться и фазное и линейное напряжение. Тот или иной вариант, как правило, обуславливается способом соединения обмоток электродвигателя. Тогда мощность будет вычисляться по формуле:

S = 3*Uф*Iф

В случае выполнения расчетов с линейным напряжением, чтобы найти мощность формула примет вид:

Активная и реактивная мощности будут вычисляться по аналогии с сетями переменного тока, как было рассмотрено ранее.

Теперь рассмотрим вычисления на примере конкретной электрической машины асинхронного типа. Следует отметить, что официальная производительность, указываемая в паспортных данных электродвигателя – это полезная мощность, которую двигатель может выдать при совершении оборотов вала. Однако полезная кардинально отличается от полной, которую можно вычислить за счет коэффициента мощности.

Шильд электродвигателя

Как видите, для вычислений с шильда мы возьмем следующую информацию об электродвигателе:

полезная производительность – 3 кВт, а в переводе на систему измерения – 3000 Вт;

коэффициент полезного действия – 80%, а в пересчете для вычислений будем пользоваться показателем 0,8;

тригонометрическая функция соотношения активных и реактивных составляющих – 0,74%;

напряжение, при соединении обмоток треугольником составит 220 В;

сила тока при том же способе соединения – 13,3 А.

С таким перечнем характеристик можно воспользоваться несколькими способами:

S = 1,732*220*13,3 = 5067 Вт

Чтобы найти искомую величину, сначала определяем активную составляющую:

P = Pполезная / КПД = 3000/0.8 = 3750 Вт

Далее полную по способу деления активной на коэффициент cos φ:

S = P/cos φ = 3750/0.74 = 5067 Вт

Как видите, и в первом, и во втором случае искомая величина получилась одинакового значения.

Источники

https://www.asutpp.ru/kak-opredelit-potreblyaemuyu-moschnost-elektropribora.html

https://elquanta.ru/teoriya/kak-rasschitat-potreblyaemuyu-moshhnost.html

https://220v.guru/fizicheskie-ponyatiya-i-pribory/moschnost/raschet-potreblyaemoy-elektricheskoy-moschnosti-elektropriborov.html

https://DomStrouSam.ru/raschet-moshhnosti-po-toku-i-napryazheniyu-shema-i-tablitsyi/

https://knigaelektrika.ru/poleznye-sovety/kak-rasschitat-rashod-elektroenergii-potreblyaemoj-priborami-doma-i-v-ofise.html

https://www.asutpp.ru/kak-nayti-moschnost.html

Источник

Загрузить PDF

Мощность (в ваттах, Вт), потребляемую электроприборами, можно вычислить по простой формуле. Для этого нужно знать значение силы тока (в амперах, А) и значение напряжения (в вольтах, В). Это важные расчеты, потому что они позволят вам экономить энергию, а значит и деньги.

1
Определите мощность источника питания. Вам понадобятся значения силы тока (I) и напряжения (V) источника питания. Для вычисления мощности (Р) нужно перемножить эти два значения. Сила тока – это количество тока (заряда), прошедшее через некоторую поверхность за некоторое время.^[1]. Напряжение – это величина, характеризующая электрическое поле, создаваемое током.
- Мощность равна произведению силы тока на напряжение, то есть 1 Вт = 1 А х 1 В. Формула: Р = I х V.^[2]
- Например, если сила тока равна 3 А, а напряжение равно 110 В, то мощность равна: 3 х 110 = 330 Вт. (Формула: Р = I х V, где Р – мощность).
- Вот почему внесистемной единицей измерения мощности является вольт-ампер. Как правило, сила тока указывается на автоматических выключателях (прерывателях цепи); указанное значение представляет собой максимальную силу тока, при котором срабатывает прерыватель. Также значения силы тока и напряжения указываются на корпусе электроприбора или в документации к нему. Значения силы тока и напряжения распространенных электроприборов можно найти в специализированных справочниках или в интернете (например, сила тока домашних светильников варьируется в пределах 15-20 А, а сила тока более мощных приборов – в пределах 20 – 60 А).^[3] Напряжение в электросети равно 120-240 В.
2
Вычислите силу тока или напряжение по аналогичной формуле. Для этого соответствующие величины нужно делить, а не умножать. Например, напряжение источника питания равно 24 В, а его мощность равна 40 Вт. ^[4]
- Сила тока источника питания равна 1,6 А. Так как Р = I x V, то I = Р/V = 40/24 = 1,6. ^[5]
- Вот еще один пример. Вам нужно выяснить, какую мощность потребляет потолочный вентилятор, при этом сила тока указана на самом вентиляторе. В этом случае найдите напряжение вентилятора (у его производителя или в интернете) и вычислите мощность, потребляемую вентилятором, перемножив силу тока и напряжение.
3
Вычислите мощность резистора. Для этого вам понадобятся значения силы тока (I) и напряжения (V) источника питания. Зависимость величин описывает закон Ома.^[6]
- Формула для вычисления мощности: Р = V x I. ^[7] Иногда мощность обозначают буквой W, а не Р.
- Формула усложняется, когда в течение некоторого промежутка времени мощность меняется. В этом случае учитывается временной интервал и вычисляется средняя мощность. Эту величину довольно сложно найти; в этом случае используется прибор, который называется ваттметр.
Реклама

1
Найдите онлайн-калькулятор. В интернете есть множество онлайн-калькуляторов, предназначенных для вычисления мощности. Такие калькуляторы делают расчеты в автоматическом режиме, то есть формулы вводить не нужно.^[8]
- В калькулятор нужно ввести только два значения – силу тока и напряжение. Затем нажмите кнопку «Посчитать», и вы получите значение мощности.
- Имейте в виду, что онлайн-калькуляторы не всегда выдают точное значение мощности, так как потребляемая мощность даже однотипных приборов может слегка варьироваться.
- На некоторых онлайн-ресурсах вы найдете потребляемую мощность, если зададите тип прибора, например, телевизор или компьютер. На других ресурсах представлены таблицы, в которых приводятся значения потребляемой мощности множества распространенных приборов (от музыкального проигрывателя до холодильника).^[9]
2
Осмотрите ваш прибор. Зачастую мощность указывается на корпусе прибора, например, на специальной наклейке.
- Как правило, такую наклейку можно найти на задней панели прибора. В большинстве случаев на наклейке указывается сила тока, напряжение и мощность прибора. Или же такая информация указывается на шильдике прибора.^[10]
- Ваттметры подключаются к приборам и показывают точные значения потребляемой этими приборами мощности. Потребляемая мощность приборов не является постоянной величиной и зависит от настроек приборов. Например, радиоприемник потребляет большую мощность, если включить его на полную громкость.
Реклама

1
Уясните важность вычисления мощности. Мощность – это скорость, с которой энергия преобразуется, передается или потребляется. Как правило, вы оплачиваете электроэнергию на основе потребленной мощности, измеряемой в ваттах. Мощность электроприбора – это количество энергии, которое потребляет этот прибор.^[11]
- Номинальная мощность – это мощность, необходимая для стабильной работы прибора. Например, номинальная мощность многих холодильников равна 500 Вт. Чтобы экономить электроэнергию (а значит и деньги), вычислите мощность, потребляемую всеми приборами в вашем доме; возможно, вы решите установить солнечные батареи или использовать генератор.
- Ток бывает переменным и постоянным. Переменный ток с течением времени изменяется по величине или направлению; такой ток подается по электросетям. Постоянный ток не меняется по величине или направлению; источниками такого тока являются аккумуляторы или батарейки.^[12]
- Стартовая мощность – это мощность, необходимая для запуска двигателя или компрессора прибора. Например, стартовая мощность холодильника равна 2000 Вт (она необходима для запуска двигателя и компрессора холодильника).
2
Подумайте об энергоэффективности. Любая мощность (электрическая, механическая, тепловая) измеряется в ваттах. Важно знать потребляемую мощность, чтобы экономить энергию.
- Если вы уменьшите потребляемую мощность, то сэкономите энергию и деньги. Рассмотрим пример. Вы купили две лампочки – мощность одной равна 100 Вт, а мощность другой равна 23 Вт. Если лампочка, мощность которой равна 100 Вт, дешевле, то можно предположить, что выгоднее покупать именно такие лампочки. Но если вы будете пользоваться обеими лампочками на протяжении длительного периода времени, то лампочка, мощность которой равна 23 Вт, сэкономит вам значительную сумму денег.^[13]
- Для вычисления разности мощностей просто вычтите одно значение мощности из другого. В нашем примере: 100 – 23 = 77 Вт. Когда вы оплачиваете электроэнергию, вы платите за каждый потребленный киловатт. Для конвертирования ватт в киловатты разделите значение в ваттах на 1000. Затем умножьте значение в киловаттах на количество часов, в течение которого работал определенный прибор. Вы получите значение в киловаттах-час (кВт-ч); умножьте это значение на стоимость киловатта электроэнергии, чтобы определить, сколько вам нужно заплатить.
- Например, в вашем доме 10 лампочек. Каждая лампочка потребляет 100 Вт. 10 х 100 = 1000 Вт. 1000 Вт разделите на 1000 и получите 1 кВт. Например, лампочки горели в течение 2000 часов (в год). Таким образом, 1 кВт х 2000 ч = 2000 кВт. Допустим, один киловатт-час стоит 5 руб. 2000 кВт-ч х 5 = 50000 руб. Таким образом, за пользование десятью лампочками в течение года вы заплатите 50000 руб.
Реклама

Советы

При расчетах помните о небольшой мощности, потребляемой некоторыми приборами даже тогда, когда они выключены, но подключены к источнику питания, например, к розетке. Если некоторый прибор выключен, но на нем горит светодиод, то такой прибор продолжает потреблять некоторую мощность.

Предупреждения

Если через инвертер пропустить слишком большую мощность, то он может выйти из строя.
Подключение чрезмерного числа приборов к инвертеру может привести к недостатку мощности для каждого прибора. Результатом этого может быть повреждение или отключение приборов.
При вычислении мощности по формуле вы получите приблизительное значение. Если вам нужно точное значение мощности, воспользуйтесь ваттметром.^[14]

Об этой статье

Эту страницу просматривали 456 641 раз.

Была ли эта статья полезной?

Источник