Калькулятор мощности – расчет по току, напряжению, сопротивлению

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

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.

Сэкономить средства можно при помощи установки автоматизированной системы. Она будет осуществлять контроль работы устройства и удельный расход электроэнергии, а также задействовать его только в тех случаях, когда температура будет ниже установленной нормы. В качестве регулирующих устройств выступают комнатный термостат с программируемым контроллером, которые производят измерение используемых киловатт.

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.

Холодильник: 160–550 кВт·ч в год

Сколько тратит

В отличие от остальной техники холодильник работает 24/7 — и этого не изменить. Поэтому при выборе важно смотреть на два показателя: класс энергопотребления и годовой расход кВт·ч — эти параметры есть в технических характеристиках.

Правда, бывают и ситуации, когда даже класс не играет решающей роли. Например, холодильник А++ может прожигать столько же, сколько и модель класса А, — это зависит от объёма, количества рефрижераторов и дополнительных функций.

Как сэкономить

Пожалуй, единственный способ сократить траты на холодильник — это продлить срок его службы. Для этого есть несколько простых советов:

• не устанавливайте холодильник рядом с плитой
• не ставьте внутрь горячую еду
• своевременно размораживайте — если нет функции No Frost.

Математика проста: если у вас сломался прибор класса А с затратами в 2000 рублей в год, можно заменить его на класс А++, который будет обходиться в 1000 рублей в год. Но при этом за саму покупку придётся отдать минимум 30 000 рублей — и «отобьётся» она только через 30 лет.

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.

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

Что это такое

Мощность — это физическая величина, которая равна скорости передачи или потребления энергии системой. Второе значение — отношение работы к промежутку времени, за который она была выполнена.

Большая часть бытовых приборов работает от электросети

Потребляемая бытовым прибором мощность — это количество электроэнергии, которая необходимо прибору для функционирования. Если устройство статично (неподвижно, например, телефон, лампа, плита), энергия преобразуется в тепло или свет, если устройство двигается (например, двигатель), ток преобразуется в механическую энергию.

Правильное определение мощности необходимо при планировании электросети, количества разветвлений и розеток (нужны ли дополнительные розетки, можно ли запитать несколько приборов от одной), при выборе защитных автоматов, при определении затрат на электричество (сколько тока будут потреблять все приборы).

Излишек приборов, подключенных к одной розетке, может привести к пожару.

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

Учимся считать

Когда человек считает свои собственные деньги, он быстро осваивает правильность счета. Как посчитать сколько света использовал? Больших сложностей в этом нет. Для начала надо снять показания за истекший месяц. На табло показан общий расход, но в квитанции по оплате есть три графы — начальные показания, конечные и расход.

Математика простая, надо из конечных показаний вычесть начальные и получим сумму цифр, которые и определяют расход за месяц. Все показания выражаются единицами потребленной мощности в час — кВт/час. За каждый кВт электроэнергии установлен тариф оплаты. Чтобы определить стоимость, надо полученную разницу умножить на стоимость 1 кВт. Результатом будет искомая сумма.

Все данные расчетов вписываются в квитанцию и оплачиваются. Оплата должна выполняться регулярно — один раз в месяц, потому что просрочка оплаты штрафуется начислением пени.

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.

Расход электроэнергии на освещение

Освещение – это важная часть расходов электроэнергии, которую можно сократить. Перед тем как посчитать электроэнергию от светильников, нужно узнать, какие лампочки используются. Классические лампы накаливания требуют большую мощность для работы и являются экономически невыгодным источником света. Чтобы уменьшить траты, повысить эффективность, коэффициент полезного действия и срок службы, рекомендуется поменять обычные лампы на светодиодные. Стоимость одного изделия достаточно высока, но она быстро окупается в процессе эксплуатации благодаря длительному сроку службы, малому потреблению электричества и высокой энергоэффективности. К тому же они полностью безопасны и не содержат в своем составе вредных компонентов, поэтому являются экономически выгодными для создания осветительной группы.

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.

Как правильно снять показания счетчика?

1. Индукционные – это «старинные» громоздкие приборы с вращающимся колесом.
2. Статические – или современные электрические.

У многих ещё стоят индукционные, но уже чётко видна тенденция перехода на электронные модели – они и считают точнее, и выглядят лучше, и не шумят.

При снятии показаний с индукционного прибора, обращают внимание на первые 5 цифр (у некоторых моделей 4). Последняя цифра обычно ставится немного отдельно или выделяется другим цветом, она относительно быстро вращается – ее, как правило, не пишут в квитанцию (для ровного и более простого счёта) – это показания после «запятой» в десятичной дроби

Последняя цифра обычно ставится немного отдельно или выделяется другим цветом, она относительно быстро вращается – ее, как правило, не пишут в квитанцию (для ровного и более простого счёта) – это показания после «запятой» в десятичной дроби.

Данные лучше снимать в один и тот же день месяца. В некоторых регионах страны принято самостоятельно звонить в МЭС или РЭС (в назначенный день) и сообщать показания.

В противном случае, организация делает расчёты исходя из среднего потребления за последние месяцы – эти данные и будут отражаться в квитанции.

Как снять показания с электронного счётчика, многотарифные показания

Электронный прибор может считать единый тариф, а может быть настроен на учёт для нескольких тарифов (разные тарифы вводятся в целях экономии – днём немного дороже обычного, а в ночное время намного дешевле).

В меню прибора выбирается нужный режим (смена режимов обычно производится многократным нажатием кнопки ввод):

• Т1 – для однотарифных.
• Т2 – для раздельной оплаты льготного периода с 23:00 до 7:00 утра.
• Т3 – один стандартный тариф и два льготных.

При поочерёдном выводе на дисплей этих режимов (Т1 и Т2), прибор будет показывать разные показания, которые «набежали» за месяц по данному тарифу.

Разница с предыдущими показаниями вычисляется для каждого тарифа отдельно.

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