кВт, кВт*ч и кВт/ч
С точки зрения банальной энергетики энергия — это материя, которая производится электростанцией, хранится в аккумуляторе и тратится лампочками.
Мощность
Мощность — скорость перемещения или преобразования энергии. Это количество энергии, перемещаемое или преобразуемое в единицу времени.
кВт
Единица мощности.
кВт*ч
Единица энергии — не системная, но основная в быту. Как видно из записи, получается умножением единицы мощности (кВт) на единицу времени (ч).
Пример 1.
У вас есть 2 обогревателя, мощностью 1 кВт каждый. Вы греетесь об них 1 час. Электричество по 4 рубля за кВт*ч.
2 * 1 кВт * 1 ч * 4 руб/[кВт*ч] = 2 [кВт*ч] * 4 руб/[кВт*ч] = 8 руб
Пример 2.
У вас есть 1 обогреватель мощностью 1 кВт. Вы греетесь об него 2 часа. Электричество по 4 рубля за кВт*ч.
1 * 1 кВт * 2 ч * 4 руб/[кВт*ч] = 2 [кВт*ч] * 4 руб/[кВт*ч] = 8 руб
Обратите внимание на арифметику единиц измерения. Именно в ней кроется физический смысл вычислений.
кВт * ч = [кВт*ч]
[кВт*ч] / [кВт*ч] = 1
[кВт*ч] * руб / [кВт*ч] = руб * 1 = руб
[кВт*ч] + [кВт*ч] = [кВт*ч]
кВт/ч
кВт в час — единица скорости строительства электростанций. Основная характеристика электростанции — её установленная мощность (кВт). Суммарное количество электростанций построенное за некоторое время делённое на это время (ч) — скорость строительства (кВт/ч). На практике используется кратная ей — МВт/год.
Если Ваш текст не посвящён макроэкономическим показателям, то кВт/ч (как и кВт в час) в нём встречаться не должен.
Капитализация
Ещё раз посмотрим на единицу энергии: кВт*ч.
к — десятичная приставка «кило» (маленькая «к»). Десятичные приставки чувствительны к регистру и нажатие на SHIFT в неподходящий момент может привести к ошибке в миллиард раз и больше. К счастью, на данный момент не существует десятичной приставки «К» (если не считать двоичную K=1024).
Вт — сокращение от фамилии Ватт. Пишется с большой буквы, как и все имена.
ч — обычная единица. Пишется с маленькой буквы.
Тема, конечно, выглядит по-детски на фоне «Мифов современной популярной физики», но нужно иногда разбираться и с основами.
В чём измеряется мощность в потребляемой элекроэнергии?
Мощность — в Ваттах. Но если речь о потреблённой электроэнергии (то, что «накручивает» счётчик в киловатт-часах) , то это не мощность, а работа.
Киловатт-час (кВт·ч) — внесистемная единица измерения РАБОТЫ или энергии. Используется преимущественно для измерения потребления электроэнергии в быту и народном хозяйстве и измерения выработки электроэнергии в электроэнергетике.
1 кВт·ч равен энергии, потребляемой устройством мощностью 1 киловатт в течение одного часа. Отсюда 1 кВт·ч = 1000 Вт.
Следует заметить, что правильно писать именно кВт·ч (мощность умножить на время) . Написание «кВт/ч» , часто употребляемое во многих СМИ, неправильно.
Такое обозначение могло бы соответствовать изменению мощности с течением времени, но никак не количеству энергии. Столь же неправильно использовать киловатт вместо киловатт-часа, что также является распространённой ошибкой.
Разница между ВА и Вт
Электрика, как и многие другие области технических направлений, изобилует собственной терминологией, зачастую малопонятной даже людям, знакомым с одноименным разделом физики по школьной программе. Именно оттуда мы узнали про вольты и амперы, с ваттами и киловаттами нас ближе познакомили платежки ЖКХ, но многие термины остаются загадкой, особенно для дилетантов или тех, кто не блистал в школе знаниями по физике.
Наверно каждому из владельцев того или иного электрического устройства при изучении паспорта на него доводилось сталкиваться с разночтениями. В одном случае потребляемая прибором мощность обозначается Вт (ватты), в другом ВА (вольт-амперы). Почему используются разные единицы измерения, и в какой мере они соответствуют друг другу, попробуем разобраться ниже.
Для начала познакомимся с понятиями реактивных и активных мощностей. Активная потребляемая мощность идет целиком на выполнение определенной работы, неважно будет ли это нагрев электрическим чайником воды, перемещение вентилятором воздуха либо освещение лампочкой накаливания комнаты. Измеряется потребляемая активная мощность в ваттах и киловаттах (1 кВт = 1000 Вт). Однако в реальных электрических сетях с переменным током приходится учитывать еще и реактивную мощность, порождаемую нелинейными нагрузками, она не участвует в выполнении полезной работы, тем не менее, дополнительно нагружает сеть. Поэтому конечная потребляемая мощность потребителя электрической энергии (полная мощность) представляет собой алгебраическую сумму активной и реактивной мощностей, а измеряется она в вольт-амперах.
Каким образом ватты связаны с вольт-амперами?
Итак, мы выяснили, что в ВА измеряется полная мощность (S), равная произведению 1 ампера, протекающего через зажимы входных контактов на 1 вольт измеренного на них напряжения. В ваттах и киловаттах измеряется активная потребляемая электрическая мощность (P) и связаны эти два вида мощности коэффициентом мощности, именуемым cos ϕ. Зависимость мощностей достаточно простая:
из нее понятно, что активная мощность всегда меньше либо равна полной (cos ϕ ≤ 1). Таким образом, из приведенной выше формулы понятно, что активную мощность можно всегда определить по формуле:
и таким образом перевести вольт-амперы в ватты.
Совпадать величины активной и реактивной мощности будут при чисто активной нагрузке, например для ламп накаливания или ТЭНов водонагревателей, имеющих коэффициент мощности практически равный 1.
В зависимости от оборудования величина cos ϕ может колебаться в широких пределах, причем за удовлетворительное значение принято считать величину коэффициента мощности в 0.65 – 0.8. Уметь перевести ВА в ватты необходимо для того, чтобы реально оценить мощность того или иного прибора. К примеру, если рассматривать характеристику ИБП (источника бесперебойного питания) с заявленной мощностью 1000 ВА и вольтамперной характеристикой 60%, в ваттах такой источник питания обычно способен выдавать не более 600 ватт. При подсчете нагрузки также необходимо учитывать и характеристики всех ее составляющих, поскольку суммарное превышение нагрузки в ваттах выше 600 Вт делают такой источник бесперебойного питания непригодным для использования.
Кроме того значения полных мощностей в вольт-амперах необходимо учитывать при расчете электрических сетей. Именно полная мощность требует обеспечения необходимой их пропускной способности и должна быть учтена при расчетах сечений кабелей и проводов, допустимых номиналов защитной автоматики.
Остались вопросы?
Заполните форму обратно связи ниже, наши специалисты свяжутся с Вами, проконсультируют, расскажут про возможные способы решения Вашей задачи.
Как определить потребляемую мощность электроприбора?
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
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 = U 2 /R.
U = 230 В, а сопротивление измеряется тестером. Далее следует простой расчет по формуле
P = 48 400/R Вт.
Например, при R = 200 Ом получаем мощность Р = 240 Вт.
Метод не учитывает так называемое реактивное сопротивление прибора, которое создается в первую очередь входными трансформаторами и дросселями, и поэтому получаемая оценка дает некоторое завышение.
Используем электросчетчик
При определении мощности по счетчику можно поступить двумя различными способами. В обоих случаях от бытовой сети должен питаться только тестируемый прибор. Все без исключения остальные потребители должны быть отключены.
При первом подходе для замера мощности привлекается оптический индикатор счетчика, интенсивность вспышек которого пропорциональна потребляемой мощности. Коэффициент пропорциональности указан на лицевой панели в единицах imp/kWh или имп/кВтч, рисунок 1, где imp – количество импульсов (вспышек индикатора) на один киловатт час.
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.