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

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.

Подводя итог

Итак, где в реальной жизни Вам могут понадобиться переводы из Вт в киловатты и наоборот:

• Умение применять такие простые расчёты в жизни поможет планировать траты на электричество;
• Знание единиц измерений поможет определить сечение провода для электрической проводки и выбрать подходящие защитные устройства;
• На разных приборах стоят разные значения, поэтому можно подогнать их к единому значению и суммировать.
• Такие знания просты и необходимы каждому человеку, поскольку такие измерения относятся к вычислениям по физике в классах средней школы.

Теперь Вы знаете, как правильно переводы Ватты в Киловатты, как сделать противоположное действие и зачем это нужно. Пусть физические величины не пугают Вас, ведь производить расчёты легко и интересно!

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.

Косинус фи для различных потребителей – таблица

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

Рассмотрим на примерах

В жизни перевод Киловатты в Ватты и наоборот встречаются довольно часто. Рассмотрим несколько примеров, когда такие вычисления могут пригодиться.

1. Электрический двигатель имеет мощность 1,5 кВт. Нужно понять, какова мощность двигателя будет в Вт. Умножаем киловатты на тысячу. Получаем:
2. Таблицы значений содержать номинальный режим механической мощности, равную девяти сотням Ватт. В Киловаттах получаем следующее:

Киловатты постоянно встречаются в нашей жизни.

Например, при оплате электричества, оно часто измеряется в киловаттах за один час использования энергии. Это показывает, сколько энергии потребляет объект за один час работы. При этом мощность приборов часто вычисляется в Ваттах.

Если мы хотим узнать, сколько за час тратится 500 Ватт, нужно произвести следующее вычисление:

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

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.

Сколько потребляет стиралка за месяц

Да, я знаю, что после поста про кипячение чая в микроволновке все ждут сравнения чайника с электроплитой, но для этого ваттметр не годится, т.к. у плиты другая розетка, и для измерений придется использовать электросчетчик, отключив все остальные потребители в квартире, а до этого никак не доходят руки. Я обязательно это сделаю в скором времени.

А пока я постараюсь ответить на вопрос, действительно ли стоит заморачиваться с тем, чтобы ставить стиралку на ночь, чтобы сэкономить на ночном тарифе на электроэнергию, и вообще, много ли она потребляет. Неожиданно? Сам в шоке, но меня давно интересовал этот вопрос.

Стиралка у меня Electrolux EWS 10410W, вот такая:

Она имеет следующие параметры эффективности:

Тут, кстати, указано расчетное потребление энергии, в конце попробуем прикинуть расчеты с ним.

Так как классах энергоэффективности я не шарю, нарыл шпаргалку:

Добавлю, что современные стиралки имеют класс «А» с кучей плюсов, то есть моя стиралка считается еще середнячком.

Я взял ваттметр и засунул его куда-то под кухонный гарнитур в зад стиралки, оставив в таком виде на месяц. Через месяц доставать его было лень (туда очень трудно подлезть), поэтому показания я снял на 37-й день измерений. Вот что я там увидел:

За 37 дней стиралка потребила 10.67 кВт*ч, что соответствует 8.8 кВт*ч/месяц.

Теперь о количестве стирок. За это время было сделано 10 стирок. Чаще всего стирка ставилась на 2 часа при 60 градусах, отжим 1000 об/мин, но пару раз было час-полтора, 40 градусов и 900 об/мин.

Перейдем к подсчетам.

У нас в Санкт-Петербурге дневной тариф 4.06 руб/кВт*ч, ночной — 2.34 руб/кВт*ч. Таким образом, при дневном тарифе стиралка намотает за месяц 35.72 руб

, при ночном —
20.59 руб
. Разница составляет
15.13 руб
в месяц. Это даже меньше, чем экономия за счет отказа от электрочайника! При этом цена одной стирки получилась 4.3/2.5 руб за день и ночь соответственно (не считая 3 руб за воду).

А теперь сравним наши замеры с расчетами исходя из паспорта стиралки. Для этого возьмем:

суммарное время стирок — 18.5 ч, средняя загрузка стиралки — 3 кг (прикинул исходя из 4.5 кг максимальных по паспорту), расход по паспорту 0.19 кВт*ч/кг, все перемножаем, получаем расчетное потребление за 37 дней — 10.55 кВт*ч, за месяц — 8.7 кВт*ч

. Божечки, сошлось!

Вывод: утверждение о возможности сэкономить на ночных стирках немного преувеличено, проще не париться и запускать стиралку когда удобно. Но если 15 руб в месяц не лишние, то лучше ставить на ночь.

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.

Подробнее о соотношении значений

Ватты — это производные единицы. Это значит, что значения выражаются с помощью основных системных единиц. Один Вт — это мощность работы одного джоуля за одну секунду. Значит, мощность выглядит так:

К тому же, ватты могут быть выражены через джоули и ньютоны.

Люди используют приставки, чтобы обозначить, что величина кратна десяти по отношению к исходному значению. Кило — распространённая приставка, в переводе с греческого языка это означает 1000.

Если это приставка использована, значит, показатель был увеличен в десять раз.

Формула перевода Вт в киловатты будет выглядеть так:

Киловаттами обозначается мощность множества электрических приборов, которые мы используем каждый день.

Это и пылесосы, и микроволновые печи, и многие другие устройства. Двигатели в машинах тоже вычисляются этой величиной, хотя в машинах эта величина может быть представлена и в лошадиных силах.

Но лошадиная сила находится вне системы, и используется с момента, когда мощность машины вычислялась по числу коней, которым она могла противостоять. Значение кВт перевести в них довольно просто:

Таким образом, как можно понять из сказанного выше, 1 кВт равняется тысяче Вт. По сравнению с первой формулой (1), вторая будет выглядеть так:

Чтобы перевести Вт в кВт, нужно значение Вт десятикратно увеличить.

Чтобы получить из кВт Ватты, нужно соответственно провести обратную операцию и значение кВт разделить на десять в минус третей степени.

Существуют таблицы, которые могут значительно облегчить вычисление. Например:

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