Как посчитать потребляемую мощность приборов и расход электроэнергии

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.

Какие шторы лучше подойдут к разным цветам обоев: примеры с фото

Что такое установленная мощность?

Многие модели электротехнического оборудования имеют специальную маркировку, которая указывает на количество тока, выдаваемое во время их нормальной работы в штатном режиме (номинальная величина).

Приборы энергопотребления

Чтобы выполнить расчет, суммируются номинальные значения этих показателей для всех устройств, работающих от электричества и размещенных на объекте. Под рассматриваемым понятием понимают ту мощность, которая генерируется или потребляется промышленным предприятием, территориальной единицей или обособленной отраслью. В качестве номинала может быть взят активный или полный показатель.

Действующая электроустановка

В энергетической промышленности под этим понятием подразумевают наибольшую активность электрической установки при работе в течении длительного промежутка времени без зафиксированных перегрузок, согласно технической инструкции.

Важно! Расчет рассматриваемой величины играет важную роль в процессе проектирования электрических установок. Полученные данные станут залогом бесперебойной работы оборудования на протяжении долгого времени

Предметы-трансформеры

Что такое установленная мощность

Для того чтобы заранее спланировать установку в доме или квартире бытовой техники и оборудования, необходимо произвести оценку максимальной мощности, потребление которой будет осуществляться из электрической сети. Простое арифметическое сложение мощностей всех имеющихся потребителей не дает точных результатов, из-за своей неэффективности и неэкономичности.

Как правило, при такой оценке используются определенные факторы, учитывающие коэффициент использования и разновременность работы подключенных устройств. Кроме того, учитываются не только действующие, но и предполагаемые нагрузки. В результате, получается установленная мощность, измеряемая в кВт или кВА.

Значение установленной мощности будет равно сумме номинальных мощностей каждого прибора и устройства. Однако это значение не будет фактически потребляемой мощностью, которая практически всегда выше номинала. Данный параметр необходимо знать для того, чтобы правильно выбрать номинальную мощность того или иного устройства.

В промышленном производстве существует понятие полной установленной мощности. Этот показатель представляет собой арифметическую сумму полных мощностей каждого отдельно взятого потребителя. Он не совпадает с максимальной расчетной полной мощностью, поскольку при его расчетах используются различные коэффициенты и поправки.

Что такое расчетная мощность?

Под этим определением понимают установленный показатель, позволяющий подключить некое количество единиц техники одновременно. Если превысить их допустимое число, защитная автоматическая система может выйти из строя. Расчет установленной мощности выполняется путем суммирования этого показателя, которым характеризуется каждый подключенный прибор в системе.

Вам это будет интересно Формулы электрического тока

Важно! Межэтажное пространство жилого дома снабжено электрощитом и вводным устройством, от которого проложены кабели до каждой квартиры. В случае, когда система располагается в жилом помещении, в него прокладывают кабель с необходимым сечением

Для защиты разводящих линий устанавливают автомат, счетное устройство и щит для равномерного распределения нагрузок на каждой линии.


Электрощит

Общие правила расчета нагрузки

На первый взгляд, рассчитать потенциальную нагрузку на генератор для частного дома не так уж сложно, но есть несколько тонкостей, на которых погорели (в прямом и переносном смыслах) многие домашние электростанции у многих хозяев. Рассмотрим же, в чем подвох.

Активная нагрузка

Многие из читателей, возможно, догадались, что самый простой способ найти нагрузку на генератор – посчитать суммарную мощность всех электроприборов в здании. Этот подход правилен лишь частично – он показывает только активную нагрузку. Активная нагрузка – это та мощность, которая тратится без задействования электрического мотора и не предполагает вращения крупных деталей или серьезного сопротивления.

Например, у электрического чайника, обогревателя, компьютера и обыкновенной лампочки совершенно вся их мощность включается в активную нагрузку. Все эти приборы, а также другие, подобные им, всегда потребляют примерно одинаковое количество энергии, которое где-нибудь на коробке или в инструкции значится как мощность.

Реактивная

Электрические приборы, оснащенные полноценными моторами, в момент включения имеют свойство потреблять значительно (иногда – в несколько раз) больше энергии, чем в процессе работы. Поддерживать работу двигателя всегда проще, чем его разгонять, потому в момент своего включения такая техника запросто может вырубить свет во всем доме – вы могли наблюдать нечто подобное в сельской местности при попытке включить насос, сварочный аппарат, строительную технику вроде перфоратора или шлифмашины, ту же электропилу. Между прочим, точно по такому же принципу работает и холодильник. При этом много энергии надо только для реактивного старта, буквально на секунду или две, а в дальнейшем устройство будет создавать лишь сравнительно небольшую активную нагрузку.

Другое дело, что покупатель, ошибочно учтя только активную мощность, рискует остаться без света в момент запуска реактивной техники, и хорошо еще, если генератор после такого фокуса будет в рабочем состоянии. В погоне за потребителем, который заинтересован в покупке экономного агрегата, производитель на самом видном месте может указать именно активную мощность, и тогда домашняя электростанция, купленная с расчетом только на активную нагрузку, не спасет. В инструкции к каждому реактивному прибору следует поискать показатель, известный как cos Ф, он же коэффициент мощности. Значение там будет меньше единицы – оно показывает долю активной нагрузки в общем потреблении. Отыскав значение последней, разделяем ее на cos Ф – и получаем реактивную нагрузку.

Но и это не все – есть еще такое понятие, как пусковые токи. Именно они у реактивных приборов создают максимальную нагрузку в момент включения. Рассчитывать их надо по коэффициентам, которые в среднем можно отыскать в интернете для каждого типа устройств. Потом на этот коэффициент надо умножить наши показатели нагрузки. У условного телевизора значение коэффициента пусковых токов предсказуемо равняется единице – это не реактивный прибор, потому дополнительной нагрузки при запуске не будет. Зато у дрели такой коэффициент – 1,5, у болгарки, компьютера и микроволновки – 2, у перфоратора и стиралки – 3, а у холодильника и кондиционер – все 5! Таким образом, охлаждающая техника в момент включения, пусть и на секунду, сама по себе потребляет мощность в несколько киловатт!

Что это такое

Полная мощность (ВА, кВА) характеризуется потребляемой нагрузкой (например, ИБП) двух составляющих, а также отклонением формы электрического тока и напряжения от гармонической. С мощностью электротока человеку приходится сталкиваться и в быту и на производстве, где применяются электрические приборы. Каждый из них потребляет электроток, поэтому при их использовании всегда необходимо учитывать возможности этих приборов, в том числе заложенные в них технические характеристики.

Значение полной мощности — вычисление формулы

Чтобы определить работу мощности за одну секунду, на практике применяется формула для производительности постоянного тока. Следует отметить, что данная физическая величина меняется во времени и для выполнения практического расчета совершенно бесполезна. Для вычисления среднего значения производительности требуется интегрирование по времени.

Обратите внимание! С целью определения данного показателя в электрической цепи, где периодически происходит смена напряжения и тока, средняя ёмкость вычисляется по передаче мгновенной мощности в течение определённого времени. Как вычисляется ёмкость по другой формуле. Как вычисляется ёмкость по другой формуле

Как вычисляется ёмкость по другой формуле

Есть определенная категория людей, которая интересуется вопросом, какая бывает мощность. Активная производительность делится на следующие категории: фактическую, настоящую, полезную, реальную.

Ёмкость, преобладающая в электрических цепях постоянного тока, которая при этом получает нагрузку постоянного тока, определяется простым произведением напряжения по показателям нагрузки и потребляемого тока. Данная величина вычисляется по формуле: P = U х I. Данный результат показывает, что фазовый угол между током и напряжением отсутствует в электрических цепях постоянного тока. То есть отсутствует коэффициент производительности.

Синусоидальный сигнал намного усложняет процесс. Так как фазовый угол между током и напряжением может значительно отличаться друг от друга. Поэтому среднее значение определяется по следующей формуле:

P = U I Cosθ

Важно! Если в соединениях переменного тока фиксируется активная (резистивная) производительность, тогда для вычисления данного показателя применяется формула следующего характера: P = U х I. Мощность трёхфазной цепи. Мощность трёхфазной цепи

Мощность трёхфазной цепи

Подставив числовые значения, получим

м2.

Ответ:
S
= 710-3
м2.

Задача
4.
Найти
внутреннее сопротивление генератора,
если известно, что мощность, выделяемая
во внешней цепи, одинакова при двух
значениях внешнего сопротивления R1
= 5 Ом и R2
= 0,2 Ом. Найти КПД генератора в каждом из
этих случаев.

Дано:
Решение

Р1
= Р2

Мощность, выделяемая во внешней цепи,
Pa
=
I2R.
По закону Ома

R1
= 5 Ом для замкнутой цепи
тогда.

R2
= 0,2 Ом Используя условие задачи Р1
= Р2,
получим

r
-?

Преобразуя
полученное равенство, находим внутреннее
сопротивление источника r:

Ом.

Коэффициентом
полезного действия называется величина

,

где
Ра
– мощность, выделяемая во внешней цепи;
Р
– полная мощность.

Ответ:
r
= 1 Ом;
=
83 %;=
17 %.

Задача
5.
ЭДС батареи
Е
= 16 В, внутреннее сопротивление r
= 3 Ом. Найти сопротивление внешней цепи,
если известно, что в ней выделяется
мощность Ра
= 16 Вт. Определить КПД батареи.

Дано:

Решение

Е
= 16 В Мощность, выделяемая во
внешней части цепи Ра
=
I2R.

r
=
3 Ом
Силу тока найдём по закону Ома для
замкнутой цепи:

Ра
= 16 Вт тогда
или

-
? R
— ? Подставляем числовые значения
заданных величин в это квадратное
уравнение и решаем его относительно R:

Ом;
R2
= 9 Ом.

Ответ:
R1
= 1 Ом; R2
= 9 Ом;

Задача
6.
Две
электрические лампочки включены в сеть
параллельно. Сопротивление первой
лампочки 360 Ом, сопротивление второй
240 Ом. Какая из лампочек поглощает большую
мощность? Во сколько раз?

Дано:

Решение

R1
= 360 Ом Мощность, выделяемая в
лампочке,

R2
= 240 Ом
P
= I
2R
(1)


?
При параллельном соединении на лампочках
будет одинаковое напряжение, поэтому
сравнивать мощности лучше, преобразовав
формулу (1) используя закон Ома

тогда

При параллельном
соединении лампочек большая мощность
выделяется в лампочке с меньшим
сопротивлением.

Ответ:

Задача
7.
Два
потребителя сопротивлениями R1
= 2 Ом и R2
= 4 Ом подключаются к сети постоянного
тока первый раз параллельно, а второй
– последовательно. В каком случае
потребляется большая мощность от сети?
Рассмотреть случай, когда R1
= R2.

Дано:

Решение

R1
= 2 Ом Потребляемая от сети мощность

R2
= 4 Ом
(1)


?где
R
– общее сопротивление потребителей;
U
– напряжение в сети. При параллельном
соединении потребителей их общее
сопротивление
а при последовательномR
= R1
+ R2.

В
первом случае, согласно формуле (1),
потребляемая мощность
а во второмоткуда

Таким образом, при
параллельном подключении нагрузок
потребляется большая мощность от сети,
чем при последовательном.

При

Ответ:

Задача
8.
. Нагреватель
кипятильника состоит из четырёх секций,
сопротивление каждой секции R
= 1 Ом. Нагреватель питается от аккумуляторной
батареи с Е
=
8В и внутренним
сопротивлением r
= 1 Ом. Как следует подключить элементы
нагревателя, чтобы вода в кипятильнике
нагрелась в максимально короткий срок?
Каковы при этом полная мощность,
расходуемая аккумулятором, и его КПД?

Дано:

R1
= 1 Ом

n
= 4

Е
=
8 В

r
= 1 Ом

Решение

Максимальную
полезную мощность источник даёт в
случае, если внешнее сопротивление R
равно внутреннему r.

Следовательно,
чтобы воданагрелась
в максимально короткий срок, нужно
секции включить так,

чтобы
R
=
r.
Это условие выполняется при смешанном
соединении секций (рис.12.2.а,б).

Мощность,
которую расходует аккумулятор, равна
Р
= IE.
По закону Ома для замкнутой цепи
тогда

Вычислим
32
Вт;

Ответ:
Р
= 32 Вт;
= 50 %.

Задача
9*.
Ток в
проводнике сопротивлением R
= 12 Ом равномерно убывает от I
= 5 А до нуля в течение времени
= 10 с. Какое количество теплоты выделяется
в проводнике за это время?

Дано:

R
= 12 Ом

I
= 5 А

I
= 0

 =
10 с

Q— ?

Решение

Так
как сила тока в проводнике изменяется,
то для подсчёта количества теплоты
формулой Q
=
I2Rt
воспользоваться нельзя.

Возьмём
дифференциал dQ
=
I
2Rdt,
тогда
В силу равномерности изменения тока
можно записатьI
=
kt,
где k
– коэффициент пропорциональности.

Значение
коэффициента пропорциональности k
найдём из условия, что при
= 10 с ток I
= 5 А, I
= k,
отсюда

Подставим
числовые значения:

Дж.

Ответ:
Q
= 1000 Дж.

Как повысить расчетную мощность

Если технические условия позволяют выделить дополнительную мощность, в этом случае на руки выдается соответствующее разрешение на выполнение электромонтажных работ. В итоге будет произведен ввод дополнительного кабеля необходимого сечения, определяемого специалистами. Это позволит выдерживать все предполагаемые нагрузки.

Однако на практике решение этой проблемы сопряжено с большими трудностями, прежде всего это связанными с согласованиями в различных структурах и инстанциях. Кроме того, дополнительные мощности отсутствуют и взять их просто негде. Существующие сети и так уже работают с полной нагрузкой. Иногда дополнительные мощности находятся в другом районе, что потребует прокладки к дому новой кабельной линии. Внутри дома также выполняется прокладка нового магистрального силового кабеля. Все изменения оформляются документально и фиксируются в техническом паспорте жилища.

Особые сложности возникают в домах старой постройки с однофазными линиями и отсутствующим заземлением. Здесь не поможет замена старой электропроводки на более новую, пропускная способность все равно останется старой и не позволит включать дополнительные приборы. В этом случае потребуется полная замена проводки на трехфазную линию с установкой всех необходимых защитных и распределительных устройств.

Расчетные таблицы мощности и сечения

Расчет мощности трехфазной сети

Расчет тока по мощности и напряжению

Калькулятор сечения провода по мощности

Сечение кабеля и мощность

Расчет автомата по мощности 380

Как снизить потребление электроэнергии бытовыми приборами

Для снижения расхода электрической энергии, которую расходуют бытовые приборы, существует несколько действенных приемов. Хороший результат дает использование энергосберегающего холодильника, который может работать в таком режиме круглый год, независимо от погодных условий.

Систему освещения в доме лучше организовать с использованием современных светодиодных или энергосберегающих ламп. Их установка позволит не только экономить электроэнергию, они также характеризуются более длительным периодом работы. Хороший эффект дает установка местного освещения на кухне, в спальне, прихожей, в гостиной, что также позволяет экономить электроэнергию.

Обратите внимание! Использование удлинителей и переходников увеличивает потребление электроэнергии.

Холодильники и морозильные камеры следует своевременно размораживать. Наличие излишков льда на внутренних стенках устройств способствует увеличению расхода электроэнергии.

Советы по экономии потребления электроэнергии.

Во время работы компьютера можно выбрать для него оптимальный режим энергопотребления. Он будет автоматически выключаться, когда будет находиться в бездействии определенное время. При выходе из режима сна энергии понадобится намного меньше, в сравнении с обычным включением.

На заметку! Снизить затраты на электроэнергию удастся при установке многотарифного счетчика, ночные и дневные показания которого исчисляются по разным тарифам. Ночью стоимость электричества ниже.

При работе обогревательных приборов можно использовать теплоотражающие экраны, которые способствуют увеличению теплоотдачи и снижению потребления электроэнергии.

При выборе бытовой техники следует учитывать, сколько ватт (киловатт) расходует прибор в час. Лучше отдавать предпочтение экономичным устройствам, которые будут удовлетворять заявленным требованиям, при этом экономить энергоресурс, необходимый для их функционирования.

Правила и нормативы

Электрификация любого объекта осуществляется в соответствии с ТУ, разработанными кампанией, предоставляющей услуги электроснабжения. В одном из пунктов данного документа указываются параметры выделяемой мощности для сети потребителя. Энергоснабжающая компания формирует ТУ на основании заявленной мощности, обоснованной расчетами.

При электрификации жилых и общественных зданий руководствуются СП 31 110 2003 и временной инструкцией PM 2696 01. Согласно данным документам жилые дома, относящиеся к 1-й категории, не нормируются по выделению мощности. То есть, если имеется техническая возможность, то ТУ на подключение таких объектов формируется на основании поданной заявки.

Для жилых домов 2-й категории предусмотрено две нормы электрификации:

  1. 5 – 7 кВт, на частный дом или квартиру, с газовыми плитами.
  2. 8 – 11 кВт – с электрическими плитами.

При этом нижний порог выделения мощности предусмотрен для малогабаритных квартир в домах, строящихся по программе социального жилья. Заметим, что эти нормы установлены относительно недавно, для электроустановок жилых объектов, построенных до 2006 года, они были ниже.

Советы опытных огородников и отзывы о сорте Журавинка

Расчет необходимой мощности

Данный расчет понадобится, чтобы понять будет ли достаточным объем выделенной электрической мощности для квартиры или дома. Для этого понадобится рассчитать величину максимальной нагрузки, просуммировав соответствующие параметры всех электроустановок потребителя. Причем необходимо принимать в расчет все бытовые электроприборы, которые могут быть включены одновременно.

Как правило, вся необходимая информация указывается на наклейке, прилепленной к корпусу оборудования, или приведена в документации. В том случае, если наклейка стала нечитабельной, а технический паспорт потерялся, можно воспользоваться таблицей, где приведена типовая активная мощность бытового оборудования.


Таблица ориентировочной потребляемой мощности различной бытовой техники

Рассчитав суммарное потребление, не спешите считать работу завершенной, необходимо добавить резерв с учетом возможного увеличения нагрузки со временем. Как правило, размер резерва устанавливают в 20-30% от расчетных параметров.

Сложив эти две величины, мы получим результат, который можно сравнить с разрешенной мощностью. Если она окажется меньше расчетных нагрузок, имеет смысл задуматься о заявке на получение дополнительных 1 кВт или 3 кВт. Подробно о присоединении дополнительных киловатт будет рассказано ниже.

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.

Что такое расчетная мощность

Не только в новых, но и в старых домах владельцы жилья подключают новые виды бытовой техники и оборудования. Увеличение нагрузки может вызвать сбои в работе электрической сети, поэтому вопрос мощности подведенного кабеля нужно выяснить заранее. Эту информацию можно найти в акте разграничения балансовой ответственности или в справке о разрешенных мощностях, где указывается конкретная расчетная и установленная мощность.

Определение расчетной мощности известно также как мощность одновременного включения. Данный параметр указывает на возможное подключение установленного количества потребителей, имеющихся в квартире. В случае включения излишнего оборудования, автоматические защитные устройства просто выйдут из строя. Сумма мощностей всех приборов будет соответствовать установленной мощности. Однако в случае одновременного включения, в сети возникнут значительные перегрузки, что приведет к срабатыванию защитных устройств. Именно средства защиты позволяют установить определенный предел нагрузки, разрешенный для конкретного жилья.

Во многом значение расчетной мощности зависит от ввода. Каждая лестничная площадка оборудуется электрощитком с вводным автоматом, через который осуществляется ввод в квартиру кабеля с необходимым сечением. После этого внутри помещения размещаются все остальные элементы системы электроснабжения, в том числе и щит с устройствами распределения нагрузки по отдельным линиям.
В большинстве домов старой постройки подключено однофазное питание с напряжением 220 В. Именно такое подключение препятствует чрезмерной нагрузке на линию и не дает возможности подключения всех современных приборов. Эта проблема решается с помощью трехфазного ввода на 380 вольт. Он состоит из трех линий, перераспределяющих на себя общую нагрузку. В случае интенсивного энергопотребления происходит равномерное распределение нагрузки на каждую фазу.

Поэтому прежде чем планировать приобретение бытовой техники и оборудования, необходимо заранее выяснить, какой ток подведен в квартиру. Если подведены три фазы, то никаких проблем не будет, поскольку на один ввод приходится от 14 до 20 кВт, что позволяет свободно подключать все необходимые приборы. Однако в старых постройках с однофазным вводом и алюминиевым кабелем, максимальная мощность нагрузки составляет всего 4 кВт. В этом случае об использовании каких-либо устройств, кроме освещения не может быть и речи. Потребуется выделение дополнительной мощности, и по данному вопросу необходимо обращаться в соответствующие службы.

Расчет необходимой мощности

Данный расчет понадобится, чтобы понять будет ли достаточным объем выделенной электрической мощности для квартиры или дома. Для этого понадобится рассчитать величину максимальной нагрузки, просуммировав соответствующие параметры всех электроустановок потребителя. Причем необходимо принимать в расчет все бытовые электроприборы, которые могут быть включены одновременно.

Как правило, вся необходимая информация указывается на наклейке, прилепленной к корпусу оборудования, или приведена в документации. В том случае, если наклейка стала нечитабельной, а технический паспорт потерялся, можно воспользоваться таблицей, где приведена типовая активная мощность бытового оборудования.


Таблица ориентировочной потребляемой мощности различной бытовой техники

Рассчитав суммарное потребление, не спешите считать работу завершенной, необходимо добавить резерв с учетом возможного увеличения нагрузки со временем. Как правило, размер резерва устанавливают в 20-30% от расчетных параметров.

Сложив эти две величины, мы получим результат, который можно сравнить с разрешенной мощностью. Если она окажется меньше расчетных нагрузок, имеет смысл задуматься о заявке на получение дополнительных 1 кВт или 3 кВт. Подробно о присоединении дополнительных киловатт будет рассказано ниже.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий