§102. Измерение мощности и электрической энергии

Электротехническое изделие в соответствии со своим назначением потребляет (вырабатывает) активную энергию, расходуемую на совершение полезной работы. При постоянстве напряжения, тока и коэффициента мощности количество потребленной (выработанной) энергии определяется соотношением Wp = UItcosφ = Pt

где P=UIcosφ - активная мощность изделия; t - продолжительность работы.

Единицей энергии в СИ служит джоуль (Дж). В практике еще находит применение внесистемная единица измерения Ватт х час (Вт х ч). Соотношение между этими единицами следующее: 1 Вт-ч=3,6 кДж или 1 Вт-с=1 Дж.

В цепях периодического тока количество израсходованной или выработанной энергии измеряют индукционными или электронными э лектрическими счетчиками.

Конструктивно индукционный счетчик представляет собой микроэлектродвигатель, каждому обороту ротора которого соответствует определенное количество электрической энергии. Соотношение между показаниями счетчика и числом оборотов, совершенных двигателем, называют передаточным числом и указывают на щитке: 1 кВт х ч = N оборотов диска. По передаточному числу определяют постоянную счетчика C=1/N, кВт х ч/об; C=1000-3600/N Вт х с/об.

В СИ постоянная счетчика выражается в джоулях, так как число оборотов - безразмерная величина. Счетчики активной энергии выпускают как для однофазных, так и для трех- и четырехпроводных трехфазных сетей.

Рис. 1 . Схема включения счетчиков в однофазную сеть: а - непосредственное, б - черед измерительные трансформаторы

Однофазный счетчик (рис. 1 , а) электрической энергии имеет две обмотки: токовую и напряжения и может быть включен в сеть по схемам, подобным схемам включения однофазных ваттметров. Для исключения ошибок при включении счетчика, а следовательно, и ошибок учета энергии рекомендуется во всех случаях использовать схему включения счетчика, указанную на крышке, закрывающей его выводы.

Необходимо отметить, что при изменении направления тока в одной из обмоток счетчика диск начинает вращаться в другую сторону. Поэтому токовую обмотку прибора и обмотку напряжения следует включать так, чтобы при потреблении энергии приемником диск счетчика вращался в направлении, указанном стрелкой.

Токовый вывод, обозначенный буквой Г, подключают всегда со стороны питания, а к нагрузке подключают второй вывод токовой цепи, обозначенный буквой И. Кроме того, вывод обмотки напряжения, однополярный с выводом Г токовой обмотки, подключают также со стороны питания.

При включении счетчиков через измерительные трансформат оры тока необходимо одновременно учитывать полярность обмоток трансформаторов тока и трансформаторов напряжения (рис. 1, б).

Счетчики выпускают как для применения с любыми трансформаторами тока и трансформаторами напряжения - универсальные, в условное обозначение которых добавлена буква У, так и для применения с трансформаторами, номинальные коэффициенты трансформации которых указаны на их щитке.

Пример 1 . Универсальный счетчик, имеющий параметры Uп=100 В и I = 5 А, используют с трансформатором тока, имеющим первичный ток 400 А и вторичный 5 А, и трансформатором напряжения с первичным напряжением 3000 В и вторичным 100 В.

Определить постоянную схемы, на которую надо умножить показания счетчика для нахождения количества израсходованной энергии.

Постоянную схемы находят как произведение коэффициента трансформации трансформатора тока на коэффициент трансформации трансформатора напряжения: D = kti х ktu= (400 х 3000) /(5 х 100) =2400.

Подобно ваттметрам счетчики можно использовать с разными измерительными преобразователями, но в этом случае необходимо сделать перерасчет показаний.

Пример 2 . Счетчик, предназначенный для использования с трансформатором тока имеющим коэффициент трансформации kti1 = 400/5, и трансформатором напряжения с коэффициентом трансформации ktu1 = 6000/100, используется в схеме измерения энергии с другими трансформаторами, имеющими такие коэффициенты трансформации: kti2 = 100/5 и ktu2 =35000/100. Определить постоянную схемы, на которую надо умножить показания счетчика.

Постоянная схемы D = (kti2 х ktu2) / (kti1 х ktu1) = (100 х 35 000) /(400 х 6000) = 35/24 = 1, 4583.

Трехфазные счетчики, предназначенные для измерения энергии в трехпроводных сетях, конструктивно представляют собой два объединенных однофазных счетчика (рис 2 , а, б). Они имеют две токовые обмотки и две обмотки напряжения. Обычно такие счетчики называют двухэлементными.

Все сказанное выше о необходимости соблюдения полярности обмоток прибора и обмоток, используемых вместе с ним измерительных трансформаторов в схемах включения однофазных счетчиков, в полной мере относится и к схемам включения, трехфазных счетчиков.

Для отличия элементов друг от друга в трехфазных счетчиках выводы дополнительно обозначены цифрами, одновременно указывающими и порядок следования фаз питающей сети, подключаемых к выводам. Таким образом, к выводам, отмеченным цифрами 1 , 2, 3 подключают фазу L1 (А), к выводам 4, 5 - фазу L2 (В) и к выводам 7, 8, 9 - фазу L3 (С).

Определение показаний счетчика, включаемого с трансформаторами, рассмотрено в примерах 1 и 2 и полностью применимо к трехфазным счетчикам. Отме тим, что цифра 3, стоящая на щитке счетчика перед коэффициентом трансформации как множитель, говорит только о необходимости применения трех трансформаторов и поэтому при определении постоянной схемы не учитывается.

Пример 3 . Определить постоянную схемы для универсального трехфазного счетчика , используемого с трансформаторами тока и напряжения, 3 х 800 А/5 и 3 х 15000 В / 100 (форма записи специально повторяет запись на щитке).

Определяем постоянную схемы: D = kti х ktu = (800 х 1500) /(5-100) =24000

Рис. 2. Схемы включения трехфазных счетчиков в трехпроводную сеть: а - непосредственное для измерения активной (прибор Р11 ) и реактивной (прибор P1 2) энергии, б - через трансформаторы тока для измерения активной энергии

Известно, что при изменении при разных токах I может быть получено одно и то же значение активной мощности UIcosφ , а следовательно, и активной составляющей тока Ia = Icosφ .

Увеличение коэффициента мощности приводит к уменьшению тока I при заданной активной мощности и поэтому улучшает использование линий передач и другого оборудования. С уменьшением коэффициента мощности при постоянной активной мощности требуется увеличить ток I, потребляемый изделием, что приводит к возрастанию потерь в линии передач и другом оборудовании.

Поэтому изделия с низким коэффициентом мощности потребляют от источника дополнительную энергию Δ Wp, необходимую для покрытия потерь, соответствующих возросшему значению тока. Эта дополнительная энергия пропорциональна реактивной мощности изделия и при условии постоянства во времени значений тока, напряжения и коэффициента мощности может быть найдена по соотношению Δ Wp = kWq = kUIsinφ , где Wq = UIsinφ - реактивная энергия (условное понятие).

Пропорциональность между реактивной энергией электротехнического изделия и энергией, вырабатываемой дополнительно на станции, сохраняется и при изменении напряжения, тока и коэффициента мощности во времени. На практике реактивную энергию измеряют внесистемной единицей (вар х ч и производными от нее - квар х ч, Мвар х ч и др.) с помощью специальных счетчиков, которые конструктивно полностью подобны счетчикам активной энергии и отличаются только схемами включения обмоток (см. рис. 2 , а, прибор P12 ).

Все расчеты, связанные с определением измеренной счетчиками реактивной энергии, аналогичны рассмотренным выше расчетам для счетчиков активной энергии.

Следует обратить внимание на то, что энергия, расходуемая в обмотке напряжения (см. рис. 1 , 2), счетчиком не учитывается, и все затраты несет производитель электроэнергии, а энергия, потребляемая токовой цепью прибора, учитывается счетчиком т. е. затраты в этом случае относят на счет потребителя.

Помимо энергии с помощью счетчиков электрической энергии можно определить и некоторые другие характеристики нагрузки. Например, по показаниям счетчиков реактивной и активной энергии можно определить значение средневзвешенного tgφ нагрузки: tgφ = Wq/Wp, гд е Wз - количество энергии, учтенное счетчиком активной энергии, за данный промежуток времени, Wq - то же, но учтенное счетчиком реактивной энергии за тот же период времени. Зная tgφ , по тригонометрическим таблицам находят cosφ .

Если оба счетчика имеют одинаковые передаточное число и постоянную схемы D, можно найти tgφ нагрузки для данного момента. Для этого за один и тот же промежуток времени t= (30 - 60) с одновременно отсчитывают число оборотов nq счетчика реактивной энергии и число оборотов np счетчика активной энергии. Тогда tgφ = nq/np.

При достаточно постоянной нагрузке можно по показаниям счетчика активной энергии определить ее активную мощность.

Пример 4 . Во вторичной обмотке трансформатора включен счетчик активной, энергии с передаточным числом 1 кВт х ч = 2500 об. Обмотки счетчика включены через трансформаторы тока с kti = 100/5 и напряжения с ktu = 400/100. За 50 с диск сделал 15 оборотов. Определить активную мощность.

Постоянная схема D = (400 х 100) /(5 х 100 ) =80. Учитывая передаточное число, постоянная счетчика С = 3600/N = 3600/2500= 1,44 кВт х с/об. С учетом постоянной схемы C" = CD= 1,44 х 80= 11 5,2 кВт х с/об.

Таки м образом, n оборотов д иска соответствуют расходу энергии Wp = С"n= 115,2 [ 15= 1728 кВт х с. Следовательно, мощность нагрузки Р= Wp/t = 17,28/50 = 34,56 кВт.

Один из принципов Методики Формирования Событий рекомендует нам быть сильным на пути к желанным целям. Причем быть сильным не физически (что тоже неплохо, но не обязательно), а сильным внутренне, энергетически.

Под понятием «сила» или «внутренняя энергия» в данном случае мы понимаем некоторую очень тонкую субстанцию, которую мы получаем из пищи, воздуха, от других людей, из природы, от эгрегоров разного уровня, из Космоса и любых других источников, о которых вы знаете или что-то слышали. В различных системах верований она называется терминами «биоэнергия», «прана», энергия «ци» и т.д. Мы не будем использовать ни один из этих терминов, а постараемся обойтись словом «энергия».

Мало кто занимается хоть какими-то упражнениями или системами оздоровления. Поэтому энергетические возможности современного человека, не занимающегося специальными техниками типа йоги или цигуна, чаще всего очень ограничены.

Между тем уровень нашей энергетики определяет исполнителей “заказов” и скорость их выполнения.

Консультация Экстрасенса-целителя. Помощь получают все, кто о ней попросит!

OKhelps — платформа №1 бесплатных онлайн семинаров.

Обучайся легко, проведи время с пользой → https://okhelps.com/

Получайте ответы на интересующие Вас вопросы от экспертов!

Киловатт - кратная единица, образованная от «Ватт»

Ватт

Ватт (Вт, W) - системная единица измерения мощности.
Ватт - универсальная производная единица в системе СИ, имеющая специальное наименование и обозначение. Как единица измерения мощности, «Ватт» был признан в 1889г. Тогда же эта единица и была названа в честь Джеймса Уатта (Ватта).

Джеймс Ватт - человек, который придумал и сделал универсальную паровую машину

Как производная единица системы СИ, «Ватт» был включён в неё в 1960г.
С тех пор, в Ваттах измеряется мощность всего подряд.

В системе СИ, в Ваттах, допускается измерять любую мощность - механическую, тепловую, электрическую и т.д. Также допускается образование кратных и дольных единиц от исходной единицы (Ватт). Для этого рекомендовано использовать набор стандартных префиксов системы СИ, вида - кило, мега, гига и т.д.

Единицы измерения мощности, кратные ватт:

1 ватт
1000 ватт = 1 киловатт
1000 000 ватт = 1000 киловатт = 1 мегаватт
1000 000 000 ватт = 1000 мегаватт = 1000 000 киловатт = 1гигаватт
и т.д.

Киловатт-час

В системе СИ нет такой единицы измерения.
Киловатт-час (кВт⋅ч, kW⋅h) - это внесистемная единица, которая выведена исключительно для учёта использованной или произведённой электроэнергии. В киловатт-часах учитывается количество потреблённой или произведённой электроэнергии.

Использование «киловатт-час», как единицы измерения, на территории России регламентирует ГОСТ 8.417-2002, в котором однозначно указано наименование, обозначение и область применения для «киловатт-час».

Скачать ГОСТ 8.417-2002 (cкачиваний: 2305)

Выдержка из ГОСТ 8.417-2002 «Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин», п.6 Единицы, не входящие в СИ (фрагмент таблицы 5).

Внесистемные единицы, допустимые к применению наравне с единицами СИ

Для чего нужен киловатт-час

ГОСТ 8.417-2002 рекомендует использовать «киловатт-час», как основную единицу измерения для учёта количества использованной электроэнергии. Потому что «киловатт-час» - это наиболее удобная и практичная форма, позволяющая получать наиболее приемлемые результаты.

При этом, ГОСТ 8.417-2002 абсолютно не возражает против использования кратных единиц, образованных от «киловатт-час» в тех случаях, когда это уместно и необходимо. Например, при лабораторных работах или при учёте выработанной электроэнергии на электростанциях.

Образованные кратные единицы от «киловатт-час» выглядят, соответственно:

1 киловатт-час = 1000 ватт-час,
1 мегаватт-час = 1000 киловатт-час,
и т.д.

Как правильно писать киловатт-час⋅

Правописание термина «киловатт-час» по ГОСТ 8.417-2002:

полное наименование нужно писать через дефис:
ватт-час, киловатт-час
краткое обозначение нужно писать через точку:
Вт⋅ч, кВт⋅ч, kW⋅h

Прим. Некоторые браузеры неверно интерпретируют HTML-код страницы и вместо точки (⋅) отображают знак вопроса (?) или иной кракозябр.

Аналоги ГОСТ 8.417-2002

Большинство национальных технических стандартов нынешних постсоветских стран увязаны со стандартами бывшего Союза, поэтому в метрологии любой страны постсоветского пространства можно найти аналог российского ГОСТ 8.417-2002, либо ссылку на него, либо его переработанный вариант.

Обозначение мощности электроприборов

Общепринятая практика - обозначать мощность электроприборов на их корпусе.
Возможно следующее обозначение мощности электрооборудования:

в ваттах и киловаттах (Вт, кВт, W, kW)
(обозначение механической или тепловой мощности электроприбора)
в ватт-часах и киловатт-часах (Вт⋅ч, кВт⋅ч, W⋅h, kW⋅h)
(обозначение потребляемой электрической мощности электроприбора)
в вольт-амперах и киловольт-амперах (VA, кVA)
(обозначение полной электрической мощности электроприбора)

Единицы измерения для обозначения мощности электроприборов

ватт и киловатт (Вт, кВт, W, kW) - единицы измерения мощности в системе СИ Используются для обозначения общей физической мощности чего угодно, в том числе и электроприборов. Если на корпусе электроагрегата стоит обозначение в ваттах или киловаттах - это значит, что этот электроагрегат, во время своей работы, развивает указанную мощность. Как правило, в «ваттах» и «киловаттах» указывается мощность электроагрегата, который является источником или потребителем механического, теплового или иного вида энергии. В «ваттах» и «киловаттах» целесообразно обозначать механическую мощность электрогенераторов и электродвигателей, электронагревательных приборов и агрегатов и т.д. Обозначение в «ваттах» и «киловаттах» производимой или потребляемой физической мощности электроагрегата происходит при условии, что применение понятия электрической мощности будет дезориентировать конечного потребителя. Например, для владельца электронагревателя важно количество полученного тепла, а уже потом - электрические расчёты.

ватт-час и киловатт-час (Вт ⋅ч, кВт ⋅ч, W ⋅h, kW ⋅h) - внесистемные единицы измерения потребляемой электрической энергии (потребляемой мощности). Потребляемая мощность - это количество электроэнергии, расходуемое электрооборудованием за единицу времени своей работы. Чаще всего, «ватт-часы» и «киловатт-часы» применяются для обозначения потребляемой мощности бытовой электротехники, по которой её собственно и выбирают.

вольт-ампер и киловольт-ампер (ВА, кВА, VA, кVA) - Единицы измерения электрической мощности в системе СИ, эквивалентные ватт (Вт) и киловатт (кВт). Используются в качестве единиц измерения величины полной мощности переменного тока . Вольт-амперы и киловольт-амперы применяются при электротехнических расчётах в тех случаях, когда важно знать и оперировать именно электрическими понятиями. В этих единицах измерения можно обозначать электрическую мощность любого электроприбора переменного тока. Такое обозначение будет наиболее соответствовать требованиям электротехники, с точки зрения которой - все электроприборы переменного тока имеют активную и реактивную составляющие, поэтому общая электрическая мощность такого прибора должна определяться суммой её частей. Как правило, в «вольт-амперах» и кратным им единицам измеряют и обозначают мощность трансформаторов, дросселей и других, чисто электрических преобразователей.

Выбор единиц измерения в каждом случае происходит индивидуально, на усмотрение производителя. Поэтому, можно встретить от разных производителей, мощность которых указана в киловаттах (кВт, kW), в киловатт-часах (кВт⋅ч, kW⋅h) или в вольт-амперах (ВА, VA). И первое, и второе, и третье - не будет ошибкой. В первом случае производитель указал тепловую мощность (как нагревательного агрегата), во втором - потребляемую электрическую мощность (как электропотребителя), в третьем - полную электрическую мощность (как электроприбора).

Поскольку бытовое электрооборудование достаточно маломощное, чтобы учитывать законы научной электротехники, то на бытовом уровне, все три цифры - практически совпадают

Учитывая вышеизложенное можно ответить на главный вопрос статьи

Киловатт и киловатт-час | Какая разница?

Самая большая разница заключается в том, что киловатт - это единица измерения мощности, а киловатт-час - это единица измерения электроэнергии. Путаница и неразбериха возникает на бытовом уровне, где понятия киловатт и киловатт-час отождествляются с измерением производимой и потребляемой мощности бытового электроприбора.
На уровне бытового прибора-электропреобразователя - разница только в разделении понятий выдаваемой и потребляемой энергии. В киловаттах измеряется выдаваемая тепловая или механическая мощность электроагрегата. В киловатт-часах измеряется потребляемая электрическая мощность электроагрегата. Для бытового электроприбора цифры вырабатываемой (механической или тепловой) и потребляемой (электрической) энергии практически совпадают. Поэтому, в быту нет никакой разницы, в каких понятиях выражать и в каких единицах измерять мощность электроприборов.
Связывание единиц измерения киловатт и киловатт-час применимо только для случаев прямого и обратного преобразования электрической энергии в механическую, тепловую и т.д.
Совершенно недопустимо применять единицу измерения «киловатт-час» в случае отсутствия процесса преобразования электроэнергии. Например, в «киловатт-час» нельзя измерять потребляемую мощность дровяного отопительного котла, но можно измерять потребляемую мощность электрического отопительного котла. Или, например, в «киловатт-час» нельзя измерять потребляемую мощность бензинового двигателя, но можно измерять потребляемую мощность электромотора
В случае прямого или обратного преобразования электрической энергии в механическую или тепловую, увязать киловатт-час с другими единицами измерения энергии можно при помощи онлайн-калькулятора сайта tehnopost.kiev.ua:

- Вольт (часто обозначается просто V) - это величина напряжения, которое толкает ток по цепи. В Европе ток, снабжающий домашние строения, обычно имеет напряжение в 240 вольт, хотя напряжение может варьировать до 14 вольт выше или ниже этой величины.

- Ампер (амп. или А, для сокращения) - это величина, которая используется для измерения силы тока, т.е. количества электрических заряженных частиц, называемых электронами, которые проходят через данную точку цепи каждую секунду. Биллионы электронов необходимы, чтобы получить один ампер. Величина, выраженная в амперах, определяется частично напряжением и частично сопротивлением.

- Ом - величина, служащая для измерения сопротивления. Она названа в честь немецкого физика 19 века Георга Симона Ома, который установил закон, гласящий, что сила тока, проходящего через проводник, обратно пропорциональна сопротивлению. Этот закон можно выразить уравнением: Вольты/Омы = Амперы. Следовательно, если вам известны две из названных величин, вы можете вычислить и третью.

- Ватт (W) - это величина энергии, показывающая, какое количество тока в приборе потребляется в любой момент. Соотношение между вольтами, амперами и ваттами выражено другим уравнением, которое поможет вам сделать любые расчеты. Они вам могут понадобиться для вычислений в данной книге:

Вольты х Амперы = Ватты

Принято пользоваться киловаттом (kW) как единицей энергии для крупных вычислений. Один киловатт равен одной тысяче ваттов.

- Киловатт-час - это величина для измерения полного количества потребляемой энергии. Например, если вы из расходуете 1 kW энергии за 1 час, это будет отражено на счетчике, и это значение израсходованной электроэнергии будет включено в вашу книгу расчета за электричество.

5 Единицы измерения тепловой энергии

Значение потребленной тепловой энергии (количества теплоты ) может выводиться измерения – Гкал, ГДж, МВтч, кВтч. тепловая энергия может передаваться потребителю с помощью двух видов теплоносителей: горячая вода или водяной пар.

Тепловая энергия может быть измерена в виде:

теплоты (количество теплоты), которая является характеристикой процесса теплообмена и определяется количеством энергии, получаемым (отдаваемым) телом в процессе теплообмена; в международной системе единиц (СИ) измеряется в джоулях (Дж), устаревшая единица - калория (1 кал = 4,18 Дж)).

энтальпии теплоносителя , которая является термодинамическим потенциалом (или функцией состояния) и определяется массой, температурой и давлением теплоносителя, в международной системе единиц (СИ) измеряется в калориях

Энтальпию теплоносителя, используют в качестве меры (количественной характеристики) тепловой энергии. Технологические особенности тепловой энергии предопределяют своеобразие его отпуска и приемки и, как следствие, порядок учета тепловой энергии, который зависит, во-первых, от вида теплоносителя, с помощью которого передается тепловая энергия; во-вторых, от системы теплоснабжения, подразделяющейся на открытые водяные (или паровые) и закрытые.

Измерение тепловой энергии и ее учет не являются тождественными понятиями, поскольку измерение есть нахождение значения физической величины опытным путем при помощи средств измерения, а учет тепловой энергии - использование результатов измерения.

Международная система единиц подскажет любому человеку, в чём измеряется электроэнергия. Такая информация нужна для того, чтобы правильно и безопасно использовать в домашних условиях электрические бытовые приборы.

Единицы измерения напряжения

Напряжение измеряется в вольтах. Чтобы снабдить электроэнергией частные дома используется однофазная сеть с напряжением 220 Вольт.

Но, существует также и трёхфазная сеть, для которой напряжение равно 380 Вольт. В 1000 Вольтах состоит 1 киловольт. Согласно этому показателю, напряжение 220 и 380 Вольт равно 0,22 и 0,4 киловольт.

Измерение силы тока

Сила тока представляет собой потребляемую нагрузку, которая возникает во время работы бытовых приборов или оборудования. Её измеряют в амперах.

Измерение сопротивления

Сопротивление является важным показателем, который показывает, с каким противодействием материалу проходит электроток. При замере сопротивления специалист сможет сказать, рабочий ли электрический прибор или же он вышел из строя. Сопротивление измеряется в Омах.

Человеческое тело имеет сопротивление от двух до десяти килоОм.

Для оценки сопротивляемости материалов, чтобы в дальнейшем их использовать для производства электротехнических продуктов используется показатель удельного сопротивления проводника. Такой показатель зависит от площади поперечного сечения и длины проводника.

Измерение мощности

Количество электроэнергии, которую потребляют приборы за определённую единицу времени, называют мощностью. Она измеряется в Ваттах, киловаттах, мегаваттах, гигаваттах.

Измерение электроэнергии по счётчику

Для определения потребления электроэнергии в квартире или доме используют такое измерение как 1 киловатт за 60 минут. Когда проводится запись потребления электричества важно мощность умножить на время, чтобы правильно измерить электроэнергию.

Теперь вам известно, в чём измеряется электричество. Теперь без труда сможете определить мощность прибора и какое напряжение в розетке, чтобы не вывести его из строя. Благодаря описанным показателям можно избежать серьёзных и опасных ошибок в использовании электрических приборов.

Термин электроэнергия (электрическая энергия, электричество) является физическим и широко распространенным термином. В быту и промышленности он означает процесс производства (выработки), передачи и распределения электроэнергии, которая может быть получена 2 способами:

от энергопоставляющей компании;
с помощью , называемых генераторами.

Единицей измерения потребления электроэнергии является кВт-час. Электричество обладает рядом положительных свойств и благодаря им она широко применяется во всех отраслях нашего хозяйства и, конечно, в быту. К ним относят:

простоту выработки;
возможность передачи на огромные расстояния;
способность преобразовываться в другие виды энергии;
легко и просто распределяться между разными потребителями.

В настоящее время тяжело представить производство, сельское хозяйство и быт людей без использования электричества. С его помощью освещаются здания, помещения и территории, работает различная техника , оборудование и устройства, передвигается электротранспорт, обогреваются дома и производственные площади, осуществляется связь и многое другое.

Генерация (преобразование различных видов энергии в электрическую) электроэнергии происходит с помощью тепло-, гидро-, ядерной и альтернативной энергетики . Вырабатывается электроэнергия на специальных электростанциях, функционирование и принцип действия которых определяется их названием.

Активная и реактивная электроэнергия

Передача электроэнергии осуществляется по линиям воздушным или кабельным. Такие линии называют электрическими сетями . Расчет потребляемой электроэнергии с абонентами производится с учетом полной мощности тока, проходящего через электрическую цепь. Затраты полной мощности делят на 2 показателя энергии:

активная;
реактивная.

Активная энергия, которая является составляющей выработанной полной мощности (измеряется в кВ·А), совершает полезную работу и у большинства электроприборов в расчетах она совпадает с ней. Например, если в паспорте на какое-то устройство (утюг, электропечь, обогреватель и т.д.) указана активная мощность в кВт, то и полная мощность будет такой же, только уже в кВ·А.

В электрических цепях с реактивными элементами (емкостной или индуктивной нагрузкой) часть полной мощности расходуется не на совершение полезной роботы . Это и будет реактивная электроэнергия. Такое понятие характерно для цепей переменного тока. Здесь присутствует такое явление, как несоответствие фазы напряжения фазе тока. Происходит или ее опережение (при емкостной нагрузке) или отставание (при индуктивной нагрузке). Потери происходят из-за нагревания. Многие бытовые и промышленные приборы и оборудование имеют реактивную составляющую (электродвигатели, переносной электроинструмент, бытовая техника и т.д.). Тогда при расчете за потребленную электроэнергию вводят поправочный коэффициент мощности. Обозначается он как cos fi и его величина лежит обычно в пределах от 0,6 до 0,9 (указывается в паспортных данных на конкретное электроустройство). Например, если в паспорте переносного инструмента указана мощность в 0,8 кВт и значение cos = 0,8, то в этом случае полная потребляемая мощность составит - 1 кВт(0,8/0,8). Считается негативным явлением и при уменьшении показателя cos снижается полезная мощность.

Обратите внимание! При отсутствии или потере паспорта на конкретное электроустройство для вычисления полной мощности применяют коэффициент cos = 0,7.

Чем выше значение cos , тем меньше потери активной электроэнергии и, конечно, такое электричество будет стоить дешевле. Для повышения этого коэффициента используются различные компенсирующие устройства. Это могут быть генераторы опережающего тока, батареи конденсаторов и др. устройства.

Помимо передачи по проводникам существует еще беспроводная передача электроэнергии. В данный момент существует технология беспроводной зарядки мобильных телефонов и некоторых , электромобилей и т.п. Они имеют ограничения по дальности и малую эффективность передачи энергии, поэтому говорить об их широком применении не приходится.

Ватт (обозначение: Вт , W ) - в системе СИ единица измерения мощности.

Для расчётов, связанных с мощностью, не всегда удобно использовать ватт сам по себе. Иногда, когда измеряемые величины очень большие или очень маленькие, гораздо удобнее пользоваться единицей измерения со стандартными приставками, что позволяет избежать постоянных вычислений порядка значения. Так, при проектировании и расчёте радаров и радиоприёмников чаще всего используют пВт или нВт, для медицинских приборов, таких как ЭЭГ и ЭКГ, используют мкВт. В производстве электричества, а также при проектировании железнодорожных локомотивов, пользуются мегаваттами (МВт) и гигаваттами (ГВт).

Из-за схожих названий, киловатт и киловатт-час часто путают в повседневном употреблении, особенно когда это относится к электроприборам. Однако эти две единицы измерения относятся к разным физическим величинам . В ваттах и, следовательно, киловаттах измеряется мощность, то есть количество энергии, потребляемое прибором за единицу времени. Ватт-час и киловатт-час являются единицами измерения энергии, то есть ими определяется не характеристика прибора, а количество работы, выполненной этим прибором.

Эти две величины связаны следующим образом. Если лампочка мощностью в 100 Вт работала на протяжении 1 часа, её работа потребовала 100 Вт·ч энергии, или 0,1 кВт·ч. 40-ваттная лампочка потребит такое же количество энергии за 2,5 часа. Мощность электростанции измеряется в мегаваттах, но количество проданной электроэнергии будет измеряться в киловатт-часах (мегаватт-часах).

Следовательно Килова́тт-час (кВт·ч) - внесистемная единица измеренияработы или количества произведенной энергии. Используется преимущественно для измерения потребления электроэнергии в быту, народном хозяйстве и для измерения выработки электроэнергии в электроэнергетике.

Интересные факты

С помощью 1 кВт·ч можно добыть 75 кгугля, 35 кгнефти, испечь 88 буханок хлеба, выткать 10 метровситца, вспахать 2,5 соткиземли

Энергия вещества - это его способность выполнять работу. Существует много видов энергии. Химикам наиболее "интересна" кинетическая и потенциальная энергия.

1. Кинетическая энергия

Кинетическая энергия - энергия движения.

Любое движущееся тело обладает кинетической энергией. Чем больше масса тела и его скорость - тем большей кинетической энергией оно обладает. При соприкосновении с другим телом часть кинетической энергии передается этому телу. Например, ударив бильярдным кием по шару, мы передаем ему (шару) какую-то часть кинетической энергии - шар начинает двигаться. При соударении его с другим шаром, часть энергии опять передается (перераспределяется) и в движении будут уже два шара. Кинетическая энергия может превращаться в энергию другого вида. Так на гидроэлектростанции кинетическая энергия падающей воды преобразуется в электрическую энергию, вырабатываемую турбиной генератора.

Помните закон сохранения энергии? - "Энергия никуда не исчезает бесследно и не появляется из ниоткуда - она лишь переходит из одного вида в другой" (тут следует сделать оговорку, что это не относится к ядерным реакциям).

2. Потенциальная энергия

Потенциальная энергия - это "скрытая" энергия , которая зависит от положения тел и способна проявиться при определенных условиях.

Так, сосулька, свисающая с крыши дома, не обладает кинетической энергией (поскольку она не движется), но зато у нее есть "неплохая" потенциальная энергия (которая тем больше, чем массивнее сосулька и выше крыша дома). При определенных условиях (когда солнышко хорошо пригреет) сосулька может оторваться и упасть на землю. В этом случае, заложенная в ней потенциальная энергия перейдет в кинетическую.

Однако, химикам такие аспекты потенциальной энергии не интересны. Их интересует потенциальная энергия, заложенная в химических связях:
- как энергия, съеденной нами пищи, хранится в организме?
- почему автомобиль без бензина не едет?...

3. Как измерить энергию

Физикам измерить потенциальную и кинетическую энергии тела не составляет трудности. Для этого надо знать массу тела, его скорость (кинетическая энергия) или расстояние до земли (потенциальная энергия).

Для химиков задача усложняется.

Потенциальная энергия, хранящаяся в химических связях, зависит от вида и количества связей, которые могут быть разорваны.

Для измерения кинетической энергии вещества достаточно измерить его температуру. При этом измеряется средняя кинетическая энергия частиц, которые движутся в веществе.

Мера общего количества энергии какого-либо вещества - это его теплота. Например, температура воды в вашем стакане и в Черном море может быть одинакова. Но, чтобы повысить ее, скажем на 1°С, надо совершенно разное количество энергии для стакана и для моря. Т.о., можно сказать, что теплота учитывает такой компонент вещества, как объем.

Единица измерения теплоты в системе СИ является Джоуль. Однако, "в ходу" и другая метрическая система - калория (кал):

1 кал = 4,184 Дж

Калория довольно маленькая единица измерения:

Поэтому, чаще используют килокалорию (ккал): 1 ккал = 1000 кал.

Все пользователи электроприборов прежде, чем приобрести новое устройство, желают знать, как рассчитать потребляемую мощность. Это необходимо, чтобы спланировать нагрузку на домашнюю электросеть или конкретный источник питания. Также мощность – важнейший показатель для примерного расчета затрат на электроэнергию.

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.

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

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.

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

Измеритель мощности

Проблема точного расчета энергопотребления телевизора или дисплея компьютера сводится к качеству сборки экрана, энергосберегающим функциям и к шаблонам использования оборудования конкретным пользователем. Хороший способ точно узнать потребление конкретного электроприбора – использовать специальный ваттметр для измерений мощности бытовых устройств.

Этот измерительный прибор является недорогим, но безопасным и эффективным средством определить потребляемую мощность. Ваттметр подключается непосредственно в розетку, а затем в его розеточный вход включается электроприбор.

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 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.

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.