Как посчитать потребляемую мощность оборудования

Как посчитать потребляемую мощность оборудования – Металлы, оборудование, инструкции

> Теория > Как рассчитать потребляемую мощность

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.

Бытовые электроприборы

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.

Потребляемая мощность, указанная на электроприборе

Но не всегда эта информация доступна. Тогда на помощь приходят простая формула и измерительные приборы.

Основная формула, с помощью которой ведется расчет потребляемой мощности:

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

В чем измеряется мощность

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:

1. 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;
2. Подсоединить мультиметр к устройству в режиме измерения сопротивления и затем определить ток по формуле I = U/R, зная напряжение. Затем посчитать мощность.

Измерение сопротивления ТЭНа мультиметром

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.

Бытовой ваттметр

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:

1. Есть электронные приборы учета, которые сразу показывают, какова потребляемая мощность. Для этого надо просто воспользоваться соответствующими кнопками, найдя активную мощность;
2. 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;
3. Если установлен индукционный счетчик, мощность рассчитывается в несколько этапов.

Расчет мощности по счетчикам

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.

Таблица потребляемой мощности

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:

1. По возможности постараться не использовать старые модели холодильников, телевизоров и других бытовых электроприборов, которые рассчитаны на значительно большее потребление;
2. 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.

1. 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.

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/kak-rasschitat-potreblyaemuyu-moshhnost.html

Как найти мощность узнать электропотребление дома, рассчитать суммарный расход, распределить нагрузку

Во время работы электрооборудование потребляет электроэнергию. Единицей измерения потреблённой электроэнергии является величина квт*час (Вт*час). Она определяется как произведение мощности на время работы.

Потребитель расплачивается с поставщиком по потреблённой электроэнергии, которая измеряется электрическими счётчиками. Показания счётчика умножаются на тариф.

Поэтому, как найти мощность, интересует не только тех, кто непосредственно работает с электричеством.

Расчёт потребляемой мощности

Расчёт электроэнергии по мощности можно произвести и самостоятельно, так как формула расчёта потребления электроэнергии нетрудная. Для этого надо определить суммарную мощность устройств и умножить на время, которое они проработали.

Расчёт можно сделать и по интернету: отдельные сайты предлагают калькуляторы для данных целей. Знание электропотребления фирмы, производства или дома, позволит выбрать необходимые электроматериалы и устройства защиты.

Чтобы определить потреблённую электроэнергию, надо узнать мощность каждого потребителя (устройства). Мощность P обычно указывается в паспорте на аппаратуру, даже на электролампочку. Как выбрать P, если она не указана в документе или на шильдике устройства. P можно определить по напряжению питания и потребляемому току.

Величина напряжения — это 220 или 380 вольт и обозначается буквой U. Сила тока цепи определяется при работающем устройстве с помощью амперметра или токоизмерительных клещей и обозначается I.

Перемножая напряжение U на величину измеренного тока, получим нужную P для однофазной сети на 220 вольт. P=U*I. Как правило, P на устройство указывается в его паспорте.

При проектировании расположения электропроводки в помещении необходимо электропотребители равномерно распределить по нагрузке и на несколько групп (на 2 или 3- 4) для того, чтобы предохранять каждую группу в отдельности.

Для выбора автомата определяем суммарную мощность группы. Формула расчёта потребления электроэнергии по мощности представляет собой сумму потребляемой мощности каждого устройства.

Потребление электроэнергии, как рассчитать стоимость оплаты онлайн калькулятором или по формулам: 2 методики для домашнего мастера

Рачительный хозяин умеет пользоваться всеми благами электричества и при этом умудряется экономить деньги за его оплату законными методами. Особых секретов здесь нет.

Просто надо хорошо представлять, что такое потребление электроэнергии, как рассчитать ее стоимость и какие существуют эффективные методики для решения этих вопросов.

В статье представлен простой онлайн калькулятор расчета электроэнергии, а также приведен проверенный дедовский метод, дополненный современными цифровыми приборами.

А в конце я высказываю свое мнение по поводу безучетного подключения и сомнительной экономии этим методом.

Расчет электроэнергии: онлайн калькулятор для домашнего использования

Любого хозяина интересуют деньги, которые он будет платить за предоставленные услуги. Наш калькулятор их считает быстро, но для получения результата вам необходимо ввести данные:

1. мощность электрического прибора либо общее потребление электроэнергии;
2. стоимость 1 киловатт-часа электроэнергии, заключенная в договоре;
3. период оплаты.

Заносите эти данные в соответствующие графы приведенной таблицы и нажимайте кнопку «Вычислить». Онлайн калькулятор точно выдаст интересующий вас результат.

В конце работы вы легко можете удалить полученные сведения.

Однако пора подумать о том, как следует экономить деньги, пользуясь современными технологиями и умными приборами.

Как рассчитать расход электроэнергии владельцу квартиры: 3 способа

Показываю 3 технологии расчета в порядке сложности

Самый простой метод — электрический счетчик

Основная роль в учете электроэнергии отводится электрическому счетчику. Он постоянно преобразовывает протекающий через него ток и приложенное напряжение в мощность, отображает их в удобном для считывания виде.

Старые индукционные счетчики используют электромеханический привод, работающий за счет вращения алюминиевого диска.

У него довольно уязвимая конструкция с точки зрения хищения электричества. Она привлекательна для не честных людей потому, что позволяет остановить счетчик или даже заставить его вращаться в обратную сторону довольно большим числом способов.

Поэтому индукционный счетчик сейчас повсеместно заменяется современными электронными приборами, обладающими повышенной защитой от хищений энергии со многими функциями.

Любой электросчетчик показывает расход проходящей через него электрической энергии с момента его установки постоянно. Для того чтобы выяснить потребление за какой-то промежуток времени, например, час, сутки, месяц необходимо снять его текущие и предшествующие показания.

Затем из суммарной наработки вычитают значение предыдущего замера и по полученной разнице судят о расходе.

При снятии показаний обращайте внимание на последнюю правую цифру. Она в большинстве моделей является десятой долей киловатта и в расчетах за оплату электроэнергии не используется, округляется.

Для того чтобы избежать ошибок, ее показывают в отдельном окошке, выделяют красным цветом или обозначают иным способом.

Однако счетчик, как прибор учета, стоит на вводе и автоматически складывает все нагрузки, которые протекают через него.

Хозяину же часто требуется проанализировать потребление какого-то одного электроприбора, что неудобно делать с помощью счетчика. Для этого необходимо полностью обесточить все остальные потребители на определенное время и проверять работу только того, который заинтересовал.

Так не поступают: есть более простые способы.

Как рассчитать потребление электроэнергии по электрическим величинам потребителя

Энергия, расходуемая бытовыми приборами, связана формулами с:

• величиной тока, проходящего по ним для совершения работы;
• значением приложенного напряжения;
• мощностью;
• периодом рабочего времени.

Эти характеристики и их взаимосвязи хорошо помогает запомнить шпаргалка электрика, как обобщенная формула.

Первые три параметра обычно указываются в техническом паспорте прибора и на его корпусе: все или избирательно.

Для расчета потребления и оплаты денег надо учитывать определенные особенности. Рассматриваю их ниже.

Напряжение потребителя

Для них используются специальные преобразователи и блоки питания, которые тоже потребляют энергию, что необходимо учитывать в комплексе.

Ток нагрузки

Его обычно указывают для мощных потребителей в амперах, чтобы точно учесть и распределить нагрузку на проводку, выбор уставок токовых защит, подключение электроприборов в розеточные группы.

По величине тока и напряжению нагрузку легко перевести в ватты и киловаты через шпаргалку электрика.

Мощность электроприбора

Здесь надо внимательно относиться к обозначениям. Производители используют два вида показа мощности потребления прибора:

1. активную составляющую, обозначаемую в ваттах или киловаттах (Вт, W, кВт, KW);
2. полную величину, показываемую в вольт-амперах (ВА, VA).

Более подробно разница между ними раскрыта отдельной статьей. Здесь же надо понимать, что прибор учета в бытовой проводке замеряет активную мощность, а она меньше полной на реактивную составляющую.

Причем последняя величина может быть индуктивной, создаваемой работой трансформаторов, дросселей, электродвигателей или емкостной, формируемой протеканием переменного тока через конденсаторы и, например, протяженные кабельные линии.

Реактивная мощность добавляет нагрузку к проводке, но она не учитывается бытовыми приборами учета. Другим словами: за нее деньги не платят.

Пример: расчет потребления электроэнергии по мощности

Кроме того, у первого студента ежедневно 4 часа работает компьютер с потреблением 400 ватт и 4 лампы накаливания по 60 ватт.

Во второй квартире используется ноутбук на 80 ватт и тоже 4 лампы, но светодиодные с потреблением по 8 ватт каждая.

Считаем вначале расход, а потом деньги за день, неделю и месяц в сводной таблице.

Электрические характеристики

Расчет стоимости пользования электричеством при цене 4 рубля за киловатт

Таблица показала, что простой переход на энергосберегающие технологии позволяет снизить оплату денег в два раза.

Однако такой метод является приблизительным, ориентировочным. Более точные результаты предоставляют реальные измерения.

Современные приборы измерения потребленной энергии для домашнего использования

Сейчас в продаже имеются специальные приборы: бытовые ваттметры, которые вставляются в обычную розетку.

Они могут показывать:

• текущее значение мощности в данный момент времени или за определенный период;
• величину тока и напряжения;
• расчет расхода при введенном тарифе.

Такое измерение бывает полезно при проверке работы только что приобретенного оборудования для контроля его нагрузок на разных режимах или анализа потребления одного цикла эксплуатации.

Полный обзор возможностей функций этого прибора хорошо показал в своем ролике владелец видео “Покупки в чайне”. Он демонстрирует тест точности прибора и объясняет правила общения с ним в виде инструкции.

Когда нет на руках такого ваттметра, а вопрос проверки электрического потребителя стоит остро, то можно обойтись простым цифровым мультиметром. Для этого вначале переводят его в режим вольтметра и замеряют напряжение.

Второй шаг — измерение тока в цепи нагрузки.

Третий этап — вычисление мощности по току и напряжению по ранее описанной методике.

Чем грозит бездоговорное потребление электроэнергии: Постановление 442 Правительства РФ от 4 мая 2012 года

Имею достаточно большой опыт работы с приборами учета электрической энергии, их монтажом, поверками и проверками. За все это время встречал много случаев различных нарушений и схем несанкционированного подключения.

Однако излагать техническую сторону темы воровства не входит в мои планы, а о последствиях ответственности и стоимости бездоговорного или безучетного потребления хочу особо предупредить всех читателей сайта.

С юридической точки зрения бездоговорное и безучетное потребление — это разные термины, заявленные Постановлением Правительства РФ №442.

Если упростить для понимания эти термины, то они означают потребление электричества без заключения договора или минуя установленные приборы учета любыми способами.

Все это расценивается законодательством как хищение государственных средств или незаконное обогащение, когда юридическое либо физическое лицо в качестве потребителя не производит оплату за пользование электричеством.

Например, на канале Ютуб пользуется спросом тема по остановке счетчиков любых типов. При этом рассматриваются и анализируются конструкции приборов, начиная со старых индукционных до современных микропроцессорных моделей.

Люди также интересуются вопросами занижения их показаний за счет использования различных технических средств. Все это не так уж сложно реализовать на практике, но имеет ли экономический смысл этим заниматься?

Считаю, что если рассматривать вопрос расходования денег, то не стоит. Кратковременное удовлетворение подобных запросов довольно скоро приведет к очень ощутимому штрафу.

Дело в том, что для пресечения подобных действий государством выработана мощная система противодействия по выявлению фактов хищений. Она предусматривает:

• законодательную базу взаимоотношений между поставщиком и потребителем;
• систему постоянного контроля технических средств;
• периодические осмотры и проверки оборудования;
• фискальную функцию;
• работу контролирующих органов и некоторые другие вопросы.

Другими словами, каждый прибор учета, по которому проводится оплата денег, проходит периодическую поверку на точность показаний метрологических характеристик. Замена счетчиков выполняется квалифицированными специалистами.

Они снабжены современными приборами поиска скрытой проводки, тщательно проверяют состояние пломб и места возможного подключения, а не только просто меняют один счетчик на другой.

Вам надо знать, что электромонтеры организаций энергосбыта материально заинтересованы определять факты хищений электрической энергии, хорошо обучены это делать.

https://www.youtube.com/watch?v=BTTTMP4OYJ4

Статистика показывает, что порядка 70 процентов нарушений они выявляют только внешним осмотром приборов учетов и схемы их подключения, а остальные 30% — специальными проверками.

Сразу же на рабочем месте составляется акт о нарушении с привлечением сотрудников организации и свидетелей.

Этот акт послужит основанием для расчета штрафа по формулам безучетного или бездоговорного потребления. Приводить их нет смысла. Поверьте на слово, что суммы для оплаты начисляются очень внушительные.

Выявивший нарушение работник получает высокую премию. Он не согласится скрывать случаи выявленных злоупотреблений.

Кроме материальной потери и морального ущерба, задумавший бездоговорное или безучетное потребление электроэнергии человек может получить еще и физическое увечье.

Сборка таких мошеннических схем в электричестве связана с выполнением работы под напряжением, а она требует владения надежными навыками электромонтера и четкого понимания техники безопасности.

Заостряю внимание на том, что от неквалифицированной работы может пострадать не только злоумышленник, но совершенно безвинные люди, которые случайно попадут под действие тока. Вопросам личной безопасности и, особенно членов своей семьи, уделяйте пристальное внимание.

Подвожу свою мысль к простому выводу: экономия своих денег методом воровства электрической энергии повлечет за собой огромные последствия и проблемы, которые придется решать в срочном порядке через судебные органы.

Бездоговорное и безучетное потребление электроэнергии жестко карается государственными органами.

Предлагаю посмотреть видео владельца Энергоэксперт по этому вопросу.

Оно наглядно показывает, что экономить деньги за оплату электричества необходимо законными средствами.

В статье постарался показать, что такое потребление энергии, как рассчитать свои деньги по двум методикам и предупредил, почему нельзя пользоваться незаконными методами.

Как рассчитать расход электроэнергии

За электроэнергию нужно платить, так же как и за любые другие ресурсы и услуги. Чтобы не дать себя обмануть при оплате, нужно научиться рассчитывать ее расход.

Для этого есть специальные приборы, например, индивидуальный счётчик, который установлен в каждом доме или квартире.

Однако он показывает общее потребление, а как рассчитать расход электричества отдельным прибором мы расскажем в этой статье.

Мощность, напряжение и ток

Основными характеристиками электроприборов являются напряжение, ток и мощность. При этом на корпусе либо в паспорте прибора могут указываться либо все три параметра, либо в избирательном порядке. В России и ближнем зарубежье используются электроприборы, рассчитанные под напряжение электросети 220В переменного тока, в Америке, для сравнения, может быть напряжение 110 или 120В.

Напомним:

Ток измеряется в Амперах (А), напряжение в Вольтах (В), а мощность в Ваттах (Вт). Если прибор маломощный – скорее всего мощность будет указана в Ваттах, для мощных потребителей, типа стиральной машины или кухонной электроплиты, указывают обычно в киловаттах (кВт). 1кВт = 1000Вт.

Итак, вы оплачиваете счета за электроэнергию согласно потребленными кВт/ч. Давайте более подробно рассмотрим, что такое киловатт часы и как их рассчитать.

Электросчетчик

Сейчас в каждой квартире установлен прибор учета электроэнергии или, говоря простыми словами, электросчетчик. На современных моделях есть дисплей, на котором указано количество кВт/ч, которое вы потребили с момента его установки.

На старых моделях это указывается на механическом дисплее-индикаторе из вращающихся барабанчиков с нанесенными на них цифрами.

Вы можете узнать потребление электроэнергии с помощью счетчика, если отключите все потребители и оставите тот, который вас интересует, например на 1 час, тогда вы сможете узнать, сколько Вт/ч или кВт/ч он потребляет. Но такой метод не всегда удобен и возможен.

На большинстве счетчиков крайняя правая цифра обычно либо отделяется запятой, либо выделяется другим цветом, либо обозначается другим способом. Это десятая часть киловатта, при снятии показаний для оплаты она не учитывается.

Также стоит отметить, что далеко не все электрооборудование потребляет указанную в документации мощность в течение всего времени работы. Это связано с режимом работы. Например, стиральная машина потребляет ток в зависимости от того включен ли нагрев, работает ли насос, с какой скоростью вращается двигатель и так далее.

Расход электроэнергии по мощности

Если вам известна электрическая мощность прибора, то для расчетов расхода электричества нужно умножить мощность на количество часов. Приведем пример, допустим, у нас есть 2 лампочки – 100 и 60Вт и электрочайник мощностью 2.1 кВт. В день лампочки светят около 6 часов, а чайник закипает 5 минут, пьете чай вы 4 раза в день, значит, всего он работает 20 минут в день.

Рассчитаем расход электроэнергии все этим оборудованием.

Две лампочки:

100Вт*6ч=600Вт/ч

60Вт*6ч=360Вт/ч

Электрочайник работает 20 минут в день, так как нам нужно перевести в часы, то это 1/3 часа, тогда:

2100Вт*(1/3)ч=700Вт/ч

Итого:

600+360+700=1660Вт/ч

Переведем в кВт/ч:

1660/1000=1.66кВт/ч

В день этот набор электрооборудования расходует 1.66 кВт/ч.

Теперь можно посчитать, сколько денег вы тратите на его работу в день, неделю, месяц. Для этого умножим на тариф, например 4 рубля за 1 кВт/ч

Итого стоимость работы перечисленного оборудования равна:

1.66*4=6.64 рубля

Как перевести амперы в киловатты?

В случаях, когда в данных о параметрах электроприбора указаны только напряжение и ток типа:

220V 1A

Нужно перед расчетом потребления вычислить мощность, для этого воспользуемся формулой: P=U*I

Например:

220В*1А=220Вт

Если не вдаваться в подробности – это верно для нагрузки с cosФ равным единице, собственно и для большей части бытового электрооборудования. Дальнейшие расчёты аналогичны предыдущим.

Как узнать реальное потребление электроэнергии прибором?

Расчёты не покажут реальных значений, чтобы их узнать, нужно просто произвести измерения. Наиболее верным способом является использовать счётчик электроэнергии. Самым удобным вариантом является использование специального счётчика для розетки.

Их ещё называют энергометром или ваттметром, возможно, это поможет вам найти прибор в продаже.

Что может энергометр? Это универсальный измерительный прибор, обладающий следующим набором функций:

• Измерение мощности потребляемой в данный момент.
• Измерение потребления за промежуток времени.
• Измерение ток и напряжения.
• Расчёт расходов при заданных вами тарифах.

То есть вам нужно просто вставить его в розетку, а прибор, потребление которого нужно определить просто, подключить в розетку расположенную на энергометре. После этого вы можете наблюдать, как изменяется потребляемая мощность в процессе работы и сколько потребляется за один рабочий цикл.

Как рассчитать потребляемую мощность электродвигателя

В электромеханике существует много приводов, которые работают с постоянными нагрузками без изменения скорости вращения. Их используют в промышленном и бытовом оборудовании как, например, вентиляторы, компрессоры и другие.

Если номинальные характеристики неизвестны, то для расчетов используют формулу мощности электродвигателя. Вычисления параметров особенно актуальны для новых и малоизвестных приводов.

Калькуляция выполняется с использованием специальных коэффициентов, а также на основе накопленного опыта работы с подобными механизмами. Данные необходимы для правильной эксплуатации электрических установок.

Что такое электродвигатель?

Электрический двигатель представляет собой устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую. Работа большинства агрегатов зависит от взаимодействия магнитного поля с обмоткой ротора, которая выражается в его вращении.

Функционируют они от источников питания постоянного или переменного тока. В качестве питающего элемента может выступать аккумулятор, инвертор или розетка электросети. В некоторых случаях двигатель работает в обратном порядке, то есть преобразует механическую энергию в электрическую.

Такие установки находят широкое применение на электростанциях, работающие от потока воздуха или воды.

Электродвигатели классифицируют по типу источника питания, внутренней конструкции, применению и мощности. Также приводы переменного тока могут иметь специальные щетки. Они функционируют от однофазного, двухфазного или трехфазного напряжения, имеют воздушное или жидкостное охлаждение. Формула мощности электродвигателя переменного тока

где P — мощность, U — напряжение, I — сила тока.

Приводы общего назначения со своими размерами и характеристиками находят применение в промышленности. Самые большие двигатели мощностью более 100 Мегаватт используют на силовых установках кораблей, компрессорных и насосных станций. Меньшего размера используют в бытовых приборах, как пылесос или вентилятор.

Конструкция электрического двигателя

Привод включает в себя:

Ротор — единственная подвижная деталь привода, которая вращается вокруг своей оси. Ток, проходя через проводники, образует индукционное возмущение в обмотке.

Формируемое магнитное поле взаимодействует с постоянными магнитами статора, что приводит в движение вал.

Их рассчитывают по формуле мощности электродвигателя по току, для которой берется КПД и коэффициент мощности, в том числе все динамические характеристики вала.

Подшипники расположены на валу ротора и способствуют его вращению вокруг своей оси. Внешней частью они крепятся к корпусу двигателя. Вал проходит через них и выходит наружу. Поскольку нагрузка выходит за пределы рабочей зоны подшипников, ее называют нависающей.

Статор является неподвижным элементом электромагнитной цепи двигателя. Может включать в себя обмотку или постоянные магниты. Сердечник статора выполнен из тонких металлических пластин, которые называют пакетом якоря. Он призван снижать потери энергии, что часто происходит с твердыми стержнями.

Воздушный зазор — расстояние между ротором и статором. Эффективным является небольшой промежуток, так как он влияет на низкий коэффициент работы электродвигателя. Ток намагничивания растет с увеличением размера зазора. Поэтому его всегда стараются делать минимальным, но до разумных пределов. Слишком маленькое расстояние приводит к трению и ослаблению фиксирующих элементов.

Обмотка состоит из медной проволоки, собранной в одну катушку. Обычно укладывается вокруг мягкого намагниченного сердечника, состоящего из нескольких слоев металла. Возмущение индукционного поля происходит в момент прохождения тока через провода обмотки.

Двигатель с экранированными полюсами имеет обмотку, которое сдерживает магнитное возмущение.

Коммутатор используют для переключения входного напряжения. Состоит из контактных колец, расположенных на валу и изолированных друг от друга.

Ток якоря подается на щетки контактов ротационного коммутатора, который приводит к изменению полярности и заставляет вращаться ротор от полюса к полюсу. При отсутствии напряжения мотор прекращает крутиться.

Современные установки оборудованы дополнительными электронным средствами, которые контролируют процесс вращения.

Принцип действия

По закону Архимеда ток в проводнике создает магнитное поле, в котором действует сила F1. Если из этого проводника изготовить металлическую рамку и поместить ее в поле под углом 90°, то края будут испытывать силы, направленные в противоположную сторону относительно друг друга.

Они создают крутящий момент относительно оси, который начинает ее вращать. Витки якоря обеспечивают постоянное кручение. Поле создается электрическими или постоянными магнитами. Первый вариант выполнен в виде обмотки катушки на стальном сердечнике.

Рассмотрим более подробно работу асинхронных двигателей на примере установок с фазным ротором. Такие машины работают от переменного тока с частотой вращения якоря, не равной пульсации магнитного поля. Поэтому их еще называют индукционными. Ротор приводится в движение за счет взаимодействия электрического тока в катушках с магнитным полем.

Когда во вспомогательной обмотке отсутствует напряжение, устройство находится в состоянии покоя. Как только на контактах статора появляется электрический ток, образуется постоянное в пространстве магнитное поле с пульсацией +Ф и -Ф. Его можно представить в виде следующей формулы:

nпр — количество оборотов, которое совершает магнитное поле в прямом направлении, об/мин;

nобр — число оборотов поля в обратном направлении, об/мин;

f1 — частота пульсации электрического тока, Гц;

p — количество полюсов;

n1 — общее число оборотов в минуту.

Испытывая пульсации магнитного поля, ротор получает начальное движение. По причине неоднородности воздействия потока, он будет развиваться крутящий момент.

По закону индукции, в короткозамкнутой обмотке образуется электродвижущая сила, которая генерирует ток. Его частота пропорциональна скольжению ротора.

Благодаря взаимодействию электрического тока с магнитным полем создается крутящий момент вала.

Для расчетов производительности существуют три формулы мощности асинхронного электродвигателя. По сдвигу фаз используют

S = P ÷ cos (alpha), где:

S — полная мощность, измеряемая в Вольт-Амперах.

P — активная мощность, указываемая в Ваттах.

alpha — сдвиг фаз.

Под полной мощностью понимаются реальный показатель, а под активной — расчетный.

Виды электродвигателей

По источнику питания приводы разделяют на работающие от:

• Постоянного тока.
• Переменного тока.

Как рассчитать потребляемую мощность

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.

Параметры для вычислений

Расчеты потребляемой мощности невозможно произвести, не зная следующих параметров:

• силы тока, потребляемого нагрузкой – I (А);
• напряжения питания, выдаваемого источником – U (В).

Если речь идёт не только об активной мощности, то нужно знать величину cos ϕ. Ее указывают на табличке, прикреплённой к прибору. В некоторых случаях необходимо знать и сопротивление нагрузки.

Формула для вычислений

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.

Особенности вычисления

Чтобы вычислить мощность, не обладая полными данными о потребляемом токе и напряжении, можно воспользоваться средними характеристиками. Обратившись к справочникам, можно узнать, что осветительное оборудование может потреблять ток до 15 А. Максимальный ток мощных приборов доходит до 50-60 А. Коэффициент мощности, если он не указан или не известен, можно брать 0,7 – это среднее значение.

Однофазное напряжение в бытовой сети – 220 В. Его линейное значение в трёхфазных сетях равно 380 В.

Математические действия

Основная формула позволяет вычислять неизвестную величину, когда известны две других. К примеру, если известен потребляемый прибором ток I = 2 А и напряжение сети U = 220 В, то потребляемая мощность равна Р = 2*220 = 440 Вт.

К примеру, известно, что утюг потребляет 2 кВт, а напряжение в розетке – 220 В, то можно найти силу тока, на которую рассчитано сечение жил питающего шнура.

I = P/U = 2000/220 = 9,1 А.

В случае дольных величин при использовании для вычислений калькулятора полученные значения округляют до десятых единиц искомой величины.

Основные формулы для вычисления

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.

Зная напряжение, умножают его на измеренный ток, получают величину потребляемой мощности.

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.