Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 0

Калькулятор перевода силы тока в мощность

Измерение мощности в кВт

Наиболее известный способ измерения мощности в бытовой жизни — посмотреть показатели счетчика. На нем можно посмотреть не только расход электричества.

Современный счетчик показывает расход света ночью, днем, по праздникам, а также мощность Р

Не все счетчики показывают мощность, но все модели измеряют:

  • количество оборотов диска в одном кВт в час;
  • число импульсов, сколько раз загорается индикатор в 1 кВт*ч.

При наличии сведений пользователь с легкостью определит величину.

При помощи токоизмерительных клещей можно сравнить фактический показатель с тем, что показывает счетчик

Существует специальный счетчик для розетки. Его другое название — энергометр или ваттметр. Прибор продают в магазинах электрики. Устройство поможет измерить следующие показатели:

  • потребляемая в данный момент мощность;
  • потребление за определенный промежуток времени;
  • ток;
  • напряжение;
  • расходы при конкретных тарифах.

Ваттметр вставляют в розетку на стене, в розетку прибора помещают устройство, и на экране появляются все сведения

Что такое «ватт»

Данная измерительная единица принадлежит к международной классификации СИ и является производной. Описывается она как такой показатель мощности, при котором за секунду затрачивается 1 джоуль энергии. Ей можно дать и такую характеристику: она описывает, как быстро выполняется работа, поддерживающая константную скорость объекта 1 метр в секунду, вынужденного преодолевать действие силы в 1 ньютон, вектор которой противоположен таковому движущегося тела. Для описания электромагнитных явлений используется также представление ватта как быстроты преобразования электроэнергии при электрическом токе 1 А, текущем через цепной фрагмент с разницей потенциалов в 1 вольт. Лампочка со светодиодом обычно имеет потребляемую мощность в несколько ватт. Исходя из этого, должно быть понятно, что вопросы вида «сколько ватт содержится в вольте» нерелевантны – эти единицы описывают совершенно разные физические величины.

На письме единицу принято обозначать как «Вт» или «W». Само название было дано по фамилии шотландского механика Джеймса Уатта, изобретшего паровую машину. В использование для измерения мощности единица была принята в 1882 году, в систему СИ попала в 1960. Прежде те же самые величины было принято измерять лошадиными силами. Узнать мощностные параметры поможет измерительный прибор – ваттметр. У электроприборов профессионального или бытового назначения потребляемая мощность обозначается в прилагаемой к ним технической документации, например, в паспорте устройства. На тиристорах и иных электронных компонентах значение иногда указывается в маркировке на корпусе.

Джеймс Уатт

Принято считать, что полное мощностное значение на практике, характеризующее фактический нагрузочный уровень, вводимый потребителем на компоненты, подсоединенные к электросети (распредщиты, кабельные элементы, трансформаторные и иные устройства), определяется потреблением на данный момент. Поэтому у трансформирующих и коммутационных устройств мощностной номинал описывается ваттной формой, а не вольт-амперной.

КПД называют также мощностным коэффициентом или cos fi. Он является безразмерной величиной, меняющей ток в соответствии с реактивным компонентом в составе нагрузки. Коэффициент иллюстрирует количество переменного тока, проходящего через фазовое смещение относительно прилагающегося напряжения. Название cos fi обозначает косинус данного фазового сдвига.

В качестве примера можно привести перфоратор, в инструкции которого указаны потребляемый показатель 5 кВт и коэффициент, равный 0,85. Тогда полный показатель, требуемый для его функционирования (в вольт-амперах), будет равен частному этих величин: 5/0,85=5,89 кВА.

Электрический чайник – пример прибора, не имеющего реактивной мощности

Кратные единицы Вт

Базовая величина (1 вт) слишком мала для оценки бытовых потребностей. Для наглядного примера можно изучить эксплуатацию современной стиральной машины. Суммарную мощность техники определяют рабочие параметры:

  • электродвигателя, вращающего барабан;
  • нагревательного элемента (ТЭНа);
  • насоса для принудительного слива жидкости;
  • блока управления и контроля.

 На реальный расход электроэнергии оказывают влияние следующие факторы:

  • рабочая температура;
  • длительность и другие особенности отдельных режимов;
  • скорость вращения;
  • объем загрузки.

Приведенная информация демонстрирует невозможность получения корректных результатов с помощью измерений. Для удобства покупателей на стадии выбора установлены стандарты энергоэффективности. Современные модели маркируют латинской буквой «А» с добавлением «плюсов». Чем больше итоговое обозначение, тем меньше будет счет за потребленную электроэнергию.

По сопроводительной документации можно уточнить параметры, которые официально указывает производитель. Пример современной модели по энергопотреблению (Samsung WF60):

  • класс – А+++;
  • за один стандартный рабочий цикл –860 Вт;
  • за год – 175 000 Вт.

Для упрощения оценки подобных потребителей удобно использовать обозначение киловатт – 103 (кватт, кВт). Применив такую размерность, можно получить следующий результат вместо приведенных в предыдущем перечне данных:

  • за цикл потребление составит 0,86 кВт;
  • за год – 175 кВт.

Из этого примера понятно, что обозначение ватт подходит для уровней мощности от 0,1 до 999.

В распределительных и магистральных сетях, а также в производственных технологических процессах оперируют со значительно большими величинами. Ватт единица измерения не подходит. Для выполнения расчетов применяют кратность 106 (мегаватт сокращение МВт). Большую букву «М» используют, чтобы исключить путаницу с мВт. Таким дополнением при необходимости будет обозначаться дольная часть ватта (0,03 Вт = 30 мВт).

Переводим ватт в киловатт

Чтобы не писать множества нулей или не применять множитель 10³, в обозначении мощности используют единицу измерения с приставкой «кило». Киловатт – это десятичная кратная единица, равная 1000 Вт. Само это словосочетание означает, что цифровое значение мощности в ваттах уменьшено на одну тысячу раз. Как перевести ватты в киловатты? Технически осуществить конвертацию можно, сместив запятую на три позиции вправо.

Следующая таблица содержит примеры количества ватт в киловатте.

кВт1,750,122,010,000210,8
Вт1750,0120,02010,00,210800,0

Часто требуется провести обратное преобразование. Зная, что ватт является долей и составляет 1/1000 киловатта, значение мощности следует разделить на тысячу. Технически перевод достигается переносом запятой на три цифры влево, после чего получим требуемое количество ватт в киловатте.

Вт16005,020,010000,00,12
кВт1,60,0050,0210,00,00012

Кратные и дольные единицы

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).

Стандартные приставки СИ для ватта приведены в следующей таблице.

КратныеДольные
величинаназваниеобозначениевеличинаназваниеобозначение
101 ВтдекаваттдаВтdaW10−1 ВтдециваттдВтdW
102 ВтгектоваттгВтhW10−2 ВтсантиваттсВтcW
103 ВткиловатткВтkW10−3 ВтмилливаттмВтmW
106 ВтмегаваттМВтMW10−6 ВтмикроваттмкВтµW
109 ВтгигаваттГВтGW10−9 ВтнановаттнВтnW
1012 ВттераваттТВтTW10−12 ВтпиковаттпВтpW
1015 ВтпетаваттПВтPW10−15 ВтфемтоваттфВтfW
1018 ВтэксаваттЭВтEW10−18 ВтаттоваттаВтaW
1021 ВтзеттаваттЗВтZW10−21 ВтзептоваттзВтzW
1024 ВтиоттаваттИВтYW10−24 ВтиоктоваттиВтyW
 применять

Определение

Ваттметр — прибор для измерения мощности, потребляемой элементами электрических цепей

1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль. Таким образом, ватт является производной единицей измерения и связан с основными единицами СИ соотношением:

Вт = кг⋅м2с3{\displaystyle {\cfrac {{\text{кг}}\cdot {\text{м}}^{2}}{{\text{с}}^{3}}}}

Через другие единицы СИ ватт можно выразить следующим образом:

Вт = Дж / с
Вт = H·м/с
Вт = В·А.

Кроме механической (определение которой приведено выше), различают ещё тепловую и электрическую мощность.

Особенности расчета

Несмотря на то что мощность электроприборов зачастую указывается на их корпусах, все же нередко приходится самостоятельно подсчитывать, сколько электроэнергии потребляет та или иная бытовая техника. Чтобы не ошибиться при подсчете и прийти к правильному результату, нужно не только знать об отличиях между кВт и кВт-часами, но и уметь переводить эти величины из одной в другую. Например, мощность часто требуется перевести в энергию и наоборот.

Перед переводом мощности в энергию, то есть кВт в кВт-час, необходимо уточнить, что предварительно измерялось. Если проводились измерения показаний счетчика, то в этом случае все будет крайне просто. Достаточно лишь исправить «киловатт» на «киловатт-час».

Показания счетчика — это и есть энергия, которую потребляют электрические приборы за единицу времени. Измеряется она также в киловатт-часах. Просто в быту название этой единицы утратило слово «час». В результате она сокращенно стала называться просто кВт. Довольно часто владельцы какого-либо бытового электрического прибора переводят кВт в кВт-часы для того, чтобы определить, сколько энергии израсходуется во время его работы и, следовательно, как часто его нужно включать.

Если прибор будет потреблять слишком много энергии, то использовать придется редко, чтобы сэкономить электроэнергию. Чтобы безошибочно определить, сколько энергии потребуется тому или иному оборудованию, например, электрообогревателю, нужно знать время его работы и мощность, которая, как правило, указывается на корпусе. Например, если мощность прибора составляет 2 кВт, а работает он 3 часа, то в результате простого математического умножения можно выяснить, что суммарное потребление электроэнергии за это время — 6 киловатт-часов.

Небольшие проблемы могут возникнуть при подсчете потребляемой энергии, если мощность указана не в кВт, а в других единицах измерения. Ситуация усугубится, если еще и время измеряется не в часах, а, например, в минутах. Тогда перед тем как приступать к расчетам, необходимо перевести единицы мощности в кВт, а единицы времени — в часы. Только в этом случае результаты подсчета будут правильными.

В качестве примера можно взять обыкновенную лампу, производители которой утверждают, что ее мощность равна 100 Вт. Допустим, нужно определить, сколько используется электроэнергии, если она будет гореть целые сутки. Следует определить мощность лампочки в киловатт. Поскольку Вт (ватт) — это единица, которая является тысячной частью киловатта, нужно просто разделить это значение мощности лампочки на 1000.

Необходимо перевести в нужную единицу показатель времени. По условию требуется определить, сколько энергии израсходует осветительный прибор за сутки. Здесь просто: в сутках 24 часа, и поэтому именно эту цифру можно считать результатом перевода единиц времени. Остается только умножить полученные в результате перевода числа и узнать, сколько энергии будет израсходовано лампочкой. 0,1 киловатт умножается на 24 часа, и в результате получается число — 2,4. Это означает, что энергопотребление прибора составляет 2,4 кВт·ч.

Так можно определить не только количество энергии, которое потребляет какой-то один прибор, но и общее энергопотребление всего электрооборудования, которое есть в доме. Главное, знать продолжительность его работы и мощность.

Что такое электрический ток, в чем он измеряется или откуда появились Амперы

 Начнем мы совсем не с определения электрического тока, как и до этого еще надо дойти. Начнем мы с самых низов или азов, это кому как угодно. Проводники, чаще всего это металлы, обладают определенной структурой с электронами вращающихся вокруг атомов на «высоких» орбитах, что позволяет при незначительных воздействиях (тепло, свет, радиация…) выбивать эти электроны с орбиты. В итоге электроны могут довольно легко переходить от одного атома металла к другому. То есть в проводнике электроны могу свободно перемещаться одни туда, другие сюда, в некой хаотичности, словно при броуновском движении. Образуется некое электронное облако, но четкого направления движения электронов в нем нет. Так вот, если же с разных стороны проводника обеспечить разность потенциалов, скажем подключением элемента питания, то образуется направленное движение электронов. Итак, именно направленное движение электронов и называется электрическим током.  Электроны перемещаются к плюсовому полюсу, хотя при указании направления электрического тока всегда руководствуются тем, что ток течет от плюса к минусу, что по факту как вы уже поняли, не совсем корректно. То есть получается, электроны направляются к плюсу, а вектор электрического тока к минусу. Так уж повелось. Теперь, когда мы знаем что такое электрический ток, необходимо каким-то образом фиксировать его значение, то есть измерять. Измеряется сила тока в амперах. Не будем подводить что и как получилось в этом случае, когда ток получил именно эти единицы измерения, скажем лишь что к ним причастен Андре Ампер, и электромагнитная сила… Итак, если между двумя проводниками с пренебрежительно малой площадью и длиной 1 метр, расположенных между собой на расстоянии 1 метр в вакууме при постоянном токе возникнет сила в 2*10-7 ньютона, то  в проводниках как раз и будет течь ток в 1 А.

Здесь из самого важного надо понять 2 вещи. Первое, что вокруг проводника с электрическим током образуется магнитное поле, с помощью которого как раз и меряют силу тока

А второе, это то, что сила электрического тока это величина мгновенная, то есть она берется в конкретное время, а не за период времени. Скажем в проводнике может протекать 5 секунд назад ток в 5 А, в настоящее время 10 А, а через еще 5 секунд 3 А. То есть ток измеряется сейчас и здесь. По сути, такую величину можно сравнить с силой наших мышц, для того чтобы вам было более понятно. Скажем, вначале мышцы были  расслаблены, а затем напряглись. Также и ток, может меняться от 0 до максимума. И нас в этом случае не столько интересует время, за которое изменился ток или тонус наших мышц, как конечные показатели. То есть электрический ток в Амперах это количественный показатель, а не качественный, когда работа проделана, ток имеется определенной силы, но за какое время он вырос до своей величины это не важно. Здесь более важно количество электронов которое прошло или проходит в данный момент. Именно количество электронов и создает тот самый ток – количественный показатель. А вот что на счет качества этого тока, то есть на счет потенциала с каким электроны стремятся преодолеть сопротивления, это уже качественный а не количественны показатель, который мы затронем в следующем нашем абзаце.

Отличие киловатт от киловатт∙час

В электротехнике встречается величина, называемая киловатт∙час, измерение которой осуществляют электросчетчики. Многие подменяют понятия, не видя разницы между определением «киловатт» и «киловатт∙час», считая величины одним параметром.

Несмотря на схожесть названий, это абсолютно разные величины. Киловатт∙час используется для измерения количества электрической энергии, произведенной или потребленной в единицу времени. В частности, расход электроприемника 1 кВт∙час обозначает энергию, расходуемую потребителем мощностью 1 кВт в течение 1 часа. В отличие от него, киловатт является единицей мощности, обозначающей  интенсивность генерирования или потребления электроэнергии.

Пример: встраиваемый LED-светильник оснащен светодиодной лампой мощностью 35 Вт. За 1 час работы он потребляет 35 Вт∙час электроэнергии, за 2 часа, соответственно, 2х35=70 Вт∙ч. При непрерывной работе в течении 5 суток/120 часов потребление электроэнергии светильником составит 35х120=4200 Вт∙час или 4,2 кВт∙час.

Watch this video on YouTube

Дольные и кратные единицы

Если мощность слишком велика или, наоборот, мала, то использование в качестве единицы измерения обычного ватта будет неудобным. В этом случае на помощь придут кратные и дольные единицы. Если говорить только об одной лампочке и о малых промежутках времени, то мощность будет не очень большой. Например, за час такой осветительный прибор может вырабатывать около 100 джоулей энергии.

Но когда требуется определить силу не одной, а нескольких таких лампочек (десятка, сотен, тысяч), и не за один час, а, например, за месяц или год, то число получится громоздким. Целесообразно использовать не ватты, а их кратные обозначения — киловатты (кВт), мегаватты (МВт), гигаватты (ГВт).

Значение кратных величин легко определить по префиксам, которые используются так же, как и в случаях с большинством других единиц. Приставка «кило» указывает на 1000 единиц, «мега» — на миллион, «гига» — на миллиард.

Чаще всего на практике используются киловатты. В одной такой кратной единице насчитывается тысяча ватт. То же самое касается и дольных долей, использующихся в тех случаях, когда необходимо указать малую мощность, которая в десятки, сотни, тысячи и миллионы раз меньше 1 Вт. Например:

  • десятая часть вата — это дециват;
  • сотая часть — сантиватт;
  • тысячная — милливатт.

Почему возникает необходимость перехода от ампер к киловаттам и обратно

Свести описание электрической сети только к одной единице не получается. Необходимость использования двух разных единиц измерения параметров возникает из-за того, что в подавляющем большинстве случаев конкретная проводка обслуживает несколько потребителей, каждый из которых вносит свой вклад в силу протекающего тока.

В результате

  • сечение проводов удобно рассчитывать по максимальной силе протекающего через них тока;
  • аналогичным образом подбираются автоматические выключатели, которые защищают приемники и провода от перегрузки и короткого замыкания;
  • основной же характеристикой любого подключаемого к розетке электрического устройства как токоприемника или нагрузки традиционно является его мощность.

Популярность указания мощности потребления, как одного из главных параметров электроприбора, определяется также тем, что оплата электроэнергии осуществляется по электросчетчику, который отградуирован в кВт*час.

Соответственно при известной стоимости одного кВт*час оплата электроэнергии определяется простым перемножение трех чисел: мощности, продолжительности работы и стоимости одного кВт*час.

С учетом особенности определения расходов на электроэнергию становится понятным преимущество применения для мощных устройств не полезной мощности, измеряемой в кВт, а полной мощности, которая определяется в кВА.

Оно выгодно тем, что дает возможность выполнять расчеты по единой методике без отдельного учета фактического фазового сдвига тока и напряжения.

Принцип идентичности расчетов при знании полной мощности распространяется также на расчет тока.

Сам пересчет из одной единицы в другую выполняется по представленным выше соотношениям (1) и (2) и из-за их простоты не составляет больших проблем.

В данном случае свою роль играет то, что напряжение U можно считать константой, которая меняется только от количества фаз проводки.

Далее приведем основные правила выполнения таких расчетов применительно к наиболее часто встречающихся на практике случаям.

История появления

На протяжении многих тысячелетий для выполнения тяжелых рабочих операций человечество использовало конную тягу. В конце 19 века, например, на основе этой традиционной технологии функционировал общественный транспорт в США. Общая протяженность железных дорог соответствующего назначения составляла примерно 8,9 тыс. км.

Именно в этот временной промежуток активно начали внедрять новые источники энергии: паровые и электрические машины. Одновременно возникла потребность в более точном измерении мощности. Новая единица мощности была определена в рамках научного конгресса (Великобритания, 1882г.). После этого длительное время применяли альтернативное обозначение – лошадиную силу (л.с.). Только в 1960 г. Ватт (watt) официально утвержден одновременно с другими единицами измерения системы СИ в качестве международного стандарта. Ватт сокращение – Вт.

Что такое напряжение, Вольт [В]

Создав разницу потенциалов, обеспечивают перемещение зарядов. Единица измерения – один Вольт. Такое напряжение обеспечивает перемещение между полюсами электрического заряда 1 Кулон (C). В ходе данного процесса совершается работа энергией 1 Джоуль (J).

Эту же величину (V) можно представить как разницу потенциалов для выделения единичной мощности 1 Вт (W) при ограничении тока одним ампером. Аналогичным образом допустимо использовать пропорции при определении связи напряжения с электрическим сопротивлением (R). Перечисленные зависимости можно выразить следующим образом:

V=J/C=W/A=A*R.

Простейшие формулы справедливы для расчета сети постоянного тока. Если рассматривают синусоидальные колебания, кроме амплитуды, приходится учитывать соответствующие изменения напряжения в зависимости от времени. Мгновенное значение описывают следующим образом:

Ut=Ua*sin(w*t+ϕ),

где:

  • Ua – максимальное отклонение напряжения (амплитуда);
  • w – частота;
  • t –время;
  • ϕ – фаза (начальная).

Для упрощенных расчетов удобно пользоваться среднеквадратичным напряжением (Ucр), которое связано с амплитудным значением следующей пропорцией:

Ucр=Ua*(1/√2)≈ Ua*0,707.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации