Как определить потребляемую мощность электроприбора?
Электричество в массовом масштабе используется во всех сферах современной жизни. Необходимая эксплуатационная гибкость электросети обеспечивается использованием розеток к которым подключаются те или иные приборы. Мощность подключаемого устройства не должна превышать определенного максимального значения.
Что такое потребляемая мощность?
Потребляемая мощность — это численная мера количества электрической энергии, необходимой для функционирования электроприбора или преобразуемой им в процессе функционирования. Для статических устройств (плита, утюг, телевизор, осветительные приборы) энергия тока при работе переходит в тепло). При преобразовании (электродвигатели) – энергия электрического тока преобразуется в механическую энергию.
Основная единица электрической мощности – Ватт, ее численное значение
где U – напряжение, Вольты, I – ток, амперы.
Иногда этот параметр указывают в В×А (V×А у импортной техники), что более правильно для переменного тока. Разница между Ваттами и В×А для бытовых сетей мала и ее можно не учитывать.
Потребляемая электрическая мощность важна при планировании проводки (от нее зависит сечение проводов, а также выбор номиналов и количество защитных автоматов). При эксплуатации она определяет затраты на содержание жилища.
Проблема правильной эксплуатации бытовой электрической сети
С конструктивной точки зрения бытовая электрическая сеть отработана до высокой степени совершенства: ее нормальная эксплуатация не требует специальных знаний.
Сеть рассчитана на определенные условия эксплуатации, нарушение которых приводит к полному или частичному отказу, а в тяжелых случаях – к возникновению пожара.
Условие правильной эксплуатации – отсутствие перегрузки.
При этом нагрузочная способность розеток и потребление подключаемой к ним техники измеряется различными единицами:
- для розеток это максимально допустимый переменный ток (6 А у традиционных советских розеток старого жилого фонда, 10 или даже 16 А у розеток европейского стиля);
- подключаемое оборудование характеризуются мощностью, которая измеряется в Ваттах (для мощных устройств вместо Ватт указываются более крупные единицы: киловатты (1 кВт = 1000 Вт), что позволяет не путаться в многочисленных нулях).
Отсюда возникает необходимость:
- определения связи мощности и тока;
- нахождения мощности отдельного электрического прибора.
Связь между Ваттами и Амперами проста и следует прямо из приведенного выше определения Ватта. Задача упрощается тем, что напряжение исправной бытовой сети всегда одинаково (220 или 230 В). Отсюда по току всегда находится мощность.
Как определить?
Для решения задачи нахождения мощности можно воспользоваться различными способами. Все они доступны для применения даже при знаниях в области физики и электротехники на уровне школьной программы.
Чаще мощность находят через определение тока, иногда можно обойтись без промежуточных процедур и определит ее сразу.
Смотрим в техпаспорт
Обычно потребляемая мощность указывается в паспорте или описании устройства и дублируется на фирменной табличке-шильдике. Последняя находится на задней стенке корпуса или его основании.
В случае отсутствия описания этот параметр можно узнать по интернету, для чего достаточно воспользоваться поиском по названию устройства.
Указываемая производителем техники мощность относится к пиковой и потребляется от сети только при полной нагрузки, что встречается достаточно редко. Образовавшаяся разница рассматривается как запас. На нормативном уровне этот запас определяют через коэффициент мощности.
Закон Ома в помощь
Мощность большинства бытовых электрических устройств можно довольно точно оценить экспериментально-расчетным путем с привлечением известного еще со средней школы закона Ома. Этот эмпирический закон связывает между собой напряжение, ток и сопротивление R нагрузки как:
P = U 2 /R.
U = 230 В, а сопротивление измеряется тестером. Далее следует простой расчет по формуле
P = 48 400/R Вт.
Например, при R = 200 Ом получаем мощность Р = 240 Вт.
Метод не учитывает так называемое реактивное сопротивление прибора, которое создается в первую очередь входными трансформаторами и дросселями, и поэтому получаемая оценка дает некоторое завышение.
Используем электросчетчик
При определении мощности по счетчику можно поступить двумя различными способами. В обоих случаях от бытовой сети должен питаться только тестируемый прибор. Все без исключения остальные потребители должны быть отключены.
При первом подходе для замера мощности привлекается оптический индикатор счетчика, интенсивность вспышек которого пропорциональна потребляемой мощности. Коэффициент пропорциональности указан на лицевой панели в единицах imp/kWh или имп/кВтч, рисунок 1, где imp – количество импульсов (вспышек индикатора) на один киловатт час.
После включения исследуемого устройства необходимо начать считать вспышки индикатора на протяжении 15 или 20 минут. Затем полученное значение умножается на 3 или на 4 (при 20- или 15-минутном интервале замера, соответственно) и делится на коэффициент с лицевой панели. Результат выкладки дает мощность прибора в кВт, который в ряде случаев умножением на 1000 удобно перевести в Ватты.
Пример. Для счетчика имеем k = 1600 импульсов на киловатт час. При 20 минутном интервале замера индикатор сработал (вспыхнул) 160 раз. Тогда мощность устройства составит 160*3/1600 = 0,3 кВт или 300 Вт.
При втором подходе также используется 15- или 20-минутный интервал времени, но расход электроэнергии определяется уже по цифровой шкале. Например, при разности показаний за 20 минут 0,2 кВт×час мощность агрегата составляет 0,2 × 3 = 0,6 кВт или 600 Вт.
Ваттметром
Современный бытовой измеритель мощности или ваттметр удобен для использования, так как:
- включается непосредственно в разрыв цепи, для чего снабжен вилкой и розеткой, см. рисунок 2;
- оборудован легко читаемым цифровым индикатором и снабжен внутренними цепями автоматической настройки, что исключает ошибки в показаниях;
- отличается хорошими массогабаритными показателями.
Прибор готов к работе немедленно после включения.
Единственный его недостаток – узкая специализация, поэтому этот прибор редко встречается в домашнем хозяйстве.
Прямое измерение тока
Методы той группы отличаются более высокой точностью за счет того, что основаны на прямом измерении тока. Существуют два прибора для выполнения этой процедуры в бытовых условиях.
Замер токовыми клещами
Наиболее удобны для использования токовые клещи, которые не требуют разрыва контролируемой цепи. Выполнены как ручное устройство с измерительным узлом на основе тороидального сердечника. Для замера тока узел раскрывают на манер губок клещей, после чего закрывают с охватом провода, рисунок 3. Действующее значение тока находится по изменению магнитного поля, которое фиксируется датчиком Холла.
Замер тестером
Второй способ основан на применении тестера, который переключают в режим амперметра и включают в разрыв цепи. Сложности реализации этой процедуры простыми средствами делают его мало популярным на практике. Нельзя сбрасывать со счетов также то, что некоторые модели тестеров не имеют токовой защиты и выходят из строя (сгорают) при неправильном выборе диапазона (токовой перегрузке).
Заключение
Как видим, мощность электроприборов может быть определена различными способами. Выбор конкретного из них зависит от уровня технической подготовки пользователя и наличия у него необходимых приборов, а доступность нескольких из них вполне может привлекаться как средство контроля правильности выполнения расчетов и измерений.
Простота реализации любого из рассмотренных способов позволяет гарантировать отсутствие перегрузки силовых розеток и достаточно быстро и довольно точно определять фактический потребляемый ток в том случае, если у электрического устройства отсутствуют паспортные данные.
Источник
Потребляемая мощность, класс энергопотребления — mega-faza.ru
Ранее публикуя материал о расчётах мощности потребления бытовых электрических приборов, мы размещали таблицу с указанием величин. В данной статье попробуем разобраться с другими видами мощности и как они могут влиять на выбор бытовой техники. Рассмотрим основные электроприборы бытового назначения, имеющиеся в каждом доме.
Для начала вспомним определение что такое мощность. Мощность есть физическая величина равная скорости изменения, передачи или потребления энергоприёмников. То есть, мощность равна работе, выполняемой в определённый промежуток времени к этому же временному участку.
Приобретая в дом электрическую технику мы все смотрим в технических характеристиках на заявленное производителем потребление электрической энергии, которое указывается в единицах мощности ваттах, киловаттах.
Пример технических характеристик холодильника BOSCH:
В плане потребления и экономии электрической энергии нас интересуют два параметра: класс потребления и непосредственно энергопотребление.
Под классом энергопотребления ряда бытовой техники понимают условный показатель расхода электрической энергии. Почему условный? Потому что зависящий от множества внешних и внутренних факторов. Наиболее экономичными считаются три последних принятых класса — А+++, А++, А+. Чем больше плюсов к значению «А» тем экономичнее потребитель.
Чем достигается экономичность — внедрением новых технологий при производстве оборудования и автоматизации управления.
Говоря о энергопотреблении, раз мы начали говорить о холодильниках, то им и продолжим.
В характеристиках, размещённых выше к двухкамерному холодильнику BOSCH указано энергопотребление 383 кВт⋅ч в год. Разделим заявленное потребление на двенадцать месяцев. Получаем – 31,9 кВт⋅ч в месяц! Очень неплохо, но, это указано минимальное значение потребления при выполнении всех надлежащих условий. Говоря по-русски это: купили, установили в тёплом проветриваемом помещении, включили по минимальному режиму охлаждения/заморозки и не месяц не открываем двери.
Поэтому не стоит обольщаться на заявленные характеристики, а учитывать нормальный режим работы холодильника рассчитывая в данном случае нормальное месячное потребление 60-70 кВт.
Параметры потребляемой мощности холодильника складываются из условий:
- Заявленная производителем мощность,
- Габариты холодильника,
- Вид и конструктивное исполнение теплоизоляционного уплотнителя,
- Наличие системы No Frost,
- Внешняя температура оборудования,
- Объём продуктов, помещаемых в холодильное и морозильное отделения,
- Частота открывания холодильного и морозильного отделения,
- Чистота наружных вентиляционных отверстий,
- Проходимость (сток) внутренних каналов конденсата.
Потребляемая мощность стационарного компьютера или ноутбука величина не постоянная. Здесь нельзя точно озвучить фиксированную сумму потребления в час, сутки, год. Всё зависит от конкретного устройства и установленного в нём оборудования: привода, винчестеры, видеокарты, вентиляторы и т.д. По сути, вся потребляемая мощность ограничивается номиналом блока питания.
Не стоит забывать, что для работы настольного компьютера необходим монитор, который также потребляет электроэнергию. Добавим в этот список выносные аудиосистемы, принтеры, сканеры, МФУ, которые не всегда, но подключаются к работе. Сложив совокупность всех мощностей получаем среднее значение потребления 250-400 Вт.
Для точного измерения в каждом отдельном случае потребляемой мощности компьютера, ноутбука, монитора и подключенных к ним периферийных устройств необходимо суммировать значения.
В зависимости от модели потребляемая мощность телевизора варьируется от 50 до 300 Вт. Современные ЖК (LED) телевизоры с классом энергосбережения «А» позволяют автоматически или в ручном режиме регулировать потребление электрической энергии за счёт яркости подсветки экрана.
Таблица номинальной потребляемой мощности телевизоров:
Модели телевизоров с функцией энергосбережения стоят на порядок дороже аппаратуры с классом «С», но при покупке всё же стоит подсчитать экономическую эффективность. Одно дело если телевизор не выключается сутками и другое просмотр телепередач от случая к случаю.
Ещё одним популярным домашним бытовым устройством является стиральная машина. Немаловажным фактором является её потребляемая мощность особенно если в доме маленький ребёнок и стираться приходится по нескольку раз в день.
Производители стиралок уже давно выпускают машинки с классом энергосбережения «А», что позволяет за счёт автоматики существенно снизить затраты на электроэнергию.
В технических характеристиках к стиральной машине указывается максимальная мощность потребления что в зависимости от модели составляет 1,5 – 2,5 кВт/ч.
Данные показатели не постоянные и зависят от выбранного режима стирки, оборотов отжима, количества заложенного белья, полосканий, сушки и т.д. Здесь понятно, что при режиме быстрой стирки в 30 минут с температурой нагрева 60 градусов и выставленных оборотах отжима 800 потребление будет меньше чем запустить стиральную машинку на полный цикл с максимальными функциями.
Основными потребителями (90%) в стиральной машинке являются электрический двигатель и ТЭН. Чем выше мы выставляем температуру нагрева воды, тем больше потребляем электроэнергии. Двигатель заставляет усиленней мотать электрический счётчик при отжимах.
Как тут сэкономить? Не стираться горячей водой или отжимать вручную? Конечно нет не для того мы её приобретали. Просто нужно рационально подходить к выбору режимов стирки.
Духовые электрические шкафы
Среди прочей кухонной техники встраиваемый электрический духовой шкаф является значимым потребителем электроэнергии. Какую максимальную мощность потребляет конкретная модель электрической духовки можно найти как на самом оборудовании, так и в прилагаемой инструкции.
Фактическая потребление энергии духового шкафа зависит от количества и мощности ТЭН, внутреннего объёма, наличия гриля, СВЧ, максимальной температуры нагрева. Среднее значение бытовых электрических шкафов составляет от 2 до 4 кВт⋅ч при максимальной нагрузке. И здесь всё зависит от выбранных режимов.
Существенно позволяет сэкономить класс энергопотребления электрического духового шкафа, который варьируется от «А» до «G».
Таблица классов энергопотребления электрических духовок:
Согласитесь, мало кто готовит в микроволновой печи блюда, чаще ей пользуются для разогрева или разморозки продуктов. При этом мощность микроволновки, а значит количество потребляемой электроэнергии напрямую зависит от внутреннего объёма и функциональных возможностей. Дополнительные функции СВЧ такие как гриль, модели с конвекцией в купе с магнетроном будут потреблять больше, чем простые микроволновки, наделённые двумя параметрами – время и температура.
Для приготовления блюда и разогрева требуются абсолютно разные режимы и соответственно мощность потребления будет сильно отличаться. Если на быстрый разогрев готового блюда в течении 2-3 минут потратится 100 Вт, то при готовке на полную мощность магнетрона в течении часа электроэнергии затратится 1-1,3 кВт⋅ч.
Таблица потребляемой мощности микроволновых печей:
Для того чтобы точно знать и уметь регулировать (сокращать) расходы на потребление электроэнергии бытовыми приборами, техникой и оборудованием нужно точно определять их мощность. В домашних условиях в этом поможет недорогой измеритель мощности «Энергомер» подключаемый в розетку и фиксирующий фактические показатели на любых режимах эксплуатации.
Источник