Меню

Какая бывает мощность оборудования

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Содержание

  1. Мощность в цепи переменного электрического тока
  2. Понятие активной мощности
  3. Понятие реактивной мощности
  4. Понятие полной мощности. Треугольник мощностей
  5. Как измеряют cosφ на практике

Все мы ежедневно сталкиваемся с электроприборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у каждого из них в технической инструкции указана мощность. Сегодня мы разберемся что же это такое, узнаем виды и способы расчета.

Мощность в цепи переменного электрического тока

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую ( световую, тепловую и т.д.), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

При расчете мощности в цепи переменного тока принято выделять активную, реактивную и полную составляющие.

Понятие активной мощности

Активная «полезная» мощность — это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в ваттах ( Вт).

Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с напряжением 220В, однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73

Понятие реактивной мощности

Реактивная «вредная» мощность — это мощность, которая образуется в процессе работы электроприборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается обратно в сеть.

Использовать в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она во многом вредит сети питания, потому обычно его пытаются компенсировать.

Обозначается эта величина латинской буквой Q.

ЗАПОМНИТЕ! Реактивная мощность измеряется не в привычных ваттах ( Вт), а в вольт-амперах реактивных ( Вар).

Рассчитывается по формуле:

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, sinφ – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! При расчете данная величина может быть как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.

Емкостные и индуктивные нагрузки

Главным отличием реактивной ( емкостной и индуктивной) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые имеют свойство запасать энергию и позже отдавать ее в сеть.

Читайте также:  Как определяется мощность котельной это

Индуктивная нагрузка преобразует энергию электрического тока сначала в магнитное поле ( в течение половины полупериода), а далее преобразует энергию магнитного поля в электрический ток и передает в сеть. Примером могут служить асинхронные двигатели, выпрямители, трансформаторы, электромагниты.

ВАЖНО! При работе индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.

Емкостная нагрузка преобразует энергию электрического тока в электрическое поле, а затем преобразует энергию полученного поля обратно в электрический ток. Оба процесса опять же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, синхронные двигатели.

ВАЖНО! Во время работы емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент мощности cosφ ( читается косинус фи)– это скалярная физическая величина, отражающая эффективность потребления электрической энергии. Проще говоря, коэффициент cosφ показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.

Коэффициент cosφ находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При более точном расчете следует учитывать нелинейные искажения синусоиды, однако, в обычных расчетах ими пренебрегают.

Значение данного коэффициента может изменяться от 0 до 1 ( если расчет ведется в процентах, то от 0% до 100%). Из расчетной формулы не сложно понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составляющая, а значит лучше показатели прибора.

Понятие полной мощности. Треугольник мощностей

Полная мощность – это геометрически вычисляемая величина, равная корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей соответственно. Обозначается латинской буквой S.

Также рассчитать полную мощность можно путем перемножения напряжения и силы тока соответственно.

ВАЖНО! Полная мощность измеряется в вольт-амперах ( ВА).

Треугольник мощностей – это удобное представление всех ранее описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.

Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – полную мощность. Согласно законам геометрии, косинус угла φ равен отношению активной и полной составляющих, то есть он является коэффициентом мощности.

Как найти активную, реактивную и полную мощности. Пример расчета

Все расчеты строятся на указанных ранее формулах и треугольнике мощностей. Давайте рассмотрим задачу, наиболее часто встречающуюся на практике.

Обычно на электроприборах указана активная мощность и значение коэффициента cosφ. Имея эти данные несложно рассчитать реактивную и полную составляющие.

Для этого разделим активную мощность на коэффициент cosφ и получим произведение тока и напряжения. Это и будет полной мощностью.

Далее, исходя из треугольника мощностей, найдем реактивную мощность равную квадрату из разности квадратов полной и активной мощностей.

Читайте также:  Контрольная работа по физике 7 класс по теме механическая работа мощность энергия

Как измеряют cosφ на практике

Значение коэффициента cosφ обычно указано на бирках электроприборов, однако, если необходимо измерить его на практике пользуются специализированным прибором – фазометром. Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.

Если полученный коэффициент cosφ достаточно низок, то его можно компенсировать практически. Осуществляется это в основном путем включения в цепь дополнительных приборов.

  1. Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
  2. Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.

Мощность – это один из важнейших показателей электроприборов, поэтому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.

Источник

Таблица потребления электроэнергии бытовыми приборами

Потребление электроэнергии бытовыми приборами: таблица и советы по экономии

Ежегодное увеличение стоимости электрической энергии заставляет пользователей задумываться над методами контроля ее расхода и способами экономии. В инструкции к любой технике указана мощность устройства. Однако это усредненное значение, которое может варьироваться в зависимости от определенных факторов. Как правильно рассчитать потребление электроэнергии бытовыми приборами можно узнать из данной статьи.

1 кВт сколько Вт: понятие физических величин

Все бытовые приборы в качестве источника питания используют электроэнергию. В техническом паспорте каждого девайса указывается номинальная мощность без учета условий и режимов его работы. Для маломощных устройств данный параметр указывается в ваттах, а для более мощных применяется величина киловатт. Мощность устройства указывает на скорость преобразования или потребления энергии. Это отношение работы ко времени, в течение которого она выполнялась. Единица измерения мощности получила свое название благодаря ирландскому изобретателю Джеймсу Уатту, который является создателем первой паровой машины.

Использование ватта не ограничивается сферой электротехники. Данная единица применяется для определения крутящего момента силовых установок, потока акустической и тепловой энергии, интенсивности ионизирующих излучений. Чтобы понимать, 1 Вт — это много или мало, можно рассмотреть такие примеры. Передатчики мобильных телефонов имеют мощность 1 Вт. Для ламп накаливания данный параметр равен 25-100 Вт, для холодильника или телевизора 50-55 Вт, пылесоса – 1000 Вт, а для стиральной машины – 2500 Вт.

Чтобы не использовать множество нулей, следует знать, сколько Ватт в 1 кВт. Приставка «кило» является кратной тысяче. Она предусматривает умножение величины на одну тысячу. Таким образом, 1 кВт в Вт равен 1000.

Существует также понятие виловатт-час (кВт*ч). Это величина, которая указывает на количество электрической энергии, которую прибор потребляет за единицу времени. Другими словами можно сказать, что кВт-час — это количество работы, которую выполняет прибор за один час. Для понимания зависимости этих величин, рассмотрим пример. Потребляемая мощность телевизора равна 200 Вт. Если он будет работать на протяжении 1 часа, прибор израсходует 200 Вт*1 час = 200 Вт*ч. Если он будет работать 3 часа, то за это время он потратит 200 Вт*3 часа=600 Вт*ч.

Читайте также:  Как усилить мощность сигнала вай фай

Суммарная мощность в Вт: сколько в кВт энергии потребляют бытовые приборы

Любая квартира оснащена необходимым набором бытовых приборов и электрооборудования. Для каждой разновидности техники характерны индивидуальные технические характеристики, включая мощность и энергопотребление. Суммарное значение всех этих факторов определяет общий объем потребляемой электрической энергии, которая будет разной у каждой семьи.

Для того, чтобы спланировать возможные расходы, некоторые хозяева прибегают к составлению таблицы потребления электроэнергии бытовыми приборами в час, где указывают наименование потребителя, его мощность и продолжительность работы на протяжении суток. Информация о суммарном потреблении электроэнергии бытовыми приборами и элементами освещения необходима для установки коммутационно-защитной аппаратуры и выбора сечения проводов электрической проводки.

На заметку! Для определения суммарной мощности, соответствующие значения потребителей должны быть переведены в одну единицу измерения, поэтому важно знать, сколько Вт в 1 кВт.

Из таблицы ниже можно сделать вывод, какие бытовые приборы потребляют больше электроэнергии. К ним относится система освещения, холодильник, телевизор, компьютер, стиральная машина, электрочайник и утюг. Суммарное значение в среднем составляет 120-180 кВт в месяц. К дополнительным затратам можно отнести использование мелкой бытовой техники в виде фена, кофеварки, комбайна, зарядных устройств и других элементов, который обеспечивают требуемый уровень комфорта. В летний период времени также учитывается использование кондиционера, а зимой – масляных электрических обогревателей, которые прибавляют 60-100 кВт.

Таблица энергопотребления бытовых приборов

Для каждого дома число электрических устройств, значение потребления ими электроэнергии и продолжительность работы будет отличаться. Нижеизложенная таблица энергопотребления бытовых приборов содержит усредненную информацию:

Источник



Виды мощности

Во всех справочниках по электротехнике различаются четыре вида мощности: мгновенная, активная, реактивная и полная.

Мгновенная мощность вычисляется как произведение мгновенного значения напряжения и мгновенного значения тока для произвольно выбранного момента времени, то есть

Так как в цепи с сопротивлением r u=ir, то

Средняя за период мощность P рассматриваемой цепи равна постоянной слагающей мгновенной мощности

Среднюю за период мощность переменного тока называют активной. Единица активной мощности вольт-ампер называется ватт (Вт).

Соответственно и сопротивление r называют активным. Так как U=Ir, то

Обычно именно активную мощность понимают под потребляемой мощностью устройства.

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока и напряжения на синус угла сдвига фазы между ними.

Полная мощность — потребляемая нагрузкой суммарная мощность (учитываются как активная, так и реактивная ее составляющие). Вычисляется как произведение среднеквадратичных значений входного тока и напряжения. Единица измерения — ВА (вольт-ампер). Для синусоидального тока равна

Практически на любом электрическом приборе находится этикетка с указанием либо полной мощности устройства, либо активной мощности.

Источник