Как рассчитать расход электроэнергии, потребляемой приборами дома и в офисе

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.

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.

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.

Расчет основных потребителей электроэнергии

В каждом доме используется самая разная бытовая техника – от электронных часов до посудомоечных машин. Все они потребляют электричество, и нужно уметь рассчитывать значения для питания от однофазной или трехфазной сети. Итоговая сумма будет зависеть от норматива и тарифа, установленного в стране.

Стиральная машина

Это устройство относится к мощным бытовым приборам. Средняя мощность составляет 2000 Вт. За один раз машина работает около полутора часов. Соответственно, за одну стирку будет потребляться 2000×1,5=3000 Вт энергии или 3 кВт. Это число умножается на количество стирок. Например, человек совершает 10 стирок за месяц – машина будет использовать 3*10=30 кВт электроэнергии. При умножении на тариф получится стоимость, которую владелец должен заплатить поставщику услуг.

Потребление энергии также будет считаться в зависимости от массы белья и выбранного режима. От этих показателей зависит и время работы прибора. Существенная часть энергии уходит на нагрев воды.

Компьютер и ноутбук

Стационарный компьютер состоит из блока питания и монитора. Каждый потребляет свой объем электроэнергии, поэтому необходимая для работы мощность будет равняться их сумме. В среднем для блока питания требуется 350-550 Вт. Нагрузка зависит и от выполняемых программ. В случае переписки в социальных сетях энергопотребление будет минимальным, а при работе в сложных графических программах – максимальным. Монитору для работы требуется около 80 Вт энергии в зависимости от его размеров. Поэтому средняя мощность составит примерно 0,5 кВт*ч.

Ноутбук потребляет меньше энергии, так как задействован только блок питания. Среднее энергопотребление составит 0,05-0,1 кВт*

Телевизор

Как и в случае монитора компьютера, энергопотребление телевизора зависит от размеров экрана. Влияние оказывает и конструкция устройства. Старые телевизоры, работающие от электронно-лучевой трубки, требует 60-100 Вт, ЖК модели около 150-250 Вт, плазменные – 300-400 Вт.

Работа в режиме ожидания также требует энергии. Это связано с тем, что на экране будет гореть красный огонек, для которого также требуется питание. Для устройств на основе электронно-лучевой трубки требуется 2-3 Вт, для современных телевизоров 4-6 Вт.

Холодильник

Это устройство, которое работает без перерыва 24 часа в сутки семь дней в неделю. Но в зависимости от времени года количество необходимой электроэнергии будет различно. Зимой для работы требуется примерно в 2 раза меньше электричества, чем летом.

Холодильники разделяются на классы по потреблению энергии. Изделия с низким энергопотреблением тратят энергию, примерно равную объему прибора в литрах. На прибор с объемом 250 литров в среднем за год нужно 250 кВт. Точное значение можно найти в документации к холодильнику.

Чайник, утюг, плита

Электрический чайник в среднем требует 1,5-2,5 кВт*ч энергии. Вода нагревается примерно за 4 минуты, т.е. эта энергия будет потрачена за 15 раз. Примерно такую мощность потребляет и утюг, но она зависит от режима работы. Максимальная нагрузка требуется для первоначального нагрева. Электрическая плита относится к мощным устройствам, для ее работы требуется примерно 3 кВт*ч энергии.

Микроволновая печь

Количество потребляемой электроэнергии зависит от объема, оснащения, режимов работы. Для быстрого разогрева требуется 0,9 кВт*ч, для разморозки 0,2-0,4 кВт*ч. Объем еды также влияет на мощность – на большую порцию потребуется большая нагрузка.

Тёплый пол

Расход электричества для теплого пола зависит от типа и качества теплоизоляции, режима работы, размеров комнаты, климатических условий, вида покрытия и других важных критериев. Если пол является единственным и основным источником отопления, то на 1 квадратный метр будет тратиться около 0,2 кВт*ч энергии. Для поддержки комфортной температуры в помещении будет израсходовано 0,1-0,16 кВт*ч электроэнергии на 1 кв.м. Для расчета месячных затрат на теплый пол следует умножить расход на 1 кв.м. на площадь комнаты, время работы и количество суток в месяц. Для более точного определения можно воспользоваться ваттметром. Его присоединяют к розетке и к электроприемнику.

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.

Как правильно переводить эти единицы

Ватт равен килограмму на квадратный метр, разделенному на кубические секунды. Приставка кило означает умножение на 1000. Тот же принцип применяется к индикаторам мощности, то есть 1 кВт равен 1000 Вт и 1000 вольт. Это означает, что 1 единица = 0,001 субъединицы. То есть, если сделать передачу мощности, электроприбор на 3 кВт будет равен 3000 Вт.

Вам будет интересно, на какую мощность рассчитан станок 16а

Формула перевода

В электричестве

Для упрощения измерений в электричестве используется подблок. Вы можете узнать, сколько ватт в киловаттах, и преобразовать единицы, умножив ватты на 103 и разделив на 1000. Для выполнения обратного преобразования вам необходимо умножить киловатты на 103 или умножить известные показатели на 1000.

В отоплении

Для измерения тепловой мощности необходимо использовать джоули. Это работа, которую проделывает 1 ньютон на 1 метр. Чтобы преобразовать джоули в киловатты, вам нужно использовать субъединицу джоулей. В 1 кДж содержится 0,239 ккал. В 1 ккал 4,1868 кДж. В 1 кВт содержится 860 ккал. Это означает, что 1000 ккал – это 1163 кВт в час.

Формула для вычислений

Как рассчитать потребление электрической энергии

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.

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. Токоизмерительные клещи помогут без особого труда измерить ток, для чего один из проводников обхватывается датчиком клещей, и показания отображаются на дисплее. Зная напряжение, умножают его на измеренный ток, получают величину потребляемой мощности.

Как правильно снять показания счетчика?

1. Индукционные – это «старинные» громоздкие приборы с вращающимся колесом.
2. Статические – или современные электрические.

У многих ещё стоят индукционные, но уже чётко видна тенденция перехода на электронные модели – они и считают точнее, и выглядят лучше, и не шумят.

При снятии показаний с индукционного прибора, обращают внимание на первые 5 цифр (у некоторых моделей 4). Последняя цифра обычно ставится немного отдельно или выделяется другим цветом, она относительно быстро вращается – ее, как правило, не пишут в квитанцию (для ровного и более простого счёта) – это показания после «запятой» в десятичной дроби

Последняя цифра обычно ставится немного отдельно или выделяется другим цветом, она относительно быстро вращается – ее, как правило, не пишут в квитанцию (для ровного и более простого счёта) – это показания после «запятой» в десятичной дроби.

Данные лучше снимать в один и тот же день месяца. В некоторых регионах страны принято самостоятельно звонить в МЭС или РЭС (в назначенный день) и сообщать показания.

В противном случае, организация делает расчёты исходя из среднего потребления за последние месяцы – эти данные и будут отражаться в квитанции.

Как снять показания с электронного счётчика, многотарифные показания

Электронный прибор может считать единый тариф, а может быть настроен на учёт для нескольких тарифов (разные тарифы вводятся в целях экономии – днём немного дороже обычного, а в ночное время намного дешевле).

В меню прибора выбирается нужный режим (смена режимов обычно производится многократным нажатием кнопки ввод):

• Т1 – для однотарифных.
• Т2 – для раздельной оплаты льготного периода с 23:00 до 7:00 утра.
• Т3 – один стандартный тариф и два льготных.

При поочерёдном выводе на дисплей этих режимов (Т1 и Т2), прибор будет показывать разные показания, которые «набежали» за месяц по данному тарифу.

Разница с предыдущими показаниями вычисляется для каждого тарифа отдельно.

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.

Как перевести ватты в киловатты

Бытовые электроприборы имеют разную мощность. Она колеблется от нескольких Вт до нескольких тысяч ватт. Для удобства расчета приводят к единому значению. Обычно это киловатт, обозначается кВт.

Для перевода ваттов в киловатты необходимо знать, сколько ватт содержится в 1 кВт. Само слово «кило» обозначает тысячу. То есть один киловатт электроэнергии содержит 1000 ватт.

Для удобства перевода одной единицы в другую существуют различные программы. Но перевод из одной величины в другую несложно выполнить самостоятельно.

Например, в доме имеется несколько потребителей электроэнергии, люстра с тремя лампами по 60 Вт, телевизор 150 Вт и музыкальный центр 100 Вт. Получаем 3*60+150+100, результат равен 430 Вт. Мы знаем, что 1КВт содержит 1000 Вт. Делим это значение на 1000, получаем 0,43 Квт.

Для наглядности произведем несколько расчетов. Полученный перевод из Вт в кВт сведем в таблицу.

Зачастую требуется произвести обратную функцию. Перевод из Квт в Вт. Для этого мощность в киловаттах необходимо умножить на 1 000. Произведем вычисления и для наглядности сведем в таблицу.

На промышленных предприятиях используются потребители электроэнергии мощностью в несколько тысяч киловатт. Для удобства введено понятие мегаватт, обозначается как мВт. Приставка «мега» обозначает 1 000 000. То есть в 1 мВт содержится 1 000 000 Вт, или 1 000 кВт.

Измерение мощности приборами

Для измерения Р можно воспользоваться специальными приборами. Для этого подойдёт мультиметр, к которому можно подключить токоизмерительные клещи. Как измерить мощность мультиметром? Тестер включается на режим измерения переменного напряжения, клещи должны обхватывать только один проводник, подводимый к нагрузке.

Разделение проводников в кабеле не всегда удобно. К тому же после измерений нужно рассчитывать мощность по формуле.

Измеритель мощности

Для измерения можно использовать специальный прибор – ваттметр. Прибор включается в розетку, в его выходное гнездо включают нагрузку, мощность которой нужно измерять. Результаты проводимого измерения выводятся на дисплей уже в киловаттах.

Измерение мощности с помощью электросчетчика

Используя квартирный счётчик электроэнергии, можно также проверить потребляемую мощность отдельного прибора. Для этого необходимо:

• выключить все потребители энергии, оставив в режиме потребления лишь тестируемый прибор;
• отметить показания на текущий момент и зафиксировать их значения через час;
• произвести вычитания последних значений из предыдущих показаний;
• результат будет измеренной величиной.

Основной недостаток такого блока действий – отключение других необходимых бытовых приборов.

Информация. При использовании этого метода, пользуясь моментом, можно посмотреть, нет ли скрытой утечки тока, и исправность счётчика. При отключении всех приборов электросчётчик должен остановиться.

Способы подсчета среднего расхода электроэнергии

• Снятие годовых показателей счетчика и высчитывание по полученному значению среднемесячного расхода.
• По мощности, силе тока, напряжению каждого бытового прибора.

Подсчеты можно производить при помощи онлайн-калькуляторов. Программа выполнит все необходимые расчеты и поможет разработать систему оптимизации растрат на электричество.

Чтобы рассчитать по счетчику электроэнергию, кВт-часы, указанные в предыдущих показаниях, нужно вычесть из текущего значения счетчика, не учитывая цифру после запятой.

Потребляемая энергия

Расчёт потребляемой энергии для дома или квартиры не представляет особой сложности. Для этого требуется выполнить следующий алгоритм действий:

• составить таблицу всех электроприборов, используемых в доме, включая и лампы освещения;
• в отдельные графы вынести: мощность прибора, часы работы в сутки;
• для каждого потребителя энергии посчитать (путём умножения мощности на время работы) среднесуточное потребление;
• просуммировать все полученные величины мощности.

Такой расчёт даст реальную картину потребления электроэнергии. Пользуясь этими данными, можно контролировать расход и корректировать потребляемую суточную мощность каждого прибора.

Не важно, каким способом рассчитывается или измеряется потребляемая мощность. Главная задача процесса – грамотно подобрать сечение проводников для устройства проводки, подвода питающих кабелей и обеспечить срабатывание автоматической защиты. Кабель, подводящий напряжение в помещение, должен выдерживать одновременное включение всех потребителей, расположенных в нём длительное время. Его выбор напрямую зависит от точности определения мощности потребителей.

Чем отличается киловатт от киловатт-часа

Многие потребители привычно называют показатели расхода электроэнергии, фиксируемые электросчётчиком, киловаттами. Но на самом деле этот показатель измеряется в киловатт-часах (квт*ч), что совсем не одно и то же.

Расход энергии в квт*ч определяется по количеству мощности, затраченной в течение определённого времени.

Пример подобного расчёта:

• для освещения используется лампа накаливания в 0,06 кВт;
• за 6 часов работы (примерное время эксплуатации в течение суток) этот прибор израсходует электроэнергии 0,06 × 6 = 0,36 квт*ч;
• в месяц расход по указанной лампе составит 0,36 × 30 = 10,8 квт*ч.

Аналогичным способом несложно рассчитать суммарный расход электрической энергии в месяц, зная продолжительность включения того или иного оборудования и его мощностные характеристики. Далее можно определить размер полученной экономии за счёт применения менее энергозатратного оборудования и бережливого отношения к потреблению ресурсов.

Правильный перевод единиц мощности электрической энергии очень важен для потребителя. Это позволит обеспечить безопасность эксплуатации оборудования и экономию расхода электроэнергии.

Видео

1305 ₽ Подробнее

435 ₽ Подробнее

Bluetooth адаптеры