Многие люди, когда говорят про такое понятие, как электрическая мощность, подразумевают некую силу. Однако даже в школьном курсе физики давались знания о том, что мощность и сила - это понятия разные, хотя и взаимосвязанные.
Само понятие «мощность» означает характеристику определенного события. При этом можно связать мощность с каким-то предметом. Любое физическое воздействие можно называть действием силы. Совершенной работой называется же пройденный с помощью приложенной силы путь. Работа, сделанная силой за определенное время, будет равна мощности. Таким образом, мощность - это физическая величина, равная отношению работы, совершенной за определенное время определенной силой, к этому промежутку времени.
Однако нельзя забывать, что мощностью называют еще и меру измерения энергии. Поэтому можно принять во внимание утверждение, что этим термином можно именовать и изменение энергии в некой системе (скорость преобразования энергии).
Хотя приведенные выше термины и определения касаются больше механической энергии, из этого всего можно вывести такое понятие как "электрическая мощность". Произведение тока на напряжение и называется Так как это понятие зависит в равной мере и от напряжения, и от тока, можно сказать, что одинаковая электрическая мощность получается как при большом токе и более низком напряжении, так и при и малых токах. Такое свойство лежит в основе передачи электрической энергии на большие расстояния с помощью электростанций, подстанций, и понижающих), распределительных устройств и прочего электрического оборудования.
Электрическая мощность разделяется на два основных вида: реактивную и мощность - это характеристика трансформации электроэнергии в другие виды энергии (тепло, движение, свет). Электрическая мощность измеряется в ваттах (Вт). В повседневном быту такую энергию измеряют обычно в киловаттах, а на крупных электростанциях применяют и более крупные единицы - мегаватты.
Реактивная электрическая мощность характеризует электрическую нагрузку в различных устройствах. Она равняется произведению падения напряжения на рабочий ток и на синус угла смещения фаз (сдвига фаз) между током и падением напряжения. Измеряется реактивная мощность в реактивных вольт-амперах (ВАр).
Активную мощность можно связать с электрической мощностью через такое понятие, как «косинус фи» - разницу фаз тока и напряжения. Для большинства бытовых приборов этот косинус будет равен примерно 0,8. Для нагревательных приспособлений его часто поднимают фактически до единицы.
Измеряется электрическая мощность специальным прибором - ваттметром. Такой прибор имеет две обмотки. Первая являет собой толстый провод, подключается вместе с потребителями электроэнергии и фиксирует изменение величины тока. Вторая обмотка состоит из более тонкого провода и подключается параллельно для учета напряжения в сети. На электростанциях часто используют такое понятие, как "установленная электрическая мощность", которая является суммой всех всех только одного вида или типа (например, трансформаторы, генераторы, двигатели).
Пример из жизни новоселов
Молодая семья с двумя детьми (4,5 годика и 5 месяцев) сделала обмен и переехала в трехкомнатную квартиру девятиэтажного здания постройки 80-х годов из железобетонных панелей с лифтом.
Электрическое оборудование квартиры выполнено без общего контура заземления и РЕ-проводника. В каждом подъезде установлен вводной распределительный щит. От него силовые кабели расходятся по этажным щиткам. На каждом этаже 4 квартиры из двух блоков; правого и левого с общим коридором. В нем смонтированы квартирные щитки, которые запитаны «алюминиевой лапшой» 2,5 мм2. Этими же проводами выполнена вся электропроводка в комнатах.
Новый хозяин — домашний мастер, способный не только забить гвоздь, но и красиво положить дорогую плитку, отремонтировать сантехнику, подключить стиральную/посудомоечную машину, найти неисправность в телефоне и компьютере, устранить неполадки программного обеспечения. Но он не электрик, хотя неоднократно менял розетки с выключателями.
При проверке электропроводки хозяин с настольной лампой прошел по всем розеткам и убедился в их исправности. А лампочки освещения проверил от выключателей: они работали. Он успокоился и занялся декоративной отделкой помещений, а проблемы начались позже.
Осенью до начала отопительного сезона в детской комнате потребовался обогрев. Включили масляный радиатор мощностью 2кВт. В это время работали стиральная и посудомоечная машина, два телевизора, холодильник с морозильником, компьютер, освещение, радиотелефон и несколько маломощных потребителей.
В комнатах появился запах горелой электрической изоляции. Особенно сильно он исходил из общего коридора от квартирного щитка. Пришлось отключать электропитание с квартиры и разбираться: общая картина с точки зрения электрика выглядела удручающе.
В коридоре, ванной и гостиной выполнен навесной потолок из листов гипсокартона, закрывающий доступ к распределительным коробкам. Спальня и детская комната поклеены дорогими декоративными обоями, а распредкоробки не только скрыты под ними, но еще и красиво заштукатурены. Их примерное расположение пришлось уточнять у соседей, живущих на нижнем этаже. Дорогая плитка на стенах и несъемный тканевый натяжной потолок полностью закрывают доступ к проводке на кухне.
Пришлось обращаться к электрикам и техническим справочникам, анализировать ситуацию. Алюминиевые провода квартиры монтировались под номинальную токовую нагрузку, которую создавали потребители тридцатилетней давности. К тому же они уже отслужили приличный срок:
алюминий подвергался изгибам, растяжениям, обжиму винтами и в местах деформации уменьшилось его поперечное сечение;
поливинилхлоридная изоляция протиралась при протяжке через полости железобетонных конструкций и испытывала чрезмерный нагрев от завышенных токов при эксплуатации.
Самое критическое место оказалось в : там, где выполнена сборка нулевых проводников. Для этих целей была использована монтажная площадка из двух частей. На первую половину приходил ноль от этажного щитка, а на второй собирались все остальные провода.
Между площадками стояла перемычка из того же алюминиевого провода. Через нее, как и приходящий провод, шла вся нагрузка квартиры. Металл выдержал, а изоляция выгорела больше чем на 2/3 длины, начиная от первой площадки: сказалось разное , созданное винтовыми зажимами.
Изоляция провода от этажного щитка тоже начала плавиться, но не так интенсивно. Пожар не успел возникнуть — электроэнергию вовремя отключили и дали остыть проводам.
На текущий момент в этой квартире:
дефектная перемычка заменена на медную, способную выдерживать большие нагрузки;
новым хозяевам объяснены правила пользования электроприборами и заострено их внимание на недопустимости одновременного включения мощных потребителей электроэнергии.
После длительной беседы домашний мастер:
всерьез взялся за изучение электротехники и правил электромонтажа: планирует заменить электропроводку на более мощную по новой схеме с РЕ-проводником и собирает деньги на предстоящую работу;
обращался в ЖКХ по вопросу перевода здания на схему электроснабжения по системе TN-C-S, но ответом, что эта работа еще планируется, не удовлетворен: ищет альтернативные варианты для квартиры, расположенной на четвертом этаже.
Правила выбора электрической проводки
Чтобы избежать подобных ошибок для безопасного пользования электроэнергией надо знать правила выбора электропроводки. Она рассчитывается на длительное выдерживание создаваемых токовых нагрузок, которые возникают при подключении потребителей.
Чем больше включено приборов в розетки, тем выше нагрузка на электросхему. В каждом конкретном случае эта величина меняется, но для выбора металла и сечения провода применяют максимальное значение.
С целью определения максимальной мощности потребления рекомендуется сделать таблицу для всех электроприемников. Сведения следует брать из технической документации или заводских шильдиков, размещенных на корпусе приборов.
Как пример, таблица может иметь следующий вид (хотя численные величины могут отличаться).
| Наименование электрического прибора | Мощность в ваттах |
| Холодильник | 300 |
| Телевизор LCD | 140 |
| Пылесос обычный | 900 |
| Пылесос моющий | 2000 |
| Электрический теплый пол | 1100 на 10 м кв |
| Бойлер | 2000-10000 |
| Электроплитка | 1000 |
| Компьютер настольный | 400-500 |
| Ноутбук | 60 |
| Стиральная машина | 2500 |
| Посудомоечная машина | 2500 |
| Лампочка накаливания | 60-100 (умножить на количество) |
| Энергосберегающая лампочка | 10-15 (умножить на количество) |
| Электрический чайник | 1000 |
| Мультиварка | 1000 |
| Микроволновая печь | 2000 |
| Утюг | 1700 |
| Электродрель | 400-1500 |
| Фен | 600-2000 |
Список можно продолжить, но предусмотреть все возможные покупки не получится. Поэтому делают небольшой запас мощности, хотя следует понимать, что все перечисленные приборы одновременно не работают.
Итоговые сведения суммируются, но с учетом создания групп потребления по комнатам. Результаты заносятся в подготовленную таблицу.
На основании расчетов создается иерархия электрической схемы квартиры, в которую включаются не только провода, но с учетом принципа селективности подбираются защитные устройства, приборы управления, автоматика.
Для определения токовой нагрузки в проводе каждой группы проводятся вычисления по формулам, приведенным на рисунке. Для однофазной 220 В и трехфазной 380 В схем они отличаются на величину 1,732.
В этих формулах индексом «Р» обозначена полученная мощность электрических приборов для каждой группы с напряжением сети 220 или 380 вольт
Коэффициент одновременной работы «КИ» примерно учитывает часть отключенных приборов, а cos φ при такой ориентировочной оценке можно приравнять к единице: допуская, что идет расход только активной составляющей мощности. Индуктивной и емкостной нагрузкой, как и переходными процессами при включениях, мы пренебрегаем.
После определения величин токов следует обращаться к таблицам ПУЭ для выбора материала и сечения токопроводящей жилы. Они учитывают условия эксплуатации, создающие дополнительно охлаждение/обогрев металла.
Таблица выбора жил провода и кабеля по величине тока и передаваемой мощности (для увеличения нажмите на рисунок):
Вполне вероятно, что вычисленный по мощности потребителей ток не совпадет с табличным значением. В этом случае следует выбрать большее из двух вариантов по величине значение и подобрать по нему сечение.
Ошибки монтажа
Работая с электрическими проводами, отдельные электрики допускают серьезные нарушения существующих правил:
металл жил часто излишне обжимается, делаются царапины и надрезы монтерским ножом, которые тяжело заметить глазом, но со временем они приводят к обрыва
изоляция подвергается истираниям при волочении, надрезам или воздействию солнечной радиации.
Влияние солнечных лучей на поливинилхлоридную изоляцию электрических проводов
Кабели и провода способны работать надежно и длительно: несколько десятилетий при соблюдении технологии. Но на снимке ниже показано действие солнечной радиации на провод, который работал на открытом воздухе безо всякой защиты всего 5 лет. Нельзя создавать такие условия электрическим приборам.
Заканчивая статью, хочется обратиться к опытным электрикам с просьбой: дополните материал своими рекомендациями из практической работы. Это поможет домашнему мастеру, который заинтересуется заменой проводки в своей квартире, более качественно выполнить такую работу.
Так как в каждом имеется множество электроприборов, нужно знать их потребляемую мощность. Это полезно для регулировки счетов за электроэнергию и дабы не перегружать свою линию от счётчика. Максимум, который может потреблять прибор, называют номинальной мощностью. Данный показатель указан на самом приборе или в его технических документах.
Первый способ
В случаях, когда прибор не использует свою максимальную силу, его нагрузку можно рассчитывать самостоятельно. Для этого потребуется:
- Метр;
- Штангенциркуль;
- Тестер.
Проведение измерений
Перед этим нужно изучить устройство или его документы, так как там могут быть указаны номинальное напряжение и мощность. Когда на приборе указано, что его потребляемая нагрузка равна 200 Вт, а напряжение 220 В, то при подключении в обычную сеть 220 В, потребление прибора будет 200 Вт. Если какой-то параметр не обозначен, нужно подключить прибор к сети и используя тестер модно найти силу тока, которая протекает по нему и его рабочее напряжение.
Чтобы понять, как рассчитать потребляемую нагрузку электроприбора, нужно провести настройку тестера в режим работы амперметром. Его нужно подсоединить последовательно к потребителю. Когда используемый прибор функционирует на постоянном токе, требуется учесть его полярность при подсоединении. Показания снимаются в измерении силы тока, то бишь в амперах. Потом тестер переключается в режим вольтметра и подсоединяется с соблюдением полярности, если ток постоянный, параллельно прибору. Данные показания будут выдавать вольты.
Чтобы понять сколько ватт требует потребитель, нужно умножить получившееся напряжение на силу тока.
Когда имеется значение сопротивления пробора, что указано в документах или замерено омметром, функцию последнего может выполнять тестер. Тогда нужно померить силу тока и напряжения. Показатель потребляемой мощности будет равен произведению квадрата силы тока на сопротивление. Когда измеряется напряжение, то потребительная нагрузка определяется как отношение квадрата напряжения к сопротивлению прибора.
Потребление электродвигателей определяется по размеру сердечника. Нужно померить его диаметр, длину и частоту вращений, а также узнать полюсное деление двигателя. Используя специальную таблицу можно понять постоянную нагрузку двигателя. Расчёт потребляемой нагрузки происходит путём умножения постоянной мощности двигателя на диаметр сердечника в квадрате, длину и синхронную частоту вращения. Полученные данные нужно умножить на .
Второй способ
Так как каждый дом имеет множество различных приборов, что питаются от розеток. Часто, в зимнее время года, появляется перегрузка электросети. Последствие этого в том, что автоматические выключатели постоянно выбивает, предотвращая нагрев проводов. Дабы избежать подобных ситуаций, требуется проводить подключение через стабилизатор, а для этого требуется рассчитать потребляемую мощность всех подключённых приборов.
Для этого потребуется:
- Калькулятор;
- Фазометр;
- Инструкция от электроприбора.
Проведение измерений
Следует знать, что электроприборы обладают двумя видами мощности, такими как активная и реактивная. Отличаются они тем, что активная нагрузка заключается в превращении всей используемой энергии в тепло. Сюда входит электрочайник, утюг, бойлер, кипятильник и прочие приборы.
Другие же приборы, работающие на электричестве, имеют другой вариант мощности. Сюда относятся электродвигатели. Полная и активная нагрузка имеют взаимную связь между собой. Это выражается в формуле Ра = cosφ*P, где Р показывает полную мощность, а РА – активную мощность. Cosφ – это коэффициент мощности. Определяется он фазометром, но иногда данная величина уже указана сзади корпуса или в паспортной книге прибора. Зная коэффициент мощности и величину активной мощности можно рассчитать полную мощность бытовых электроприборов.