Accumulator-shop.ru

Аккумулятор Шоп
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электрическая мощность

Электрическая мощность

Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является ватт (русское обозначение: Вт, международное: W).

По какой формуле вычисляется

В следующих пунктах рассмотрены подробно типичные ситуации (подключаемые устройства):

    источник постоянного напряжения (светодиоды);

Расчет силы тока по мощности и напряжению в сети постоянного тока

С помощью изученных принципов можно выяснить, как посчитать мощность (пример):

  • к источнику 5 V последовательно подключают несколько светодиодов;
  • измеряют ток в цепи с помощью мультиметра (0,85 А);
  • для определения количества ватт формула «P = I * U» поможет узнать результат: 5 * 0,85 = 4,25 Вт.

Как узнать мощность однофазной нагрузки

Без поправочных коэффициентов можно применить аналогичный алгоритм при подключении лампочки накаливания. Однако в рассматриваемом примере (вытяжка) вычисляют мощность переменного тока по формуле с учетом индуктивных параметров электродвигателя. В этом случае применяют специальный корректирующий множитель – cosϕ.

Треугольник мощностей

Как определить мощность, показывает следующий алгоритм действий:

  • берут из сопроводительной документации значение cosϕ (например, 0,75);
  • эти же данные производители указывают на типовых шильдиках;
  • измеряют ток (1,25 А);
  • напряжение известно – 220 B;
  • чтобы определить мощность тока, формула дополняется соответствующим множителем:

Pакт = 1,25 * 220 *0,75 = 206,25 Вт.

Как найти мощность тока в трехфазной сети

В этих сетях электричество поступает к потребителям по разным цепям. Вместо «фазного» в данном случае применяют понятие «линейного» напряжения, которое измеряется между отдельными проводниками (Uлин=380В). Чтобы рассчитать мощность корректно, применяют дополнительный множитель (√3 = 1,7321).

Средняя P в активной нагрузке

Зная мощность переменного тока (350 Вт), после простого преобразования базовой формулы можно вычислить:

I = P/ (U * √3 * cosϕ) = 350 / (380 * 1,7321 * 0,75) = 350/ 493,6485 = 0,7 А.

По какой формуле вычисляется мощность электрического тока

Данная величина привязана одновременно к нескольким физическим параметрам. Напряжение — это работа, необходимая для перемещения 1 кулона. Сила означает число кулонов, которые проходят за 1 секунду. Если умножить ток на напряжение, он будет равен количеству работы в секунду. Для вычисления мощности электрического тока формулу вывести нетрудно.

Как найти мощность электрического тока: формулы и расчёты

  • P — мощность тока в ваттах (Вт);
  • A — его работа на данном участке цепи в джоулях (Дж);
  • t — время, за которое совершена работа (в секундах);
  • U — напряжение электричества для участка цепи в вольтах (В);
  • I — сила в амперах (А).

Указанная формула показывает, что зависимость мощности от напряжения и силы тока одинакова в этой связке. Один показатель может быть выше и тем самым скомпенсировать другой для обеспечения мощного электротока. Эта особенность обеспечивает передачу электроэнергии на дальние расстояния. Ее преобразование происходит через регулирующие трансформаторы на подстанциях.

Как найти мощность электрического тока: формулы и расчёты

Верное определение мощности критически важно для соблюдения правил техники безопасности при эксплуатации электросети и исключения возгораний. Это может произойти, если проводка выбрана неправильно. Для измерения необходимо использовать специальные приборы, но это возможно не всегда.

Читайте так же:
Лампы с большим анодным током

Определение мощности для переменного тока:

  • с помощью амперметра;
  • по формуле P= U х I с использованием значений в указанный момент времени;
  • по формуле P= U х I x сos φ, если есть сдвиг фаз.

Символ φ обозначает коэффициент мощности. Когда к сети подключен только свет или приборы для нагревания, он равен 1, для более сложного и мощного оборудования промышленного типа цифра составляет 0,8. Формула для расчета мощности через сопротивление в сети постоянного тока — P = IU.

Расчет оптимальной мощности светодиодных ламп

Проводить расчет оптимальной мощности освещения рекомендовано при ремонте и установке светильников. Так, вы всегда будете знать, какой мощности вам необходимо приобретать лампы и на сколько их хватит. В том случае, если вам необходимо знать, какая мощность должна быть у светодиодов в одном помещении, необходимо знать определенные параметры:

  • Уровень освещенности;
  • Площадь одной комнаты;
  • Количество ламп, которые необходимо установить;
  • Световой поток;
  • Уровень освещенности помещения.

Для расчета светового потока, который исходит от одной лампы, необходимо использовать следующую формулу:

Если же вам необходимо узнать уровень освещенности на один квадратный метр, то воспользуйтесь формулой:

Мощность тока

Разобравшись с понятием механической мощности, перейдём к рассмотрению электрической мощности (мощность электрического тока). Как Вы должны знать U — это работа, выполняемая при перемещении одного кулона, а ток I — количество кулонов, проходящих за 1 сек. Поэтому произведение тока на напряжение показывает полную работу, выполненную за 1 сек, то есть электрическую мощность или мощность электрического тока.

Активная электрическая мощность (это мощность, которая безвозвратно преобразуется в другие виды энергии — тепловую, световую, механическую и т.д.) имеет свою единицу измерения — Вт (Ватт). Она равна произведению 1 вольта на 1 ампер. В быту и на производстве мощность удобней измерять в кВт (киловаттах, 1 кВт = 1000 Вт). На электростанциях уже используются более крупные единицы — мВт (мегаватты, 1 мВт = 1000 кВт = 1 000 000 Вт).

Реактивная электрическая мощность — это величина, которая характеризует такой вид электрической нагрузки, что создаются в устройствах (электрооборудовании) колебаниями энергии (индуктивного и емкостного характера) электромагнитного поля. Для обычного переменного тока она равна произведению рабочего тока I и падению напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q = U*I*sin(угла). Реактивная мощность имеет свою единицу измерения под названием ВАр (вольт-ампер реактивный). Обозначается буквой «Q».

Простым языком активную и реактивную электрическую мощность на примере можно выразить так: у нас имеется электротехническое устройство, которое имеет нагревательные тэны и электродвигатель. Тэны, как правило, сделаны из материала с высоким сопротивлением. При прохождении электрического тока по спирали тэна, электрическая энергия полностью преобразуется в тепло. Такой пример характерен активной электрической мощности.

Читайте так же:
Работа тока за 2 минуты в электрической лампочке

Электродвигатель этого устройства внутри имеет медную обмотку. Она представляет собой индуктивность. А как мы знаем, индуктивность обладает эффектом самоиндукции, а это способствует частичному возврату электроэнергии обратно в сеть. Эта энергия имеет некоторое смещение в значениях тока и напряжения, что вызывает негативное влияние на электросеть (дополнительно перегружая её).

Расчетные формулы мощности тока

Похожими способностями обладает и ёмкость (конденсаторы). Она способна накапливать заряд и отдавать его обратно. Разница ёмкости от индуктивности заключается в противоположном смещении значений тока и напряжения относительно друг друга. Такая энергия ёмкости и индуктивности (смещённая по фазе относительно значения питающей электросети) и будет, по сути, являться реактивной электрической мощностью.

Более подробно о свойствах реактивной мощности мы поговорим в соответствующей статье, а в завершении этой темы хотелось сказать о взаимном влиянии индуктивности и ёмкости. Поскольку и индуктивность, и ёмкость обладают способностью к сдвигу фазы, но при этом каждая из них делает это с противоположным эффектом, то такое свойство используют для компенсации реактивной мощности (повышение эффективности электроснабжения). На этом и завершу тему, электрическая мощность, мощность электрического тока.

Мощность лампочек различного типа

Правильное освещение, наряду с качеством воздуха, влажностью и температурой в помещении, является важнейшим фактором хорошего самочувствия и здоровья, создавая необходимые условия для продуктивной работы или релаксации. Ведущую роль в освещении играет мощность лампочки, от которой зависит, сколько светового излучения получит каждый уголок комнаты.

Мощность лампы и стандарты освещения помещений

Выбирая люстру, потолочный светильник или источник местного света для дома или квартиры, покупатель заранее думает о мощности ламп, которые будут там использоваться. Нередко это делается на основе личного практического опыта или, вовсе, по наитию. А, между тем, есть четкие критерии освещенности, характеризующие здоровую среду для объектов разного назначения. Действующие нормативы и стандарты рекомендуют следовать указанным ниже показателям освещенности для разных типов помещений (люкс):

  • Лестницы, вестибюли, коридоры — 20 – 30 лк;
  • Ванные и санузлы — 50 лк;
  • Жилые комнаты и спальни — 150 лк;
  • Детские — 200 лк;
  • Офисы, кабинеты — 300 лк;
  • Лаборатории, мастерские — 400 лк;
  • Учебные аудитории — 500 лк.

Нормативные документы оперируют двумя параметрами: освещенностью в люксах (лк) и световым потоком, излучаемым источником света в люменах (Лм). При этом 1 лк привязан к площади освещаемого помещения и равен 1 Лм/м2. Как же нормированную освещенность соотнести с мощностью лампы в ваттах? Для того, чтобы стало понятнее, рассмотрим простой пример. У нас есть лампа накаливания мощностью 100 Вт, установленная в жилом помещении площадью 20 м2. Такая лампа обладает световым потоком примерно в 1200 Лм, что в пересчете на 1 кв. метр площади дает 60 лк освещенности, чего явно недостаточно для такой комнаты.

Читайте так же:
Замена выключателя контрольной лампы включения стояночного тормоза

Итак, что мы теперь знаем? Для того чтобы выяснить, правильно ли освещается помещение, необходимо знать его площадь, а также величину светового потока и мощности лампы, которые указаны на упаковке к изделию. Имейте в виду, что у ламп разных типов одной мощности (Вт) величина светового потока (Лм) будет отличаться. Разделив значение светового потока (Лм) на площадь комнаты (м2), получим фактическую освещенность (лк), которую можно сравнить с нормативной.

Особенности конструкции и эксплуатации разных типов ламп

Благоприятная световая среда в помещении, необходимая для комфорта человека, определяется рядом факторов, которые следует учитывать при выборе ламп для освещения квартиры, офиса, мастерских, лабораторий, подсобок и т.п. Кроме главной характеристики — мощности лампы на качество освещения влияет цветовая температура спектра, коэффициент цветопередачи, пульсация, направленность светового потока. Помимо этого, при работе светильников нельзя обойти стороной такие моменты, как КПД, тепловыделение, прочность, долговечность и энергоэффективность ламп. Существуют несколько распространенных типов ламп, отличающихся конструктивными и эксплуатационными характеристиками, которые мы предлагаем рассмотреть в нашем обзоре.

Лампы накаливания

Лампы накаливания (ЛН) можно однозначно причислить к реликтам электрической эры освещения. Кроме невысокой стоимости, отсутствия пульсаций и приятной для восприятия цветовой температуры порядка 2700К, близкой к естественному свету, архаичные «лампочки Ильича» обладают множеством недостатков. Они имеют очень хрупкую стеклянную колбу и чувствительны к параметрам сетевого напряжения, ощутимо снижающим заявленный срок службы в 1000 часов. Невысокий КПД лампочек преобразует значительную часть потребляемой энергии в тепло, сильно разогревая колбу и цоколь. А потребляемая мощность ламп накаливания по отношению к световой отдаче очень велика. Это весьма затратно и расточительно в современных условиях повсеместного снижения энергопотребления. Но в нашем обзоре ЛН интересны тем, что мы будем использовать их как отправную точку для сравнения с другими типами источников света.

Галогенные лампы

Галогенная лампа представляет собой усовершенствованную версию лампы накаливания, отличающуюся от нее тем, что здесь нить накала горит в среде защитного газа (брома или йода). Благодаря этому, удалось увеличить температуру спирали, что положительно повлияло на прирост светового потока и повышение долговечности лампы до 4000 часов. Потребляемая мощность галогенных ламп при сравнимой светимости с ЛН примерно на 30% ниже, что позволяет немного сэкономить в счетах на электроэнергию. Из плюсов светильников этого типа стоит отметить возможность работы в широком диапазоне температур окружающей среды от — 60 °C до +100 °C, что роднит их с обычными лампами накаливания. Также у галогенок неплохой коэффициент цветопередачи Ra 99-100, наиболее близкий к естественному свету. Но, они так же, как и ЛН сильно греются и не любят вибраций. Стоимость галогенных источников света существенно выше традиционных ламп и это заставляет задуматься о целесообразности их покупки для бытового освещения.

Читайте так же:
Как соединить выключатель настольной лампы

Люминесцентные лампы

У люминесцентных ламп, использующих газоразрядное свечение слоя люминофора, световая отдача на единицу энергопотребления выше, чем у ЛН и галогенных ламп. Поэтому еще их принято именовать энергоэффективными. Они обладают продолжительным сроком службы, составляющим 5 лет, при условии редких циклов включений и отключений. Мощности люминесцентной лампы в 29 Вт хватит, чтобы заменить одну обычную 100-ваттную ЛН. К недостаткам таких ламп следует отнести экологическую опасность из-за содержания в их составе ртути, неприятный для восприятия цветовой спектр и неизбежное мерцание во время работы. Еще одним недостатком энергоэффективных ламп для дома является сложная спиральная форма стеклянной газоразрядной трубки, которая не очень эстетично смотрится в домашних люстрах.

Светодиодные лампы

В настоящее время лидером покупательских предпочтений стали светодиодные лампы. По форме и внешнему виду они похожи на обычные лампы, с той лишь разницей, что электроника со светодиодами здесь прикрыта прочной пластиковой колбой. При одинаковом световом потоке мощность потребления светодиодных ламп почти на порядок ниже, чем у ЛН, что делает их очень экономичными в эксплуатации. Наиболее комфортные для восприятия человеком лампы имеют температуру светового потока 2700 – 3000 К, соответствующую естественному солнечному свету. Температура от 4000 до 5000 К считается белым нейтральным светом, а все что выше — уже белый холодный свет. Надо отметить, что по субъективным ощущениям светодиодные лампы одной мощности кажутся более яркими по мере смещения к холодному спектру цветовой температуры. Но, все же, для домашнего использования лучше покупать лампы «теплого» цветового спектра, а нейтральные и холодные больше подходят для коридорного освещения. К сожалению, светодиодные источники света, содержащие электронные элементы, подвержены пульсации, которая в изделиях известных брендов снижена до приемлемых величин.

С появлением филаментных ламп (на светодиодных нитях), являющихся разновидностью LED-светильников, расширились возможности декорирования помещений оформленных под старину. Они прекрасно вписываются в интерьеры стиля лофт с индустриальным дизайном начала XX века. Отличительной особенностью филаментной лампы стала замена обычного набора оптических полупроводников на светодиодные нити, которые имеют большой угол рассеивания. Стеклянная колба лампочки заполнена газовой смесью, а электроника с драйвером убрана в цоколь. Нет здесь и привычного для LED-ламп радиаторного охлаждения. Такой источник света во время работы внешне трудно отличить от обычной лампы накаливания.

Сравнение мощности и светового потока

В представленной таблице показана энергетическая эффективность разных типов ламп, дающих одинаковую световую отдачу. Как видно из сравнения потребляемой мощности, лампы накаливания являются наиболее «прожорливыми», а светодиодные — самыми практичными. К примеру, светодиодная лампа мощностью 12 – 15 Вт дает столько же света, сколько люминесцентная 29 Вт, галогенная 72 Вт или «сотка» лампы накаливания. А с учетом длительности срока службы LED-светильников, многократно превосходящей другие типы источников света, выгода покупки светодиодных ламп становится очевидной. Несмотря на свою дороговизну, светодиодные лампы быстро окупаются своей экономичностью в эксплуатации.

Читайте так же:
От какого тока работают светодиодные лампы

Выводы и рекомендации

Обычные лампы накаливания имеет смысл использовать для освещения лишь в двух случаях. Первый случай — если вам не приходят счета за электричество. Второй случай — если лампочки эксплуатируются изредка и кратковременно. Это освещение подвалов, погребов, гаражей и прочих помещений, куда судьба заносит на непродолжительное время. Независимо от мощности ламп такая эксплуатация существенно не повлияет на расход электроэнергии и продлит срок службы светильника.

Галогенные лампы — яркие светильники, устойчивые к колебаниям напряжения, которые обеспечивают мощный всенаправленный пучок света на большом расстоянии, активно используются в автомобильных фарах, в кино- и фото-индустрии, в рамповом освещении театральных и концертных залов, в проекционной и полиграфической технике. И такая специфика говорит о том, что эти лампы вполне востребованы и их еще не стоит списывать со счетов.

Люминесцентные лампы, несмотря на их недостатки, все еще активно используются в государственных и общественных зданиях, учебных заведениях, лечебных учреждениях. А вот времена, когда газоразрядные лампы покупали для освещения квартир и домов, благополучно канули в лету, а им на смену пришли LED-лампы.

Бесспорным лидером среди современных источников света бытового назначения являются светодиодные лампы, имеющие большой срок службы от 10 до 25 лет. И главная причина тому — высокие показатели энергосбережения. Традиционные изделия с пластиковой колбой выпускают в широком диапазоне мощности от 3 до 50 Вт, что позволяет использовать одну лампу нужного номинала вместо целого набора. Также в продаже есть много изделий этого типа ламп для потолочного освещения. Модификации источников света в ретро-стиле «ламп Эдисона» ограничены максимальной мощностью 10 Вт ввиду имеющихся трудностей с охлаждением. В продвинутых изделиях есть функция диммирования, позволяющая регулировать яркость ламп, фактически увеличивая мощность освещения.

Подводя итоги обзора, отметим, что из имеющегося многообразия типов ламп, наиболее привлекательными для домашнего освещения выглядят модели с полупроводниковыми светодиодами.

Выводы и полезное видео по теме

Вычисление силы тока по мощности для подбора сечения кабеля:

Определение потребляемой мощности групп электроприборов на примере частного дома:

Вычисление силы тока для определения параметров проводки или определение допустимой мощности в уже существующей цепи можно сделать самостоятельно. Для правильного решения поставленной задачи необходимо учесть нюансы, возникающие на практике, а не только использовать известные формулы, которые работают при «идеальных» условиях.

Если появились вопросы по теме статьи или вы можете дополнить этот материал интересной информацией, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector