Содержание:
Прежде чем рассматривать электрическую мощность, следует определиться, что же представляет собой мощность вообще, как физическое понятие. Обычно, говоря об этой величине, подразумевается определенная внутренняя энергия или сила, которой обладает какой-либо объект. Это может быть мощность устройства, например, двигателя или действия (взрыв). Ее не следует путать с силой, поскольку это различные понятия, хотя и находящиеся в определенной зависимости между собой. Любые физические действия совершаются под влиянием силы. С ее помощью проделывается определенный путь, то есть выполняется работа. В свою очередь, работа А, проделанная в течение определенного времени t, составит значение мощности, выраженное формулой: N = A/t (Вт = Дж/с). Другое понятие мощности связано со скоростью преобразования энергии той или иной системы. Одним из таких преобразований является мощность электрического тока, с помощью которой также выполняется множество различных работ. В первую очередь она связана с электродвигателями и другими устройствами, выполняющими полезные действия. Что такое мощность электрического токаМощность тока связана сразу с несколькими физическими величинами. Напряжение (U) представляет собой работу, затрачиваемую на перемещение 1 кулона. Сила тока (I) соответствует количеству кулонов, проходящих за 1 секунду. Таким образом, ток, умноженный на напряжение (I x U), соответствует полной работе, выполненной за 1 секунду. Полученное значение и будет мощностью электрического тока.
Приведенная формула мощности тока показывает, что мощность находится в одинаковой зависимости от силы тока и напряжения. Отсюда следует, что одно и то же значение этого параметра можно получить за счет большого тока и малого напряжения и, наоборот, при высоком напряжении и малом токе. Это свойство позволяет передавать электроэнергию на дальние расстояния от источника к потребителям. В процессе передачи ток преобразуется с помощью трансформаторов, установленных на повышающих и понижающих подстанциях. Существует два основных вида электрической мощности – активная и реактивная. В первом случае происходит безвозвратное превращение мощности электрического тока в механическую, световую, тепловую и другие виды энергии. Для нее применяется единица измерения – ватт. 1Вт = 1В х 1А. На производстве и в быту используются более крупные значения – киловатты и мегаватты. К реактивной мощности относится такая электрическая нагрузка, которая создается в устройствах за счет индуктивных и емкостных колебаний энергии электромагнитного поля. В переменном токе эта величина представляет собой произведение, выраженное следующей формулой: Q = U х I х sin(угла). Синус угла означает сдвиг фаз между рабочим током и падением напряжения. Q является реактивной мощностью, измеряемой в Вар – вольт-ампер реактивный. Данные расчеты помогают эффективно решить вопрос, как найти мощность электрического тока, а формула, существующая для этого, позволяет быстро выполнить вычисления.
Обе мощности можно наглядно рассмотреть на простом примере. Какое-либо электротехническое устройство оборудовано нагревательными элементами – ТЭНами и электродвигателем. Для изготовления ТЭНов используется материал, обладающий высоким сопротивлением, поэтому при прохождении по нему тока, вся электрическая энергия преобразуется в тепловую. Данный пример очень точно характеризует активную электрическую мощность. Что касается электродвигателя, то внутри него расположена медная обмотка, обладающая индуктивностью, которая, в свою очередь, обладает эффектом самоиндукции. Благодаря этому эффекту, происходит частичный возврат электричества обратно в сеть. Возвращаемая энергия характеризуется небольшим смещением в параметрах напряжения и тока, оказывая негативное влияние на электрическую сеть в виде дополнительных перегрузок. Такие же свойства имеют и конденсаторы из-за своей электрической емкости, когда накопленный заряд отдается обратно. Здесь также смещаются значения тока и напряжения, только в противоположном направлении. Данная энергия индуктивности и емкости, со смещением по фазе относительно значений действующей электросети, как раз и есть реактивная электрическая мощность. Благодаря противоположному эффекту индуктивности и емкости в отношении сдвига фазы, становится возможным выполнить компенсацию реактивной мощности, повышая, тем самым, эффективность и качество электроснабжения. По какой формуле вычисляется мощность электрического токаПравильное и точное решение вопроса чему равна мощность электрического тока, играет решающую роль в деле обеспечения безопасной эксплуатации электропроводки, предупреждения возгораний из-за неправильно выбранного сечения проводов и кабелей. Мощность тока в активной цепи зависит от силы тока и напряжения. Для измерения силы тока существует прибор – амперметр. Однако не всегда возможно воспользоваться этим прибором, особенно когда проект здания еще только составляется, а электрической цепи просто не существует. Для таких случаев предусмотрена специальная методика проведения расчетов. Силу тока можно определить по формуле при наличии значений мощности, напряжения сети и характера нагрузки.
Существует формула мощности тока, применительно к постоянным значениям силы тока и напряжения: P = U x I. При наличии сдвига фаз между силой тока и напряжением, для расчетов используется уже другая формула: P = U x I х cos φ. Кроме того, мощность можно определить заранее путем суммирования мощности всех приборов, которые запланированы к вводу в эксплуатацию и подключению к сети. Эти данные имеются в технических паспортах и руководствах по эксплуатации устройств и оборудования. Таким образом, формула определения мощности электрического тока позволяет вычислить силу тока для однофазной сети: I = P/(U x cos φ), где cos φ представляет собой коэффициент мощности. При наличии трехфазной электрической сети сила тока вычисляется по такой же формуле, только к ней добавляется фазный коэффициент 1,73: I = P/(1,73 х U x cos φ). Коэффициент мощности полностью зависит от характера планируемой нагрузки. Если предполагается использовать лишь лампы освещения или нагревательные приборы, то он будет составлять единицу.
При наличии реактивных составляющих в активных нагрузках, коэффициент мощности уже считается как 0,95. Данный фактор обязательно учитывается в зависимости от того, какой тип электропроводки используется. Если приборы и оборудование обладают достаточно высокой мощностью, то коэффициент составит 0,8. Это касается сварочных аппаратов, электродвигателей и других аналогичных устройств. Для расчетов при наличии однофазного тока значение напряжения принимается 220 вольт. Если присутствует трехфазный ток, расчетное напряжение составит 380 вольт. Однако с целью получения максимально точных результатов, необходимо использовать в расчетах фактическое значение напряжения, измеренное специальными приборами. От чего зависит мощность токаМощность тока, различных приборов и оборудования зависит сразу от двух основных величин – силы тока и напряжения. Чем выше ток, тем больше значение мощности, соответственно, при повышении напряжения, мощность также возрастает. Если напряжение и сила тока увеличиваются одновременно, то мощность электрического тока будет возрастать как произведение той и другой величины: N = I x U.
Очень часто возникает вопрос, в чем измеряется мощность тока? Основной единицей измерения этой величины является 1 ватт (Вт). Таким образом, 1 ватт является мощностью устройства, потребляющего ток силой в 1 ампер, при напряжении 1 вольт. Подобной мощностью обладает, например, лампочка от обычного карманного фонарика. Расчетное значение мощности позволяет точно определить расход электрической энергии. Для этого необходимо взять произведение мощности и времени. Сама формула выглядит так: W = IUt где W является расходом электроэнергии, произведение IU – мощностью, а t – количеством отработанного времени. Например, чем больше продолжается работа электрического двигателя, тем большая работа им совершается. Соответственно возрастает и потребление электроэнергии. |
активная, реактивная, полная (P, Q, S), коэффициент мощности (PF)
Из письма клиента:
Подскажите, ради Бога, почему мощность ИБП указывается в Вольт-Амперах, а не в привычных для всех киловаттах. Это сильно напрягает. Ведь все уже давно привыкли к киловаттам. Да и мощность всех приборов в основном указана в кВт.
В технических характеристиках любого ИБП указаны полная мощность [кВА] и активная мощность [кВт] – они характеризуют нагрузочную способность ИБП. Пример, см. фотографии ниже:
 |
 |
Мощность не всех приборов указана в Вт, например:
- Мощность трансформаторов указывается в ВА:
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП: см приложение)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ: см приложение) - Мощность конденсаторов указывается в Варах:
http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39: см приложение)
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК: см приложение) - Примеры других нагрузок — см. приложения ниже.
Мощностные характеристики нагрузки можно точно задать одним единственным параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, так как в цепи постоянного тока существует единственный тип сопротивления – активное сопротивление.
Мощностные характеристики нагрузки для случая переменного тока невозможно точно задать одним единственным параметром, так как в цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому только два параметра: активная мощность и реактивная мощность точно характеризуют нагрузку.
Принцип действия активного и реактивного сопротивлений совершенно различный. Активное сопротивление – необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и т.д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).
Реактивное сопротивление – попеременно накапливает энергию затем выдаёт её обратно в сеть – примеры: конденсатор, катушка индуктивности (параграф 40,41, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).
Дальше в любом учебнике по электротехнике Вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая на активном сопротивлении) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; так же для характеристики мощности нагрузки используют ещё два параметра: полную мощность и коэффициент мощности. Все эти 4 параметра:
- Активная мощность: обозначение P, единица измерения: Ватт
- Реактивная мощность: обозначение Q, единица измерения: ВАр (Вольт Ампер реактивный)
- Полная мощность: обозначение S, единица измерения: ВА (Вольт Ампер)
- Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ, единица измерения: безразмерная величина
Эти параметры связаны соотношениями: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S
Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power Factor – PF)
Поэтому в электротехнике для характеристики мощности задаются любые два из этих параметров так как остальные могут быть найдены из этих двух.
Например, электромоторы, лампы (разрядные) — в тех. данных указаны P[кВт] и cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР: см. приложение)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ: см. приложение)
(примеры технических данных разных нагрузок см. приложение ниже)
То же самое и с источниками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока – активная мощность (Вт), и двумя параметрами для ист. питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная (Вт). См. например параметры ДГУ и ИБП.
Большинство офисной и бытовой техники, активные (реактивное сопротивление отсутствует или мало), поэтому их мощность указывается в Ваттах. В этом случае при расчёте нагрузки используется значение мощности ИБП в Ваттах. Если нагрузкой являются компьютеры с блоками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электромотор (например погружной насос или мотор в составе станка), люминисцентные балластные лампы и др. – при расчёте используются все вых. данные ибп: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.
См. учебники по электротехнике, например:
1. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.
2. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.
3. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.
Так же см. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance http://en.wikipedia.org
(перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)
Приложение
Пример 1: мощность трансформаторов и автотрансформаторов указывается в ВА (Вольт·Амперах)
 |
Трансформаторы питания номинальной выходной мощностью 25-60 ВА
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП)
|
|
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ)
| Однофазные автотрансформаторы |
|
||
| TDGC2-0.5 kVa, 2A | АОСН-2-220-82 | ||
| TDGC2-1.0 kVa, 4A | Латр 1.25 | АОСН-4-220-82 | |
| TDGC2-2.0 kVa, 8A | Латр 2.5 | АОСН-8-220-82 | |
| TDGC2-3.0 kVa, 12A | |||
| TDGC2-4.0 kVa, 16A | |||
| TDGC2-5.0 kVa, 20A | АОСН-20-220 | ||
| TDGC2-7.0 kVa, 28A | |||
| TDGC2-10 kVa, 40A | АОМН-40-220 | ||
| TDGC2-15 kVa, 60A | |||
| TDGC2-20 kVa, 80A | |||
http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (ЛАТР / лабораторные автотрансформаторы TDGC2)
Пример 2: мощность конденсаторов указывается в Варах (Вольт·Амперах реактивных)
 |
http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39)
 |
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК)
Пример 3: технические данные электромоторов содержат активную мощность (кВт) и cosФ
Для таких нагрузок как электромоторы, лампы (разрядные), компьютерные блоки питания, комбинированные нагрузки и др. — в технических данных указаны P [кВт] и cosФ (активная мощность и коэффициент мощности) или S [кВА] и cosФ (полная мощность и коэффициент мощности).
 |
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР)
 |
http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка – станок плазменной резки стали / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)
 |
Технические данные разрядных ламп содержат активную мощность (кВт) и cosФ
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ)
 |
http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)
Дополнение 1
Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0.8 … 1.0), то её свойства приближаются к активной нагрузке. Такая нагрузка является идеальной как для сетевой линии, так и для источников электроэнергии, т.к. не порождает реактивных токов и мощностей в системе.
Если нагрузка имеет низкий коэффициент мощности (менее 0.8 … 1.0), то в линии питания циркулируют большие реактивные токи (и мощности). Это паразитное явление приводит к повышению потерь в проводах линии (нагрев и др.), нарушению режима работы источников (генераторов) и трансформаторов сети, а также др. проблемам.
Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.
Дополнение 2
Оборудование однонагрузочное (например, БП ПК) и многосоставное комбинированное (например, фрезерный промышленный станок, имеющий в составе несколько моторов, ПК, освещение и др.) имеют низкие коэффициенты мощности (менее 0.8) внутренних агрегатов (например, выпрямитель БП ПК или электромотор имеют коэффициент мощности 0.6 .. 0.8). Поэтому в настоящее время большинство оборудования имеет входной блок корректора коэффициента мощности. В этом случае входной коэффициент мощности равен 0.9 … 1.0, что соответствует нормативным стандартам.
Дополнение 3. Важное замечание относительно коэффициента мощности ИБП и стабилизаторов напряжения
Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0.8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 80 кВт, или смешанную (активно-реактивную) нагрузку максимальной мощности 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0.8.
В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе. Для стабилизатора коэффициент мощности нагрузки безразличен. Например, стабилизатор напряжения 100 кВА. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 100 кВт, или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 кВАр с любым коэффициентом мощности емкостного или индуктивного характера. Обратите внимание, что это справедливо для линейной нагрузки (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высокий КНИ) выходная мощность стабилизатора снижается.
Дополнение 4
Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:
- К сети переменного тока 220 VAC подключена лампа накаливания 100 Вт – везде в цепи есть ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Характеристики нагрузки (лампы): мощность S=P~=100 ВА=100 Вт, PF=1 => вся электрическая мощность активная, а значит она целиком поглащается в лампе и превращается в мощность тепла и света.
- К сети переменного тока 220 VAC подключен неполярный конденсатор 7 мкФ – в цепи проводов есть ток проводимости, внутри конденсатора идёт ток смещения (через диэлектрик). Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S=Q~=100 ВА=100 ВАр, PF=0 => вся электрическая мощность реактивная, а значит она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, опять к нагрузке и т.д.
Дополнение 5
Для обозначения преобладающего реактивного сопротивления (индуктивного либо ёмкостного) коэффициенту мощности приписывается знак:
+ (плюс) – если суммарное реактивное сопротивление является индуктивным (пример: PF=+0.5). Фаза тока отстаёт от фазы напряжения на угол Ф.
— (минус) – если суммарное реактивное сопротивление является ёмкостным (пример: PF=-0,5). Фаза тока опережает фазу напряжения на угол Ф.
Дополнение 6
В различных областях техники мощность может быть либо полезной, либо паразитной НЕЗАВИСИМО от того активная она или реактивная. Например, необходимо различать активную полезную мощность рассеиваемую на рабочей нагрузке и активную паразитную мощность рассеиваемую в линии электропередачи. Так, например, в электротехнике при расчете активной и реактивной мощностей наиболее часто активная мощность является полезной мощностью, передаваемой в нагрузку и является реальной (не мнимой) величиной. А в электронике при расчёте конденсаторов или расчёте самих линий передач активная мощность является паразитной мощностью, теряемой на разогрев конденсатора (или линии) и является мнимой величиной. Причём, деление на мнимые и немнимые величины производится только для удобства рассчётов. На самом деле, все физические величины конечно реальные.
Дополнительные вопросы
Вопрос 1:
Почему во всех учебниках электротехники при расчете цепей переменного тока используют мнимые числа / величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и др.), которые не существуют в реальности?
Ответ:
Да, все отдельные величины в окружающем мире – действительные. В том числе температура, реактивное сопротивление, и т.д. Использование мнимых (комплексных) чисел – это только математический приём, облегчающий вычисления. В результате вычисления получается обязательно действительное число. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20кВАр – это реальный поток энергии, то есть реальные Ватты, циркулирующие в цепи источник–нагрузка. Но что бы отличить эти Ватты от Ваттов, безвозвратно поглащаемых нагрузкой, эти «циркулирующие Ватты» решили называть Вольт·Амперами реактивными [6].
Замечание:
Раньше в физике использовались только одиночные величины и при расчете все математические величины соответствовали реальным величинам окружающего мира. Например, расстояние равно скорость умножить на время (S=v*t). Затем с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменный электрический ток, атом, космос и др.) появилось такое большое количество физических величин, что рассчитывать каждую в отдельности стало невозможно. Это проблема не только ручного вычисления, но и проблема составления программ для ЭВМ. Для решения данное задачи близкие одиночные величины стали объединять в более сложные (включающие 2 и более одиночных величин), подчиняющиеся известным в математике законам преобразования. Так появились скалярные (одиночные) величины (температура и др.), векторные и комплексные сдвоенные (импеданс и др.), векторные строенные (вектор магнитного поля и др.), и более сложные величины – матрицы и тензоры (тензор диэлектрической проницаемости, тензор Риччи и др.). Для упрощения рассчетов в электротехнике используются следующие мнимые (комплексные) сдвоенные величины:
- Полное сопротивление (импеданс) Z=R+iX
- Полная мощность S=P+iQ
- Диэлектрическая проницаемость e=e’+ie»
- Магнитная проницаемость m=m’+im»
- и др.
Вопрос 2:
На странице http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показаны S P Q Ф на комплексной, то есть мнимой / несуществующей плоскости. Какое отношение это все имеет к реальности?
 |
Ответ:
Проводить расчеты с реальными синусоидами сложно, поэтому для упрощения вычислений используют векторное (комплексное) представление как на рис. выше. Но это не значит, что показанные на рисунке S P Q не имеют отношения к реальности. Реальные величины S P Q могут быть представлены в обычном виде, на основе измерений синусоидальных сигналов осциллографом. Величины S P Q Ф I U в цепи переменного тока «источник-нагрузка» зависят от нагрузки. Ниже показан пример [5] реальных синусоидальных сигналов S P Q и Ф для случая нагрузки состоящей из последовательно соединённых активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений.
 |
Вопрос 3:
Обычными токовыми клещами и мультиметром измерен ток нагрузки 10 A, и напряжение на нагрузке 225 В. Перемножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 A · 225В = 2250 Вт.
Ответ:
Вы получили (рассчитали) полную мощность нагрузки 2250 ВА. Поэтому ваш ответ будет справедлив только, если ваша нагрузка чисто активная, тогда действительно Вольт·Ампер равен Ватту. Для всех других типов нагрузок (например электромотор) – нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать анализатор сети, например APPA137:
 |
См. дополнительную литературу, например:
[1]. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.
[2]. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.
[3]. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.
[4]. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance
http://en.wikipedia.org (перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)
[5]. Теория и расчёт трансформаторов малой мощности Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 г. / rev d25d5r4feb2013
[6]. Международная система единиц, СИ, см напр. ГОСТ 8.417-2002. ЕДИНИЦЫ ВЕЛИЧИН
Единица измерения мощности — Таблица
Таблица единицы мощности необходима для перевода одних единиц измерения мощности в другие. С её помощью можно также перевести внесистемные единицы мощности в единицы мощности международной системы единиц измерения (СИ).
Смотрите также все таблицы единиц измерений
Таблица единицы мощности
| Единица измерения | Количество в Ваттах |
|---|---|
| 1 ГВт | 1000000000 Вт |
| 1 МВт | 1000000 Вт |
| 1 кВт | 1000 Вт |
| 1 лошадиная сила | 733.5 Вт |
Стандартные электрические единицы
| Электрический | Измерительный блок | Символ | Описание |
|---|---|---|---|
| параметр | |||
| Напряжение | Вольт | U или E | Единица электрического потенциала |
| U = I × R | |||
| Ток | Ампер | I или i | Единица электрического тока |
| I = U ÷ R | |||
| Сопротивление | Ом | R или Ω | Единица сопротивления постоянного тока |
| R = U ÷ I | |||
| Проводимость | Сименс | G или ℧ | Взаимное сопротивление |
| G = 1 ÷ R | |||
| Емкость | Фарад | С | Единица емкости |
| C = Q ÷ U | |||
| Заряд | Кулон | Q | Единица электрического заряда |
| Q = C × U | |||
| Самоиндукция | Генри | L или H | Единица индуктивности |
| U L = -L (di / dt) | |||
| Мощность | Вт | W | Единица мощности |
| P = U × I или I 2 × R | |||
| Полное сопротивление | Ом | Z | Единица сопротивления переменного тока |
| Z 2 = R 2 + X 2 | |||
| Частота | Герц | Гц | Единица частоты |
| ƒ = 1 ÷ T |
Таблица перевода единиц измерения мощности | ||||
| Единицы | Вт | кВт | ккал/ч | Btu/ч |
| Вт | 1 | 0,001 | 0,859845 | 3,41214 |
| кВт | 1000 | 1 | 859,845 | 3412,14 |
| ккал/ч | 1,163 | 0,001163 | 1 | 3,96832 |
| Btu/ч | 0,293071 | 0,000293 | 0,251996 | 1 |
Кратные и дольные значения
| Десятичный множитель | Приставка | Обозначение | Пример | ||
|---|---|---|---|---|---|
| русская | международная | русское | международное | ||
| 101 | дека | deca | да | da | дал — декалитр |
| 102 | гекто | hecto | г | h | гПа — гектопаскаль |
| 103 | кило | kilo | к | k | кН — килоньютон |
| 106 | мега | mega | М | M | МПа — мегапаскаль |
| 109 | гига | giga | Г | G | ГГц — гигагерц |
| 1012 | тера | tera | Т | T | ТВ — теравольт |
| 1015 | пета | peta | П | P | Пфлопс — петафлопс |
| 1018 | экса | exa | Э | E | Эм — эксаметр |
| 1021 | зетта | zetta | З | Z | ЗэВ — зеттаэлектронвольт |
| 1024 | иотта | yotta | И | Y | Иг — иоттаграмм |
| 10−1 | деци | deci | д | d | дм — дециметр |
| 10−2 | санти | centi | с | c | см — сантиметр |
| 10−3 | милли | milli | м | m | мА — миллиампер |
| 10−6 | микро | micro | мк | µ | мкф — микрофарад |
| 10−9 | нано | nano | н | n | нм — нанометр |
| 10−12 | пико | pico | п | p | пФ — пикофарад |
| 10−15 | фемто | femto | ф | f | фс — фемтосекунда |
| 10−18 | атто | atto | а | a | ас — аттосекунда |
| 10−21 | зепто | zepto | з | z | зКл — зептокулон |
| 10−24 | иокто | yocto | и | y | иг — иоктограмм |
Таким образом, чтобы отображать единицы или кратность единиц для сопротивления, тока или напряжения, мы использовали бы в качестве примера:
- 1 кВ = 1 киловольт- что равно 1000 вольт.
- 1 мА = 1 миллиампер,что равно одной тысячной (1/1000) ампера.
- 47 кОм = 47 килоом- что равно 47000 Ом.
- 100uF = 100 микрофарад,что равно 100 миллионной (100/1 000 000) фарада.
- 1 кВт = 1 киловатт, что равно 1000 Вт.
- 1MHz = 1 мегагерц,что равно миллиону Герц.
Для преобразования из одного префикса в другой необходимо либо умножить, либо разделить на разницу между двумя значениями. Например, для того чтобы преобразовать МГц в кГц, необходимо значение в кГц умножить на 1000, т.е. 1МГц = 1000кГц.
Таблица наименований и единиц измерения, применяемых в электроэнергетике
Таблицу единиц измерения мощности используют инженеры, проектировщики, конструкторы, ученые различных областей науки и ученики в школе. Она необходима для прикладных измерений в быту и на производстве.
Расчёт мощности генератора
Для начала вспомним школу.
Что такое электрическая мощность?
Электрическая мощность обозначается при написании формул латинской буквой Р и измеряется в ваттах Вт или на латинице W, киловаттах (кВт или kW), мегаваттах (МВт или MW) и так далее.
Электрическая мощность равна произведению напряжения и тока:
P (Вт) = U (В) * I (А)
Различают следующие виды электрической мощности, которые, соответственно, по-разному обозначаются:
Активная мощность:
Обозначение: P
Единица измерения: Вт (W)
Это мощность, отдаваемая при подключении к источнику тока (генератору) нагрузки, имеющей активное (омическое) сопротивление. Если нагрузка, имеет только активное сопротивление и не содержит реактивных сопротивлений, то активная мощность будет равна полной мощности.
Расчёт производится по формуле: P = U * I * cos φ
Примеры: лампы накаливания, нагревательные приборы и т. п.
Реактивная мощность:
Обозначение: Q
Единица измерения: вар или VAr (вольт-ампер реактивный)
Это мощность, отдаваемая при подключении к источнику тока компонента сети или нагрузки, имеющей индуктивные (электродвигатель) или ёмкостные (конденсатор) элементы.
Расчёт производится по формуле: Q = U * I * sin φ
Примеры:
Потребители, придающие нагрузке индуктивный характер: электродвигатели, сварочные трансформаторы и т.п.
Потребители, придающие нагрузке ёмкостной характер: конденсаторы в компенсаторных устройствах, конденсаторы, создающие реактивную мощность в цепи возбуждения генераторов и т.п.
Полная мощность:
Обозначение: S
Единица измерения: В·A или VA (вольт-ампер)
Полная электрическая мощность равна произведению сдвинутых по фазе напряжения и тока. Полная мощность непосредственно связана с активной и реактивной мощностями. Её расчёт производится по формуле, выражающей закон Пифагора. Полная электрическая мощность представляет собой максимальную мощность электрического тока, которая может быть выработана генератором или использована.
Расчёт производится по формуле: S = U * I или S = P + Q
Изображенный на рисунке треугольник отображает взаимосвязь между электрическими мощностями или соответствующими им напряжениями.
Теперь о расчёте мощности генератора.
Для точного определения области применения и пригодности любого электроагрегата для выполнения поставленных задач необходимо прежде всего определить суммарную мощность потребителей тока. Только таким образом можно определить, какой электроагрегат может быть использован для данных целей. При выборе необходимой мощности электроагрегата можно использовать приведённые ниже эмпирические формулы.
1. Потребители, являющиеся только активной нагрузкой (например, электронагреватели, лампы накаливания и подобные им приборы с чисто омическим сопротивлением).
Суммарную мощность можно расчитать путём простого сложения мощностей отдельных потребителей, которые могут быть подключены к генератору. В данном случае полная электрическая мощность, измеряемая в ВА или VA (Вольт-ампер) равна активной мощности, измеряемой в Вт или W (Ватт). Необходимая мощность электроагрегата определяется путём увеличения суммарной мощности подключаемых потребителей на 10% (т.е. с учётом определённых технических факторов).
Пример: Суммарная мощность потребителей * 110% = Мощность, требуемая от электроагрегата.
Если суммарная мощность всех потребителей 2000 Вт (в данном случае 2000 Вт = 2000 ВА ), то требуемая мощность электроагрегата будет: 2000 ВА * 110% = 2200ВА
2. Потребители, имеющие индуктивную составляющую мощности (компрессоры, насосы и прочие электродвигатели). Эти нагрузки потребляют очень большой ток при пуске и выходе на рабочий режим. В данном случае, сначала необходимо определить точное значение мощности одновременно подключаемых потребителей. Далее следует выбрать мощность электроагрегата.
Полная мощность такого электроагрегата должна быть не менее, чем в 3,5 раза больше суммарной мощности потребителей. В исключительных случаях она должна превышать мощность потребителей в 4—5 раз.
Пример: Суммарная мощность потребителей * 3,5 = Мощность, требуемая от электроагрегата.
Если суммарная мощность всех потребителей 2000 ВА, то требуемая мощность электроагрегата будет: 2000 ВА * 3,5 = 7000 ВА
Единицы измерения мощности. Мощность тока: единица измерения
Мощность в физике понимается как отношение совершаемой за определенное время работы к тому промежутку времени, за который она выполняется. Под механической работой подразумевается количественная составляющая воздействия силы на тело, из-за чего последнее перемещается в пространстве.
Можно выразить мощность и как скорость передачи энергии. То есть она показывает работоспособность автоматического аппарата. Благодаря измерению мощности становится понятным, как быстро делается работа.
Единицы измерения мощности
Мощность измеряют в ваттах или джоулях в секунду. Автомобилистам известно измерение мощности в лошадиных силах. Кстати, до появления паровых машин эту величину не измеряли вообще.
Однажды, используя механизм в шахте, инженер Дж. Уайт взялся за его улучшение. Для доказательства своего усовершенствования двигателя он сравнил его с работоспособностью лошадей. Люди использовали их в течение веков. Поэтому любому было нетрудно представить работу тягловой лошади за какой-то промежуток времени.
Наблюдая за ними, Уайт сравнивал модели паровых машин в зависимости от количества лошадиных сил. Он экспериментально вычислил, что мощность одной лошади равна 746 ваттам. Сегодня все уверены, что такое число является явно завышенным, но единицы измерения мощности решили не изменять.
Посредством названной физической величины узнают о производительности, так как при ее увеличении возрастает работа за тот же промежуток времени. Такая стандартизированная единица измерения стала очень распространенной. Ее стали применять в самых разных механизмах. Поэтому, хоть ватты и применяются уже давно, лошадиные силы для многих являются более понятными, чем другие единицы измерения мощности.
Как понимают мощность в бытовых электрических приборах
Мощность, конечно, указывают и в бытовых электрических механизмах. В светильниках используют ее определенные значения, например шестьдесят ватт. Лампочки с большим показателем мощности устанавливать тогда нельзя, так как в противном случае они быстро испортятся. Зато если приобретать не лампы накаливания, а светодиодные или люминесцентные, то они смогут светить с большей яркостью, потребляя при этом маленькую мощность.
Потребление энергии, естественно, прямо пропорционально величине мощности. Поэтому для производителей лампочек всегда есть поле для совершенствования продукта. В настоящее время потребители все больше предпочитают другие варианты, кроме ламп накаливания.
Спортивная мощность
Единицы измерения мощности известны не только в связи с использованием механизмов. Понятие мощности можно отнести и к животным, и к людям. К примеру, можно посчитать эту величину, когда спортсмен кидает мяч или другой инвентарь, получая ее в результате установления прикладываемой силы, расстояния и времени ее применения.
Можно воспользоваться даже компьютерными программами, с помощью которых показатель вычисляется в результате сделанного определенного количества упражнений и введения параметров.
Приборы измерения
Динамометры — это специальные устройства, с помощью которых измеряется мощность. Их используют также для определения силы и вращающего момента. Приборы применяют в самых разных областях промышленности. К примеру, именно они покажут мощность двигателя. Для этого мотор извлекают из автомобиля и подсоединяют к динамометру. Но есть устройства, которые способны вычислить искомое даже через колесо.
В спорте и медицине динамометры тоже находят широкое распространение. На тренажерах часто имеются датчики, которые подключены к компьютеру. С помощью них и производятся все измерения.
Мощность в ваттах
Джеймс Ватт изобрел паровую машину, и с 1889 года единица измерения мощности электрического тока стала ваттом, а в международную систему измерений величину включили в 1960 году.
В ваттах может измеряться не только электрическая, но и тепловая, механическая или любая другая мощность. Также нередко образуются кратные и дольные единицы. Их называют с добавлением к исходному слову различных префиксов: «кило», «мега», «гига» и др.:
- 1 киловатт равен тысяче ватт;
- 1 мегаватт равен миллиону ватт и так далее.
Киловатт-час
В международной системе СИ нет такой еденицы измерения, как киловатт-час. Этот показатель является внесистемным, введенным для учета израсходованной электрической энергии. В России действует ГОСТ 8.417-2002 с регламентацией, где единица измерения мощности электрического тока непосредственно обозначается и применяется.
Данную единицу измерения рекомендуется использовать для учета израсходованной электрической энергии. Она является самой удобной формой, с помощью которой получают приемлемые результаты. Кратные единицы здесь также могут применяться при необходимости. Они выглядят аналогично ваттам:
- 1 киловатт-час равен 1000 ватт-час;
- 1 мегаватт-час равен 1000 киловатт-час и так далее.
Полное наименование пишется, как уже видно, через дефис, а краткое — через точку (Вт·ч, кВт·ч).
Как обозначается мощность в электроприборах
Общепринято указывать упомянутый показатель прямо на корпусе электрического прибора. Возможными обозначениями являются:
- ватт и киловатт;
- ватт-час и киловатт-час;
- вольт-ампер и киловольт-ампер.
Наиболее универсальным обозначением является использование таких единиц, как ватт и киловатт. При их наличии на корпусе прибора можно сделать вывод о том, что на данном оборудовании развивается указанная мощность.
Часто в ваттах и киловаттах измеряют механическую мощность электрических генераторов и моторов, тепловую мощность электрических нагревательных приборов и т. д. Так обозначается в основном мощность тока, единица измерения в приборе которого ориентирована в первую очередь на количество полученного тепла, а расчеты принимаются во внимание уже вслед за ним.
Ватт-час и киловатт-час показывают потребляемую мощность за данную единицу времени. Часто эти обозначения можно увидеть на бытовых электрических приборах.
В международной системе СИ есть единицы измерения электрической мощности, являющиеся эквивалентными ватту и киловатту — это вольт-ампер и киловольт-ампер. Такое измерение приводится для показания мощности переменного тока. Их применяют в технических расчетах тогда, когда важны электрические показатели.
Такое обозначение больше всего соответствует требованиям электротехники, где приборы, работающие с переменным током, имеют как активную, так и реактивную энергию. Поэтому электрическая мощность определяется суммой этих составляющих. Часто в вольт-амперах обозначают мощность таких приборов, как трансформаторы, дроссели, и других преобразователей.
При этом производитель самостоятельно выбирает, какие единицы измерения ему указывать, тем более что в случае маломощного оборудования (коим являются, например, бытовые электрические приборы) все три обозначения, как правило, совпадают.