Výpočet spotřeby energie: definice, vzorec a možnosti

Určitě každý člověk alespoň jednou v životě slyšel o takovém konceptu jako je síla. Ne všichni však vědí, co to je, a dost často si tento pojem pletou se slovem moc. Dnes budeme hovořit o tomto konceptu. Dozvíte se, jaký je význam této fyzikální veličiny a naučíte se ji vypočítat. A hlavní věc je, proč to musíte spočítat. Jdeme na to!

Definice

Začněme definicí moci: Toto je práce vykonaná za jednotku času. A nezáleží na tom, o jakém druhu práce mluvíme, elektrické nebo mechanické. Tato fyzikální veličina je ukazatelem provozní účinnosti a také množství energie spotřebované elektrickým spotřebičem.

Účty za energie zahrnují náklady na spotřebu elektřiny. Spotřebovávají ho následující domácí spotřebiče:

1. Vysavač.
2. Lednice
3. Počítač.
4. TELEVIZE.
5. Konvice.
6. Deska.

Počet těchto zařízení je mnohem větší. A každý z nich se podílí na částce za vaše služby.

Například spotřeba vašeho vysavače je 1 tisíc wattů za hodinu. Pokud tedy vysáváte 30 minut, spotřebuje 500 wattů. Tisíc wattů za hodinu se rovná jednomu kilowattu za hodinu. Toto je běžná jednotka pro výpočet spotřeby energie v inženýrských sítích.

Například během tohoto měsíce jste 6x vysávali byt po dobu půl hodiny. V souladu s tím vysavač pracoval 3 hodiny a spotřeboval 3 kilowatty za hodinu z elektrické sítě. Náklady na jeden kilowatt za hodinu jsou 3 rubly. To znamená, že musíte zaplatit 9 rublů za energii, kterou váš vysavač spotřeboval při úklidu bytu. Na stejném principu se počítají vaše výdaje s ostatními elektrospotřebiči.

Výkon je nutné vypočítat pro následující účely:

1. Optimalizace nákladů na spotřebovanou elektrickou energii.
2. Zajištění vaší bezpečnosti.
3. Hodnocení efektivity vaší práce.

Všechny tyto výpočty se samozřejmě dělají pro různé typy této fyzikální veličiny. Jsou celkem dva:

1. Elektrický.
2. Mechanické.

Promluvme si podrobněji o každém z nich.

Elektrická energie

K výpočtu výkonu potřebujeme vzorce Ohmova zákona a znalost tří nejdůležitějších parametrů.

Síla proudu – elektrický náboj procházející průřezem vodiče za jednotku času. Tato hodnota je velmi důležitá při výpočtu výkonu, protože její výpočet je založen na práci vykonané za jednotku času.

Například za 10 sekund prošel průřezem vodiče elektrický náboj o velikosti 100 coulombů. Pro zjištění této hodnoty je nutné vydělit náboj časem. Výsledkem bude 10 ampér.

Odpor – veličina, která charakterizuje vlastnosti vodiče při zabránění průchodu elektrického proudu. Pro řízení napětí se do elektrických obvodů zavádějí odporové prvky – rezistory. Tato hodnota se měří v ohmech.

Stres – fyzikální veličina charakterizující práci při pohybu elektrického náboje. Napětí v obvodu se rovná součinu proudu a odporu v tomto obvodu.

Například proud v obvodu je 10 ampér a odpor je 20 ohmů. Podle toho, abychom našli napětí, vynásobíme tyto indikátory. V důsledku toho dostaneme 200 voltů.

Možnosti výpočtu

Ohmův zákon spojuje tyto tři parametry, které potřebujeme k výpočtu elektrického výkonu. Podívejme se na tři možné možnosti výpočtu:

1. Proud a napětí jsou známé.
2. Proud a odpor jsou známy.
3. Odpor a napětí jsou známy.

Výkon se rovná součinu napětí a proudu. Pokud tedy známe tyto dvě veličiny, musíme je jednoduše vynásobit. Například proud v obvodu je 10 ampér a napětí je 200 voltů. V souladu s tím je výkon 2 XNUMX wattů.

Pokud známe odpor a proud, pak bude vzorec mírně odlišný. Nejprve zjistíme napětí. Chcete-li to provést, musíte vynásobit proud a odpor. Poté musí být výsledek vynásoben proudem. V tomto případě se tedy napětí rovná součinu druhé mocniny odporu a proudu. Například odpor je 50 ohmů a proud je 10 ampérů. Musíme vynásobit 50 10 a pak znovu 10. Dostaneme výsledek rovný 5 tisíc wattů.

V případě známého napětí a odporu se budeme muset uchýlit k dělení. Podle Ohmova zákona je proud roven podílu napětí a odporu. V tomto případě se tedy výkon rovná druhé mocnině napětí dělené odporem. Například napětí v obvodu je 100 voltů a odpor je 50 ohmů. Musíme zvýšit 100 na druhou mocninu a poté vydělit výsledné číslo 50. Dostaneme výsledek rovný 200 wattům.

Mechanická síla

Mechanická síla nemá nic společného s elektřinou. Tady jde o to, že práce je vykonávána pod vlivem určité síly. V podstatě je to síla vnějšího vlivu. Mechanická síla je tedy práce vykonaná za jednotku času.

Například jeřáb zvedá těžký náklad. K tomu použije sílu, která je co do velikosti větší než gravitační síla. Podívejme se na dva možné případy výpočtu:

1. Zátěž stoupá stejnou rychlostí.
2. Zátěž stoupá se zrychlením rovným 1 metru děleno druhou druhou mocninou.

Práce je produktem síly a vzdálenosti, o kterou se předmět pod vlivem této síly posunul.

Pojďme to předstírat hmotnost nákladu je 50 kilogramů. Protože se břemeno pohybuje konstantní rychlostí, jeho gravitační síla je 500 newtonů. Jeřáb vynesl náklad do výšky 100 metrů. V souladu s tím se práce jeřábu rovná součinu pěti set newtonů a sta metrů. Dostaneme výsledek rovný 50 tisíc joulů.

Předpokládejme, že jeřáb zvedal břemeno po dobu 50 sekund. Pro výpočet jeho síly vydělte 50 tisíc joulů časem rovným padesáti sekundám a získáte 1 tisíc joulů. Za jednu sekundu tedy jeřáb spotřeboval 1 tisíc joulů energie na práci, což znamená, že jeho výkon je 1 tisíc wattů.

Podívejme se nyní na případ, ve kterém zátěž stoupá se zrychlením 1 metr, děleno druhou druhou mocninou. V tomto případě bude náklad doručen na místo určení přibližně za 13 sekund.

K pohybu nákladu s takovým zrychlením musí jeřáb vyvinout sílu rovnající se 550 newtonům. Vynásobme hodnotu této síly 100 metry. Dostáváme 55 tisíc joulů. To je energie, kterou jeřáb využil ke zvednutí tohoto nákladu se zrychlením do výšky 100 metrů. Dále vydělte 55 tisíc joulů 13 sekundami a získáte přibližně 4200 joulů za sekundu. V případě zrychlení byl výkon jeřábu 4200 wattů.

Při pohybu se zrychlením vykonává jeřáb práci mnohem rychleji. Efektivita práce je tedy mnohem vyšší. Právě mechanická síla je ukazatelem této účinnosti.

Další doporučení

Poměrně mnoho věcí v našem životě závisí na moci. Proto vám chceme dát několik tipů, jak jej ochránit a ozdobit.

Snížit náklady je třeba je optimalizovat. Když například opustíte místnost, můžete v ní zhasnout světla. Snížíte tak spotřebu energie a na konci měsíce vám budou chodit vyúčtování s příjemnějšími čísly. Kromě vypínání světel existuje mnoho dalších způsobů, jak snížit množství spotřebované energie.

Můžete používat elektrické spotřebiče, které spotřebovávají méně energie. Čistota v bytě se například nezhorší, pokud použijete vysavač středního výkonu. To platí i pro ostatní domácí spotřebiče. Hlavní je, aby se kvalita vašeho života nezhoršila. A to lze provést pomocí zařízení se středním výkonem. Dělají totiž vše potřebné a nespotřebovávají mnoho energie.

Pokud stále nerozumíte všem detailům výpočtu síly, nemučte se. Raději využijte online kalkulačka nebo si do smartphonu nainstalujte speciální aplikaci pro její výpočet. Pamatujte, že v životě je důležité šetřit nejen energii, ale i čas.

Výpočty elektrické energie provádějí inženýři, kteří vyvíjejí domácí spotřebiče. Dělají to proto, aby se zabránilo zkratům a požárům. Pamatujte, že je to především pro vaši bezpečnost.

Nyní víte, jak vypočítat výkon a co je podstatou této fyzikální veličiny. Při výběru domácího spotřebiče budete mít představu o tom, kolik energie potřebujete k dosažení konkrétního cíle. Ať se vám daří!

S výkonová kalkulačka můžete nezávisle vypočítat výkon podle proudu a napětí pro jednofázové (220 V) a třífázové sítě (380 V). Program také počítá výkon přes odpor a napětí nebo přes proud a odpor podle Ohmova zákona. Hodnota cos φ se bere podle pokynů v technickém listu zařízení, průměrných hodnot v níže uvedených tabulkách nebo se vypočítá nezávisle pomocí vzorců. Doporučujeme koeficient neměnit, pokud to není nutné, a ponechat jej na hodnotě 0.95. Chcete-li získat výsledek výpočtu, klikněte na tlačítko „Spočítejte„.

Související regulační dokumenty:

• SP 256.1325800.2016 „Elektroinstalace bytových a veřejných budov. Pravidla pro návrh a instalaci“
• SP 31-110-2003 „Projektování a instalace elektrických instalací obytných a veřejných budov“
• SP 76.13330.2016 „Elektrická zařízení“
• GOST 31565-2012 „Kabelové výrobky. Požadavky na požární bezpečnost“
• GOST 10434-82 „Připojení elektrických kontaktů. Klasifikace“
• GOST R 50571.1-93 „Elektrické instalace budov“

Vzorce pro výpočet výkonu

Moc je fyzikální veličina rovna poměru množství práce k době vykonání této práce.
Výkon elektrického proudu (P) je veličina charakterizující rychlost přeměny elektrické energie na jiné druhy energie. Mezinárodní jednotkou měření je Watt (W/W).

— Napájení proudem a napětím (DC): P = I × U
— Napájení proudem a napětím (jednofázový střídavý proud): P = I × U × cosφ
— Napájení proudem a napětím (třífázový střídavý proud): P = I × U × cos φ × √3
— Výkon proudem a odporem: P = I 2 × R
— Výkon podle napětí a odporu: P = U2/R

• I – síla proudu, A;
• U – napětí, V;
• R – odpor, Ohm;
• cos φ – účiník.

Výpočet kosinusu phi (cos φ)

φ – úhel posunu mezi fází proudu a napětí, a pokud tato vede proud, posun je považován za kladný, pokud se zpožďuje, je záporný.

cos phi – bezrozměrná veličina, která se rovná poměru činného výkonu k celkovému výkonu a ukazuje, jak efektivně je energie využívána.

Vzorec pro výpočet kosinus phi: cos φ = S/P

• S – celkový výkon, VA (Volt-ampér);
• P – činný výkon, W.

Aktivní výkon (P) – skutečný, užitečný, skutečný výkon, tato zátěž absorbuje veškerou energii a přemění ji na užitečnou práci, například světlo z žárovky. Neexistuje žádný fázový posun.

Vzorec pro výpočet činného výkonu: P (W) = I × U × cos φ

Jalový výkon (Q) – bezwattový (neužitečný) výkon, který se vyznačuje tím, že se neúčastní práce, ale je přenášen zpět ke zdroji. Přítomnost reaktivní složky je považována za škodlivou charakteristiku obvodu, protože hlavním účelem stávajícího napájecího zdroje je snížit náklady a ne jej pumpovat tam a zpět. Tento efekt vytvářejí cívky a kondenzátory.

Vzorec pro výpočet jalového výkonu: P (VAR) = I × U × sin φ

Zdánlivý výkon spotřebiče (S) je celková hodnota, která zahrnuje činnou i jalovou složku výkonu.

Vzorec pro výpočet celkového výkonu: S (VA) = I × U nebo S = √( P 2 + Q 2 )

Cosine phi pro různé spotřebitele – stol