Формула расчета ватт: Калькулятор перевода силы тока в мощность (амперы в киловатты)

Как рассчитать мощность электрического тока?

Большинство бытовых приборов, подключаемых к сети, характеризуются таким параметром, как электрическая мощность устройства. С физической точки зрения мощность представляет собой количественное выражение совершаемой работы. Поэтому для оценки эффективности того или иного устройства вам необходимо знать нагрузку, которую он будет создавать в цепи. Далее мы рассмотрим особенности самого понятия и как найти мощность тока, обладая различными характеристиками самого устройства и электрической сети.

Понятие электрической мощности и способы ее расчета

С электротехнической точки зрения она представляет собой количественное выражение взаимодействия энергии с материалом проводников и элементами при протекании тока в электрической цепи. Из-за наличия электрического сопротивления во всех деталях, задействованных в проведения электротока, направленное движение заряженных частиц встречает препятствие на пути следования. Это и обуславливает столкновение носителей заряда, электроэнергия переходит в другие виды и выделяется в виде излучения, тепла или механической энергии в окружающее пространство. Преобразование одного вида в другой и есть потребляемая мощность прибора или участка электрической цепи.

В зависимости от параметров источника тока и напряжения мощность также имеет отличительные характеристики. В электротехнике обозначается S, P и Q, единица измерения согласно международной системы СИ – ватты. Вычислить мощность можно через различные параметры приборов и электрических приборов. Рассмотрим каждый из них более детально.

Через напряжение и ток

Наиболее актуальный способ, чтобы рассчитать мощность в цепях постоянного тока – это использование данных о силе тока и приложенного напряжения. Для этого вам необходимо использовать формулу расчета: P = U*I

Где:

  • P – активная мощность;
  • U – напряжение приложенное к участку цепи;
  • I  – сила тока, протекающего через соответствующий участок.

Этот вариант подходит только для активной нагрузки, где постоянный ток не обеспечивает взаимодействия с реактивной составляющей цепи. Чтобы найти мощность вам нужно выполнить произведение силы тока на напряжение. Обе величины должны находиться в одних единицах измерения – Вольты и Амперы, тогда результат также получится в Ваттах. Можно использовать и другие способы кВ, кА, мВ, мА, мкВ, мкА и т.д., но и параметр мощности пропорционально изменит свой десятичный показатель.

Через напряжение и сопротивление

Для большинства электрических устройств известен такой параметр, как внутреннее сопротивление, которое принимается за константу на весь период их эксплуатации. Так как бытовые или промышленные единицы подключаются к источнику с известным номиналом напряжения, определять мощность достаточно просто. Активная мощность находится из предыдущего соотношения и закона Ома для участка цепи, согласно которого ток на участке прямо пропорционален величине приложенного напряжения и имеет обратную пропорциональность к сопротивлению:

I = U/R

Если выражение для вычисления токовой нагрузки подставить в предыдущую формулу, то получится такое выражение для определения мощности:

P = U*(U/R)=U2/R

Где,

  • P – величина нагрузки;
  • U – приложенная разность потенциалов;
  • R – сопротивление нагрузки.

Через ток и сопротивление

Бывает ситуация, когда разность потенциалов, приложенная к электрическому прибору, неизвестна или требует трудоемких вычислений, что не всегда удобно. Особенно актуален данный вопрос, если несколько устройств подключены последовательно и вам неизвестно, каким образом потребляемая электроэнергия распределяется между ними. Подход в определении здесь ничем не отличается от предыдущего способа, за основу берется базовое утверждение, что электрическая нагрузка рассчитывается как P = U×I, с той разницей, что напряжение нам не известно.

Поэтому ее мы также выведем из закона Ома, согласно которого нам известно, что падение напряжения на каком-либо отрезке линии или электроустановки прямо пропорционально току, протекающему по этому участку и сопротивлению отрезка цепи:

U=I*R

после того как выражение подставить в формулу мощности, получим:

P = (I*R)*I =I2*R

Как видите, мощность будет равна квадрату силы тока умноженной на сопротивление.

Полная мощность в цепи переменного тока

Сети переменного тока кардинально отличаются от постоянного тем, что изменение электрических величин, приводит к появлению не только активной, но и реактивной составляющей. В итоге суммарная мощность будет также состоять активной и реактивной энергии:

Где,

  • S – полная мощность
  • P – активная составляющая – возникает при взаимодействии электротока с активным сопротивлением;
  • Q – реактивная составляющая – возникает при взаимодействии электротока с реактивным сопротивлением.

Также составляющие вычисляются через тригонометрические функции, так:

P = U*I*cosφ

Q = U*I*sinφ

что активно используется в расчете электрических машин.

Рис. 1. Треугольник мощностей

Пример расчета полной мощности для электродвигателя

Отдельный интерес представляет собой нагрузка, подключенная к трехфазной сети, так как электрические величины, протекающие в ней, напрямую зависят от номинальной нагрузки каждой из фаз. Но для наглядности примера мы не будем рассматривать, как найти мощность несимметричного прибора, так как это довольно сложная задача, а приведем пример расчета трехфазного двигателя.

Особенность питания и асинхронной и синхронной электрической машины заключается в том, что на обмотки может подаваться и фазное и линейное напряжение. Тот или иной вариант, как правило, обуславливается способом соединения обмоток электродвигателя. Тогда мощность будет вычисляться по формуле:

S = 3*Uф*Iф

В случае выполнения расчетов с линейным напряжением, чтобы найти мощность формула примет вид:

Активная и реактивная мощности будут вычисляться по аналогии с сетями переменного тока, как было рассмотрено ранее.

Теперь рассмотрим вычисления на примере конкретной электрической машины асинхронного типа. Следует отметить, что официальная производительность, указываемая в паспортных данных электродвигателя – это полезная мощность, которую двигатель может выдать при совершении оборотов вала. Однако полезная кардинально отличается от полной, которую можно вычислить за счет коэффициента мощности.

Рис. 2. Шильд электродвигателя

Как видите, для вычислений с шильда мы возьмем следующую информацию об электродвигателе:

  • полезная производительность – 3 кВт, а в переводе на систему измерения – 3000 Вт;
  • коэффициент полезного действия – 80%, а в пересчете для вычислений будем пользоваться показателем 0,8;
  • тригонометрическая функция соотношения активных и реактивных составляющих – 0,74%;
  • напряжение, при соединении обмоток треугольником составит 220 В;
  • сила тока при том же способе соединения – 13,3 А.

С таким перечнем характеристик можно воспользоваться несколькими способами:

S = 1,732*220*13,3 = 5067 Вт

Чтобы найти искомую величину, сначала определяем активную составляющую:

P = Pполезная / КПД = 3000/0.8 = 3750 Вт

Далее полную по способу деления активной  на коэффициент cos φ:

S = P/cos φ = 3750/0. 74 = 5067 Вт

Как видите, и в первом, и во втором случае искомая величина получилась одинакового значения.

Примеры задач

Для примера рассмотрим вычисление на участках электрической цепи с последовательным и параллельным соединением элементов. Первый вариант предусматривает ситуацию, когда все детали соединяются друг за другом от одного полюса источника питания до другого.

Рис. 3. Последовательная расчетная цепь

Как видите на рисунке, в качестве источника мы используем батарейку с номинальным напряжением 9 В и три резистора по 10, 20 и 30 Ом соответственно. Так как номинальный ток нам не известен, расчет произведем через напряжение и сопротивление:

P = U2/R = 81 / (10+20+30) = 1.35 Вт

Для параллельной схемы подключения возьмем в качестве примера участок цепи с двумя резисторами и одним источником тока:

Рис. 4. Параллельная схема подключения

Как видите, для удобства расчетов нам нужно привести параллельно подключенные резисторы к схеме замещения, из чего получится:

Rобщ = (R1*R2) / (R1+R2) = (10*15) / (10+15) = 6 Ом

Тогда искомый номинал нагрузки мы можем узнать через значение тока и сопротивления:

P = I2*R = 25*6 = 150 Вт

Видео по теме

Формула мощности электрического тока

При создании новой проводки часто возникает необходимость рассчитать мощность электроприборов, находящихся в одной комнате или на одной линии. У многих людей с этим возникают проблемы. В этой статье мы разберем, какая формула мощности электрического тока используется для подсчета и как правильно ей пользоваться.

Содержание:

  • 1 Введение
  • 2 Рассчитываем силу тока
  • 3 Немного теории
  • 4 Виды

Введение

Подсчет мощности силы тока потребления необходим для того, чтобы правильно рассчитать сечение проводов, купить автоматы и защитить систему от перегрузок и возгорания.  Расчет общей суммы также поможет владельцу правильно выбрать стабилизатор на вход в квартиру. Неверные расчеты могут привести к серьезным последствиям, поэтому внимательно отнеситесь к информации, описанной в нашей статье.

Основные правила и понятия

Рассчитываем силу тока

В работающей сети силу тока можно легко узнать при помощи мультиметра, переключив его в режим амперметра. Но этот вариант подходит только в том случае, если все уже работает. Мы же пытаемся сделать расчет согласно проекту, поэтому хитрость с амперметром нам не подходит.

Для чего нужно знать силу тока? Для правильного выбора сечения кабеля и автомата. Считается она по формуле I=P/(U×cosφ), где I — это сила тока, P — мощность прибора, U — напряжение в сети. Представленная выше формула справедлива для однофазной сети. Для трехфазной используется I=P/(1,73×U×cosφ). Косинус Фи в нашем случае показывает коэффициент мощности.

Пример: на одной линии висит холодильник мощностью 150 Вт, микроволновка (800 Вт), электрочайник (1300 Вт) и блендер (1500 Вт). Все это включено одновременно. Находим действующую силу тока: I=(150+800+1300+1500)/220*0.95=17.94 Ампера. Для подобной нагрузки необходим кабель на 2.5 мм2 и автомат на 25 Ампер.

Как найти мощность устройств, работающих на одной линии? Нужно сложить все паспортные данные на этих потребителей. Косинус Фи принят за 0,95, что является наиболее приближенным к реальности, хотя в некоторых случаях его принимают за 1.

Если в сеть подключаются “жирные” потребители, такие как бойлер, духовой шкаф, электрокотел или электрический твердый пол, то разумнее использовать коэффициент фи на уровне 0,8. Соответственно, для одной фазы считается напряжение на 220 вольт, для трех фаз — 380 вольт.

Немного теории

Теперь давайте рассмотрим действующую формулу электрической мощности. Прежде всего разберем, что это вообще такое. Мощностью называют скорость, с которой энергия перетекает из одного вида в другой, преобразуется или потребляется. Она измеряется в ваттах. Ток силой в один ампер обладает мощностью в один ватт при имеющейся разности потенциалов в один ватт.

Силу тока можно замерить амперметром или мультиметром

Для подсчета используется формула P = I*U. Этот показатель показывает, сколько “кушает” прибор при работе.

Внимание: существуют различные виды мощности. Их необходимо отличать, чтобы правильно собрать проводку и рассчитать нормативы для закупки кабелей и автоматов.

Виды

Существует два основных типа показателей:

  1. Номинальная. Та, которую устройство потребялет за единицу времени. Для холодильника это 150 ватт, для микроволновки, в зависимости от настроек — 600-800 ватт, для лампочки 65 или 99 ватт и пр.
  2. Стартовая. Формула расчета мощности этого типа не отличается от классической, несмотря на то, что стартовая может превышать на порядок номинальную. К примеру, тот же холодильник в момент старта потребляет до 2 кВт энергии, необходимой на запуск двигателя и всех систем.

Главное, что нужно знать о стартовой мощности — она временная и краткосрочная, но ее нужно обязательно учитывать при создании проводки. Обычно для этого делается запас. К примеру, кабель на 2,5 квадрата выдерживает до 4,5 кВт и на него ставится автомат на 25А. Поэтому, если у вас суммарный коэффициент по линии доходит до 4 или 4.3, то лучше не рисковать и поставить дополнительную линию, чем в один прекрасный момент ваша проводка просто сгорит.

Зная, чему равна мощность электрического тока для каждого устройства, находящегося на линии, выделите те, которые вполне могут работать одновременно. Почитайте о технических характеристиках своих устройств, после чего сложите мощность всех подключенных. Затем добавьте к получившемуся числу 30% на всякие тяги и помехи — вот это и станет запасом для стартовых неприятностей.

Как рассчитать ватты (мощность)

Часто говорят, что мощность прибора (в ваттах) равна силе тока (в амперах), умноженной на напряжение (в вольтах).

Хотя это верно для упрощенных цепей или цепей постоянного тока (DC), это не относится к питанию от сети, которое мы используем каждый день.

Это общепринятое мнение или «правило большого пальца» заставит вас рассчитать кажущуюся мощность, а не действительную мощность.

Как НЕ рассчитывайте мощность — Полная мощность (ВА)

Ампер (А) x Вольт (В) = Вольт-ампер (ВА)

Приведенную выше формулу можно использовать для расчета полной потребляемой мощности в вольт-амперах (ВА). Это уравнение даст вам примерное представление об использовании мощности в ваттах, но оно не совсем правильное. Для этого нужно учесть коэффициент мощности .

Как рассчитать мощность — Реальная мощность (Вт)

Ампер (А) x Вольт (В) x Коэффициент мощности = Вт (Вт)

Эта формула учитывает коэффициент мощности и показывает точное энергопотребление (за которое выставляется счет).

Что такое коэффициент мощности?

Коэффициент мощности — это мера эффективности, с которой электрическое устройство преобразует вольт-ампер в ватты. Коэффициент мощности представлен безразмерным числом от 0 до 1.

Чем ближе число к единице, тем «лучше» коэффициент мощности. Чем выше коэффициент мощности, тем эффективнее используется электроэнергия. Резистивные нагрузки, такие как большинство электрических нагревателей, будут иметь коэффициент мощности, равный 1, поскольку они преобразуют всю подаваемую электроэнергию в тепло. Оборудование с двигателями, такое как холодильники и кондиционеры, будет иметь более низкий коэффициент мощности.

Какое отношение это имеет к ваттам и мощности?

Коэффициент мощности имеет решающее значение, если вы хотите узнать фактическое энергопотребление устройства. См. ниже демонстрацию того, как коэффициент мощности используется с нашим измерителем мощности для расчета реального энергопотребления небольшого телевизора.

Крупные предприятия должны иметь коэффициент мощности, близкий к «единице» (1), так как с них может взиматься плата, если у них низкий коэффициент мощности. Это связано с тем, что коммунальная служба должна подавать на объект больший ток (в амперах), чем требуется. При этом они несут больше потерь при передаче. Хорошая новость заключается в том, что предприятия могут предпринять шаги для увеличения коэффициента мощности.

Пример. Расчет фактической мощности телевизора в ваттах

На этикетке соответствия на этом телевизоре указана потребляемая мощность: 130 Вт .

Проблема заключается в том, что на этикетках соответствия часто указывается максимальная мощность, а не фактическая мощность. Единственный способ узнать реальную мощность — измерить ее с помощью сменного измерителя мощности. В течение двух часов измеритель мощности показал потребляемую мощность от 70 до 110 Вт — существенно меньше, чем указано на этикетке.

Такой ваттметр рассчитает реальную мощность.

В какой-то момент измеритель мощности показал, что телевизор потребляет 243 вольта и 0,421 ампер. Если мы последуем общепринятому мнению и просто перемножим Вольты и Амперы без учета коэффициента мощности, мы получим кажущуюся потребляемую мощность следующим образом:

  • Ампер (А) X Вольт (В) = ВА
  • 243 В x 0,421 А = 102,3 ВА

…тогда ложно представим его как 102,3 Вт

Когда мы добавим коэффициент мощности в расчет, мы получим совсем другую цифру. Поскольку измеритель мощности в то время показывал коэффициент мощности 0,65, расчет становится следующим:

  • Ампер (А) x Вольт (В) x Коэффициент мощности = Вт (Вт)
  • 234 В x 0,421 А x 0,65 = 66,5 Вт

Надеюсь, теперь вы понимаете, почему важно сделать правильный расчет.

К счастью, наши сменные измерители мощности сделают эти расчеты за вас. Наш измеритель мощности отображает реальную мощность (Вт), а также амперы (А), вольты (В) и коэффициент мощности, поэтому при необходимости вы можете проверить расчеты.

Подключаемый измеритель мощности Reduction Revolution — самый дешевый и популярный вариант. Power Mate Lite (на фото выше) — это высокоточная модель, используемая профессиональными энергоаудиторами.

См. также: наш бесплатный онлайн-калькулятор эксплуатационных расходов.

Калькулятор

Вт | Ампер, Ом, Вольт в Ватт

Создано Julia Żuławinska

Отзыв от Bogna Szyk и Jack Bowater

Последнее обновление: 28 сентября 2022 г.

Содержание:

  • Как рассчитать мощность? — Уравнение Ватта
  • Закон Ома: вольты, амперы и омы
  • Мощность, напряжение, сопротивление, ток
  • Примеры преобразования между вольтами, амперами, ваттами и омами

С помощью нашего ватт-калькулятора вы лучше поймете, что такое закон Ватта и единица измерения электрической мощности. Хотите научиться находить ватты? А как насчет того, что связывает вольты, амперы, ватты и омы? Что ж, для этого нам нужно погрузиться и узнать, что такое уравнение мощности!

Если вы хотите узнать, как тип тока влияет на расчет мощности в цепи, воспользуйтесь нашим калькулятором преобразования мощности в ампер.

Как рассчитать мощность? — Уравнение Ватта

Наш калькулятор основан на двух законах, описывающих простые электрические цепи. Один из них — закон Ватта — гласит, что:

Мощность = Напряжение * Ток — в условных обозначениях: P = V * I .

Это уравнение мощности, как и силовой агрегат, были названы в честь Джеймса Уатта — шотландского инженера. Один ватт – это мощность, при которой работа, совершаемая за одну секунду, равна одному джоулю:

1Вт = 1Дж/1с

В электрических цепях один Ватт определяется как скорость работы, когда ток в один ампер протекает через проводник с разностью электрических потенциалов (напряжением) в один вольт :

1 Вт = 1 В * 1 А

Так что же такое мощность? Мощность в электрической цепи — это скорость передачи электрической энергии в единицу времени. Узнайте больше в калькуляторе электроэнергии.

Закон Ома: вольты, амперы и омы

В нашем ватт-калькуляторе используется вторая формула — закон Ома. В нем указано, что:

Напряжение = Ток * Сопротивление или В = I * R

Что означают эти названия?

Электрический ток — это мера количества заряда (электронов), проходящего через любую точку провода в единицу времени. Его единицей СИ является ампер [А].

Сопротивление описывает способность данного провода противостоять потоку электронов. Единицей сопротивления является ом [Ом].

Напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя точками провода. Единицей напряжения в системе СИ является вольт [В].

Мощность, напряжение, сопротивление, ток

С помощью уравнений Ома и Ватта можно вычислить четыре переменные — мощность, напряжение, сопротивление и ток. Если вам известны значения двух из этих переменных, вы можете преобразовать приведенные выше уравнения в соответствии со своими потребностями. Ниже мы перечисляем все эти трансформации:

  1. Сопротивление:
  • Р = В/Я
  • R = V² / P
  • R = P/I²
  1. Текущий:
  • I = V / R
  • И = П/В
  • I = √(P/R)
  1. Напряжение:
  • В = I * R
  • В = П/Я
  • В = √(P * R)
  1. Мощность:
  • Р = V * I
  • P = V² / R
  • P = I² * R

Продолжайте читать, чтобы увидеть пару примеров, где мы научимся находить ватты и вычислять амперы из ватт и вольт!

Примеры преобразования между вольтами, амперами, ваттами и омами

Чтобы использовать наш ватт-калькулятор, все, что вам нужно сделать, это ввести два числа, а все остальные поля будут заполнены сами по себе.