Единица измерения мощности: обозначение и расчет ватта и киловатта

Мы переводим Volt-Amperes (VA) в Watts (Watts)

Для ярлыков на различных электрических устройствах или в технической документации снова требуется указать, какая мощность находится под вопросом, и не смешивать эти физические величины как общие блоки привода от токовых усилителей вместо ватт.

Если мы считаем, что практическое значение полной мощности, то есть значение, описывающее нагрузку, которую потребитель фактически вводит на элементы, подключается к электрической сети (провода, кабели, распределительные щиты, трансформаторы, линии электропередач, агрегаты …) нагрузка зависит от текущего потребления, а не от фактической энергии, потребляемой потребителем.

Поэтому номинальная мощность трансформаторов и коммутаторов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах.

Связь между активной мощностью и общей мощностью схемы называется коэффициентом мощности.

Коэффициент мощности (cosfi) является безграничной физической величиной, которая изменяет электрический ток потребителю в зависимости от наличия реактивной составляющей в нагрузке.

Коэффициент мощности показывает, сколько переменного тока протекает через фазовый сдвиг относительно приложенного к нему напряжения.

Коэффициент мощности — это численный косинус этого смещения фазы.

Значения коэффициента мощности:

идеальный индекс
0,95	хорошая ценность
0,90	удовлетворительное значение
0,80	плохое значение

Большинство производителей определяют потребление электроэнергии их оборудованием в Ваттах.

Если потребитель не имеет реактивной мощности (установка для сжигания — например, вода, вода, лампочка, нагреватель), информационный фактор не имеет значения, учитывая тот факт, что он один.

Это означает, что в этом случае общая мощность, потребляемая устройством и необходимая для ее работы, равна активной мощности в ваттах.

P = I * U * COS (fi) →

P = I * U * 1 →

P = I * U

Пример. В пассажирском электронагревателе потребляемая мощность составляет 2 кВт. Это означает, что общая мощность, необходимая для успешной работы устройства, составляет 2 кВА.

Если потребитель является инструментом с его реакционной способностью (емкостью, индуктивностью), технические данные всегда показывают мощность в ваттах и коэффициент мощности для этого устройства.

Это значение определяется параметрами самого устройства, в частности, отношением его активных и реактивных резисторов.

Пример: Технический паспорт перфоратора указывает на потребляемую мощность — 5 кВт и коэффициент мощности (Sos (fi)) — 0,85.

Это означает, что общая мощность, необходимая для его работы, будет

Полный = Cos./f.

Full = 5 / 0,85 = 5,89 кВА

При выборе генераторной единицы часто возникает понятный вопрос: «Сколько энергии он может произвести?» Это связано с тем, что характеристики генераторных установок показывают полную мощность в кВА. Ответ на этот вопрос — это статья.

Пример: генератор мощностью 100 кВА. Если потребители имеют только активное сопротивление, то кВА = кВт.

Если имеется реактивный компонент, необходимо учитывать коэффициент нагрузки.

Поэтому характеристики агрегатов показывают полную мощность в кВА. И как вы будете использовать, это зависит от вас.

Не путать с киловатт-час

Наверное, каждый хотя бы раз в жизни слышал о такой единице, как киловатт-час (кВт*ч). С помощью этой единицы измеряется работа, совершаемая устройством за единицу времени. Для того чтобы понять её отличие от киловатта, приведем в пример домашний телевизор с потребляемой мощностью в 250 Вт. Если присоединить его к электрическому счетчику и включить, то ровно через час на счетчике будет показано, что телевизор израсходовал 0,25 кВт электроэнергии. То есть, потребление телевизора равно 0,25 кВт*ч. Прибор с такой величиной потребления, оставленный во включенном состоянии на 4 часа, «сожжёт», соответственно, 1 кВт энергии. Суточное потребление того или иного прибора зависит от особенностей его конструкции и иногда может оказаться, что приборы, которые нам кажутся наименее «прожорливыми», на самом деле составляют большую долю от общих расходов на электричество. Так, к примеру, обычный телевизор имеет в 4 раза более низкое потребление по сравнению с 100 Вт лампой накаливания. В свою очередь, электрический чайник «сжигает» в три раза больше света, чем такая лампочка. Среднее суточное энергопотребление персонального компьютера – около 14 кВт, а холодильника – до 1,5 кВт.

Занимаясь проектированием электрических систем, необходимо грамотно оперировать такими величинами, как Амперы, Ватты и Вольты. Кроме того, нужно уметь правильно высчитывать их соотношение во время нагрузки на тот или иной механизм. Да, конечно, есть системы, в которых напряжение является фиксированным, например, домашняя сеть. Однако не нужно забывать о том, что сила и мощность тока все же являются разными понятиями, поэтому надо точно знать, сколько Ватт содержит 1 Ампер.

Мощность в спорте

Оценивать работу с помощью мощности можно не только для машин, но и для людей и животных. Например, мощность, с которой баскетболистка бросает мяч, вычисляется с помощью измерения силы, которую она прикладывает к мячу, расстояния которое пролетел мяч, и времени, в течение которого эта сила была применена.

Читать далее: Модельный ряд холодильников бирюса. Обзор холодильников «Бирюса»: отзывы, плюсы и минусы, сравнение с другими брендами

Существуют сайты, позволяющие вычислить работу и мощность во время физических упражнений. Пользователь выбирает вид упражнений, вводит рост, вес, длительность упражнений, после чего программа рассчитывает мощность. Например, согласно одному из таких калькуляторов, мощность человека ростом 170 сантиметров и весом в 70 килограмм, который сделал 50 отжиманий за 10 минут, равна 39.5 ватта.

Динамометры

Для измерения мощности используют специальные устройства — динамометры. Ими также можно измерять вращающий момент и силу. Динамометры используют в разных отраслях промышленности, от техники до медицины. К примеру, с их помощью можно определить мощность автомобильного двигателя. Для измерения мощности автомобилей используется несколько основных видов динамометров.

Этот динамометр измеряет крутящий момент, а также мощность силового агрегата автомобиля

Динамометры также используют в спорте и в медицине. Самый распространенный вид динамометров для этих целей — изокинетический. Обычно это спортивный тренажер с датчиками, подключенный к компьютеру. Эти датчики измеряют силу и мощность всего тела или отдельных групп мышц. Динамометр можно запрограммировать выдавать сигналы и предупреждения если мощность превысила определенное значение

Это особенно важно людям с травмами во время реабилитационного периода, когда необходимо не перегружать организм

Согласно некоторым положениям теории спорта, наибольшее спортивное развитие происходит при определенной нагрузке, индивидуальной для каждого спортсмена. Если нагрузка недостаточно тяжелая, спортсмен привыкает к ней и не развивает свои способности. Если, наоборот, она слишком тяжелая, то результаты ухудшаются из-за перегрузки организма.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Как посчитать общую мощность бытовых приборов

Установленная мощность дома или коттеджа важна при расчете и выборе электропроводки и машин. Без этого параметра невозможно спроектировать электроснабжение дома.

Чтобы узнать установленную мощность, нужно выбрать данные о потреблении энергии из паспортов оборудования. Например, как указано на номерном знаке.

Имя	Мощность, Вт
Телевидение	150
Водонагреватель	1,500
Электрическая духовка	2 000
Светильники (общее количество лампочек по всему дому)	1,000
Компьютер	100
ОБЩИЙ:	3,750 Вт или 3,75 кВт

Для правильного расчета электроснабжения дома учитывается коэффициент комбинации. Указывает, сколько потребителей работают одновременно.

Для установленной мощности в доме, коттедже, квартире до 14 кВт в расчетах используется коэффициент 0,8. То есть берется общая величина нагрузок и умножается на 0,8. Для нашего примера для расчетов требуется мощность 3,75 * 0,8 = 3 кВт.

Дольные и кратные единицы

Если мощность слишком велика или, наоборот, мала, то использование в качестве единицы измерения обычного ватта будет неудобным. В этом случае на помощь придут кратные и дольные единицы. Если говорить только об одной лампочке и о малых промежутках времени, то мощность будет не очень большой. Например, за час такой осветительный прибор может вырабатывать около 100 джоулей энергии.

Но когда требуется определить силу не одной, а нескольких таких лампочек (десятка, сотен, тысяч), и не за один час, а, например, за месяц или год, то число получится громоздким. Целесообразно использовать не ватты, а их кратные обозначения — киловатты (кВт), мегаватты (МВт), гигаватты (ГВт).

Вам это будет интересно Оказание первой помощи при поражении электрическим током

Значение кратных величин легко определить по префиксам, которые используются так же, как и в случаях с большинством других единиц. Приставка «кило» указывает на 1000 единиц, «мега» — на миллион, «гига» — на миллиард.

Чаще всего на практике используются киловатты. В одной такой кратной единице насчитывается тысяча ватт. То же самое касается и дольных долей, использующихся в тех случаях, когда необходимо указать малую мощность, которая в десятки, сотни, тысячи и миллионы раз меньше 1 Вт. Например:

десятая часть вата — это дециват;
сотая часть — сантиватт;
тысячная — милливатт.

Устройство ваттметра

Мощность бытовых приборов, одновременно включаемых в сеть переменного тока, не должна быть больше допустимой мощности сети. Несоблюдение этого условия может привести к перегреву электрической проводки, выходу из строя технического оборудования, возникновению короткого замыкания и пожара в помещении.

Определение мощности осуществляют специальным измерительным прибором – ваттметром. Это приспособление помогает:

контролировать работу оборудования,
проводить испытания установок,
проводить учёт расхода энергии.

В цепи постоянного тока мощность – это произведение силы тока в амперах на напряжение в вольтах, поэтому для определения этого значения не требуется специального оборудования.

В цепи переменного тока мощность зависит от трёх показателей: напряжения, тока и сдвига фаз между ними. Поэтому для определения мощности в сетях переменного тока используют ваттметры.

Ваттметры бывают аналоговыми и цифровыми. Аналоговые приборы могут быть самопишущими и показывающими. Индикатор показывающего ваттметра состоит из полукруглой шкалы и поворачивающейся стрелки. Градуировка шкалы проведена согласно значениям мощности в Вт. Действие устройства основано на взаимодействии двух катушек индуктивности. Первая, закреплённая неподвижно, с толстой обмоткой, маленьким числом витков и низким сопротивлением. Эта катушка (1) подключается последовательно с нагрузкой (Н). Вторая катушка индуктивности подвижна, с большим числом витков, из тонкого медного проводника и большим сопротивлением. В схему катушку (2) подсоединяют параллельно нагрузке (Н) совместно с добавочным резистором (R), для предотвращения короткого замыкания между индуктивностями.

При проведении замера катушки генерируют магнитные поля, взаимодействие которых приводит к образованию вращающего момента. Подвижная катушка со стрелкой отклоняется на некоторый угол. Величина угла равнозначна произведению силы тока и напряжения в текущий момент времени.

Схема устройства ваттметра

Цифровые ваттметры определяют реактивную, активную мощности. Кроме этого, на цифровом экране прибора выводятся показания напряжения, силы тока, расхода энергии за единицу времени.

Работа цифрового ваттметра базируется на предварительном замере напряжения и силы тока. Для этого на входе устройства последовательно нагрузке устанавливается датчик тока, параллельно – датчик напряжения. Полученные мгновенные величины передаются на микроконтроллер, где происходят вычисления активной и реактивной составляющих. Результат выдаётся на дисплей или присоединённые внешние приспособления.

Предыстория

Лошадиная сила

(русское обозначение: л. с.; английское: ; немецкое: ; французское: ) — внесистемная единица мощности.

В мире существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила». В России, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», равная точно 735,49875 ваттам.

В настоящее время в России формально лошадиная сила выведена из употребления, однако до сих пор применяется для расчёта транспортного налога и ОСАГО. В России и во многих других странах она всё ещё очень широко распространена в среде, где используются двигатели внутреннего сгорания (автомобили, мотоциклы, тракторная техника, мотокосы и триммеры).

Соотношения

Название	Формула	Мощность в ваттах
Метрическая лошадиная сила	≡ 75 кгс·м/с	= 735,49875 Вт (точно)
Механическая лошадиная сила Индикаторная лошадиная сила	≡ 33 000 фут·lb_f/мин ≡ 550 фут·lb_f/с	= 745,69987158227022 Вт
Электрическая лошадиная сила		= 746 Вт
Котловая лошадиная сила	≡ 33 475 BTU/ч	= 9809,5 Вт

Мощность двигателя

Для мощностей автомобильных двигателей есть не только разные единицы измерения, но и разные способы измерения, дающие разные результаты. Стандартный способ измерения мощности, принятый в Европе, использует киловатты. Если же мощность дана в лошадиных силах, то способы измерения в разных странах могут отличаться (даже если используются одни и те же лошадиные силы).

В США и Японии используют свои стандарты определения лошадиных сил двигателя, но они уже давно практически полностью унифицированы с другими. И в Америке, и в Японии существуют два вида показателей:

Ватт

(русское обозначение: Вт, международное: W) — единица измерения мощности, а также теплового потока, потока звуковой энергии, мощности постоянного электрического тока, активной и полной мощности переменного электрического тока, потока излучения и потока энергии ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СИ). Единица названа в честь шотландско-ирландского изобретателя-механика Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины.

В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы ватт пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной. Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях других производных единиц, образованных с использованием ватта. Например, обозначение единицы измерения энергетической яркости «ватт на стерадиан-квадратный метр» записывается как Вт/(ср·м2).

Ватт как единица измерения мощности был впервые принят на Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1882 году. До этого при большинстве расчётов использовались введённые Джеймсом Уаттом лошадиные силы, а также фут-фунты в минуту. В Международную систему единиц (СИ) ватт введён решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году одновременно с принятием системы СИ в целом.

1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль.

Стандартные приставки СИ для ватта приведены в следующей таблице.

Кратные	Дольные
величина	название	обозначение	величина	название	обозначение
101 Вт	декаватт	даВт	daW	10−1 Вт	дециватт	дВт	dW
102 Вт	гектоватт	гВт	hW	10−2 Вт	сантиватт	сВт	cW
103 Вт	киловатт	кВт	kW	10−3 Вт	милливатт	мВт	mW
106 Вт	мегаватт	МВт	MW	10−6 Вт	микроватт	мкВт	µW
109 Вт	гигаватт	ГВт	GW	10−9 Вт	нановатт	нВт	nW
1012 Вт	тераватт	ТВт	TW	10−12 Вт	пиковатт	пВт	pW
1015 Вт	петаватт	ПВт	PW	10−15 Вт	фемтоватт	фВт	fW
1018 Вт	эксаватт	ЭВт	EW	10−18 Вт	аттоватт	аВт	aW
1021 Вт	зеттаватт	ЗВт	ZW	10−21 Вт	зептоватт	зВт	zW
1024 Вт	иоттаватт	ИВт	YW	10−24 Вт	иоктоватт	иВт	yW

Статья из популярной энциклопедии.

Что измеряется в ваттах?

Для четкого понимания, что измеряется в ваттах, стоит вспомнить понятие энергии. Эта физическая величина, единицей которой в системе СИ является джоуль, используется в качестве обобщенной меры эффективности тепловых процессов, движения, взаимодействия тел и других явлений в живой природе и технике. Ватт представляет собой единицу измерения мощности – величины, определяющей скорость потребления или выделения энергии различными объектами, а также ее передачи, преобразования из одной формы в другую. Иными словами, мощность в ваттах равна энергии в джоулях, деленной на промежуток времени в секундах (1 Вт=1 Дж/с).

В зависимости от физической природы процессов, применительно к которым рассматривается понятие мощности, выделяют следующие ее основные виды:

тепловая – количество теплоты, выделяемой (поглощаемой) в единицу времени;
механическая – величина работы силы при перемещении тела, отнесенная к временному промежутку, в течение которого она совершалась;
электрическая, характеризующая скорость совершения работы одноименным полем по перемещению заряженных частиц.

Внесистемной единицей мощности является лошадиная сила. Она хоть и относится к устаревшим и постепенно выводится из обращения, но ввиду сложившейся традиции употребляется применительно к двигателям внутреннего сгорания транспортных средств и хозяйственной техники. 1 метрическая лошадиная сила эквивалентна приблизительно 735 ваттам.

Употребление еще одной внесистемной единицы – киловатт-час – зачастую приводит к путанице и некорректному сравнению различных физических величин

Важно запомнить, что в киловатт-часах (кВт∙ч) измеряется не мощность, а потребляемая или вырабатываемая электрическая энергия

При рассмотрении электрической мощности в цепях переменного тока выделяют следующие ее разновидности:

Активная – физически определяет скорость выделения энергии в виде теплоты на участке цепи, обладающем сопротивлением. Обозначается эта величина P и измеряется в ваттах.
Реактивная – представляет собой энергию, обусловленную переменной составляющей электрического и магнитного поля, которой обмениваются генератор и приемник. Ее обозначают Q и выражают не в ваттах, а в вольт-амперах реактивных (ВАр).
Полная (кажущаяся), измеряемая в вольт-амперах (ВА). Связь между полной, активной и реактивной мощностью в графическом виде представляется треугольником мощностей с катетами P и Q (на картинке).

В заключение приведем несколько фактов о величине мощности, характеризующей некоторые устройства или процессы.

При ударе молнии максимальное значение скорости выделения энергии составляет приблизительно 1 ТВт = 1∙1012 Вт.
Мощность печально известного четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС составляла 1000 МВт.
Приблизительные значения рассматриваемого параметра для передатчика обычного мобильного телефона составляют 1 Вт, конфорок газовой плиты – 1-4 кВт, электрочайника – 1-3 кВт, энергия в секунду, отдаваемая блоком питания компьютера в нагрузку, – 50-1800 Вт.
Мощность простых лазерных указок с лучом красного цвета – 1-20 мВт.

Дольные единицы Вт

Выяснив, что измеряется в ваттах, можно перейти к важным для практики нюансам. В некоторых ситуациях базовые единицы слишком велики для оценки рабочих параметров. Так, некоторые датчики (тепла, освещенности) потребляют минимум электроэнергии. Мощность подходящего блока питания можно определить после выполнения расчета. Для удобства вместо 1 ватт применяют дробные значения:

10-3 – мвт, милливатт;
10-6 – мквт, микроватт;
10-9 – нвт, нановатт.

Зептоватты (10-21) и другие мельчайшие единицы практического значения в быту не имеют. Этими значениями пользуются при теоретических вычислениях различных физических процессов.

Кратные единицы Вт

Базовая величина (1 вт) слишком мала для оценки бытовых потребностей. Для наглядного примера можно изучить эксплуатацию современной стиральной машины. Суммарную мощность техники определяют рабочие параметры:

электродвигателя, вращающего барабан;
нагревательного элемента (ТЭНа);
насоса для принудительного слива жидкости;
блока управления и контроля.

На реальный расход электроэнергии оказывают влияние следующие факторы:

рабочая температура;
длительность и другие особенности отдельных режимов;
скорость вращения;
объем загрузки.

Приведенная информация демонстрирует невозможность получения корректных результатов с помощью измерений. Для удобства покупателей на стадии выбора установлены стандарты энергоэффективности. Современные модели маркируют латинской буквой «А» с добавлением «плюсов». Чем больше итоговое обозначение, тем меньше будет счет за потребленную электроэнергию.

По сопроводительной документации можно уточнить параметры, которые официально указывает производитель. Пример современной модели по энергопотреблению (Samsung WF60):

класс – А+++;
за один стандартный рабочий цикл –860 Вт;
за год – 175 000 Вт.

Для упрощения оценки подобных потребителей удобно использовать обозначение киловатт – 103 (кватт, кВт). Применив такую размерность, можно получить следующий результат вместо приведенных в предыдущем перечне данных:

за цикл потребление составит 0,86 кВт;
за год – 175 кВт.

Из этого примера понятно, что обозначение ватт подходит для уровней мощности от 0,1 до 999.

В распределительных и магистральных сетях, а также в производственных технологических процессах оперируют со значительно большими величинами. Ватт единица измерения не подходит. Для выполнения расчетов применяют кратность 106 (мегаватт сокращение МВт). Большую букву «М» используют, чтобы исключить путаницу с мВт. Таким дополнением при необходимости будет обозначаться дольная часть ватта (0,03 Вт = 30 мВт).

Формула закона Ома

Свои опыты Ом направлял на изучение такой физической величины, как сопротивление, в результате чего в 1826 году он стал автором закона, который не потерял совей актуальность вплоть до сегодняшнего дня. Из своих опытов Ом вывел, что в различных цепях сила тока может возрастать с различной скоростью, и происходит это по мере увеличения напряжения.

Также, Ом сделал вывод, что каждый проводник обладает индивидуальными свойствами проводимости.

Сопротивление обозначается заглавной латинской и измеряется в Омах. Сопротивление – физическая величина, характеризующая свойства проводника оказывать влияние на идущий по нему ток. Оно прямо пропорционально напряжению в сети и обратно пропорционально силе тока. В виде формулы данный закон можно записать как R = U/I, где U – напряжение, а I – сила тока. 1 Ом равняется 1 Вольту, деленному на 1 Ампер.

Запомните! Реостат – прибор, обеспечивающий возможность изменять сопротивление. Прежде всего, он влияет на показатель R в цепи, а, следовательно, на 2 другие величины, описанные в законе Ома. Силу тока может помочь определить амперметр.

Ползунковый реостат

Из формулы закона Ома можно вывести практически любую зависимость, связанную с электричеством. Также, существует понятие удельного сопротивления проводника – физической величины, которая демонстрирует, каким сопротивлением будет обладать проводник из определенного вещества. Обозначается эта величина буквой ρ и через неё можно также найти сопротивление в цепи как произведению удельного сопротивления и длины проводника, деленного на площадь его поперечного сечения.

Важно! В виде формулы нахождение сопротивления через удельное сопротивление выглядит так: R = ρ*(l/S), где l – длина проводника, а S – площадь поперечного сечения. Вам это будет интересно Особенности использования канифоли

Вам это будет интересно Особенности использования канифоли

Физический смысл удельного сопротивления показывает, какое влияние будет оказывать проводник длиной в 1 м с площадью поперечного сечения в 1 квадратный мм, изготовленный из определенного вещества. Измеряется в Омах, умноженных на метр: = .

Ом и формула