По работе квартирного электросчётчика можно проследить, что накручивание киловатт-часов происходит тем быстрее, чем большая нагрузка подается на сеть. На этом основан один из способов того, как измеряется мощность. Существует несколько разновидностей показателя, обозначаемого по первой букве английского watt — W. От параметров электросхемы жилища зависит величина энергопотребления — оно прямо пропорционально мощности подключённых токоприёмников.
Виды электрической мощности
Физическая величина W представляет собой скорость изменения, передачи, потребления и преобразования энергии рассматриваемой системы. Конкретно определение мощности звучит как отношение выполняемой в какой-то период работы к промежутку времени действия: W=ΔА/Δ t, Дж/с=ватт (Вт).
В отношении электрической сети речь идёт о перемещении заряда под действием напряжения: А=U. Потенциал между двумя точками проводника — и есть показатель энергии движения единичного нуклона. Полная работа протекания всего количества электронов — Ап=U*Q, где Q — общее число зарядов в сети. В этом случае формула мощности приобретает вид W=U*Q/t, выражение Q/t — электроток (I), то есть W=U*I.
В энергетике различают несколько терминов W:
Активная (полезная W) в ваттах — она выражается в полном преобразовании одной нагрузки в другую. Примером служит лампочка, при горении которой электричество всецело переходит в тепло и свет.- Реактивная, Wр — сопровождается появлением индукции, в результате чего часть энергии возвращается в сеть, негативно влияет на состояние схемы, нарушая баланс тока и напряжения. Измеряется в вольт-амперах реактивных ВАр.
- Полная, W=Wа+Wр — обозначается ВА или кВА, МВА.
- Мощность смыслового понимания: максимальная — по составу энергетического оборудования, присоединённая — суммарная по всем потребителям сети, трансформаторная — по энергии имеющихся преобразователей, установленная — алгебраически сложенная наибольшая активная мощность приборов, заявленная — определённая договором между потребителем и электроснабжающей организацией. Все перечисленные виды измеряют в мегаваттах — МВт.
Подробнее следует остановиться на реактивной составляющей полной мощности. Обычно Wр является паразитной, вредной. Её понятие связано с пусковыми токами, она создаётся в устройствах как результат индуктивных и ёмкостных энергетических колебаний электромагнитного поля. Определяется из выражения Wр=U*I*sinφ, где синус угла — фазовый сдвиг между падением напряжения и рабочим током в трансформаторах, моторах и конденсаторах.
Характер установленного оборудования предопределяет избыточность Wр, когда преобладают ёмкостные приборы и потенциал увеличивается, или дефицитность, если превалирует индуктивность сети (напряжение снижается). При использовании принципа противоположности действия разработаны устройства, позволяющие компенсировать вредность Wр и повысить качество и эффективность энергоснабжения.
Влияние параметров сети на киловатты
Из формулы W=U*I, видно, что мощность зависит одновременно от двух характеристик энергосистемы — напряжения и силы тока. Их влияние на параметры сети паритетное. Процесс образования электрической мощности можно описать следующим образом:
- U — это работа, потраченная на перемещение 1 кулона;
- I — количество зарядов, протекающих через проводник за 1 секунду.
По расчётному значению W определяют потреблённую энергию сети, умножив величину мощности на время её расходования. Изменяя один из параметров W в сторону уменьшения или увеличения, можно сохранить энергетику системы на постоянном уровне — получить высокую силу тока при малом напряжении или большой потенциал сети при слабом движении кулонов.
Преобразовательные приборы, предназначенные для перемены параметров, называются трансформаторами напряжения или тока. Их устанавливают на повышающих или понижающих электроподстанциях для передачи энергии от источника к потребителям на дальние расстояния.
Способы измерения нагрузки
Узнать мощность прибора можно, обратившись к его инструкции или паспорту, а при отсутствии — посмотреть на шильдик, прикреплённый к корпусу. Если нет данных производителя, то доступны другие способы, чтобы определить энергетику оборудования. Основной из них — измерить нагрузку с помощью ваттметра (прибора для фиксирования электрической мощности).
По назначению их разделяют на 3 класса: постоянного тока и низкочастотные (НЧ), оптические и высокоимпульсивные. Последние относят к радиодиапазону и дробят на 2 вида: включаемые в разрыв линии (проходящая мощность) и монтируемые в конечной точке маршрута как согласованная (поглощаемая) нагрузка. По способу доведения информации до оператора различают приборы цифровые и аналоговые — показывающие стрелочные и самопишущие. Краткие характеристики некоторых измерителей:
НЧ-ваттметры применяют в одно- и трёхфазных сетях промышленной частоты. К этой же категории относятся варметры — приборы для определения реактивной мощности. Аналоговые измерители представлены моделями Д5071, Д8002, Ц301. Цифровые совмещают возможности фиксирования не только составляющей Wа, но и Wр. Итоговая величина выводится на табло и внешние устройства — принтер или электронные хранители информации. Приборы этого типа — ЩВ02, СР3010, MI2010А.- Ваттметры проходящей мощности радиодиапазона. Датчиками в измерителе служат трансформаторы тока и напряжения. Для сверхвысоких частот — термисторные, гальваномагнитные и термоэлектрические преобразователи. Образцы — NAS, М2−32, М2−23.
- Ваттметры для измерения поглощаемой нагрузки импульсов радиоспектра — в них используется коэффициент отражения по мощности. Существует несколько разновидностей приборов: термисторные М3−28 и М3−22А, калориметрические МК3−68, МК3−70, М3−13, термоэлектрические М3−93, М3−56, М3−51 ваттметры и с пиковым детектором М3−3А, М3−5А.
- Оптические измерители — ОМ3−65, ОМК3−69.
Помимо помощи специальных приборов, мощность узнают посредством применения расчётной формулы: в разрыв одного из питающих проводов включают амперметр, определяют ток и напряжение сети. Перемножение величин даст искомый результат.
