Установленная мощность: расчет

Что такое «выделенная мощность электроэнергии»?

Если объяснять значение это термина простым языком, то выделенная (или разрешенная) мощность это максимально допустимая нагрузка на сеть потребителя. Она устанавливается в соответствии с действующими нормами и указывается в договоре электроснабжения.

Тем, кто хочет детально разобраться в этом вопросе, должен иметь представление о присоединенной, установленной, единовременной и разрешнной мощности. Дадим краткое определение каждой из них:

• Присоединенная, под данным термином подразумевается суммарная установленная мощность всех электроприемников, запитаных от сети потребителя.
• Установленная – номинальная активная мощность, указанная в технической документации к электрооборудованию, то есть та, при которой устройства потребителя будут работать в штатном режиме.
• Единовременная – расчетная величина потребляемой мощности оборудования электроустановки за определенное время.
• Выделенная (разрешенная) – максимальна единовременная мощность, которую потребитель может подключить к сети энергоснабжающей компании. Данный параметр указывается в ТУ на присоединение энергопринимающих объектов и в договоре между потребителем и организацией, поставляющей электроэнергию.

Как узнать мощность прибора

Сделать это можно несколькими способами:

• Посмотреть в техническом паспорте или на специальной наклейке (шильдике) на устройстве. Последний обычно располагается на задней стенке или основании.
• Посмотреть по модели прибора характеристики в интернете.
• При помощи счетчика электроэнергии. Необходимо выключить все прочие потребители тока, замерить показатель, затем включить нужное устройство и подождать 15 минут. Затем вновь замерить показатель и полученную разницу умножить на 4. В итоге получится потребление тока за час.

При помощи счетчика можно измерять примерную мощность

• При помощи закона Ома: P = U2 /R, где U — напряжение в 230 В, а R — сопротивление, которое необходимо измерить тестером.
• Ваттметром: это измеритель, который представляет собой «переходник» между розеткой и прибором. При включении на индикаторе появится точное значение.

Производитель обычно указывает максимальную мощность — больше этого значения оборудование потреблять не будет. В обычном состоянии устройству требуется меньше энергии, при расчете стоит брать максимальное значение.

При самостоятельном определении получится среднее число — столько в среднем потребляет техника. Это число стоит немного увеличить, чтобы остался небольшой запас.

При определении при помощи ваттметра цифра получается крайне точной — столько тока в конкретный момент потребляет прибор. Значение также стоит немного увеличить.

Ваттметр позволяет точно определить количество электричества

Потребляемая мощность техники — это важная величина, которая показывает, сколько электроэнергии потребляется. Эта величина необходима для правильной и безопасной эксплуатации электросети: при несовпадении мощности прибора и розетки возможно короткое замыкание или пожар.

Трансформаторные подстанции

Схемы первичных соединений трансформаторной подстанции определяются категорией потребителей и мощностью трансформаторов (Тр). На рис. 1а приведена схема трансформаторной подстанции в однолинейном изображении, без сборных шин на стороне высшего напряжения (6 или 10 кВ), с трансформатором мощностью до 100 кВ·А, при радиальном питании, применяемая обычно для питания нагрузок III и, реже, II категории. Включают и отключают трансформатор выключателем нагрузки 2, защита от токов короткого замыкания выполнена в виде плавких предохранителей 3. На стороне низшего напряжения (380 В) трансформатора защита от перегрузки осуществляется воздушным автоматическим выключателем максимального тока 4. Питание потребителям подается через сборные шины низшего напряжения 6. Защита отходящих кабелей 8 низшего напряжения выполнена в виде плавких предохранителей 3; отключение осуществляют рубильником 7. В последнее время рубильник и плавкие предохранители часто заменяют воздушным автоматическим выключателем (автоматом) максимального тока, выполняющим функции включения/отключения и защиты от перегрузки и короткого замыкания. Трансформатор тока 5 служит для питания цепей измерения (счетчика киловатт-часов и амперметра).

Рис. 1. Однолинейные схемы трансформаторной подстанции до 1000 кВ•А: а — для потребителей III и II категории; б — для потребителей II и I категории

Для питания потребителей I и II категорий используется так называемая двухлучевая трансформаторная подстанция (рис. 1б). Питание на подстанцию поступает по двум кабельным вводам 1 от двух различных источников напряжением 6-10 кВ. Оперативное переключение и защита трансформаторов Т рпроизводится соответственно при помощи выключателей мощности 9. Установка на стороне низшего напряжения автоматических выключателей 10, выключателей мощности на стороне высшего напряжения 9 и межсекционного автомата 11 позволяет осуществить, кроме защиты от перегрузки и короткого замыкания, автоматическое включение резерва (АВР), обусловленное правилами устройства электроустановок (ПУЭ) для потребителей I категории. Резервное питание включается автоматически после аварийного отключения одного из питающих вводов (АВР на стороне высшего напряжения 6-10 кВ) или одного из питающих трансформаторов (АВР на стороне низшего напряжения 380 В). Перерыв в подаче энергии при АВР не превышает 1 с, что практически не нарушает нормальной работы большинства потребителей. Трансформаторы тока 13 и трансформаторы напряжения 12 служат для питания цепей измерения и защиты на стороне напряжения 6-10 кВ.

Вторичная обмотка понижающего трансформатора соединяется звездой с выведенной и заземленной нулевой точкой. На междуфазное (линейное) напряжение 380 В включается силовая нагрузка — в основном преобразователи электроприводов, двигатели трехфазного тока и др.; на фазное напряжение 220 В включаются осветительные устройства. Таким образом, применение четырехпроводной системы с линейным напряжением 380 В обусловливает совместное питание силовой и осветительных нагрузок.

В последнее время на крупных полиграфических предприятиях получили распространение внутрицеховые комплектные трансформаторные подстанции (КТП) с высшим первичным напряжением 6-10 кВ и низшим 380 В, с сухими (без маслозаполнения) трансформаторами мощностью до 1000 кВ·А. В состав КТП входят силовой трансформатор на 630 или 1000 кВ·А, коммутационная защитная и измерительная аппаратура и фидерные аппараты. Коммутационная аппаратура высшего напряжения и автоматы, размещенные в стальных ячейках, имеют втычные контакты и приспособления для выключения автоматов при открывании дверей.

Чем грозит превышение разрешенной мощности?

На текущий момент при обнаружении превышения максимальной нагрузки электрокомпания вводит режим ограничения потребления. Основанием для этого является нарушения обязательств, прописанных в договоре энергоснабжения. Как правило, ограничение потребления это отключение электрического тока. Алгоритм отправки такого уведомления показан на рисунке.

Пример уведомления потребителя

По истечении 10 дней, после отправки уведомления компания производит отключение энергоснабжения. Чтобы избежать этого потребитель должен в десятидневный срок устранить нарушение, после чего обратиться к поставщику услуг для составления соответствующего акта. Подача электроэнергии будет возобновлена после оплаты электрической компании пени в соответствии с договором.

Более серьезные последствия могут возникнуть в том в случае, если помимо нарушения объема выделенной энергии будет выдвинуто обвинение в бесконтрольном потреблении электроэнергии. Основанием для этого будет снятие пломб с вводного автомата. Получить более подробную информацию о последствиях бесконтрольного потребления электричества, правил учета электроэнергии и т.д., можно на нашем сайте.

Пломба на вводном автомате (отмечена красным)

Расчет необходимой мощности

Данный расчет понадобится, чтобы понять будет ли достаточным объем выделенной электрической мощности для квартиры или дома. Для этого понадобится рассчитать величину максимальной нагрузки, просуммировав соответствующие параметры всех электроустановок потребителя. Причем необходимо принимать в расчет все бытовые электроприборы, которые могут быть включены одновременно.

Как правило, вся необходимая информация указывается на наклейке, прилепленной к корпусу оборудования, или приведена в документации. В том случае, если наклейка стала нечитабельной, а технический паспорт потерялся, можно воспользоваться таблицей, где приведена типовая активная мощность бытового оборудования.

Таблица ориентировочной потребляемой мощности различной бытовой техники

Рассчитав суммарное потребление, не спешите считать работу завершенной, необходимо добавить резерв с учетом возможного увеличения нагрузки со временем. Как правило, размер резерва устанавливают в 20-30% от расчетных параметров.

Сложив эти две величины, мы получим результат, который можно сравнить с разрешенной мощностью. Если она окажется меньше расчетных нагрузок, имеет смысл задуматься о заявке на получение дополнительных 1 кВт или 3 кВт. Подробно о присоединении дополнительных киловатт будет рассказано ниже.

Расход энергии электрическими плитами

Мощность плиты (количество киловатт, потреблённых в час) составляет:

• для конфорок – в зависимости от диаметра, от 1 до 2 кВт;
• для духовок – около 1,8 кВт (с верхним и нижним ТЭНом). При наличии гриля показатель возрастает вдвое.

Рассмотрим электрическую плиту с мощностью:

• 1,5 кВт для конфорок диаметром 180 мм;
• 0,8 и 1 кВт для нижнего и верхнего ТЭНов духовки соответственно.

Объём потребления электрической энергии составит:

В течение одного часа: при одновременной работе двух конфорок – 3 кВ-ч и духовки – 1,8 кВт-ч;

За сутки при использовании агрегата в указанном выше режиме в течение двух часов: до 9,6 кВт-ч;

За месяц: до 288 кВт-ч.

Приняв в вышеуказанном расчёте среднюю стоимость одного киловатт-часа в 3 руб., за месяц получится сумма: 864 руб.

Стоимость тарифов за один киловатт-час электроэнергии различается по регионам. Но для квартир, оборудованных электрическими плитами, расценки примерно на 20 % ниже, чем для газифицированного жилья.

Расход индукционной плиты:

Что такое мощность в электричестве: просто о сложном

Механическая мощность как физическая величина равна отношению выполненной работы к некоторому промежутку времени. Поскольку понятие работы определяется количеством затраченной энергии, то и мощность допустимо представить как скорость преобразования энергий.

Разобрав составляющие механической мощности, рассмотрим из чего складывается электрическая. Напряжение — выполняемая работа по перемещению одного кулона электрического заряда, а ток — количество проходящих кулонов за одну секунду. Произведение напряжения на ток показывает полный объем работы, выполненной за одну секунду.

Мощность электрического тока

Проанализировав полученную формулу, можно заключить, что силовой показатель зависит одинаково от тока и напряжения. То есть, одно и тоже значение возможно получить при низком напряжении и большом тока, или при высоком напряжении и низком токе.

Наука подразделяет электрическую мощность на:

• активную. Подразумевает преобразование мощности в тепловую, механическую и другие виды энергии. Показатель выражают в Ваттах и вычисляют по формуле U*I;
• реактивную. Эта величина характеризует электрические нагрузки, создаваемые в устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Показатель выражается как вольт-ампер реактивный и представляет собой произведение напряжения на силу тука и угол сдвига.

Для простоты понимания смысла активной и реактивной мощности, обратимся к нагревательному оборудованию, где электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Что такое расчетная мощность

Для упрощения сначала можно изучить типичные бытовые задачи. При подключении оборудования необходимо согласовать с параметрами имеющейся сети реальное потребление электроэнергии. Определенные данные нужны владельцу квартиры для выбора автоматических защитных устройств.

Расчетная мощность определяет, какой максимальный ее уровень возможен в определенных условиях эксплуатации. Для расчета нужны параметры подключенной техники.

Технические параметры бытовой техники

Понятно, что совместное включение кондиционеров и электрических конвекторов можно исключить. Однако в процессе приготовления торжественного ужина один духовой шкаф и все конфорки будут потреблять 7,4 кВт. Сильный ток в единой цепи способен разрушить проводку. Риск аварийных ситуаций возрастает при работе со старыми сетями питания, созданными из алюминиевых проводов с недостаточно большим сечением. В подобных объектах недвижимости (220V, одна фаза) действуют ограничения по нагрузке до 4 кВт.

Для подключения мощных потребителей (в частном загородном коттедже) рекомендуются медная проводка и подключение к сети 380V. В этом случае на одну фазу можно распределить до 14 (20) кВт по действующим стандартам. Действительные значения можно уточнить, обратившись в соответствующую снабжающую организацию.

К сведению. Таких возможностей достаточно, чтобы подсоединить даже мощный электродвигатель или сварочный трансформатор. Для подобных потребителей с выраженными реактивными составляющими делают специальный расчет с достаточным запасом по нагрузке.

Мощность всасывания – 0.2 – 0.48 кВт

200 – 480 Вт – именно в таковом диапазоне находится нормальная мощность всасывания, и от этого зависит, насколько сильно пылесос будет втягивать воздух с пылью и мусором. Именно этот параметр и определяет эффективность работы прибора, и он всегда ниже потребляемой. Если Вы колеблетесь с выбором между двумя схожими устройствами, выбирайте ту, где выше именно этот параметр – такой пылесос будет лучше тянуть пыль.

Для небольшой квартиры достаточно приобрести устройство с мощностью всасывания в 250 – 300 Вт

Если Вы хотите эффективно очищать даже глубокие ковры, то лучше обратить внимание на модели с всасыванием в 480 Вт

Чем грозит превышение разрешенной мощности?

На текущий момент при обнаружении превышения максимальной нагрузки электрокомпания вводит режим ограничения потребления. Основанием для этого является нарушения обязательств, прописанных в договоре энергоснабжения. Как правило, ограничение потребления это отключение электрического тока. Алгоритм отправки такого уведомления показан на рисунке.

Пример уведомления потребителя

По истечении 10 дней, после отправки уведомления компания производит отключение энергоснабжения. Чтобы избежать этого потребитель должен в десятидневный срок устранить нарушение, после чего обратиться к поставщику услуг для составления соответствующего акта. Подача электроэнергии будет возобновлена после оплаты электрической компании пени в соответствии с договором.

Более серьезные последствия могут возникнуть в том в случае, если помимо нарушения объема выделенной энергии будет выдвинуто обвинение в бесконтрольном потреблении электроэнергии. Основанием для этого будет снятие пломб с вводного автомата. Получить более подробную информацию о последствиях бесконтрольного потребления электричества, правил учета электроэнергии и т.д., можно на нашем сайте.

Пломба на вводном автомате (отмечена красным)

Пример расчета

Например, есть предприятие по производству пеллет, на котором установлено следующее оборудование:

• мельница для измельчения влажных опилок;
• сушильный барабан;
• мельница для измельчения сухих опилок;
• смеситель для увлажнения влажных опилок;
• гранулятор.

Плановый и фактический объем сырья, который проходит через это оборудование, представлен в таблице (скачать таблицу в excel).

Таким образом, выше всего производительность у сушильного барабана, поэтому у него К_ИМ ниже, т.к. остальные виды оборудования не рассчитаны на такую загрузку. Следовательно, барабан можно больше загружать, у него есть дополнительный потенциал мощности. Больше всего по отношению к своему потенциалу загружены гранулятор и мельница для измельчения влажных опилок: на 80%. И хотя 80% — это хорошее значение показателя мощности, его можно повысить, т.к. есть еще 20% для роста.

Единица измерения мощности

Вместо соотношения, принято использовать единицу «ватт» (Вт)

Измеряют W и в лошадиных силах (л.с.). В электротехнике эта единица не применяется. Но иногда требуется сравнить, к примеру, мощность дизельного двигателя, выражаемую обычно в л.с., и электрического, определяемую в Вт.

Соотношение следующее: 1 л.с. = 735,5 Вт (в англоязычных странах — 745,7 Вт). Между тем, желающие обзавестись ИБП, стабилизатором или автономным электрогенератором обнаруживают, что мощность в характеристиках устройства указана вовсе не в ваттах, а в вольт-амперах (ВА). Поскольку W = U * I, то мощность действительно можно выражать в таких единицах, то есть = .

Но почему же не используют привычные ватты? Так поступают, чтобы отличить W полную (это она измеряется в ВА) от так называемой активной. Дело в том, что в электроприемниках с обмотками, прежде всего электродвигателях и трансформаторах (например, блоки питания), в полезную работу превращается не вся потребляемая электроэнергия, а только ее часть.

Обмотка — это катушка, а протекающий в катушке ток, как было сказано, создает сильное магнитное поле. Если ток переменный, то и параметры поля изменяются, а такое поле, согласно открытому М. Фарадеем закону электромагнитной индукции, наводит в самой катушке ЭДС самоиндукции.

Последняя направлена против изменения силы тока при ее возрастании (первая четверть периода), а при снижении (вторая четверть) — в одном с ней направлении.

На преодоление ЭДС самоиндукции тратится часть энергии, именуемая реактивной мощностью. Данное явление станет более понятным при рассмотрении аналогичного в механике. Если точильщик вращает точильный круг вперед-назад, то часть энергии тратится не на полезную работу (правка лезвия), а на преодоление инерции круга.

В каждом полупериоде круг требуется раскрутить, затем остановить. Это и есть аналог реактивной мощности. То, какая часть полной потребляемой электрической мощности превратится в полезную работу и есть доля активной мощности, выражается характеристикой «cosФ»: cosϕ = Wакт / Wпол, где Wакт — активная мощность, Wпол — полная мощность.

Что такое коэффициент мощности

Параметр cosϕ указывается в характеристиках всех подобных токоприемников. Необходимо учитывать, что приводимая в характеристиках мощность является не активной в полном смысле, а мощностью на выходе. Если это электродвигатель, то указывается механическая W на его валу.

То есть при расчетах требуется учитывать еще и КПД, ведь часть активной мощности будет затрачена на преодоление трения в подшипниках, перемагничивание сердечника, охлаждение и пр. Таким образом, полная потребляемая мощность при известной активной (указывается в характеристиках) определяется так: Wпол = Wакт / (КПД * cosϕ). Вот как это применяется на практике.

Положим, требуется подобрать ИБП для компьютера с блоком питания мощностью 400 Вт, средние параметры таких блоков:

• КПД: 65% – 70% (0,65 – 0,7);
• cosϕ: 0,7.

Тогда потребуется ИБП мощностью не менее: W = 400 / (0,65 * 0,7) = 879,12 ВА.

Например, подбирается стабилизатор для холодильника с такими характеристиками:

• мощность: 0,6 кВт;
• КПД: 0,75;
• cosϕ: 0,8.

Его мощность должна составлять: W = 600 / (0.75 * 0.8) = 1000 ВА. Таким образом, известная мощность электрогенератора или ИБП не позволяет без сведений о характеристиках электроприемника судить о том, какую он выдаст активную мощность. Источник мощностью 3000 ВА при cosϕ = 0,8 выдаст 2,4 кВт полезной мощности, а при cosϕ = 0,7 — только 2,1 кВт (без учета КПД электроприемника).

Недавно в России с целью реализации стандарта энергосбережения 2007 г. была принята сертификация «80+», требующая поддерживать КПД компьютерных блоков питания на уровне 80% или выше.

Практическое применение КИМ

Расчет К_ИМ для отдельно взятой единицы оборудования позволяет определить:

• насколько станок часто используется;
• есть ли простои в работе оборудования, и по какой причине;
• востребованность конкретной единицы техники;
• относительный размер прибыли, которую приносит оборудование;
• необходима ли модернизация технологической единицы, можно ли из нее выжать больше.

Расчет К_ИМ в целом для предприятия позволяет определить:

• занятость производственных линий;
• эффективность использования оборудования;
• уровень возможного роста себестоимости продукции (если К_ИМ низкий, значит, можно увеличить объемы выпуска продукции без увеличения себестоимости единицы товара);
• потенциал роста объемов производства.

Для определения потенциала роста используют показатель разрыва потенциального и фактического объема производства (Р_ПФ):

• ФОП – фактический объем производства;
• ПОП – потенциальный объем производства.