Export Preview | Logistics Operational Guide

Электрический ток представляет собой поток электрического заряда в цепи —  поток свободных электронов между двумя точками в проводнике. Эти свободные электроны в движении составляют электрическую энергию. Производство электроэнергии состоит в том, чтобы заставить электроны двигаться вместе в проводящем материале, создавая дефицит электронов с одной стороны проводника и избыток с другой.

Устройство, создающее такой дисбаланс, называется генератором. Клемма на стороне избытка обозначается «+», а на стороне дефицита «–».

Когда к клеммам генератора подключается нагрузка, генератор выталкивает электроны: он поглощает положительно заряженные частицы и отправляет обратно отрицательно заряженные частицы. В цепи электроны циркулируют от «–» к «+» клеммы.

Чтобы иметь возможность правильно и безопасно использовать электрическое оборудование, важно понимать принцип работы электричества.  Критически важно понимать три основных компонента, необходимых для управления и использования электричества — напряжение, ток и сопротивление — и то, как эти три элемента соотносятся друг с другом.

Электрический заряд

Электричество — это движение электронов. Электроны создают заряд, который используется для производства энергии. Любой электрический прибор — лампа накаливания, телефон, холодильник — все они используют движение электронов для работы. Три основных принципа, изложенных в данном руководстве, можно объяснить, используя электроны, или более конкретно, заряд, который они создают:

• Напряжение — разница в заряде между двумя точками.
• Ток (в амперах) — скорость, с которой течет любой отдельно взятый заряд.
• Сопротивление — склонность материала сопротивляться потоку заряда (тока).

Эти значения описывают движение заряда и, соответственно, поведение электронов.

Цепь — это замкнутый контур, который позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Компоненты в цепи позволяют управлять этим зарядом и использовать его для выполнения работы.

Электрические измерения

• Мощность — энергия, потребляемая нагрузкой.
• Энергия — количество электроэнергии, потребленной или произведенной в течение определенного периода времени.

Разность электрических потенциалов (напряжение)

Напряжение (U) определяется как количество потенциальной энергии между двумя точками цепи. Эта разница в заряде между полюсами «+» и «–» в генераторе измеряется в вольтах и обозначается буквой «В». Иногда напряжение можно назвать «электрическим давлением»: это подходящая аналогия, потому что сила, обеспечиваемая разностью электрических потенциалов для электронов, проходящих через проводящий материал, можно сравнить с давлением воды, когда она движется по трубе. Чем выше значение в вольтах, тем больше «давление воды».

Доступная энергия свободных электронов в движении — это то, что составляет электрическую энергию. Производство электроэнергии состоит в том, чтобы побудить электроны двигаться вместе через проводящий материал, создавая электронный дефицит на одной стороне проводника и избыток на другой. Клемма на стороне избытка обозначается «+», а на стороне дефицита «–».

Напряжение определяется распределительной сетью.  Например, 220 В между клеммами большинства электрических розеток или 1,5 В между клеммами аккумуляторной батареи. 

Электрический ток

Электрический ток (I) — это поток свободных электронов между двумя точками в проводнике. Когда электроны движутся, количество заряда движется вместе с ними; это называется током. Количество электронов, способных перемещаться через данное вещество, зависит от физических свойств самого вещества, проводящего электричество, при этом некоторые материалы пропускают ток лучше, чем другие. Электрический ток (I) выражается и измеряется в амперах (A) в качестве базовой единицы электрического тока. Как правило, при работе с электрооборудованием или установками ток обычно указывается в амперах. Если вольты (V) можно сравнить с давлением воды, проходящей через трубу, то амперы (A) можно сравнить с общим объемом воды, способным протекать через трубу в любой момент времени.

Движение свободных электронов обычно является случайным, что не приводит к общему движению заряда. Если сила действует на электроны, чтобы переместить их в определенном направлении, то все они будут двигаться в одном направлении.

Диаграмма: Свободные электроны в проводящем материале с приложением тока и без него.

Потенциальная разница не применяется				Потенциальная разница
Свободные электроны				Свободные электроны

Когда лампа накаливания подключена к генератору, определенное количество электронов проходит

через провода (нить накала) лампы. Этот поток электронов соответствует току (I) и измеряется в амперах (A).

Ток является функцией: Мощность (P), напряжение (В) и сопротивление (R).

 

I = U / R

 

Сопротивление

Иногда электроны удерживаются в соответствующих молекулярных структурах, а иногда они могут перемещаться относительно свободно.  Сопротивление объекта — это склонность данного объекта противостоять потоку электрического тока. С точки зрения электричества, сопротивление проводящего материала является мерой того, как устройство или материал уменьшает электрический ток, протекающий через него. Каждый материал имеет определенную степень сопротивления; оно может быть очень низким — например, медь (1–2 Ом на 1 метр) — или очень высоким — например, дерево (10 000 000 Ом на 1 метр). По аналогии с водой, текущей по трубе: сопротивление больше, когда труба более узкая, что уменьшает поток воды.

В двух цепях с одинаковыми напряжениями и разными сопротивлениями цепь с более высоким сопротивлением пропускает меньше заряда, а это означает, что через цепь с более высоким сопротивлением протекает меньший ток.

Меньшее сопротивление				Большее сопротивление

Сопротивление (R) выражается в Омах. Ом определяет единицу сопротивления «1 Ом» как сопротивление между двумя точками в проводнике, где приложение 1 вольта будет «толкать» 1 ампер. Это значение обычно представлено в схемах греческой буквой «Ω», которая называется омега, и произносится как «ом».

Для определенного напряжения ток пропорционален сопротивлению. Эта пропорциональность, выраженная как математическое соотношение, известна как закон Ома:

 

U = I × R

 

Напряжение = Ток × Сопротивление

 

При постоянном напряжении увеличение сопротивления приведет к уменьшению тока. И наоборот, ток будет увеличиваться при снижении сопротивления. При постоянном сопротивлении, если напряжение увеличивается, то увеличивается и ток. Закон Ома действителен только для чистого сопротивления, т. е. для устройств, преобразующих электрическую энергию в чисто тепловую. С двигателями, например, дело обстоит иначе.

Электрические устройства могут иметь специальные резисторы, которые ограничивают ток, протекающий через компонент, чтобы этот компонент не был поврежден.

Сопротивление определяется нагрузкой. Например, проволочные проводники с большим поперечным сечением обеспечивают меньшее сопротивление току, что приводит к меньшим потерям напряжения. И наоборот, сопротивление прямо пропорционально длине провода. Чтобы свести к минимуму потери напряжения, для тока необходим как можно более короткий провод с большим поперечным сечением (см. раздел Кабели). Обратите внимание, что тип провода (медь, железо и т. д.) также влияет на сопротивление кабеля.

Когда сопротивление в электрической цепи близко к нулю, ток может стать чрезвычайно большим, что иногда приводит к так называемому короткому замыканию.

Короткое замыкание вызовет перегрузку по току в электрической цепи и может привести к повреждению цепи или устройства.

Мощность

Электрическая мощность (P) — это объем работы, выполняемой электрическим током за единицу времени. Она представляет собой количество энергии, потребляемой устройством, подключенным к цепи. Электрическая мощность рассчитывается путем умножения напряжения на ток и выражается в ваттах (Вт).

 

P = U × I

 

Мощность = Напряжение × Ток

 

Чем мощнее нагрузка, тем больший ток она потребляет. Данный расчет полезен при анализе энергопотребления.

Сравнение мощности и энергии
МОЩНОСТЬ	Ватты Киловатты		«аналогично скорости потока воды»
ЭНЕРГИЯ	Ватт-часы Киловатт-часы		«аналогично воде, попадающей в ведро»

Мощность определяется нагрузкой.

Пример:	Лампа накаливания 40 Вт, подключенная к розетке 220 В, потребляет ток 40/220 = 0,18 А. Лампа накаливания 60 Вт, подключенная к розетке 220 В, потребляет ток 60/220= 0,427 А.

Энергопотребление

Энергопотребление — это количество электроэнергии, произведенной или потребленной в течение определенного периода времени. Рассчитывается путем умножения мощности устройства на продолжительность его использования, выраженную в киловатт-часах (кВт·ч).

Пример:	Светильник мощностью 60 Вт, который остается включенным в течение 3-х часов, потребляет 180 Вт·ч, или 0,18 кВт·ч.

Это единица потребления, которая суммируется на счетчике электроэнергии для определения любого счета за электроэнергию.     

Электрическую энергию часто путают с электрической мощностью, но это два разных понятия:

• Мощность измеряет способность поставлять электроэнергию
• Энергия измеряет общее количество произведенного электричества

Электрическая энергия измеряется в ватт-часах (Вт·ч), но большинство людей более знакомы единицы, указанных в их счетах за электричество, — киловатт-часы (1 кВт·ч = 1000 ватт-часов).

Электроэнергетические предприятия работают в более широком масштабе и обычно используют мегаватт-часы (1 МВт·ч = 1000 кВт·ч).

Свойства

В зависимости от природы элементов, через которые он проходит, электрический ток может иметь несколько физических свойств:

Свойство	Описание	Примеры применения
Тепловой эффект	При прохождении тока через материал с электрическим удельным сопротивлением электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию.	Освещение, электрообогрев.
Химическое воздействие	Когда ток пропускается между двумя электродами в ионном растворе, он вызывает обмен электронами и, соответственно, материей между двумя электродами. Это называется электролизом: ток вызвал химическую реакцию. Эффект может быть и обратным: при проведении электролиза в контейнере химическая реакция может создавать электрический ток.	Ток создает химическую реакцию: очистка металла, нанесение гальванических покрытий. Химическая реакция создает ток: аккумуляторные батареи, аккумуляторные ячейки.
Магнитный эффект	Электрический ток, проходящий через медный стержень, создает магнитное поле. Эффект может быть и обратными: при механическом вращении электродвигателя вырабатывается ток.	Ток создает магнитное поле: электродвигатели, трансформаторы, электромагниты. Магнитное поле производит ток: электрические генераторы, велосипедные динамо-машины.
Фотоэлектрический эффект	Когда свет или другая лучевая энергия сталкивает два разнородных материала в тесном контакте, то производится электрическое напряжение.	Солнечный элемент для производства электроэнергии.

Адаптировано на основе данных MSF

Измерение электрической мощности

Дата 09.11.2015 Автор ElectricianКомментироватьПросмотров: 52 645

Довольно часто возникает необходимость измерять мощность, потребляемую из сети, или же генерируемую в сеть. Это необходимо для учета потребляемой или генерируемой энергии, а также для обеспечения нормальной работы энергосистемы (избежание перегрузок). Измерять мощность можно несколькими способами – прямым и косвенным. При прямом измерении применяют ваттметр, а при косвенном амперметр и вольтметр.

Измерение мощности в цепи постоянного тока

Из-за отсутствия реактивной и активной составляющей в цепях постоянного тока для измерения мощности ваттметр применяют очень редко. Как правило, величину потребляемой или отдаваемой энергии измеряют косвенным методом, с помощью последовательно включенного амперметра измеряют ток I в цепи, а с помощью параллельно подключенного вольтметра измеряют напряжение U нагрузки. После чего применив простую формулу P=UI и получают значение мощности.

Чтоб уменьшить погрешность измерений из-за влияний внутренних сопротивлений устройств, приборы могут подключать по различным схемам, а именно при относительно малом сопротивлении нагрузки R применяют такую схему включения:

А при большом значении R такую схему:

Измерение мощности в однофазных цепях переменного тока

Главным отличием цепей переменного тока от сетей постоянного тока, пожалуй, заключается в том, что в переменном напряжении существует несколько мощностей – полная, активная и реактивная. Полную измеряют зачастую тем же косвенным методом с помощью амперметра и вольтметра и значение ее равно S=UI.

Замер же активной P=UIcosφ и реактивной  Q=UIsinφ производится прямым методом, с помощью ваттметра. Для измерения ваттметр в цепь подключают по следующей схеме:

Где токовую обмотку необходимо подключить последовательно с нагрузкой R_н, и, соответственно, обмотку напряжения параллельно нагрузке.

Замер реактивной мощности в однофазных сетях не производится. Такие опыты зачастую ставятся только в лабораториях, где ваттметры включают по специальным схемам.

Измерение мощности в трехфазных цепях переменного тока

Как и в однофазных сетях, так же и в трехфазных полную энергию сети можно измерять косвенным методом, то есть с помощью вольтметра и амперметра по схемам показанным выше. Если нагрузка трехфазной цепи будет симметричной, то можно применить такую формулу:

U_л – напряжение линейное, I- фазный ток.

Если же фазная нагрузка не симметрична, то производят суммирование мощностей каждой из фаз:

При измерении активной энергии в четырехпроводной цепи при использовании трех ваттметров, как показано ниже:

Общей энергией потребляемой из сети будет сумма показаний ваттметров:

Не меньшее распространение получил и метод измерения двумя ваттметрами (применим только для трехпроводных цепей):

Сумму их показаний можно выразить следующим выражением:

При симметричной нагрузке применима такая же формула как и для полной энергии:

Где φ – сдвиг между током и напряжением (угол фазового сдвига).

Измерение реактивной составляющей производят по той же схеме (смотри рисунок в)) и в этом случае она будет равна разности алгебраической между показателями приборов:

Если сеть не симметрична, то для измерения реактивной составляющей применяют два или три ваттметра, которые подключают по различным схемам.

Процесс измерения активной и реактивной мощности

Счетчиками индукционными или электронными производят измерения активной мощности цепи переменного напряжения. Они подключаются по тем же схемам что и ваттметры. Учет реактивной энергии в однофазных потребителей в нашей стране не ведется. Ее учет производят в трехфазных цепях крупных промышленных предприятий, потребляющих большие объемы электроэнергии. Счетчики активной энергии имеют маркировку СА, реактивной СР. Также широкое применение получают электронные счетчики электроэнергии.

 

Posted in Электротехника

Как измеряется электроэнергия в Великобритании

Понимание вашего счета за электроэнергию позволит вам проверить платежи и быть уверенным, что они правильные и вы не переплачиваете. Сравнение счета с показаниями счетчика подтвердит это.

Эта информация окажется чрезвычайно полезной, если вы хотите сменить поставщика или просто контролировать потребление электроэнергии. Как измеряется электричество в Великобритании? Читайте дальше…

Электричество Факты

Что такое электричество?

Проще говоря, электричество — это поток электрического заряда, форма энергии, используемая для питания электрических устройств и машин. Самый распространенный способ передачи этой энергии — поток электронов через проводники, такие как медные провода. Когда электричество течет, это называется электрическим током.

Что такое ватт?

Ватт — это единица измерения мощности — скорость, с которой электричество используется в определенный момент. И назван в честь Джеймса Уатта, который изобрел паровой двигатель. Ватт равен одному амперу при напряжении в один вольт.

Один ватт — это небольшое количество энергии. Устройствам требуется либо несколько ватт для работы, либо гораздо больше, когда ватт превращается в киловатт. Мощность производства электроэнергии измеряется кратными киловаттами.

Ватт-часы описывают общее количество электроэнергии, использованной за определенный период времени, – сочетание скорости электричества и продолжительности использования.

Что такое киловатт-час?

Киловатт-час является мерой того, сколько энергии используется, и не имеет прямого отношения к тому, сколько киловатт вы используете каждый час. Единица измерения равна количеству энергии, которое вы использовали бы, если бы вы оставляли 1000-ваттный прибор включенным в течение часа.

В зависимости от размера вашего дома и количества человек в вашей семье вы можете потреблять приблизительно от 3 200 до 4 900 кВтч электроэнергии в год.

Что такое мегаватт-час?

Мегаватт — это инструмент измерения мощности электростанции или количества электроэнергии, потребляемой целым городом. Математически говоря, один мегаватт = 1000 киловатт = 1 000 000 ватт.

Что такое гигаватт?

Гигаватт измеряет мощность огромных электростанций или нескольких электростанций. Один гигаватт = тысяча мегаватт = один миллиард ватт.

Что такое единица электроэнергии?

Единица электроэнергии используется для измерения количества энергии, затраченной на недвижимость. Ваша электроэнергетическая компания будет взимать с вас сумму в пенсах за каждую единицу использованной электроэнергии.

Количество, потребляемое электрическим предметом или прибором, зависит от мощности, и это отображается на всех электрических приборах. Цифры, отображаемые на вашем счетчике электроэнергии, указаны в киловатт-часах (кВтч).

Показания счетчика электроэнергии

Счетчики электроэнергии делятся на четыре основные категории — цифровые, электронные, циферблатные и интеллектуальные — с которыми вам не нужно ничего делать, поскольку они автоматически отправляют ваши показания вашему поставщику.

Как считать показания счетчика электроэнергии довольно просто, если следовать следующим рекомендациям:

Цифровой счетчик – читать черные цифры слева направо – игнорируя цифры, выделенные красным или обведенные красным. Если есть более одного ряда цифр, это ваши более низкие цены на электроэнергию в непиковое время. Запишите их точно так же, как указано выше.

Электронный счетчик — вам может потребоваться нажать кнопку отображения циклов, чтобы снять показания — другие автоматически прокручивают дисплеи. Запишите все числа слева направо на каждом дисплее — снова игнорируя числа, выделенные красным или обведенные красным.

Циферблатный счетчик – каждый циферблат каждого счетчика начинается с 0 и доходит до 9 перед повторным началом цикла. Читайте циферблаты слева направо – если указатель находится между двумя цифрами, запишите меньшую. Если указатель падает между 9и 0, запишите 9 и уменьшите показание на циферблате влево на единицу. Не обращайте внимания на последний набор справа

. Вы можете отправить свои показания своему поставщику электроэнергии по телефону, через приложение или через свою учетную запись в Интернете.

Ремонт электрооборудования

Если вам необходимо быстро диагностировать и устранить неисправность в электросети, обратитесь к местному аварийному электрику. Вы получите круглосуточную помощь и поддержку от опытных и квалифицированных специалистов по электричеству. И все необходимые консультации по установке, перемонтажу и установке новых розеток и выключателей.

Почему бытовая электроэнергия измеряется в кВтч?

Выберите область веб-сайта для поиска

Искать на этом сайте

Цитата страницы Начать эссе значок-вопрос Задайте вопрос Начать бесплатную пробную версию

Скачать PDF PDF Цитата страницы Цитировать Поделиться ссылкой Делиться

Ссылайтесь на эту страницу следующим образом:

«Почему бытовая электроэнергия измеряется в кВтч?» Редакционная статья eNotes , 14 октября 2012 г., https://www.enotes.com/homework-help/why-domestic-electricity-measured-kwh-366592. По состоянию на 1 июня 2023 г.

Ответы экспертов

Редакторы eNotes могут отвечать только на один вопрос за раз. В физике мощность определяется как энергия в единицу времени и измеряется в ваттах. Поскольку энергия измеряется в джоулях, а время в секундах, единицами измерения ватт являются Дж/с. Киловатт (кВт) равен 1000 Вт и является более удобной мерой для больших объемов энергии. Так почему же мы измеряем потребление электроэнергии в киловатт-часах (кВтч)? Потому что нам нужно знать не общее количество потребляемой электроэнергии в любой данный момент времени, а то, сколько электроэнергии используется за данный период времени. Таким образом, кВтч используется для измерения количества энергии, которую вы используете в течение определенного периода времени. Таким образом, каждое электрическое устройство в вашем доме потребляет определенную мощность, когда оно включено. Плата взимается не только за мощность, потребляемую в любой момент времени, но и за время, в течение которого он потребляет энергию. Именно поэтому существует фактор времени при измерении энергопотребления.

См. eNotes без рекламы

Начните с 48-часовой бесплатной пробной версией , чтобы получить доступ к более чем 30 000 дополнительных руководств и более чем 350 000 вопросов помощи при выполнении домашних заданий, на которые наши эксперты ответили.

Получите 48 часов бесплатного доступа

Уже зарегистрирован? Войдите здесь.

Утверждено редакцией eNotes

Задайте вопрос

Похожие вопросы

Просмотреть все

Наука

Последний ответ опубликован 09 февраля 2016 г. в 1:09:35.

Если аминокислотная последовательность двух организмов одинакова, будет ли похожа и их ДНК? почему ?

1 Ответ преподавателя

Наука

Последний ответ опубликован 17 июля 2012 г.