Poboljšanje kuće Pitanja Su Odgovori Iskusni Vrtlari

Činjenice električne energije: proračuni snage, volti, amperi, vati, omi, kilovatni sati (kWh), izmjenični i jednosmerni napon

Eugene je kvalificirani inženjer za upravljanje / instrumentaciju, dipl. Inž. (Eng.) I radio je kao programer elektronike i softvera za SCADA sustave.

Vodič za razumijevanje vata, ampera i volti

U ovom tutorialu ćete naučiti sve o:

  • volti, vati, amperi
  • potrošnja energije uređaja i kilovat sati (kWh).
  • Ohmov zakon i otpor
  • otpornost i kako utječe na otpornost materijala
  • osigurači i kako štite ožičenje i uređaje
  • kako se proizvodi električna energija
  • uređaji koji se koriste za mjerenje napona, struje i otpora
  • učinci električnog i magnetskog polja
  • vodiči, izolatori i superprovodnici
  • osnove izmjeničnog i istosmjernog napona
  • lukovi i iskre
  • napajanja i regulacija napona
  • praćenje potrošnje električne energije u kući

Jednadžbe su doista jednostavne, a naći ćete nekoliko primjera kako ih primijeniti na kućanske aparate.

Želite li se testirati? Pogledajte kako ste uspješni u kvizu A, B i C na kraju svakog odjeljka.

Molimo, podijelite ovaj vodič na Pinterestu, Facebooku ili drugim društvenim medijima ako smatrate korisnim.

Činjenice električne energije: proračuni snage, volti, amperi, vati, omi, kilovatni sati (kWh), izmjenični i jednosmerni napon: činjenice

Izvor

Što je električna struja?

električna struja je tok elektrona u vodiču. Sva materija je napravljena od osnovnih građevnih blokova koji se nazivaju atomi. Pojednostavljeni model atoma, poznat kao Rutherford-Bohr model ili Bohr model ili Bohrov dijagram ima središnje jezgro sastavljeno od čestica koje se nazivaju protoni i neutroni. Jezgro je okruženo orbitama koje sadrže elektrone. U nekim materijalima kao što su metali, elektroni su lagano vezani za jezgru, tako da se mogu odvojiti i kretati kad se primijeni napon. Ti su materijali poznati kao vodiči i može ponašanje struja. Tok elektrona naziva se a Trenutno.

Konceptualna slika atoma s protonovima i neutronima u središnjem jezgru i elektronima u vanjskim orbitalama

Konceptualna slika atoma s protonovima i neutronima u središnjem jezgru i elektronima u vanjskim orbitalama

Brza činjenica!

Električna struja je tok sub-atomskih čestica u vodiču, koji se naziva elektron

Elektroni s negativnim nabojem koji teku kroz vodič

Elektroni s negativnim nabojem koji teku kroz vodič

Analogija vodoopskrbe za objašnjavanje električne energije

Kao i svaka disciplina, elektrotehnika ima žargon ili specijaliziranu terminologiju. Napon i struja su slični tlaku vode i protoku vode, a često se spominju crpke i vodovodne cijevi kao analogija za objašnjenje električnog kruga.

Kakva je razlika između ampera i volta i ohma?

  • Što su Voltovi?

    Napon je tlak u krugu i mjeri se u volti.Mislite pumpu u vodovodnoj cijevi. Što je veći pritisak i sila koju pumpa djeluje, to će veći biti protok vode kroz cijev. Slično tome, izvor napona je poput pumpe i gura elektrone oko kruga. Što je napon veći u naponu, veći je struja koja će se kroz njega forsirati.

  • Što su pojačala?

    Električna struja nastaje zbog kretanja elektrona kroz provodnik i opterećenja i mjeri se u pojačala, Velika struja znači puno elektrona koji prolaze kroz krug. Analogija vode je protok vode u galonima u minuti.

  • Što je opterećenje?

    Ovo je uređaj spojen na izvor napona. To mogu biti motor, žarulja, grijač, LED ili elektronički otpornik.

  • Što su Ohmi?

    Opterećenje ima otpor i to se mjeri u oma.Svi električni uređaj ili opterećenje imaju otpor. Otpor je poput ograničenja u protoku elektrona, a električna energija se raspršuje kao toplinska energija u otporu. Za fiksni napon koji se postavlja na opterećenje, veći je otpor, manja je i struja. Vraćajući se analogiji s vodom, kad stojite na crijevu, povećavate otpor i ograničavate protok. Jedini način obnavljanja protoka je dobivanje pumpe da jače pumpa, a prisiljavanje vode kroz ograničenje, tj. Pumpa mora imati veći tlak. Ako skinete stopalo s crijeva, povećavate promjer i smanjite otpor te se kroz njega može progurati više vode. Ako se napon poveća u električnom krugu, kroz otpor se forsira veća struja. Ako se otpor smanji, struja će teći i više ako se napon ne promijeni. Čak i spojne žice u krugu imaju otpor, tako da kada je potrebno povećanu struju kablom, treba koristiti deblji kablovski kabel da se izbjegne pregrijavanje.

  • Što su Watts?

    Snaga je brzina kojom se energija troši opterećenjem i mjeri se u vata, Kilovat je 1000 vata, također skraćeno do kW. Male snage mjere se u milivatima (mW) ili tisućama ampera.

  • Što su sati ili kilovatni sati?

    Kwh su mjera potrošnje energije. KWh se ponekad nazivaju jedinice i ono što plaćate na računu za struju. Uređaj od 1 kilovata (1000 vata) koristi kilovatni sat električne energije u jednom satu. Slično tome, uređaj od 500 vati koristi kilovatni sat električne energije u 2 sata.

  • Koja je učestalost opskrbe?

    Za napajanje izmjeničnom strujom ovo je broj puta u sekundi da struja mijenja smjer, izmjereno u ciklusima u sekundi ili herc. Električna energija distribuira se kućama na 50 ili 60 hertza.

Voltske sile djeluju kroz otpor kruga.

Voltske sile djeluju kroz otpor kruga.

Koji su primjeri izvora napona?

  • Baterija
  • Mrežni napon na utičnici
  • Alternator ili istosmjerni generator (dinamo)
  • Solarna ćelija
  • termoelektrična baterija
  • Laboratorijsko napajanje

Brza činjenica!

Struja teče u petlji

Kako struja struje u krugu?

Na fotografiji ispod, AA ćelija napaja žarulju. Struja prvo ispada kroz vrh baterije, kroz žicu i žarulju, a zatim se vraća preko donje žice. Tako uvijek teče u petlji i potrebne su dvije žice za spajanje izvora napona na opterećenje.

Ovaj krug možemo predstaviti na jednostavan način koristeći a shematski ili kružni dijagram. Gledajući donju shemu, izvor napona V kroz napon će stvarati struju I oko kruga (u ovom slučaju žarulja) čiji je otpor R.
Otpor može biti uređaj, žarulja, LED ili komponenta u elektroničkom krugu. Linije koje spajaju izvor s otporom bi bile povezujuće žice unutar uređaja ili strujni kabel ili tračnice na tiskanoj ploči.

Bilješka:Konvencionalno mislimo na struju koja istječe iz pozitivnog terminala izvora, poput baterije. Međutim, struja je tok subatomskih čestica zvanih elektroni koji su negativno nabijeni, pa struja zapravo teče obrnuto, s negativnog terminala baterije

U ovom primjeru jednostavnog kruga, AA ćelija tjera struju kroz žice i svijetli žarulju

U ovom primjeru jednostavnog kruga, AA ćelija tjera struju kroz žice i svijetli žarulju

Shema jednostavnog kruga. Izvor napona V uzrokuje da struja I struji u petlji kroz otpor ili opterećenje R.

Shema jednostavnog kruga. Izvor napona V uzrokuje da struja I struji u petlji kroz otpor ili opterećenje R.

Koji su neki najčešće korišteni naponi?

Izvor napona

napon

AA ili AAA ćelija

1,5 volti

Mrežna opskrba u kući

Nominalno 120 ili 240 volti

Akumulator automobila

12 volti

Akumulator za kamione

24 volti

Napon napona za napajanje transformatora za dom

Veće od 10 kV (kilo volti)

Dalekovodi visokog napona

Do 1,2 MV (Mega volti)

Najčešće korišteni naponi uređaja i sustava.

Formula voltnih ampera Wattsa

Jednadžba vata, ampera i volti.

Jednadžba vata, ampera i volti.

Kako pretvoriti između volta, ampera i vata

Kasnije ćemo razmotriti Ohmov zakon, ali prvo istražimo količine koje su obično zanimljive za rad s uređajima, poput volta, ampera i vata, te kako pretvoriti između njih. Ako gledate kućište uređaja (vidi fotografiju dolje), obično možete pronaći specifikacijsku naljepnicu ili ploču koja pokazuje napon, frekvenciju, snagu i eventualno struju. Na nekim uređajima, npr. TV-i perilice rublja, ovaj se panel može montirati na stražnjoj strani uređaja.

Evo tri jednostavne jednadžbe za pretvaranje između volti, vata i ampera:

W = volti x ampera

npr Uređaj od 120 volti traje 2 ampera, kolika je snaga?

Snaga u vatima = 120 x 2 = 240 vata

Amp = W / Volti

npr Uređaj od 240 V troši 480 W snage, koliko struje crpi?

Struja u amperima = 480/240 = 2 ampera

Volti = W / Am

npr Uređaj od 720 W koristi 3 A, na kojem naponu radi?

Napon u voltima = 720/3 = 240 volti

Dakle, stvarno je tako jednostavno. Primijetite da sam na primjerima odabrao vrijednosti tako da sve lijepo funkcionira. Jedino se stvarno trebate sjetiti prve jednadžbe i ako znate osnovnu algebru možete je preurediti kako biste dali ostale dvije jednadžbe. Međutim kao što vidite, uvijek morate znati dvije količine prije nego što možete razraditi treću količinu. Promatrajući statistike usluge Google Analytics i pitanja koja postavljaju ljude na ovu web stranicu, često vidim pitanja poput "koliko je vata u 480 volti?", Što očito nema smisla!

Snaga uređaja se često navodi u kilovatima (skraćeno do kw)

1 kilovat = 1000 vata

Brza činjenica!

Korištena energija = snaga x vrijeme

Energija u kilovat-satima (kWh) = snaga u kW x vrijeme u satima

Što je kWh? - Kako izračunati potrošnju energije uređaja

Snaga je brzina kojom uređaj koristi energiju. Tako, na primjer, klima-uređaj, tuš ili moćna reflektora koriste električnu energiju mnogo brže od žarulje

Potrošena energija = snaga x vrijeme

Tako da shvatite potrošnju energije uređaja, množite njegovu snagu snage s vremenskim razdobljem na kojem je pokrenut. Standardna jedinica energije je joule ili kalorija, ali obično se energija koja se koristi u kući mjeri u kWh, poznata i kao "jedinice". Da biste izračunali broj kwh, snage u vatima podijelite s 1000 da biste ih pretvorili u kilovat (kW), a zatim množite vrijeme u satima, dajući kWh. Tako:

kWh = Wat / 1000 x vrijeme u satima

Kilovatni sati, kWh ili jedinice su ono što plaćate na računu. Vaš brojač električne energije broji i prikazuje broj jedinica koje koriste svi uređaji i rasvjeta u vašem domu.

npr Sušač od 2500 vata radi 3 sata dnevno, koliko kWh troši i ako električna energija košta 12 c po jedinici, koliki je trošak za to?

kWh = vati / 1000 x vremena = 2500/1000 x 3 = 7,5 kWh ili jedinica

Trošak = 7,5 x 12c = 90 centi

Neki uređaji ne rade stalno. Primjeri su uređaji kojima upravlja termostat, poput hladnjaka, zamrzivača, pećnica u štednjacima i klimatizacijskim sustavima. Vrijeme za koje se aparat uključuje i troši snagu naziva se radnog ciklusa a često se navodi kao postotak. Tako, na primjer, hladnjak koji stoji pola vremena ima radni ciklus od 50%.

Naljepnice na aparatima koji pokazuju napon, struju i jačinu snage

Tipične naljepnice / ploče električnih uređaja koje ukazuju na napon i struju, vrijednost snage i frekvenciju u hertzima.

Tipične naljepnice / ploče električnih uređaja koje ukazuju na napon i struju, vrijednost snage i frekvenciju u hertzima.

Proračun potrošnje električne energije električnih uređaja

Pogledajte moj vodič Koliki su troškovi pokretanja električnih uređaja? za sveobuhvatan popis kućanskih aparata, njihovu potrošnju energije i koliko ih treba pokrenuti na sat.

Kako pretvoriti konjsku snagu u vate

Konjska snaga je mjera.... pogodili ste!..... snaga!

Baš kao što se mehanička snaga motora može mjeriti u konjskim snagama, tako može biti i snaga elektromotora.

1 konjska snaga = 746 vata

Npr Motor s djelomičnim konjskim snagama u perilici rublja ocjenjuje se na 1/2 konjske snage

Dakle, snaga snage motora = 746 vata x 0,5 = 373 vata

Motor nije 100% učinkovit, drugim riječima, ne ulazi se u mehaničku snagu na izlaznom vratilu, a neki se troše kao toplina u namotima.

Mjerač električne energije za mjerenje energije koji se koristi u kući

Mjerač kilovat sata broji broj korištenih jedinica energije.

Mjerač kilovat sata broji broj korištenih jedinica energije.

Kako se proizvodi električna energija?

Budući da je struja protok elektrona, nije stvarno napravljena. Umjesto toga proizvodi se ili generiran kad se ovi elektroni pomiču.

Električna energija proizvodi se iz:

  • baterije
  • DC generatori ili izmjenični izmjenični izvori
  • Solarne ćelije
  • Thermopiles

Alternatori ranog 20. stoljeća (1909.) u hidroelektrani.

Alternatori ranog 20. stoljeća (1909.) u hidroelektrani.

Što radi elektrana?

Elektrana, poznata i kao elektrana, proizvodi električnu energiju koristeći alternatore ili solarne ćelije. Postoji nekoliko vrsta elektrana, termalnih, hidroelektranskih, vjetrovitih, valnih, plimnih i solarnih.

Elektrane koje koriste alternatore za proizvodnju električne energije:

Hidroelektrana

U hidroelektrani, voda koja teče kroz cijevi iz nasipanog jezera okreće lopatice turbine pričvršćene na osovinu alternatora. Alternator tada proizvodi električnu energiju.

Termoelektrana

Fosilna goriva poput ugljena, nafte, plina i treseta ili kultura iz obnovljivih izvora poput vrbe spaljuju se, a toplina se koristi za vrenje vode i stvaranje pare pod visokim tlakom. Para prolazi kroz cijevi do parne turbine i okreće je velikom brzinom. Opet je parna turbina spojena na osovinu alternatora, okrećući je i stvarajući električnu energiju. Nuklearne elektrane također su termičke i koriste toplinu nuklearne fisije za zagrijavanje vode i pretvaranje u paru.

Vjetroelektrana

Vjetroelektrana koristi vjetrenjače za proizvodnju električne energije. Vjetar okreće lopatice vjetrenjače koji su spojeni na metalnu osovinu. Ovo vratilo pretvara alternator i to stvara električnu energiju. Vjetroelektrane mogu imati nekoliko stotina vjetrenjača.

Generacija valova i oseka

Generatori energije valova koriste gibanje valova za pokretanje električnog generatora. Generatori plima su poput podmorske vjetrenjače i koriste protok vode tijekom uspona i oseka za plivanje kako bi pretvorili divovske pod vodene „propelere“. Poput vjetrenjače, propeler je spojen na alternator koji stvara električnu energiju.

Elektrane koje ne koriste alternatore za proizvodnju električne energije:

Solarni paneli nemaju pokretne dijelove za razliku od alternatora

Solarna farma

Solarni paneli su veliki ravni ploče napravljeni od posebnog materijala za poluvodiče. Kada sunce padne na ploče, oni proizvode električnu struju. Što je veća površina ploče, veća je i proizvedena električna energija. Baš kao i vjetroelektrane, solarne farme mogu se širiti na velikom području i sastojati se od stotina ploča. Međutim, ljudi također mogu imati solarne panele pričvršćene na krovu kako bi stvorili neke od svojih potreba za električnom energijom. Solarni paneli postaju sve učinkovitiji, što znači da mogu proizvesti korisne količine električne energije čak i u oblačnim danima.

Vjetroelektrana

Vjetroelektrana

Fotovoltaični solarni paneli na krovu.

Fotovoltaični solarni paneli na krovu.

Što je termopile?

Termopile su niz termoparova koji su povezani zajedno, obično u nizu. Termoelement djeluje na principu Seebeck efekta za proizvodnju električne energije. Termopile se zapravo ne upotrebljavaju u komercijalnoj proizvodnji energije, ali su jedina metoda proizvodnje električne energije potrebne sonde u dubokom svemiru, daleko od Sunca. Solarna energija nije opcija, a baterije ne bi mogle izdržati misiju. Tako se koriste radioizotopski termoelektrični generatori (RTG) koji se sastoje od nuklearnog izvora za proizvodnju topline i termopile za proizvodnju električne energije.

Koliki se napon napaja u našim domovima?

Općenito, napon u vašem domu je nominalno 230 ili 120 volti. Napon u SAD-u je 120 volti, ali dva "napajanja" isporučuju se kućama, tako da je također na raspolaganju napon od 240 volti. Veći napon koristi se za uređaje sa visokim naponom kao što su perilice, sušilice, kuhinjski štednjaci (štednjaci) i klima uređaji. 120 volti koristi se za manje snage i prijenosne uređaje. Također je sigurnije jer u slučaju električnog udara kroz struju teče manje struje, pa postoji manji rizik od struje.

U zemljama gdje je 230 volti standardno, generatori ili izolacija transformatora koriste se za osiguravanje napajanja od 110 V za električni alat. To je obično obavezno na gradilištima. Opet je ideja nižeg napona da se smanji opasnost od struja ako se na primjer nehotice prekine strujni napon ili se alat ovlaži.

Napon uslužnog programa po državama.

Napon uslužnog programa po državama.

Koliko ampera isporučujemo našim kućama?

Tipično za 230-voltnu opskrbu kućom, glavna vrijednost osigurača je na potrošačkoj


Ostavite Komentar