Сегодня протестируем, сколько электроэнергии потребляет один из самых используемых и многими любимых приборов – электрочайник.
Чайник объёмом 1.5 литра. Холодная вода – около 5 градусов. Мощность чайника по этикетке 2000 ватт.
Напряжение в сети 221 В. Электрочайник кипятился 5 минут 7 секунд. Максимальный ток достигал 8.91 ампера.
За одно кипячение электрочайник потребляет 0.16 киловатта (кВт). Потребление электроэнергии при кипячении одного полного чайника примерно равно потреблению энергосберегающей ртутной лампочки за 8 часов работы.
Современный мир может предоставить огромное разнообразие производимой технической продукции, различающейся как по размеру, так и по своей мощности. Электрические чайники не являются исключением. Многих людей интересует вопрос, какова потребляемая мощность чайника и, как следствие, расход электроэнергии данного вида техники.
От чего зависит мощность электрочайника
Мощность современного электрочайника может варьироваться от 700 до 3000 Вт. Хотя мощность является основополагающей характеристикой, необходимо понимать, что количество потребляемой энергии в месяц зависит от многих факторов:
- объем колбы;
- тип нагревательного элемента;
- качество воды и др.
Потребляемая мощность напрямую зависит от установленного нагревательного элемента. Всего существует 2 типа ТЭНов, используемых в производстве подобного рода техники.
- ТЭН открытого типа. Такой нагревательный элемент представляет собой спираль, установленную в корпусе устройства и имеющую непосредственный контакт с жидкостью. Аппарат с таким типом нагрева воды будет издавать гораздо меньше шума и выполнять свою задачу гораздо быстрее «закрытого» аналога.
- ТЭН закрытого типа. Обычно данный тип ТЭНов является специальной нагревательной пластиной, которая монтируется на дно корпуса. Хотя показатели времени нагрева воды и уровня шума превышают аналоги «открытого», устройства с таким элементом образуют гораздо меньше накипи.
Среднее время нагрева в чайнике с закрытым ТЭНом – около 3 минут. Несмотря на меньшую скорость нагрева, современные модели представлены именно этой конструкцией. Устройства с открытыми нагревательными элементами нагревают жидкость немного быстрее – за 2-2,5 минуты.
На скорость нагрева влияют также и материалы, используемые в изготовлении устройства. Чайники из металла справляются со своей задачей быстрее всего. Но их корпус сильно разогревается при работе, что требует дополнительного расхода электроэнергии (на нагрев металла). Стеклянные чайники тоже греются быстро, но само стекло нагревается не так сильно, как металл. Керамика несколько проигрывает в вопросе скорости нагрева, однако она значительно лучше сохраняет тепло. Вода внутри керамического чайника еще долго будет горячей.
Количество потребляемой энергии
Сколько энергии потребляет чайник? На первый взгляд, трудно поверить в то, что утюг и чайник в доме могут занимать львиную долю денежных средств, уходящих на оплату электроэнергии. Средняя мощность электрического чайника составляет 1,5-3 кВт/ч. Предположив, что среднее время нагрева 3 минуты, и вы используете его 4 раза в день, посчитаем, сколько потребляет такой прибор:
Для сравнения приведен пример среднего расхода энергии основных бытовых электроприборов:
- стиральная машина – 20-25квт/мес;
- компьютер – 30 квт/мес;
- холодильник – 30квт/мес;
- телевизор – 35 квт/час.
Как можно заметить, у чайника не такой уж и большой расход электроэнергии. Но если быть немного внимательнее и посчитать то количество времени, которое работают все устройства, то станет понятно, что чайник и утюг за минимальное количество времени потребляют максимальное количество энергии!
Как можно сэкономить расход электроэнергии
Итак, чайник можно отнести к достаточно не экономичным приборам в плане экономии электроэнергии. Однако, следуя некоторым рекомендациям, можно немного сократить потребление.
- Если вы не используете чайник – выключайте его из розетки. Даже в режиме ожидания техника потребляет некоторое количество электроэнергии.
- Кипятите только тот объем воды, который вам сейчас необходим для чаепития или других целей. Ведь для того, чтобы нагреть 2 литра воды, энергии уйдет в 2 раза больше, чем на нагрев 1 литра. Нет смысла наливать воду до максимальной отметки, чтобы выпить одну чашку чая.
- Регулярно очищайте ТЭН устройства (да и вообще всю внутреннюю поверхность) от накипи. Наличие отложений делает процесс кипячения воды более длительным и, следовательно, более энергозатратным. Кроме того, ТЭН вообще может выйти из строя при наличии на нем большого слоя накипи.
- Если вы считаете, что кипятить воду на электроплите экономичнее – вы заблуждаетесь. В этом плане чайник значительно выигрывает – он нагреет воду и быстрее, и с меньшими затратами электроэнергии.
Краткие о напряжении, токе и мощности
Напряжением (измеряют в Вольтах) называется разность потенциалов между двумя точками или работу, выполненную по перемещению единичного заряда. Потенциал, в свою очередь, характеризует энергию в данной точке. Величина тока (количество Ампер) описывает, сколько зарядов протекли через поверхность за единицу времени. Мощность (ватты и киловатты) описывает скорость, с которой этот заряд был перенесен. Из этого следует – чем больше мощность, тем быстрее и больше переместилось носителей заряда через тело. В одном киловатте тысяча ватт, это нужно запомнить для быстрого расчета и перевода.
В теории звучит довольно сложно, давайте рассмотрим на практике. Основная формула, которой вычисляется мощность электрических приборов следующая:
P=I*U*cosФ
Важно! Для чисто активных нагрузок используется формула P=U*I , у которых cosФ равен единице. Активные нагрузки – это нагревательные приборы (электрический обогрев, электропечь с ТЭНами, водонагреватель, электрочайник), лампы накаливания. Все остальные электроприборы имеют некоторое значение реактивной мощности, это обычно небольшие значения, поэтому ими пренебрегают, поэтому расчет в итоге примерный получается.
Как выполнить перевод
Постоянный ток
В сфере автоэлектрики и декоративной подсветки используются цепи 12 В. Давайте рассмотрим на практике, как перевести амперы в ватты на примере светодиодной ленты. Для её подключения зачастую необходим блок питания, но подключить «просто так» его нельзя, он может сгореть, или наоборот, вы можете купить слишком мощный и дорогой БП там, где он не нужен и зря потратить деньги.
В характеристиках блока питания на бирке указываются такие величины, как напряжение, мощность и ток. Причем количество Вольт указываются обязательно, а вот мощность или ток могут быть описаны вместе, а может быть и такое, что только одна из характеристик указана. В характеристиках светодиодной ленты указаны те же характеристики, но мощность и ток с учетом на метр.
Представим, что вы купили 5 метров ленты 5050 с 60 светодиодами на 1 метр. На упаковке написано «14,4 Вт/м», а в магазине на бирках БП указан только ток. Подбираем правильный источник питания, для этого умножим количество метров на удельную мощность и получим общую мощность.
14,4*5=72 Вт – необходимо для питания ленты.
Значит нужно перевести в амперы по этой формуле:
I=P/U
Итого: 72/12=6 Ампер
Итого нужен блок питания минимум на 6 Ампер. Более подробно узнать о том, как выбрать блок питания для светодиодной ленты, вы можете узнать из нашей отдельной статьи.
Другая ситуация. Вы установили на свой автомобиль дополнительные фары, но на лампочках указана характеристика, допустим 55 Вт. Подключение всех потребителей в авто лучше производить через предохранитель, но какой нужен для этих фар? Нужно перевести ватты в амперы по формуле выше – разделив мощность на напряжение.
55/12=4,58 Ампера, ближайший номинал – 5 А.
Однофазная сеть
Большинство бытовых приборов рассчитаны на подключение к однофазной сети 220 В. Напомним, что в зависимости от страны, в которой вы живете, напряжение может быть и 110 вольт и любым другим. В России принятая за стандарт величина именно 220 В для однофазной и 380 В для трёхфазной сети. Большинству читателей чаще всего приходится работать именно в таких условиях. Чаще всего нагрузку в таких сетях измеряют в киловаттах, при этом автоматические выключатели содержат маркировку в Амперах. Рассмотрим немного практических примеров.
Допустим, что вы живете в квартире со старым электросчетчиком, и у вас установлена автоматическая пробка на 16 Ампер. Чтобы определить, какую мощность «потянет» пробка, нужно перевести Амперы в киловатты. Здесь эффективна та же формула, связывающая силу тока и напряжение в мощность.
P=I*U*cosФ
Для удобства расчетов принимаем cosФ за единицу. Напряжение нам известно – 220 В, ток тоже, давайте переведем: 220*16*1=3520 Ватт или 3,5 киловатта – ровно столько вы можете подключить единовременно.
С помощью таблицы можно быстро перевести амперы в киловатты при выборе автоматического выключателя:
Немного сложнее дело обстоит с электродвигателями, у них есть такой показатель как коэффициент мощности. Чтобы определить, сколько у вас будет потреблять киловатт в час такой двигатель, нужно обязательно учитывать коэффициент мощности в формуле:
P=U*I*cosФ
Следует отметить, что cosФ должен быть указан на бирке, обычно от 0,7 до 0,9. В данном случае, если полная мощность двигателя 5,5 киловатт или 5500 Ватт, то потребляемая активная мощность (а мы платим, в отличие от предприятий, только за активную):
5,5*0,87= 4,7 киловатта, а если точнее то 4785 Вт
Стоит отметить, что при выборе автомата и кабеля для электродвигателя нужно учитывать полную мощность, поэтому нужно брать ток нагрузки, который указан в паспорте к двигателю. И также важно учитывать пусковые токи, так как они значительно превышают рабочий ток двигателя.
Еще один пример, сколько ампер потребляет чайник на 2 кВт? Делаем расчет, сначала нужно выполнить перевод киловатт в ватты: 2*1000 = 2000 Ватт. После этого переводим ватты в Амперы, а именно: 2000/220 = 9 Ампер.
Это значит, что пробка на 16 Ампер выдержит чайник, но если вы включите еще один мощный потребитель (например, обогреватель) и в суммарная мощность будет выше 16 Ампер – она через время выбьет. Также дело обстоит и с автоматами, и предохранителями.
Для подбора кабеля, который выдержит определенное количество ампер чаще, чем формулы используют таблицу. Вот пример одной из них, кроме тока в ней и указана мощность нагрузки в киловаттах, что очень удобно:
Трёхфазная сеть
В трёхфазной сети есть две основных схемы соединения нагрузки, например обмоток электродвигателя – это звезда и треугольник. Формула определения и перевода мощности в ток несколько иная, чем в предыдущих вариантах:
P = √3*U*I*cosФ
Так как наиболее частым потребителем трёхфазной электросети является электродвигатель, рассмотрим на его примере. Допустим, у нас есть электродвигатель мощностью в 5 киловатт, собранный по схеме звезды с напряжением питания 380 В.
Нужно запитать его через автоматический выключатель, но чтобы его подобрать, нужно знать ток двигателя, значит нужно перевести из киловатт в амперы. Формула для расчета будет иметь вид:
I=P/(√3*U*cosФ)
На нашем примере это будет 5000/(1,73*380*0,9)=8,4 А. Таким образом мы без труда смогли перевести киловатты в амперы в трехфазной сети.
Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:
Для оперативной работы электромонтеру необходимо освоить навыки быстрого перевода. На электродвигателях часто указывается и ток, и напряжение, и мощность, и её коэффициент, но случается, так, что табличка утеряна, или же информация на ней читается не полностью. Кроме электродвигателей часто приходится подключить ТЭНы или тепловую пушку, где кроме напряжения питания и мощности зачастую ничего не известно. Для оптимального подбора кабеля нужно знать, как быстро перевести амперы в киловатты соответственно. Мы надеемся, что предоставленные формулы и советы помогли вам понять всю нюансы перевода. Если вы не можете самостоятельно перевести мощность в амперы или наоборот, пишите в комментариях, мы вам постараемся помочь!