Жизнь современного человечества невозможна без вырабатывания и потребления энергии. Впрочем, так было во все времена. Первым видом энергии, освоенной людьми, стало тепло. Жилища — хоть пещеры, хоть строения — следовало обогревать, приготовление пищи требовало огня, и для этого использовались сгораемые продукты растительного происхождения, иным словом, дрова. По их объему примерно можно было судить о возможном количестве теплоты, выделяемом при сжигании.
Но время шло, и теперь энергию человечество вырабатывает промышленным способом. Она стала товаром, ее начали продавать и покупать. А там, где есть промышленное производство, не обойтись без контроля.
Эра электричества потребовала новой единицы учета этого товара, вырабатываемого и продаваемого потребителям. Ею стали киловатт-часы (кВт/ч).
Чем киловатт-часы удобнее джоулей
Вообще-то энергия — как выработанная, так и потребленная — измеряется в джоулях. Эта единица принята в международной системе измерений СИ и является основной. Один джоуль соответствует той энергии, которая расходуется источником с мощностью в один ватт в течение одной секунды.
Киловатт-час (единица измерения)
Единица простая и наглядная, но у нее есть существенный недостаток: в масштабах потребления даже одной отдельно взятой квартиры она крайне мала для расчетов. Оплачивать потребляемую энергию при выставлении счета даже в килоджоулях (кДж) было бы сложно по причине большого количества знаков. Поэтому было принято общее решение единицу укрупнить до киловатт-часа (кВт/ч). Таково историческое происхождение этой внесистемной единицы.
Перевод киловатт-часов в джоули и обратно
Соответствие между джоулями и киловатт-часами вычислить несложно. В 1 часе 3600 секунд, в киловатте – 1000 ватт, вот и получается что 1 кВт/ч — то же самое, что 3,6 миллиона джоулей (или 3,6 мегаджоуля).
После перехода в киловатт-часы потребителю стало значительно легче в психологическом плане воспринимать смысл того, за что он платит. Так как в первое время электроэнергию использовали главным образом для освещения жилых и производственных помещений (осталось даже понятие «заплатить за свет»), то ему следовало просто понять, что стоваттная лампочка за десять часов «накрутит» ровно 1 кВт/ч.
Если мощность ее 40 ватт, то сумму этого же тарифа можно «прожигать» в два с половиной раза дольше. Правда, и света будет меньше.
Электронагревательные приборы, используемые для отопления помещений, потребляют намного большую мощность, чем лампочки, следовательно, за час времени расходуют столько, сколько иная осветительная техника за сутки, тем более что современные энергосберегающие технологии прогрессируют, появились светодиодные и неоновые светильники, долговечные и экономичные. Лампы накаливания большую часть потребляемой энергии расходуют на нагрев воздуха.
Энергия и мощность в системе СГС
Есть еще одна единица, которой пользуются для измерения выработанной энергии – калория, она применяется в системе СГС. Большинству наших сограждан (особенно женщинам) калория известна по аннотациям, поясняющим пищевую ценность продуктов питания.
Вообще-то это то количество энергии, которое нужно для нагрева одного грамма воды на один градус Цельсия при начальной температуре в 19,5 °С. Она была бы удобной, если бы не малая величина (она всего примерно в 4,19 раза больше джоуля). Но дело не только в этом. Переводить ее в привычные ватты-часы довольно неудобно, а с единицей измерения мощности все уже свыклись.
Впрочем, иногда килокалории и мегакалории все же применяются для определения потребления тепла. Перевести Гкал/ч в кВт нетрудно, достаточно знать, что 1163 киловатт соответствуют одной гигакалории. При этом нужно помнить, что здесь действует другое правило. Калория – единица энергии, а в ваттах измеряется мощность.
Поэтому через указанный коэффициент можно приравнять Гкал и кВт/ч или Гкал/ч и ватты. Не следует путать энергию с мощностью!
Устройство счетчика
Для измерения количества потребленной электроэнергии используют электросчетчики, представляющие собой своеобразные интеграторы, умножающие мощность на время при помощи механической или электронной системы. Проще всего понять принцип их работы на примере устройства приборов учета старого образца. Активная мощность равна произведению напряжения сети (оно у нас стандартное и равно 220 вольт) на величину тока. Скорость вращения диска пропорциональна потребляемой мощности, и чем он быстрее будет крутиться, тем чаще замелькают цифры на колесиках, приводимых им в движение.
Счетчик как интегратор
Учет потребленной энергии подобен процессу интегрирования. Если по оси абсцисс расположить время, а на ординате откладывать потребляемую мощность (которая может быть разной на протяжении учетного периода) то платить придется за «площадь», ограниченную кривой сверху, и отрезком отчетного периода по краям. Это и будет потребленная электроэнергия, кВт/ч – единица, выражающая ее физическую суть, и чтобы рассчитать задолженность, остается лишь умножить полученное число на действующий тариф.
Источник: fb.ru
Что надо знать про понятие «киловатт-час»
Специалисты считают, что мы нередко сталкиваемся с тем, когда данные единицы измерения используются неправильно. Причем это касается не только тех людей, которые далеки от энергетики. Есть среди нас также немало таких, у которых имеется техническое образование. И все равно они путают «киловатты» с «киловатт-часами».
ВАЖНО! Некоторые даже говорят «киловатт в час» (кВт/ч). Проблема в том, что такой единицы измерения не существует физически. Нет ее! Ватт — это мгновенная величина.
И ее никак не поделишь на единицу времени.
Так как же правильно: кВт, кВт*ч и кВт/ч? Уверяем читателей, что разобраться в этом не представляет большого труда. Чтобы понять, о чем идет речь, достаточно тех знаний по физике, которые нам дали в школе на уроках.
Основные понятия
Если давать научное определение энергии, то это особая материя. Ее производит электростанция. Она хранится в аккумуляторе. И она расходуется для того, чтобы горели лампочки.
Мощность — это скорость, с которой перемещается или преобразуется энергия. Это количество энергии, которое перемещается или преобразуется в единицу времени. Если говорить по-другому, то мощность – это работа энергии в единицу времени (Джоуль/секунда).
Измеряется мощность в ваттах. Для применения в быту более удобна производная единица киловатты. Это точно так же, как килограмм – для обозначения веса. Вот почему более распространена такая единица мощности, как кВт. Типичным значением в квартирах и частных домах считается мощность, которая примерно равна 10 кВт.
ВАЖНО! Мощности не суммируются для бытовых потребителей! Базируется это на том, что разные потребители пользуются бытовыми приборами в разное время. Это закон больших чисел! Но ведь понятно, что что-то пользователи делают более-менее синхронно: с утра включают чайник, а вечером обычно часами сидят у телевизора или компьютера.
Что такое ватт? В чем его отличие от киловатта? В электроэнергетике применяется единица измерения – ватт, которая равна выполненной работе в 1 джоуль в течение 1 секунды. Однако мы живем в то время, когда современным бытовым приборам для потребления необходимо много энергии. И потому для того, чтобы было удобно подсчитать величину, используются киловатты.
Если исходить из этого, то у многих пользователей, которые не знают основы единиц измерения, все равно появляется немало вопросов. Сколько ватт в одном киловатте? Что из них больше? Как правильно их перевести относительно друг друга?
Формула перевода очень простая:
1 Вт = 0,001 кВт
1 кВт = 1000 Вт
Значит, когда у электрического чайника мощность 2,2 киловатта, то в ваттах его значение нужно приравнять в 2200. Знание о том, как можно перевести Вт в кВт и наоборот, необходимы для того, чтобы подсчитать общую мощность электросети.
Это потом пригодится тогда, когда необходимо будет решить такого ряда практические задачи:
— Выбрать сечение проводника так, чтобы он соответствовал нагрузке на сеть.
— Подобрать полуавтоматы, счетчики, предохранители для того, чтобы защищать и контролировать приборы и проводки от перегрева, замыкания, возгорания, поломки.
— Грамотно распределять потребителей в схеме домашней сети.
ВАЖНО! Как определить общий показатель? Сложить значения каждого прибора. Скажем, в одной ветке сети – плитка 3 кВт + телевизор 0,25 кВт + холодильник 400 ватт + вентилятор 40 ватт = 3,69 кВт. Значит, провод, который ведет к пакетнику, должен быть рассчитан именно на такую нагрузку.
Если вы умеете правильно рассчитывать мощность потребления, то это означает, что вам будет обеспечено не только долговечное использование оборудования, но и безопасность эксплуатации домашней электросети.
Что правильно – кВт*ч или кВт/ч?
Энергия получается путем умножения мощности на время. Это и есть кВт*ч. Единица энергии — несистемная. Однако в быту она основная. По самой записи можно понять, что она получается, когда умножаешь единицу мощности (кВт) на единицу времени (ч).
Скажем, у вас есть 2 обогревателя. Мощность каждого 1 кВт. Вы греетесь, благодаря им, 1 час. Электричество продают и покупают условно по 4 рубля за кВт*ч. Значит, к оплате нужно приготовить 8 рублей.
Мощность может быть переменная во времени – то включаем обогреватель, то выключаем его. В таком случае необходимо суммировать время с постоянной мощностью, умноженной на это время.
Единица измерения Джоуль = Мощность * время = Ватт * секунда. Для бытовых нужд применяется производная единица: киловатт (1000 Ватт) * час (3600 секунд) = кВт*ч = 3,6 МДж.
ВАЖНО! Подчеркнем, что это очень большая величина. Столько же энергии необходимо (с КПД 100 процентов), чтобы поднять на 12 этаж (12 х 3 метра = 36 метров) 10 тонн груза. Мы же за такое количество энергии расплачиваемся очень незначительной суммой.
А вот кВт/ч (кВт в час) — это всего лишь весьма условная единица скорости строительства электростанций. Главной характеристикой электростанции является ее установленная мощность (кВт). Суммарное количество электростанций, которое построено за некоторое время, деленное на это время (ч) — это и есть скорость строительства (кВт/ч). На практике применяется величина, кратная ей,— МВт/год.
Если Ваш текст не имеет отношения к макроэкономическим показателям, то термина кВт/ч (как и кВт в час) в нем быть не должно. Все очень просто. И необходимо только не забывать об основных понятиях.
Расчет электропотребления
Термин «киловатт-час» нашел широкое применение, когда необходимо подсчитать потраченную или произведенную электроэнергии. Он означает количество энергии, потребляемое или производимое каким-либо устройством, мощность которого 1 киловатт в течение 1 часа. Вот откуда обозначение «кВт•ч» (или кВт*ч). Подчеркнем при этом, что ставится всегда символ умножения, а не деления.
Посмотрим некоторые примеры расчета энергопотребления.
— ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ
Расчет потребления электричества водонагревателя (бойлера), мощность которого 2 кВт, если включать его на 4 часа в день (утром и вечером по 2 часа):
— умножением двух киловатт на четыре часа получаем 8 кВт•ч. Это расход за 1 день;
— 8 кВт•ч умножаем на 30 дней и получаем 240 кВт•ч. Это месячный расход;
— 240 кВт•ч умножаем (условно) на 3 рубля (нужно брать конкретный показатель, сколько у вас стоит 1 кВт•ч), получаем 720 рублей.
ВАЖНО! В такую сумму обходится оплата за электричество для бойлера двухкиловаттного при условии, что он работает по 4 часа в день. Вам необходимо только использовать свои собственные цифры и всё подсчитать.
— ЛАМПОЧКА
Скажем, электролампа, мощность которой 50 Ватт, горит 6 часов в день. Она за час потребляет 0,05 кВт (50 Вт) электроэнергии. За 6 часов — 0,05 кВт х 6 ч = 0.3 кВт•ч. А за месяц, когда она горит 6 часов ежедневно, — 0,05 кВт х 6 ч х 30 дней = 9 кВт•ч. Предположим, что стоимость 1 кВт•ч – 3 рубля.
Значит, в месяц лампочка истратит электричества на 27 рублей.
Если вы ставите цель посчитать, сколько стоит электроэнергия, которую вы реально употребили в минувшем месяце, необходимо:
— ежемесячно в один и тот же день (скажем, 25-го числа) делать запись показания электрического счетчика. Скажем, 25-го марта показания были равны 5500,1 кВт•ч, а 25-апреля — 5750,6;
— делаем вычитание от последнего показания предыдущего. В данном случае: 5750,6 — 5500,1 = 250,5 кВт•ч. Именно столько электричества вы израсходовали за месяц, и надо просто умножить этот показатель на стоимость по тарифу;
— компаниям-поставщикам необходимо передавать те показатели, которые вы переписываете ежемесячно (5500,1 — за март, 5750,6 — за апрель).
Итак, подводим черту: в ваттах и киловаттах выражена величина мощности электрического устройства, в киловатт-часах (кВт*ч) измеряют электроэнергию, потребленную вами.
Источник: mcgrp.ru
кВт, кВт*ч и кВт/ч
С точки зрения банальной энергетики энергия — это материя, которая производится электростанцией, хранится в аккумуляторе и тратится лампочками.
Мощность
Мощность — скорость перемещения или преобразования энергии. Это количество энергии, перемещаемое или преобразуемое в единицу времени.
кВт
Единица мощности.
кВт*ч
Единица энергии — не системная, но основная в быту. Как видно из записи, получается умножением единицы мощности (кВт) на единицу времени (ч).
Пример 1.
У вас есть 2 обогревателя, мощностью 1 кВт каждый. Вы греетесь об них 1 час. Электричество по 4 рубля за кВт*ч.
2 * 1 кВт * 1 ч * 4 руб/[кВт*ч] = 2 [кВт*ч] * 4 руб/[кВт*ч] = 8 руб
Пример 2.
У вас есть 1 обогреватель мощностью 1 кВт. Вы греетесь об него 2 часа. Электричество по 4 рубля за кВт*ч.
1 * 1 кВт * 2 ч * 4 руб/[кВт*ч] = 2 [кВт*ч] * 4 руб/[кВт*ч] = 8 руб
Обратите внимание на арифметику единиц измерения. Именно в ней кроется физический смысл вычислений.
кВт * ч = [кВт*ч]
[кВт*ч] / [кВт*ч] = 1
[кВт*ч] * руб / [кВт*ч] = руб * 1 = руб
[кВт*ч] + [кВт*ч] = [кВт*ч]
кВт/ч
кВт в час — единица скорости строительства электростанций. Основная характеристика электростанции — её установленная мощность (кВт). Суммарное количество электростанций построенное за некоторое время делённое на это время (ч) — скорость строительства (кВт/ч). На практике используется кратная ей — МВт/год.
Если Ваш текст не посвящён макроэкономическим показателям, то кВт/ч (как и кВт в час) в нём встречаться не должен.
Капитализация
Ещё раз посмотрим на единицу энергии: кВт*ч.
к — десятичная приставка «кило» (маленькая «к»). Десятичные приставки чувствительны к регистру и нажатие на SHIFT в неподходящий момент может привести к ошибке в миллиард раз и больше. К счастью, на данный момент не существует десятичной приставки «К» (если не считать двоичную K=1024).
Вт — сокращение от фамилии Ватт. Пишется с большой буквы, как и все имена.
ч — обычная единица. Пишется с маленькой буквы.
Тема, конечно, выглядит по-детски на фоне «Мифов современной популярной физики», но нужно иногда разбираться и с основами.
Источник: habr.com