Что может быть проще, чем определить потребляемую мощность в квартире? Только напряжение. Или сопротивление? Ах да, надо только прочитать, что такое мощность и чему она равна для конкретного прибора. А что для этого нужно? Правильно, всего лишь произвести измерение мощности, при необходимости просуммировать полученные значения, взять интегральную составляющую нагрузки, в зависимости от времени суток и использования приборов, и вопрос как определить мощность, отложен в папку самых простых вопросов домашнего электрика. Вы опечалены тем, что ничего не поняли? Давайте вместе разберёмся, о чём умалчивает энергетик, электрик и производитель прибора. Может это поможет внести ясность, сколько же электроэнергии потребляет холодильник, самый безобидный бытовой прибор, пишет сайт Obelektrike.
Подводные камни в простой арифметике или почему 2+2 равно пяти, если мы считаем мощность прибора?
Теоретически всё просто, вспомним, что такое мощность – это ВАТТ. Значит, нам нужно раздобыть ваттметр, включить его в щиток и получить итог.
Всё стало ясно как безоблачный рассвет? Ах, нет, надо сначала включить ВСЕ приборы. Правда, почему-то автоматы отключились. Но мы обманем, включим половину приборов, измерим, потом включим другую половину и получим значение мощности в целом по квартире. Потом, этим же ваттметром измерим значения для каждого прибора отдельно, и просуммируем результат. Потом возьмем паспорта приборов и сложим указанные мощности, не забыв про лампочки. Не забудем учесть кривые взаимодействий, которые позволят нам принять во внимание детали:
и данные у нас в кармане. Хотите предсказание? Получив эти три очень отличающие цифры, Вы зададите вопрос – Мы произвели честное измерение потребляемой мощности, почему значения отличаются так значительно? Ответ не так тривиален, как кажется на первый взгляд, этому и посвящена наша статья. Итак, первый подводный камень – измерение мощности, произведённое разными способами, даёт различные результаты. С одной стороны противоречие, ведь мощность это физическая величина, она не может меняться в зависимости от способа измерения. Противоречие в том, что она и не меняется. Иначе говоря, если Вы знаете, сколько потребляет электроэнергии холодильник в сутки, Вы знаете мощность, и наоборот. А эта величина как раз и будет константой. Только вот как правильно определить эту константу? Причём мы желаем узнать это, не получая диплом энергетика, поскольку нам нужна цифра в квитанции об оплате электричества, а не диплом специалиста – теоретика. Откроем карты. Вторым подводным камнем этой проблемы является невозможность определить точно значение потребляемой мощности отдельного прибора в неизолированной сети. То есть, пока Вы не принесёте прибор в лабораторию, где источник питания будет питать только этот прибор и провода, которые к нему идут, точного значения мощности Вы не получите. А это та самая цифра, которая написана в паспорте изделия.
На заметку: помните, что значение мощности в паспорте изделия указано для идеальных условий – неизменное напряжение, отсутствие потребителей на данном участке сети, нормальные условия эксплуатации (внешняя температура и пр.), а также качественные провода. Если значение в паспорте уменьшить на 7%, то Вы получите примерное значение идеального испытания на заводе. А если прибавите 10%, то получите что-то около честного значения реально потребляемой энергии и мощности.
Есть ещё несколько подводных камней в простой задачке на арифметику – как определить мощность, то есть посчитать или спрогнозировать, или оценить.
Определение мощности задача нетривиальная, хорошо, но нам нужна цифра!
Прежде, чем доберёмся до цифры, рассмотрим несколько способов посчитать мощность, в том числе бытовых приборов и всей квартиры в целом. Начнём с простых методов:
- Статистически суммарный: включаем в квартире последовательно всё что можно и в течение часа отслеживаем, сколько киловатт насчитает счётчик. Эту процедуру необходимо проделать дважды – в моменты пиковой загрузки (вечером) и паузы (обычно днём). Правильнее всего ориентироваться на данные двух (трёх) тарифных счётчиков в Вашем регионе. Для каждого тарифа указа временной интервал. Таким образом, мы проводим измерение потребляемой мощности объекта – квартиры в целом. Полученные значения суммируем и находим среднее значение киловатт по счётчику. Самый правильный интервал наблюдений именно час. Дальше, проще. Допустим, за час мы потребили 10 киловатт. Значит суммарная мощность работающих потребителей в квартире 10 кВт. Правильно? И да, и нет. Она на самом деле немного больше. Не все приборы используют прямую зависимость сила тока – напряжение = мощность (это лампы накаливания, например), большинство, имеет понижающий коэффициент — cos φ, который меньше единицы. Для средней квартиры значение реально потреблённой мощности с учётом работы всех приборов и ламп составит примерно 6-7 кВт. Заметим, что это самый честный, хотя и самый неточный способ определения реально потребляемой мощности в отдельно взятой квартире.
- Статически интегральный: включаем прибор, выключив всё остальное, и производим такие же замеры. Два – три раза по часу. Берём среднее арифметическое и получаем соотношение мощности прибора из паспорта и реально потребляемой в быту. Мы не развлекались – мы получили поправочный коэффициент, прежде чем решили, как определить мощность, потребляемую квартирой. То есть использование этой поправки позволит нам довольно точно получить значение потребляемой мощности любым прибором, а в сумме всю потребляемую мощность. Ещё раз. Если чайник с паспортной мощностью 1 КВт потребляет фактически 0,8, то с такой же поправкой 0,8 потребляемая мощность будет и у всех остальных приборов в этой квартире с очень высокой вероятностью. Обратите внимание, что данные эти будут действительно именно для отдельной сети, у соседей это значение может быть другим!
- Расчетный: это прямой арифметический способ — сложить паспортные данные мощности всех приборов, учесть коэффициентcos φ, добавить мощность ламп освещения (применив поправки для разных типов, накаливания, энергосберегающих, светодиодных и т.д.), и прибавив 2-3% на потери в сети квартиры. Это тоже будет оценочное значение, и тоже довольно честное.
- Измерительный: cамый сложный и трудозатратный по времени процесс, но и самый точный. При помощи мультитестера (если умеете обращаться), или ваттметра проводим последовательно измерение мощности приборов. Суммируем. Желательно, чтобы во время измерений остальные потребители в квартире не работали.
- Нормативный: самый простой, использовать его лучше всего для проверки своих измерений. Существуют таблицы нормативного потребления мощности для разных квартир с разным набором приборов. Примерно как тут, только это в качестве примера:
Этим цифрам можно доверять, получив несколько значений для своей, сверьте с предлагаемыми данными, только имейте в виду, предел разброса значений 10-12%, то есть если даже Ваша квартира точно соответствует справочной величине по параметрам, разница в мощности 100 и 112 Ватт это нормально.
В заключение будет ещё несколько способов быстро и примерно оценить потребляемую мощность, но закончить раздел хотелось бы примером, почему 2+2 не всегда 4. Приборы, потребляющие электроэнергию, не всегда используют её безвозвратно, поскольку некоторые создают реактивную мощность. При правильном использовании, часть этой энергии возвращается в сеть, и вроде бы должна «открутить счётчик назад». Но этого не происходит. Обдумайте эту фразу. Это корень наличия подводных камней в задаче «Как определить мощность», поскольку прямые действия с силами тока, напряжениями и сопротивлениями цепи не дают однозначной цифры. Ток как вода, течёт туда, где ниже…
Рассмотрим пример тривиальной одноконтурной машины Карно. При любых вариантах включения, даже с помощью понижающих трансформаторов, таймеров и прочего, она использует всю энергию. Не вернув ничего. Двухконтурная машина может частично обеспечить возврат, за счет рекуперации энергии, или отложенного потребления. Это новый тренд в приборах использующих электричество – рекуперация, поэтому почитайте отдельно, за такими потребителями энергии будущее бытовой энергетики. Почему мы выбрали именно машины Карно для примера? Дело в том, что они обеспечивают прямой цикл преобразования электроэнергии, и стали первым примером возврата излишков обратно в сеть. Беда в том, что наши счётчики категорически не умеют останавливаться, и даже при использовании приборов с рекуперацией продолжают прибавлять возвращаемую энергию к нашим счетам.
А Вы-то удивлялись, причём тут вопрос, сколько потребляет энергии холодильник. Строго говоря, если его не открывать долгое время – почти нисколько. Поэтому вопрос, сколько он потребляет мощности, и стал таким важным. Холодильник потребляет энергию тогда, когда обнаружил, что внутри стало тепло. И он охлаждает. Беда в том, что он всегда охлаждает чуть больше чем надо, и тогда начинает «нагревать». Так вот, нагрев холодильником своих ящиков, сопровождается возвратом энергии в сеть. Правда этого не замечает счётчик. Но зато это видят приборы, которые мы использовали для того, чтобы провести измерение потребляемой в квартире мощности. Отсюда и ошибки, точнее разница в значениях, полученных различными способами.
В заключение несколько фактов, которые позволят осмыслить прочитанное
Главная задача квартиранта не в том, как определить мощность, а в том, как противодействовать новым веяниям по ограничению этой самой мощности для отдельно взятой квартиры. Превентивные меры по принудительному ограничению доступной энергии можно принять уже сегодня. Энергосберегающее освещение, таймеры принудительного отключения, тот же холодильник отлично работает с 5-ти программным таймером, который ночью включает генератор холода раз в два часа, а днём на 15-ть минут в час. Практика доказала, что температура внутри при этом примерно такая же, как и при обычном использовании. Таймеры запрета включения техники до начала ночного тарифа. Посудомоечные, стиральные машины и пр., все, что Вам не нужно днём. Рубильник отключения квартиры на день (если нет аквариума конечно), которым можно обесточить квартиру, если в ней никого не будет. Разумеется, линия холодильника несчастного должна быть отдельной в этом случае.
Периодическая проверка и измерение мощности в квартире поможет оценить, как наличие избыточного количества приборов отразится на кошельке. Раз в полгода, с использованием одинакового способа оценки поможет понять разницу. Только не сравнивайте измерения, сделанные разными способами!
И для понимания проблемы, несколько способов, назовём их дедовскими, как можно измерить мощность прибора подручными средствами. Подручные это сильно сказано, но тем не менее:
- Счётчик электроэнергии с диском: на панели нанесена маркировка, которая показывает, сколько оборотов диска соответствует потреблённой мощности. При замене счетчиков, такой возвращается владельцу. Используйте его как ваттметр. Достаточно подключить параллельно к новому, электронному и посчитать количество оборотов за единицу времени. Учитывая, что он своё отжил, можно снять корпус, аккуратно отодвинуть барабан с цифрами, обнулить значения и снова вставить на место (это простая операция), что займёт минут десять времени. Теперь, если включить этот модернизированный счётчик в сеть квартиры, и засечь время, можно по количеству оборотов диска определить затраченную мощность.
- На заметку! Можно подобрать диск с цифрами, который соответствует примерно одному обороту, убрав остальные. Тогда Вы по последней цифре будете иметь количество не киловатт, но именно оборотов счётчика!
- Ваттметр: мы, наверное, надоели с этим прибором уже, но он очень полезный. Его можно вечером положить в щиток в подъезде, подключив к своей квартире и утром забрать, переписав показания. Как включить? Проще простого:
За пять- шесть таких операций Вы получите очень точное представление о том, сколько мощности потребляет Ваша квартира.
- Удар ниже пояса. Напишите жалобу в энергетическую компанию, которая обслуживает Вашу квартиру. Предъявите претензию, что мощность, потребляемая в квартире меньше, чем считает счётчик. Подготовьтесь заранее. Своевременный случай – ремонт. Напилите плитку плиткорезом, нарежьте штробы в стенах, удалите следы ремонта и пишите кляузу – требую произвести измерение потребляемой мощности в моей квартире, поскольку меня обманывают энергетики. Потребление энергии этими устройствами значительное, отмахнуться энергетики не смогут. После их появления, предложите мировое соглашение – они делают замеры мощности квартиры, и дают Вам документ (можно и не подписанный, нас же не печати интересуют), а Вы в ответ идёте на мировую и оплачиваете «ошибочный перерасход энергии». Это ненаказуемо и вполне легально. Зато у Вас будет документ с данными от профессионалов, и возможно даже с параметрами замера сопротивления изоляции в квартире, что очень полезно для домашнего электрика.
А самое главное, помните, что мощность, сила тока и сопротивление цепи это не только законы Ома, но и сложные процессы внутреннего взаимодействия всех участков электросети, даже такой, казалось бы, простой, как обычная квартира.