Skirtumas tarp elektros energijos ir elektros galios

Informatec Digital » Ištekliai » Skirtumas tarp elektros energijos ir elektros galios

La elektros energija ir galia Tai dvi sąvokos, kurias matome visur: elektros energijos sąskaitose, prietaisų etiketėse, sutartyse su energijos tiekėjais ir net kalbėdami apie atsinaujinančios energijosTačiau labai dažnai jie painiojami ir vartojami taip, tarsi būtų tas pats, kai iš tikrųjų jie apibūdina skirtingus dalykus ir yra skaičiuojami skirtingai.

Aiškiai supraskite Kas yra galia (kW) ir kas yra energija (kWh)? Tai padeda suprasti jūsų elektros energijos sąskaitą, pasirinkti tinkamą sutartyje numatytą galią, įvertinti, kiek elektros energijos sunaudoja jūsų prietaisai, ir atlikti realistinį vertinimą. savarankiško vartojimo sistema arba baterija. Ramiai išanalizuokime visas šias sąvokas, pasitelkdami paprastas formules, skaitinius pavyzdžius ir keletą gudrybių, kad jų niekada nebepamirštumėte.

Elektros energija: kas tai yra ir kaip ją apskaičiuoti

Kai mes kalbame apie elektros energija Kalbame apie greitį, kuriuo prietaisas transformuoja elektros energiją į kitos rūšies energiją (šviesą, šilumą, judesį, garsą ir kt.). Paprastai tariant, tai yra energijos kiekis, kurį prietaisas gali sunaudoti arba tiekti bet kuriuo momentu.

La potencia se mide en vatai (W) tarptautinėje sistemoje, nors buitinėje ir profesinėje srityje labai įprasta naudoti daugiklius, pvz. kilovatas (kW), megavatų (MW) o el gigavatas (GW)Kad būtų aiškiau, pagrindiniai atitikmenys yra šie:

• 1kW = 1.000W
• 1 MW = 1.000 kW
• 1 GW = 1.000 MW

Paprastoje nuolatinės arba kintamosios srovės grandinėje, elektros galia P Jis apskaičiuojamas pagal pačią paprasčiausią formulę:

P = I · U

Kur I yra srovės stipris amperais (A) ir U Tai įtampa voltais (V). Rezultatą gauname vatai (W), kuris atitinka džaulius per sekundę (J/s), t. y. energiją per laiko vienetą.

Kai matote 100 W galios lemputę, 2.000 W galios viryklę arba 1.500 W galios plaukų džiovintuvą, tai jums sako... galia, kurios prietaisas gali pareikalauti arba transformuoti veikdamasKuo didesnė galia, tuo didesnė „jėga“ arba gebėjimas atlikti darbą per tą patį laiką.

Kad būtų aiškiau, įsivaizduokite tris mažai energijos naudojančias lemputes 8 W, 15 W ir 23 WVisos jos elektrą paverčia šviesa ir šiek tiek šilumos, tačiau 23 W lemputė per sekundę tiekia daugiau energijos, todėl per tą patį laiką apšviečia daugiau. Būtent šis skirtumas ir daro ją tokią naudingą. elektros energija.

Paprasti galios skaičiavimo pavyzdžiai

Praktiškai galios skaičiavimai paprastai grindžiami tinklo įtampa ir per prietaisą tekančia srove. Jei turite vienfazį buitinį elektros tiekimą su 220 V (arba 230 V, priklausomai nuo šalies), galite saugiai taikyti formulę P = V · I.

Įsivaizduokite lemputę, prijungtą prie 220 V tinklo, per kurią teka srovė 0,45Galia bus tokia:

P = 220 V 0,45 A = 99 W (apie 100 W)

Ir atvirkščiai, jei žinote lemputės galią ir tinklo įtampą, galite nustatyti intensyvumas kuris per jį praeina sprendžiant formulę:

I = P/V

Su lempa 100 W Esant 220 V įtampai, gautume:

I = 100 W / 220 V ≈ 0,45 A

Šie paprasti skaičiavimai yra labai naudingi nustatant kabelių, saugiklių ar kištukų dydžius, taip pat norint susidaryti vaizdą apie kiek srovės sunaudoja kiekvienas įrenginys? kai prijungiate jį prie tinklo.

Omo dėsnis ir jo ryšys su galia

Norint užbaigti galios vaizdą, verta prisiminti Ohmo įstatymasŠis dėsnis jungia tris pagrindinius elektros dydžius: įtampą, srovę ir varžą. Jį suformulavo Georgas Simonas Omas, ir jis išreiškiamas taip:

R = ΔV / I

Kur R yra varža omais (Ω), ΔV yra potencialų skirtumas voltais (V) ir I yra srovės stipris amperais (A). Iš šios išraiškos gaunami praktiškiausi uždavinių sprendimo būdai:

• I = ΔV / R (Jei žinote įtampą ir varžą, galite apskaičiuoti srovę).
• ΔV = R · I (Jei žinote varžą ir srovę, galite sužinoti įtampą).

Taikant Omo dėsnį kartu su galios išraiška P = V · I, galima gauti ir kitus būdus, kaip išreikšti galią kaip varžos arba srovės funkciją. Taigi, jei V pakeisime R·I, gausime:

P = V · I = (R · I) · I = R · I²

Šie santykiai P = R · I² Tai labai naudinga analizuojant, kiek šilumos susidaro rezistoriuje arba kiek įkaista laidininkai, kai per juos praeina srovė.

Pažvelkime į labai paprastą pavyzdį: jei rezistorius 15 Ω Praeina srovė 30, potencialų skirtumas bus:

V = R · I = 15 Ω · 30 A = 450 V

Kitame pratime, jei jūsų pasipriešinimas yra 100 Ω patiriamas stresas 12 VIntensyvumas bus:

I = ΔV / R = 12 V / 100 Ω = 0,12 A

Elektros energija: kas tai yra ir kaip ji matuojama

La elektros energija atstovauja bendras per tam tikrą laiką atliktų elektros darbų kiekisNors galia yra „kiek energijos per sekundę įrenginys gali apdoroti“, energija nurodo, kiek elektros energijos jis suvartojo arba pagamino per tam tikrą laikotarpį.

Elektriniame lauke energiją galima išmatuoti džauliai (J)Tačiau vidaus vartojimui, pramoniniam naudojimui ir sąskaitų faktūrų išrašymui beveik visada vartojamas [trūkstamas terminas]. vatvalandė (Wh) ir, svarbiausia, kilovatvalandė (kWh)Šią informaciją matote savo elektros energijos sąskaitoje: atsiskaitymo laikotarpiu suvartota energija.

Pagrindinis galios, laiko ir energijos santykis yra toks:

E = P · t

Kur E Tai energija, P galia ir t veikimo laikas. Jei P išreiškiamas kW, o t – valandomis, E gaunamas kWhGalite dirbti vatais ir sekundėmis, kad gautumėte energijos per džauliai su šiais atitikmenimis:

• 1 kWh = 1 kW · 1 val.
• 1 kWh = 1.000 W · 3.600 s
• 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J

Pagrindinė idėja yra ta, kad Energija kaupia galios poveikį laikui bėgantMažos galios prietaisas, paliktas įjungtas daugelį valandų, gali sunaudoti daugiau energijos nei labai galingas, naudojamas tik kelias minutes per dieną.

Aiškūs elektros energijos pavyzdžiai

Įsivaizduokite, kad įjungiate tik vieną 100 W šaldytuvas jūsų namuose. Jei sausio 1 d. prijungsite tik vienai valandai, suvartojimas bus:

E = 100 W · 1 val. = 100 Wh = 0,1 kWh

Jei vietoj to įjungsite po valandą per dieną visą mėnesį (31 diena), bendra suma gaunama padauginus tą paros energijos kiekį iš 31:

E = 31 100 Wh = 3 100 Wh = 3,1 kWh

Šiuo atveju šaldytuvo galia Jis vis dar 100 W (tai nesikeičia), bet suvartojamos energijos Mėnesinis energijos suvartojimas didėja kartu su naudojimo laiku. Įprastame namų ūkyje, kuriame veikia daug daugiau prietaisų (apšvietimas, šaldytuvas, skalbimo mašina, kompiuteris, elektrinis šildymas ir kt.), metinis energijos suvartojimas gali lengvai siekti kelis megavatvalandės (MWh).

Kitas labai iliustruojantis pavyzdys: šaldytuvas 200 W prijungtas prie 220 V tinklo, kuris veikia 5 valandųTaikant formulę:

E = P · t = 200 W · 5 val. = 1.000 Wh = 1 kWh

Jei turite televizorių 120 W Jei įjungtas 2 valandoms, skaičiavimas būtų toks:

E = 120 W · 2 val. = 240 Wh = 0,24 kWh

Tada šios vertės dauginamos iš kWh kaina kurį jūsų energijos tiekėjas ima už sąskaitos energijos dalies sumos gavimą.

Analogijos, padedančios geriau suprasti galią ir energiją

Kartais labai naudinga kreiptis į palyginimai su kasdienėmis situacijomis kad šios sąvokos įsitvirtintų. Yra trys klasikinės analogijos, kurios labai gerai veikia: automobilis, vanduo ir net šviesos kardas.

Vairuojant automobilį, galia gali būti siejamas su momentinis greitis (km/h), o galia būtų lygiavertis tam, viso nuvažiuoto atstumo (km). Galite važiuoti greitai (didelė galia) trumpą laiką ir įveikti kelis kilometrus (maža bendra energija) arba važiuoti santykinai lėtai (maža galia) daugelį valandų ir įveikti daug kilometrų (didelė sukaupta energija).

Kažkas panašaus nutinka ir su žarna bei kibiru vandens. vandens srautas litrais per sekundę tai būtų galiakol vandens kiekis, kuris patenka į kibirą būtų bendras litrų skaičius, t. y. galiaLabai didelis srautas kibirą pripildo greitai; mažas užtruks ilgiau, bet jei jį palaikysite pakankamai ilgai, jis galiausiai jį taip pat užpildys.

Yra ir daugiau keistų, bet ne mažiau naudingų palyginimų: apskaičiuota, kad a šviesos kardas reikėtų įsakymo 28 kW galios veikti. Jei herojus jį naudotų 15 minučių, reikalinga energija būtų:

Energija = 28 kW · (15 min. / 60 min./val.) = 7 kWh

Jei jis kovotų 3 valandas iš eilės, sunaudotų energijos:

Energija = 28 kW · 3 val. = 84 kWh

Sabero galia nesikeičia (ji išlieka 28 kW), bet Bendra energija Jis didėja, kuo ilgiau prietaisas lieka įjungtas, o tai būtent ir nutinka su bet kuriuo tikru elektros prietaisu.

Galios ir energijos panaudojimas saulės energijoje

Fotovoltinėje sistemoje galia Paprastai jis išreiškiamas kilovatai (kW) ir rodo momentinį [neaišku] generavimo pajėgumą. Ši galia kinta visą dieną priklausomai nuo saulės spinduliuotės, saulės padėties ir oro sąlygų.

La pagaminta energija saulės energijos įrenginys išreiškiamas kilovatvalandės (kWh) ir gaunamas susumuojant kiekvienu momentu per tam tikrą laikotarpį sugeneruotą energiją. Įprastame stebėjimo grafike vertikali ašis žymi galia (kW) ir horizontalioje ašyje laikas. paviršius po kreive Galia yra tiksliai bendra pagaminta energija (kWh).

Pavyzdžiui, jei tam tikrą valandą sistema generuoja vidutinį 3 kWŠioje juostoje gauta energija bus:

Energija = 3 kW · 1 val. = 3 kWh

Jei dienos pabaigoje matote, kad jūsų įrenginys tiekia energiją 21 kWh, galite įvertinti ekonominės santaupos Padauginus šią energiją iš jūsų energijos tiekėjo tarifo, esant 0,18 €/kWh kainai, dienos sutaupymas būtų:

Sutaupyta = 21 kWh · 0,18 €/kWh = 3,78 €

Tas pats samprotavimas taikomas ir vertinant mėnesinę ar metinę produkciją: pakanka sudėkite kWh kiekviename intervale sugeneruotą energijos kiekį ir padauginkite jį iš kWh kainos, kurią sutaupysite nebepirkdami tos energijos iš tinklo.

Baterijos: energijos talpa ir iškrovimo galia

Baterijose taip pat aiškiai išskiriamos dvi sąvokos: energijos talpa ir didžiausia galiaTalpa nurodyta kWh ir įprasta iškrovimo arba įkrovimo galia kW.

Tarkime, kad baterija su 10 kWh talpa ir nuolatinė galia 5 kWTai reiškia, kad jis gali nuolat tiekti ne daugiau kaip 5 kW galios. Jei jį naudosite maksimaliu galingumu, teorinis iškrovimo laikas būtų:

Laikas = Energija / Galia = 10 kWh / 5 kW = 2 val.

Todėl kartais kalbame apie „2 valandų“ arba „4 valandų“ baterijas ir pan., priklausomai nuo jų talpos ir tiekiamos galios santykio. akumuliatoriaus galia nustato, kiek vienu metu gali maitinti (šaldytuvas, apšvietimas, oro kondicionierius ir kt.), o sukaupta energija Tai rodo, kiek laiko jis gali atlaikyti tokias apkrovas.

Įprastam šaldytuvui gali prireikti apie 300 W kai įjungiamas kompresorius. Jei jis veikia vidutiniškai 6–8 valandas per dieną, apytikslis jo suvartojimas bus apie 2 kWh per dienąTa energija turės būti tiekiama izoliuotoje arba atsarginėje sistemoje iš akumuliatoriaus arba saulės baterijų.

Energija, išsisklaidanti kaip šiluma: Džaulio dėsnis

Kai elektros srovė praeina per laidininką arba komponentą su varža, dalis elektros energija neišvengiamai virsta šilumaŠis reiškinys apibūdinamas vadinamuoju Džaulio įstatymas, kuris kiekybiškai įvertina pagamintą šiluminę energiją.

Džaulio dėsnio matematinė išraiška, skirta per laiko vienetą išsklaidytai energijai (t. y. šiluminei galiai), gali būti parašyta taip:

Q = I² · R · t

Kur Q Tai energija džauliais, I srovė amperais, R varža omais ir t laikas sekundėmis. Jei norite išreikšti energiją kalorijų Vietoj džaulių naudojamas apytikslis konversijos koeficientas. 1 kalorija ≈ 4,18 J, kuris paprastai apytiksliai atitinka 0,24 kai apverčiame santykius:

Q (kal) = 0,24 · I² · R · t

Įsivaizduokite elektrinį prietaisą, kurio varža yra 30 Ω per kurį teka srovė 4prijungtas prie 120 V maitinimo šaltinio. Jei jis lieka įjungtas ilgiau 10 minučių (600 sekundžių), energija, paversta šiluma kalorijomis, bus:

Q = 0,24 · (4 A)² · 30 Ω · 600 s

Q = 0,24 · 16 · 30 · 600 = 0,24 · 288 000 = 69 120 kalorijų

Šis poveikis yra atsakingas už kabelių, viryklių, kaitlenčių, skrudintuvų kaitinimo elementų šildymas ir kiti prietaisai, kurių veikimas pagrįstas būtent elektros energijos pavertimu šiluma.

Buitinių elektros prietaisų galia ir energija

Visų buitinių prietaisų specifikacijų lentelėje pateikiama tokia informacija: įtampa, dažnis, vardinė galia o kartais ir vidutinį suvartojimą. Šalyse, kurių tinklas panašus į Ispanijos, tipinė įtampa yra 220-230 V ir dažnis 50 Hz.

La nominali galia W Informacija, kurią matote kiekviename įrenginyje, nurodo, kiek energijos per sekundę jis gali transformuoti. Tai pagrįsta energijos formule. E = P · tTaip pat galite įvertinti kWh suvartojimą, jei žinote apytikslį naudojimo laiką. Pažvelkime į pavyzdinę lentelę su kai kuriais įprastais prietaisais:

Elektros prietaisas	Galia (W)	Energijos suvartojimas per 1 valandą (kWh)
dulkių siurblys	1.000	1
Kompiuteris	400	0,4
Skalbimo mašina	500	0,5
Elektrinė viryklė	2.000	2
Plaukų džiovintuvas	1.500	1,5

Jei imsime Plaukų džiovintuvas Pavyzdžiui, esant 1.500 W galiai ir naudojant ją vieną valandą nepertraukiamai, suvartojimas bus:

E = 1.500 W · 1 val. = 1.500 Wh = 1,5 kWh

Lyginant greitai paaiškėja, kad vienas 2.000 W elektrinė viryklė Tai vienas iš prietaisų, sunaudojančių daugiausiai energijos per valandą (2 kWh), tuo tarpu... 400 W kompiuteris Jis sunaudoja gerokai mažiau (0,4 kWh per valandą). Ir čia skirtumas tarp momentinė galia y Sukaupta energija priklausomai nuo naudojimo laiko.

Pagrindiniai galios (kW) ir energijos (kWh) skirtumai

Atsižvelgiant į visa tai, kas išdėstyta pirmiau, dabar galima labai aiškiai pasakyti, kad esminis skirtumas tarp elektros energijos ir energijoskuris yra glaudžiai susijęs su laiku. Nors abu kiekiai yra susiję ir sąskaitose faktūrose bei sutartyse nurodomi kartu, jie nematuoja to paties dalyko.

Pirma, elektros energija Tai momentinis dydis: jis rodo greitis, kuriuo energija suvartojama, generuojama arba perduodama tam tikru momentuJis matuojamas vatais (W) arba kilovatais (kW) ir apibūdina „greitį“, kuriuo sistema atlieka elektros darbą.

La elektros energijaKita vertus, tai reprezentuoja bendras per laiko intervalą sunaudotos arba pagamintos energijos kiekisJis matuojamas vatvalandėmis (Wh), kilovatvalandėmis (kWh) arba didesniais vienetais, pvz., MWh. Jis gaunamas padauginus galią iš veikimo laiko.

Pagrindinius skirtumus galime apibendrinti taip:

• Ryšys su laikuGalia reiškia momentinę arba vidutinę vertę per trumpą laikotarpį; energija kaupia galią per visą naudojimo laikotarpį.
• Matavimo vienetasgalia išreiškiama W arba kW; energija – Wh, kWh, MWh ir kt.
• Poveikis įstatymo projektuiSutartinė galia (kW) yra fiksuota sąlyga, už kurią mokate, net jei beveik jos nevartojate; suvartojama energija (kWh) yra kintama ir priklauso nuo to, kiek dažnai naudojate prietaisus.

Šnekamojoje kalboje galėtume sakyti, kad Galia yra kaip greitkelio plotis (kiek automobilių gali važiuoti vienu metu), tuo tarpu Energija yra bendras pravažiavusių automobilių skaičius juo per dieną. Labai platus greitkelis, kuriame beveik nevažiuotų automobiliai, turėtų daug pralaidumo (daug galios), bet cirkuliuotų mažai bendros energijos.

Kaip energija ir galia rodomi jūsų elektros energijos sąskaitoje

Atidžiai pažiūrėję į bet kurią elektros energijos sąskaitą, pamatysite, kad joje visada yra du skirtingi terminai: galios terminas ir energijos terminasKiekvienas iš jų apskaičiuojamas ir apmokestinamas skirtingai.

Skambutis samdoma potencija Tai yra maksimalus energijos kiekis (kW), į kurį turite teisę pagal savo sutartį. Ši vertė yra fiksuota ir paprastai mokama kaip mokestis už kW per dieną arba už kW per metus, neatsižvelgiant į tai, ar iš tikrųjų pasiekiate tokį naudojimo lygį. Per didelė galia reiškia permoka kiekvieną mėnesį už galimybę, kurios jums gali ir nereikėti.

El energijos terminas atspindi kWh, kuriuos iš tikrųjų suvartojote Atsiskaitymo laikotarpiu suvartojimas matuojamas skaitikliu. Šis suvartojimas padauginamas iš jūsų sutartyje numatytos kWh kainos (kuri gali skirtis priklausomai nuo paros laiko, jei taikote kainodarą pagal naudojimo laiką) ir, pridėjus rinkliavas ir mokesčius, sudaro kintamąją jūsų sąskaitos dalį.

Suprasdami skirtumą tarp šių dviejų sąvokų, galite tiksliai suderinti sutartyje numatytą galią pagal savo įpročius, išvengti automatinio atjungimo už turimos galios viršijimą ir rasti tarifus, atitinkančius jūsų energijos vartojimo modelį. Stebėjimo įrankiai ir išmanieji skaitikliai Jie padeda tiksliai išsamiai išanalizuoti energijos poreikio kreivę ir suvartojamą energiją, siekiant pakoreguoti sutartį ir sumažinti elektros energijos sąnaudas neprarandant komforto.

Kai suprantate, ką iš tikrųjų reiškia jūsų sąskaitos sąlygos, tampa daug lengviau įvertinti, ar verta mažinti sutartyje numatytą energijos kiekį, keisti tarifą ar investuoti į efektyvumo priemones, tokias kaip mažiau energijos vartojantys prietaisai, LED apšvietimas ar net savarankiško vartojimo sistemos su baterijomis.

Įvaldyti skirtumą tarp elektros energija ir galiaMokėjimas skaityti matavimo vienetus (W, kW, Wh, kWh), suprasti paprastas formules, tokias kaip P = V · I ir E = P · t, ir susieti visa tai su savo sąskaita ir faktiniu prietaisų veikimu, suteikia jums daug palankesnę poziciją valdant savo vartojimą. Galiausiai, supratimas, kaip elektros energija teka ir transformuojama jūsų namuose ar verslo patalpose, yra labai svarbus sprendžiant, kokią energijos galią sudaryti sutartis, kokius prietaisus pirkti, kaip juos naudoti ir kurios investicijos į efektyvumą ar savarankišką vartojimą yra prasmingiausios jūsų piniginei ir aplinkai.