Как да измервате електрическа енергия: Пълен водичник

Какво е електрическа енергия?

Електрическата енергия се дефинира като произведение на електрическа мощност и време, и се измерва в джоули (J). Един джоул електрическа енергия е равен на една ват мощност, изразходвана за една секунда. Математически, можем да запишем:

E=P×t

където,

• E е електрическата енергия в джоули (J)

• P е електрическата мощност в ватове (W)

• t е времето в секунди (s)

Електрическата енергия и мощност са тесно свързани понятия. Електрическата мощност е количеството електрически ток, който протича през контур поради определена напрежение разлика по него. Електрическата мощност е също така скоростта, с която електрическата енергия се доставя или изразходва от устройство или система. Електрическата мощност се измерва в ватове (W), които са равни на джоули в секунда (J/s). Математически, можем да запишем:

P=V×I

където,

• P е електрическата мощност в ватове (W)

• V е напрежението разлика в волтове (V)

• I е електрическият ток в ампери (A)

За да измерим електрическата енергия, трябва да знаем както електрическата мощност, така и продължителността на времето, за което тя се прилага или изразходва. Например, ако 100 W лампа е включена за 10 минути, то електрическата енергия, изразходвана от нея, е:

E=P×t=100 W×10×60 s=60,000 J

Единици за електрическа енергия

Джоул е стандартната единица за енергия в Международната система на мерки (SI), но тя е твърде малка за практически цели, когато се работи с големи количества електрическа енергия. Затова се използват други единици за измерване на електрическата енергия, като ват-час (Wh), киловат-час (kWh), мегават-час (MWh) и гигават-час (GWh). Тези единици се извеждат от умножаването на единицата за мощност (ват) по единицата за време (час).

• Ват-час (Wh) е количеството електрическа енергия, изразходвано от устройство или система, които използват една ват мощност за един час. Показва как бързо мощността се изразходва в течение на определено време. Един ват-час е равен на 3,600 джоула. Например, 15 W LED лампа изразходва 15 Wh електрическа енергия за един час.

• Киловат-час (kWh) е по-голяма единица за електрическа енергия, която често се използва за домашни прибори и фактури за електроенергия. Един киловат-час е равен на 1,000 ват-часа или 3.6 мегаджоула. Например, хладилник, който използва 300 W мощност, изразходва 300 Wh или 0.3 kWh електрическа енергия за един час.

• Мегават-час (MWh) е единица за електрическа енергия, която обикновено се използва за измерване на изхода или изразходването на големи електроцентрали или мрежи. Един мегават-час е равен на 1,000 киловат-часа или 3.6 гигаджоула. Например, въгленосърна електроцентрала с капацитет 600 MW произвежда 600 MWh електрическа енергия за един час.

• Гигават-час (GWh) е единица за електрическа енергия, която се използва за измерване на много големи количества електроенергия, произвеждани или изразходвани в продължение на дълги периоди от време. Един гигават-час е равен на 1,000 мегават-часа или 3.6 тераджоула. Например, общото изразходване на електроенергия в САЩ през 2019 г. беше около 3,800 TWh или 3.8 милиона GWh.

Следната таблица обобщава единиците за електрическа енергия и техните преобразувания:

Как да измерим електрическата енергия с метър

За да измерим електрическата енергия, ни е нужно устройство, което може да записва електрическата мощност и продължителността на времето, за което тя се прилага или изразходва. Такова устройство се нарича електрически енергийен метър или просто метър за енергия. Метърът за енергия е устройство, което измерва количеството електрическа енергия, изразходвано от жилище, бизнес или електрическо устройство. Той измерва общата мощност, изразходвана в течение на определен интервал от време и е калибриран в единици за фактуриране, най-често използваната от които е киловат-час (kWh). Метрите за енергия се използват в домакински и индустриални AC цепи за измерване на изразходването на мощност.

Има различни видове метри за енергия, в зависимост от технологията, дизайна и приложението. Някои от най-общи видове са:

• Електромеханични метри: Това са традиционните метри, които използват въртящ се метален диск и електромагнит, за да измерят електрическата мощност и да я записват на серия от циферблати или механичен брояч. Те също са известни като индукционни метри или Ферари метри. Те са прости, робусни и точни, но имат някои недостатъци, като механичен износ и изгаряне, 

  Награда