Kuidas mõõta elektrit: täpne juhend

Mis on elektriline energia?

Elektriline energia defineeritakse kui elektrilise võimsuse ja aeg korrutis, ja see mõõdetakse jouleides (J). Üks jouli elektrilist energiat on võrdne ühe watt võimsuse tarbimisega ühe sekundi jooksul. Matemaatiliselt saame kirjutada:

E=P×t

kus,

• E on elektriline energia jouleides (J)

• P on elektriline võimsus vatid (W)

• t on aeg sekundites (s)

Elektriline energia ja võimsus on tihedalt seotud mõisted. Elektriline võimsus on elektrivool, mis läbib tsirkuiti teatava pinge erinevuse tõttu sellel. Elektriline võimsus on ka kiirus, millega elektriline energia edastatakse või tarbitakse seadmes või süsteemis. Elektriline võimsus mõõdetakse vatides (W), mis on võrdsed joulitega sekundis (J/s). Matemaatiliselt saame kirjutada:

P=V×I

kus,

• P on elektriline võimsus vatides (W)

• V on pinge erinevus voltid (V)

• I on elektrivool ampeerides (A)

Et mõõta elektrilist energiat, peame teadma nii elektrilist võimsust kui ka aja kestust, mille jooksul see rakendatakse või tarbitakse. Näiteks, kui 100 W valgustit lülitatakse sisse 10 minutit, siis selle poolt tarbitav elektriline energia on:

E=P×t=100 W×10×60 s=60,000 J

Elektrilise energia ühikud

Joule on standardne energia ühik rahvusvahelises ühikutesüsteemis (SI), kuid see on liiga väike praktikaseks kasutamiseks suuremate elektriliste energiatega. Seetõttu kasutatakse elektrilise energia mõõtmiseks tavaliselt muude ühikute, nagu vatt-tund (Wh), kilovatt-tund (kWh), megavatt-tund (MWh) ja gigavatt-tund (GWh). Need ühikud tulenevad võimu ühiku (vatti) ja aja ühiku (tundi) korrutamisest.

• Vatt-tund (Wh) on elektrilise energia kogus, mida seade või süsteem tarbib, kui see võtab ühe vatti võimsust ühe tundi. See näitab, kui kiiresti võim tarbitakse aja jooksul. Üks vatt-tund on võrdne 3,600 jouliga. Näiteks 15 W LED-valgustit tarbib 15 Wh elektrilist energiat ühe tunni jooksul.

• Kilovatt-tund (kWh) on suurem elektrilise energia ühik, mida tavaliselt kasutatakse kodumajapidamiste seadmete ja tarbimiskontode korral. Üks kilovatt-tund on võrdne 1,000 vatt-tunda või 3.6 megajouliga. Näiteks külmik, mis võtab 300 W võimsust, tarbib 300 Wh või 0.3 kWh elektrilist energiat ühe tunni jooksul.

• Megavatt-tund (MWh) on elektrilise energia ühik, mida tavaliselt kasutatakse suurte elektrijaamade või võrkude väljund- või tarbimise mõõtmisel. Üks megavatt-tund on võrdne 1,000 kilovatt-tunda või 3.6 gigajouliga. Näiteks tollu-põhine elektrijaam, mille võime on 600 MW, toodab 600 MWh elektrilist energiat ühe tunni jooksul.

• Gigavatt-tund (GWh) on elektrilise energia ühik, mida kasutatakse väga suuri elektri tootmise või tarbimise koguseid pikka aega mõõtmiseks. Üks gigavatt-tund on võrdne 1,000 megavatt-tunda või 3.6 terajouliga. Näiteks Ameerika Ühendriikide kogu elektritarbimine 2019. aastal oli umbes 3,800 TWh või 3.8 miljon GWh.

Järgnev tabel kokkuvõtab elektrilise energia ühikud ja nende teisendused:

Kuidas mõõta elektrilist energiat meetriga

Elektrilise energia mõõtmiseks vajame seadet, mis saab registreerida elektrilist võimsust ja aja kestust, mille jooksul see rakendatakse või tarbitakse. Sellist seadet nimetatakse  elektrilise energia meetriga või lihtsalt  energiameetriga. Energiametri on seade, mis mõõdab elektrilist energiat, mida tarbib elamu, äri või elektriga varustatud seade. See mõõdab kogu tarbitavat võimu aja jooksul ja on kalibreeritud arveühikutes, kõige levinum on kilovatt-tund (kWh). Energiametreid kasutatakse kodumaistes ja tööstuslikes voolukirju võrkudes võimsuse tarbimise mõõtmiseks.

On olemas erinevaid energiametreid, sõltuvalt tehnoloogiast, disainist ja rakendusest. Mõned tavalised tüübid on:

• Elektromehaanilised meetrid: Need on traditsioonilised meetrid, mis kasutavad keerlevat metallplatina ja elektroima elektrilise võimsuse mõõtmiseks ja registreerimiseks mitme diali või mehaanilise loendi abil. Neid nimetatakse ka induktsioonmeetriteks või Ferraris-meetriteks. Need on lihtsad, range ja täpne, kuid neil on mõned puudujäägid, nagu mehaaniline sõrmepaber, tundlikkus manipuleerimisele ja magnetilise segadusele, ning võimetus reageeriva võimu või võimu kvaliteedi mõõtmiseks.

• Elektroonilised meetrid: Need on modernsed meetrid, mis kasutavad elektroonilisi tsirkuite ja sensorit elektrilise võimsuse mõõtmiseks ja selle näitamiseks digitaalsel ekraanil või edastamiseks kaugsystemile. Neid nimetatakse ka tahkeolukorra meetriteks või digimeetriteks. Nad omavad palju eeliseid elektromehaaniliste meetrite ees, sealhulgas suuremat täpsust, väiksemat hooldust, kaugnäitamist ja kommunikatsiooni, mitme tarifivalikut, ja täiustatud funktsioone, nagu nõudluse reageerimine, laadiprofiili analüüs ja võimu kvaliteedi analüüs.

• Tarkvarameetrid: Need on täiustatud meetrid, mis kasutavad digite