Hogyan mérjük az elektromos energiát: Egy kifejezéses útmutató

Mi az Elektromos Energia?

Az elektromos energia definíció szerint az elektromos teljesítmény és a idő szorzata, és joule-ban (J) mérhető. Egy joule elektromos energia egyenlő egy watttel fogyasztott teljesítménnyel egy másodpercre. Matematikailag írhatjuk:

E=P×t

ahol,

• E az elektromos energia joule-ban (J)

• P az elektromos teljesítmény wattban (W)

• t az idő másodpercben (s)

Az elektromos energia és a teljesítmény közeli fogalmak. Az elektromos teljesítmény azonosítja, hogy mennyi elektromos áram folyik át egy áramkörön adott feszültség különbség mellett. Az elektromos teljesítmény a sebessége, amellyel az elektromos energia továbbítva vagy fogyasztva van egy eszköz vagy rendszer által. Az elektromos teljesítmény wattban mérhető, ami ekvivalens joule per másodperccel (J/s). Matematikailag írhatjuk:

P=V×I

ahol,

• P az elektromos teljesítmény wattban (W)

• V a feszültség különbség voltban (V)

• I az elektromos áram amperben (A)

Az elektromos energia méréséhez ismernünk kell az elektromos teljesítményt és az időtartamot, amely során alkalmazva vagy fogyasztva van. Például, ha egy 100 W-os lámpa 10 percig be van kapcsolva, akkor az általa fogyasztott elektromos energia:

E=P×t=100 W×10×60 s=60,000 J

Az Elektromos Energia Egységei

A joule a standard energiaegység a Nemzetközi Egységek Rendszere (SI) szerint, de túl kicsi a nagy mennyiségű elektromos energia mérésére. Ezért gyakran használnak más egységeket, mint wattóra (Wh), kilowattóra (kWh), megawattóra (MWh) és gigawattóra (GWh). Ezek az egységek a teljesítmény (watt) és az idő (óra) egységeinek szorzatából származnak.

• Wattóra (Wh) az elektromos energia mennyisége, amit egy eszköz vagy rendszer fogyaszt, ha egy watt teljesítményt használ egy órán keresztül. Mutatja, hogy milyen gyorsan fogyasztódik a teljesítmény egy időszakban. Egy wattóra ekvivalens 3,600 joule-val. Például egy 15 W-es LED lámpa 15 Wh elektromos energiát fogyaszt egy órán keresztül.

• Kilowattóra (kWh) egy nagyobb elektromos energiaegység, amit gyakran otthoni berendezések és számlák esetén használnak. Egy kilowattóra egyenlő 1,000 wattórával vagy 3.6 megajoule-val. Például egy hűtő, amely 300 W teljesítményt használ, 300 Wh vagy 0.3 kWh elektromos energiát fogyaszt egy órán keresztül.

• Megawattóra (MWh) egy elektromos energiaegység, amit tipikusan nagyméretű erőművek vagy hálózatok kimenetének vagy fogyasztásának mérésére használnak. Egy megawattóra egyenlő 1,000 kilowattórával vagy 3.6 gigajoule-val. Például egy széntüzelésű erőmű, amelynek 600 MW a kapacitása, 600 MWh elektromos energiát termel egy órán keresztül.

• Gigawattóra (GWh) egy elektromos energiaegység, amit nagy mennyiségű elektromosság előállításának vagy fogyasztásának mérésére használnak hosszú időszakokon. Egy gigawattóra egyenlő 1,000 megawattórával vagy 3.6 terajoule-val. Például az Egyesült Államok teljes elektromosság-fogyasztása 2019-ben körülbelül 3,800 TWh vagy 3.8 millió GWh volt.

A következő táblázat összefoglalja az elektromos energia egységeit és konverziójukat:

Hogyan Méretezhetjük az Elektromos Energia Mérést Számlálóval

Az elektromos energia mérése során szükség van egy eszközre, amely feljegyzi az elektromos teljesítményt és az időtartamot, amely során alkalmazva vagy fogyasztva van. Ilyen eszköz az elektromos energia számláló, vagy egyszerűen számláló. Az energia számláló olyan eszköz, amely méri a lakás, a vállalkozás vagy az elektromosan működő eszköz által fogyasztott elektromos energiát. Megméri a teljesítmény fogyasztását egy időintervallumon, és számlázási egységekben van kalibrálva, a leggyakrabban használt pedig a kilowattóra (kWh). Az energia számlálókat otthoni és ipari AC áramkörökben használják a teljesítmény fogyasztásának mérésére.

Léteznek különböző típusú energia számlálók, a technológia, a dizájn és az alkalmazás függvényében. Néhány gyakori típus:

• Elektromos-mechanikus számlálók: Ezek a hagyományos számlálók forgó fémdiszkról és elektromágnesről használnak a teljesítmény mérésére, és a méréseket sorrendben vagy mechanikus számlálóval rögzítik. Ismeretesek indukciós számlálóknak vagy Ferrari számlálóknak. Egyszerűek, robustak és pontosak, de néhány hátrányuk is van, mint a mechanikai súrlódás és elhasználódás, a manipulálhatóság és a mágneses zavar, valamint a reaktív teljesítmény vagy a teljesítmény minőségének nem mérhetősége.

• Elektronikus számlálók: Ezek a modern számlálók elektronikus áramköröket és szenzorokat használnak a teljesítmény mérésére, és a méréseket digitális képernyőn jelenítik meg, vagy távoli rendszerre küldik. Ismeretesek szilícium-alapú számlálóknak vagy digitális számlálóknak. Sok előnyük van az elektromos-mechanikus számlálókkal szemben, mint a magasabb pontosság, a kevesebb karbantartás, a távoli olvasás és kommunikáció, a több tarifacsomag, valamint speciális funkciók, mint a keresletre való válasz, a terhelés profilozása és a teljesítmény minőségének elemzése.

• Intelligens számlálók: Ezek fejlett számlálók, amelyek digitális technológi