Потребление тока: КАК УЗНАТЬ ТОК ПОТРЕБЛЕНИЯ ПРИБОРА

Тестирование тока потребления автосигнализаций в режиме охраны

• Статьи
• Тесты автосигнализаций, охранных и противоугонных устройств

05.10.2021, автор: Подолеев Роман

---

Практически все автовладельцы сталкивались с такой проблемой, когда в самый неподходящий момент автомобиль не заводится из-за разряженного аккумулятора. Причины разрядки могут быть самые разные: естественный износ из-за возраста батареи, утечка тока при замыкании проводки, плохой контакт, оставленные включенные электроприборы и другие. Кроме этого, не стоит забывать о потреблении тока автосигнализацией в режиме охраны. Предлагаем вашему вниманию видеоролик, в котором эксперты Угона.нет замеряют ток потребления популярных охранно-телематических систем в различных условиях приема GSM-связи.

В эксперименте участвуют сигнализации:

• AGENT MS Pro;
• Pandect X-1800L; 
• ПРИЗРАК 8L;
• StarLine S96 v2;
• SCHER-KHAN M30.

  

Для всех сигнализаций эксперимент проводился на автомобиле Hyundai Tucson с АКБ емкостью 80 А/ч. Для чистоты эксперимента вначале измерили ток потребления штатной охранной системы, который оказался в пределах 15-20 mA и учитывался при дальнейших расчетах. 

 

Измерение токов потребления сигнализаций в условиях хорошего приема GSM-сигнала

Принцип эксперимента заключается в измерении и записи значений тока потребления сигнализацией с помощью специального программного обеспечения PowerGraph при различных условиях приема GSM-сигнала (время тестирования — 40 минут). Для каждого телематического комплекса строится график зависимости тока потребления во времени.

В таблице приведены значения измеренных токов потребления в сравнении с заявленными производителями охранных систем, а также расчетное время разряда аккумулятора в условиях хорошего приема сигнала сотового оператора.

 

Измерение токов потребления сигнализаций в условиях плохого приема GSM-сигнала

Вторая часть эксперимента подразумевает измерение токов потребления в условиях плохого приема GSM-сигнала, например, в подземном паркинге. Результаты измерений резко отличаются по сравнению с предыдущими показателями. Значения потребления тока возрастают до 80 mA за счет множественных неудачных попыток соединений с телеметрическим сервером в условиях отсутствия сотовой связи.

Итоговые значения тока потребления и расчетного времени разряда АКБ второго этапа тестирования приведены в таблице.

Для предупреждения разряда аккумуляторной батареи рекомендуется настраивать автозапуск по снижению напряжения бортовой сети или оповещение владельца о снижении уровня заряда батареи. Надеемся, что наш эксперимент был полезен как для автолюбителей, так и производителей автосигнализаций.

Автор: Подолеев Роман

7.

3: Электромоторы постоянного тока

Приводы — это механизмы, которые используются для воздействия на окружающую среду, обычно для перемещения механизмов или систем и управления ими. Приводы заставляют двигаться все элементы соревновательного робота, которые могут двигаться. Наиболее распространенным типом привода является электромотор, в частности, в роботах VEX используются электромоторы постоянного тока.

Электромоторы преобразуют электрическую энергию в механическую энергию путем использования электромагнитных полей и вращающихся проволочных катушек. При вводе напряжения в электромотор, последний выводит установленное количество механической мощности. Механическая мощность рассматривается как выход электромотора (обычно это ось, разъем или передача), вращающегося с определенной скоростью и при определенном крутящем моментe.

Нагружение электромотора

Электромоторы выводят крутящий момент только в ответ на нагружение. При отсутствии нагружения на выходе, электромотор будет вращаться очень быстро при нулевом крутящем моменте. Этого никогда не происходит в реальной жизни, так как в системе электромотора всегда присутствует трение, выполняющее роль нагрузки и заставляющее электромотор выводить крутящий момент для его преодоления. Чем больше нагрузка на электромотор, тем больше он «сопротивляется» с помощью противодействующего крутящего момента. Тем не менее, так как электромотор выводит заданное количество мощности, чем больше крутящий момент, выводимый электромотором, тем меньше его вращательная скорость. Чем больше работы должен произвести электромотор, тем медленнее он вращается. Если нагрузка на электромотор будет продолжать увеличиваться, в результате она превысит возможности электромотора и последний перестанет вращаться. Это называется «остановом».

Потребление электроэнергии

Электромотор потребляет определенное количество электрического тока (выражаемого в Амперах), которое зависит от количества приложенной к нему нагрузки. При повышении нагрузки на электромотор, потребление электроэнергии электромотором увеличивается пропорционально повышению производимого им крутящего момента.

Как показано на графике выше, ток прямо пропорционален нагружающему моменту (крутящий момент нагрузки). Чем больше нагружающий момент, тем больше потребление электроэнергии, при этом ток частота вращения обратно пропорциональны друг другу. Чем быстрее вращается электромотор, тем меньше электроэнергии он потребляет.

Ключевые характеристики электромотора

Электромоторы отличаются друг от друга и обладают различными свойствами, в зависимости от типа, конфигурации и способа производства. Существуют четыре основные характеристики, которыми обладают все электромоторы постоянного тока, используемые в соревновательной робототехнике.

Заданный крутящий момент (Н-м) — количество нагрузки, при приложении которого к электромотору последний перестанет двигаться.

Свободная скорость (об/мин) — максимальная частота вращения электромотора, работающего без нагрузки.

Ток заторможенного электромотора (Ампер) — количество электрического тока, потребляемого остановленным электромотором.

Свободный ток (Ампер) — количество электрического тока, потребляемого электромотором, работающим без нагрузки.

На этих взаимосвязях основывается концепция мощности. При заданном нагружении, электромотор может вращаться только с определенной скоростью.

Линейная и пропорциональная природа представленных выше взаимосвязей позволяет легко составлять графики «крутящий момент — скорость» и «крутящий момент — ток» для любого электромотора путем экспериментального определения двух точек на каждом графике.

Изменение мощности за счет напряжения

Выходная мощность электромотора постоянного тока зависит от входного напряжения. Это означает, что чем больше входное напряжение, тем больше мощности производится и тем быстрее может работать электромотор.

Если электромотор имеет заданное нагружение, что будет происходить при повышении напряжения (в результате увеличения мощности)? Электромотор будет вращаться быстрее! Для выполнения того же объема работы доступно большее количество мощности.

Это означает, что характеристики электромотора, приведенные выше, изменяются в зависимости от входного напряжения электромотора, поэтому их значения необходимо устанавливать при заданном напряжении (при испытаниях с напряжением 12 В). Эти четыре характеристики изменяются пропорционально входному напряжению. Например, если свободная скорость электромотора составляет 50 об/мин при напряжении 6 В, при удваивании напряжения до 12 В свободная скорость также удваивается и принимает значение 100 об/мин.

Значения этих характеристик при определенном напряжении могут быть рассчитаны в том случае, если известны их значения при другом напряжении, путем умножения известного значения на коэффициент значений напряжения. Этот подход не применим к определению свободного тока электромотора, так как его значение остается постоянным при любом напряжении.

Новое значение = Определенное значение х (Новое значение/Определенное значение)

Из примера выше видно, что свободная скорость электромотора составляет 50 об/мин при напряжении 6 В. Проектировщик планирует использовать электромотор при напряжении 8 В. Какова будет свободная скорость электромотора при этом напряжении?

Свободная скорость @ 8 В = Свободная скорость @ 6 В x (8 В / 6 В) = 50 об/мин x (8/6) = 66,66 об/мин

 

Как можно использовать изменение напряжения в управлении роботом? Электромоторы робота представляют собой не просто устройства, работающие по системе «вкл/откл». Проектировщик робота может изменять напряжение электромотора, работающего при нагрузке, для получения различных значений мощности и скорости. Для этого используются моторные контроллеры, регулирующие напряжение, поступающее к электромоторам.

Предельные значения и расчеты для электромотора

Означает ли это, что проектировщик может продолжать увеличивать напряжение электромотора до тех пор, пока последний не сможет выводить количество мощности, достаточное для выполнения задачи? Не совсем так. Электромоторы имеют ограничения. С одной стороны, приобретенная мощность будет слишком большой для электрических обмоток (как правило, обмотка начнет гореть, выделяя белый дым). К счастью, электромоторы VEX лишены подобных проблем, так как снабжены встроенными тепловыми реле, блокирующими поступление электрического тока в электромотор в случае его перегрева. Такое решение является очень удачным, так как электромотор не может перегореть, но при этом возникает новое условие для проектировщиков, выраженное в необходимости предотвращения срабатывания предохранителей электромотора. Как это сделать? Путем проектирования системы таким образом, чтобы исключить превышение установленного потребления тока электромотором за счет ограничения количества нагрузки на него.

Расчет нагрузки на руку

В примере, представленном выше, известный электромотор управляет движением руки робота при известном напряжении. В данном сценарии, какую максимальную массу может стабильно удерживать робот?

Чтобы решить эту задачу, проектировщик должен понимать, что максимальная масса, которую робот может удерживать стабильно, возникает при предельном перегрузочном моменте электромотора. Если электромотор находится в остановленном состоянии, он прикладывает к руке робота длиной 0,25 метра крутящий момент, равный 1 Н. Крутящий момент = Сила * Расстояние

Сила = Крутящий момент/Расстояние = 1 ньютон-метр/0,25 метра = 4 ньютона

Рука может удерживать до 4 ньютонов при остановленном электромоторе. При любом превышении, рука опрокинется.

Расчет крутящей нагрузки из предельного тока:

Это просто, но ситуация усложняется, когда необходимо учесть предельный ток. Например, в электромоторе из примера, представленного выше, установлен выключатель предельного тока, который сработает при потреблении свыше 2 ампер. Какова максимальная масса, которую робот может удерживать без срабатывания выключателя?

Теперь, электромотор не работает при предельном перегрузочном моменте — в режиме останова электромотор будет потреблять ток заторможенного электромотора, равный 3 амперам, что вызовет срабатывание предохранителя. Проектировщик должен выяснить, какую крутящую нагрузку должен испытывать электромотор, чтобы его потребление тока не достигало 2 ампер. Как это реализовать?

Глядя на график выше и помня о том, что взаимосвязи линейны, крутящая нагрузка при любом заданном потреблении тока может быть рассчитана с помощью уравнения.

Уравнение для линии: y = mx + b, где y — это значение по оси y, x — это значение по оси x, m — это уклон линии, и b — это место пересечения линии с осью y (точка пересечения с осью y).

Уклон линии может быть выражен как: m = (изменение по Y / изменение по X) = (ток заторможенного электромотора — свободный ток) / предельный перегрузочный момент

Точка пересечения с осью Y обозначает свободный ток.

Значение Y — это ток в заданной точке линии, и значение X — это крутящая нагрузка в этой точке.

Уравнение может быть представлено следующим образом:

Ток = ((ток заторможенного электромотора — свободны ток) / предельный перегрузочный момент) х крутящая нагрузка + свободный ток

Для крутящей нагрузки это же уравнение выглядит следующим образом:

Крутящая нагрузка = (ток — свободный ток) х предельный перегрузочный момент / (ток заторможенного электромотора — свободный ток)

С помощью параметров из примера выше может быть установлена крутящая нагрузка, при которой значение потребления тока будет равно 2 амперам.

Крутящая нагрузка = (2 ампера — 1 ампер) х 1 Н-м / (3 ампера — 1 ампер)

Крутящая нагрузка = (1,9 ампер) х 10 Н-м / (2,9 ампер)

Крутящая нагрузка = 0,655 Н-м

На основании данного расчета проектировщик может сделать вывод, что если значение крутящего момента электромотора превышает 0,655 Н-м, его потребление электричества превысит 2 ампера, при этом предохранитель сработает. Остается рассчитать количество силы, которой должна обладать рука.

Сила = Крутящий момент/Расстояние = 0,655 Н-м / 0,25 м = 2,62 Н

Если рука робота подбирает объект, масса которого превышает 2,62 Н, это спровоцирует срабатывание предохранителя.

Расчет скорости электромотора из крутящей нагрузки

В примере, представленном выше, какова скорость электромотора при предельном токе? На основании расчетов, выполненных на предыдущем этапе, проектировщик должен определить скорость электромотора при нагрузке 0,655 Н-м.

Глядя на график, изображенный выше, скорость электромотора при любой крутящей нагрузке может быть рассчитана с помощью уравнения, аналогичного уравнению для расчета потребления тока (предыдущий пример).

В этом случае, уклон линии выражается как m = (изменение по Y) / (изменение по X) = (свободная скорость) / (предельный перегрузочный момент).

Примечание: уклон имеет отрицательное значение.

Точка пересечения с осью Y обозначает свободную скорость.

Значение Y — это скорость в заданной точке линии, и значение X — это крутящая нагрузка в этой точке.

Уравнение выглядит следующим образом:

Скорость = (свободная скорость / предельный перегрузочный момент) х крутящая нагрузка + свободная скорость

С помощью параметров из примера выше может быть установлена скорость электромотора при крутящей нагрузке, равной 6,55 фунто-дюймов:

Скорость = -(100 об/мин / 1 Н-м) x 0,655 Н-м + 100 об/мин

Скорость = -(100 об/мин/Н-м) x 0,655 Н-м + 100 об/мин

Скорость = 65,5 об/мин + 100 об/мин = 34,5 об/мин

При потреблении 2 ампер тока и подъеме объекта массой 2,62 Н, электромотор будет вращаться со скоростью 34,5 об/мин при крутящей нагрузке 0,655 Н-м.

Несколько электромоторов

Если для выполнения задачи требуется больше мощности, чем может обеспечить один электромотор, у проектировщика есть три варианта действий:

1. 1. Изменить проектные требования таким образом, чтобы для выполнения задачи было достаточно меньшей мощности.
   2. Перейти на использование более мощного электромотора.
   3. Увеличить количество электромоторов.
    

Что произойдет при использовании в проекте нескольких электромоторов? Очень просто — крутящая нагрузка будет распределена между ними. При крутящем моменте 2 Н-м, каждый электромотор будет иметь крутящую нагрузку 1 Н-м и реагировать соответственно.

Это можно представить так, что электромоторы принимают на себя характеристики супер-мотора, при этом характеристики отдельных электромоторов суммируются. Суммируются значения предельного перегрузочного момента, тока заторможенного электромотора, свободного тока, при этом свободная скорость остается неизменной.

В таблице выше представлены спецификации 2-проводного электромотора VEX 393, а также спецификации при комбинировании двух электромоторов для выполнения одной задачи.

В примере выше, сколько электромоторов VEX 393 необходимо для стабильного удерживания объекта?

Крутящая нагрузка на электромоторы рассчитывается следующим образом:

Крутящая нагрузка = сила х расстояние = 22 Н х 0,25 м = 5,5 Н-м

Данную крутящую нагрузку можно сравнить с предельным перегрузочным моментом электромотора VEX 393 и определить требуемое количество.

5,5 Н-м / 1,67 Н-м = 3,29 электромоторов

Таким образом, для удержания руки в поднятом положении (пример выше) необходимо 4 электромотора.

Объяснение энергопотребления

• Ресурсы:
• Умный дом и автоматизация зданий
• Беспроводное подключение для Интернета вещей
• Промышленный Интернет вещей

Ресурсы ▼

Говорить о энергопотреблении — все равно, что столкнуться с минным полем заблуждений, предубеждений и маркетинговых словечек. Определить, что все утверждения означают на самом деле, не всегда простая задача.

Потребляемая мощность, измеряемая в ваттах (обычно в милливаттах, мВт), является правильным термином для приложений с низким энергопотреблением, но слишком часто вместо него используется потребляемый ток, измеряемый в амперах (обычно миллиамперах, мА). Поскольку мощность — это просто рабочее напряжение, умноженное на ток, это тривиально для операций с фиксированным напряжением, но его становится сложнее оценить при использовании аккумуляторов, которые разряжаются, а напряжение меняется с течением времени и в зависимости от условий нагрузки.

  Посетите нашу страницу ресурсов, посвященную беспроводному подключению

Потребляемая мощность часто не имеет значения

Обычно потребление энергии, измеряемое в джоулях (обычно в микроджоулях, мкДж), определяет, сколько энергии фактически уходит из батареи для завершения работы. конкретная задача. Энергопотребление будет интегралом от потребляемой мощности за время, необходимое для выполнения операции. Опять же, со статическими сигналами это будет простое умножение потребляемой мощности и времени, но с переменными сигналами это потребует более сложного анализа.

Потребляемая мощность наиболее актуальна при использовании источника питания с ограничением по току, например, литий-ионной батарейки типа «таблетка». Популярные в небольших гаджетах с датчиками и интеллектуальных устройствах, эти батареи могут обеспечивать пиковый ток всего в несколько мА без повреждения. Пытаясь нарисовать более высокий пик, вы рискуете навсегда уменьшить емкость батареи, что также может повлиять на выходное напряжение. Пиковое энергопотребление не будет проблемой для приложений, где ток достаточен для поддержки пика.

Подробнее: Важность среднего энергопотребления для срока службы батареи

Дьявол кроется в деталях

В технических описаниях продуктов обычно указывается энергопотребление для различных модулей и условия работы MCU (блока микроконтроллера). Цифры легко измерить, и они документировались таким образом на протяжении десятилетий. Но только в последнее время мы начинаем видеть цифры энергопотребления устройств.

Частично проблема заключается в том, что измерить уровни статического или пикового тока несложно. Все стандартное квалификационное оборудование поддерживает это, и в прежние дни это приносило больше пользы. Также легко понять, что для работы процессора, последовательной шины или другого аппаратного модуля, такого как радио, вам нужно добавить определенное количество мА к вашему общему количеству.

Вам не нужно путешествовать далеко назад во времени, чтобы найти устройства, разработанные таким образом, чтобы такая информация позволяла получить разумную оценку энергопотребления для данного сценария. Вы можете оценить потребление энергии для поддержания ЦП в бодрствующем состоянии в течение заданного времени или потребление энергии для отправки или получения данных через UART или с использованием радио.

В современных микроконтроллерах количество одновременно доступных функций очень быстро увеличивается до ошеломляющего количества, поэтому невозможно охватить все эти комбинации в таблице данных. Это делает все более и более важным иметь возможность легко измерить эти сценарии.

Низкое энергопотребление благодаря цифровым вентилям

Цифровые вентили стали дешевле благодаря ежегодному внедрению геометрии процесса сжатия, что приводит к появлению более сложных энергосберегающих конструкций. Например, способ, которым в прошлом проектировались большинство микроконтроллеров с распределением тактовой частоты по всему устройству, теперь заменен решениями с более точным стробированием тактовой частоты.

Это очень помогает снизить энергопотребление, но затрудняет документирование энергопотребления таким образом, чтобы можно было оценить энергопотребление. Поскольку энергопотребление устройства становится все более динамичным, оно будет меняться в зависимости от того, что активно в любой момент времени. Устройства с более агрессивным дизайном по энергоэффективности будут иметь более динамичное энергопотребление.

Реальный пример

Внутри семейства микросхем Nordic Semiconductor nRF52 и nRF53 функциональные блоки, такие как регуляторы, генераторы и цифровая логика, запускаются и останавливаются в фоновом режиме по мере необходимости. Потребляемая мощность постоянно меняется, поэтому нет «статического» показателя для измерения.

При использовании ведущего устройства TWI потребление энергии может варьироваться от одной цифры мкА между передачей данных до нескольких сотен мкА при передаче данных. Если мастер должен ждать, пока данные будут готовы от внешнего блока, энергопотребление перейдет на другой уровень, и части TWI отключатся, пока он находится в режиме ожидания.

Сложность прогнозирования энергопотребления возрастает, но в то же время значительно повышается энергоэффективность.

Одним из способов оценки энергопотребления этих систем является создание небольших программ для тестирования, а затем их профилирование с помощью подходящих инструментов для создания модели, соответствующей вашим требованиям. Nordic Semiconductor Online Power Profiler использует данные, собранные в результате реальных измерений для работы радио, а затем извлекает из них данные для оценки энергопотребления.

Вот пример показаний такого измерения nRF52832 (щелкните, чтобы увеличить)

 

В следующем посте я более подробно рассмотрю, как оптимизировать энергоэффективность в интеллектуальных устройствах.

 

Эта статья была впервые опубликована в октябре 2017 года

 

 

Темы: Bluetooth с низким энергопотреблением

Автор: Пол Кастнес

Пол Кастнес присоединился к Nordic в марте 2015 года. Он имеет 18-летний опыт работы на рынке встроенных систем, работая в нескольких областях. Это включает в себя проектирование ИС, проверку системы, производственные испытания и спецификацию устройства на заводе. Он провел 6 лет в качестве менеджера по работе с ключевыми клиентами в отделе продаж для азиатского рынка в Токио, Япония. В последние годы он руководил программами обучения по всему миру, а также обеспечивал поддержку ключевых клиентов в регионе EMEA. Сейчас его основное внимание уделяется обучению и пользовательскому опыту, уделяя особое внимание простоте использования всех элементов, участвующих в процессе проектирования подключенных устройств.

Поиск в блоге

Поиск

Блог Get Connected

Этот блог предназначен для тех, кто впервые знакомится с подключенным миром Интернета вещей (IoT), независимо от того, являетесь ли вы старшим руководителем, занимаетесь разработкой продуктов или просто любопытствуете.

Наша цель — информировать вас, держать вас в курсе и помогать вам понимать возможности и проблемы IoT для вашей отрасли.

Если вы разработчик, вы можете ознакомиться с нашими блогами и руководствами для разработчиков в DevZone 9.0013

Посетите www.nordicsemi.com

Последние сообщения

Темы

Оценка энергопотребления бытовой электроники

Энергосбережение

Изображение

Определение того, сколько электроэнергии потребляют ваши приборы и бытовая электроника, может помочь вам понять, сколько денег вы тратите на их использование. Используйте приведенную ниже информацию, чтобы оценить, сколько электроэнергии потребляет устройство и сколько стоит электроэнергия, чтобы вы могли решить, стоит ли инвестировать в более энергоэффективное устройство.

Существует несколько способов оценить, сколько электроэнергии потребляют ваши приборы и бытовая электроника:

• Проверка этикетки Руководство по энергопотреблению. На этикетке указана оценка среднего энергопотребления и затрат на эксплуатацию конкретной модели устройства, которое вы используете. Обратите внимание, что не все приборы или бытовая электроника должны иметь руководство по энергопотреблению.
• Использование монитора потребления электроэнергии для получения показаний о том, сколько электроэнергии потребляет прибор
• Расчет годового потребления энергии и затрат с использованием приведенных ниже формул
• Установка системы энергомониторинга всего дома.

Мониторы использования электроэнергии

Мониторы потребления электроэнергии просты в использовании и могут измерять потребление электроэнергии любым устройством, работающим от сети 120 вольт. (Но его нельзя использовать с крупными приборами, которые используют 220 вольт, такими как электрические сушилки для белья, центральные кондиционеры или водонагреватели.) Вы можете купить мониторы потребления электроэнергии в большинстве хозяйственных магазинов примерно за 25-50 долларов. Перед использованием монитора прочтите руководство пользователя.

Чтобы узнать, сколько ватт электроэнергии потребляет устройство, просто подключите монитор к электрической розетке, используемой устройством, а затем подключите устройство к монитору. Он покажет, сколько ватт потребляет устройство. Если вы хотите узнать, сколько киловатт-часов (кВтч) электроэнергии потребляют устройства в течение часа, дня или дольше, просто оставьте все настроенными и прочитайте показания на дисплее позже.

Мониторы особенно полезны для определения количества кВтч, использованного за любой период времени для устройств, которые не работают постоянно, таких как холодильники. Некоторые мониторы позволят вам ввести сумму, которую ваша коммунальная служба взимает за киловатт-час, и предоставить оценку того, сколько стоит запуск устройства с момента его подключения к монитору.

Многие бытовые приборы продолжают потреблять небольшое количество энергии в режиме ожидания, когда они выключены. Эти «фантомные нагрузки» встречаются в большинстве приборов, использующих электричество, таких как телевизоры, стереосистемы, компьютеры и кухонные приборы. Большинство фантомных нагрузок увеличивают энергопотребление устройства на несколько ватт-часов, и вы также можете использовать монитор для оценки этого показателя. Этих нагрузок можно избежать, отключив устройство от сети или используя удлинитель, а также отключив питание устройства с помощью выключателя на удлинителе.

Расчет годового потребления электроэнергии и затрат

Наш прибор и электронный калькулятор энергопотребления позволяет вам оценить годовое потребление энергии и затраты на эксплуатацию определенных продуктов. Приведенные значения мощности являются только образцами; фактическая мощность продуктов варьируется в зависимости от возраста и характеристик продукта. Введите значение мощности для вашего собственного продукта для наиболее точной оценки. Источники данных о мощности и тарифах на коммунальные услуги: Buildings Energy Databook 2010, таблица 2. 1.16; Экономия энергии дома; Средняя розничная цена на электроэнергию для населения по данным EIA.

Выполните следующие действия, чтобы определить годовое потребление энергии продуктом, а также стоимость его эксплуатации.

1. Оцените количество часов работы прибора в день. Есть два способа сделать это:

   — Приблизительная оценка
   Если вы знаете, как часто вы пользуетесь прибором каждый день, вы можете примерно оценить количество часов, в течение которых он работает. Например, если вы знаете, что обычно смотрите телевизор около 4 часов каждый день, вы можете использовать это число. Если вы знаете, что запускаете вентилятор всего дома на 4 часа каждую ночь, прежде чем выключить его, вы можете использовать это число. Чтобы оценить количество часов, в течение которых холодильник фактически работает на максимальной мощности, разделите общее время, в течение которого холодильник подключен к сети, на три. Холодильники, хотя и включены все время, на самом деле циклически включаются и выключаются по мере необходимости для поддержания внутренней температуры.

   — Вести журнал
   Вам может быть удобно вести журнал использования некоторых устройств. Например, вы можете записывать время приготовления каждый раз, когда используете микроволновую печь, работаете за компьютером, смотрите телевизор или оставляете включенным свет в комнате или на улице.
    

2. Найдите мощность продукта. Существует три способа узнать мощность, потребляемую прибором:

   — указана на приборе
   Мощность большинства приборов обычно указана на нижней или задней панели прибора или на его заводской табличке. Указанная мощность является максимальной мощностью, потребляемой устройством. Многие устройства имеют ряд настроек, поэтому фактическое количество энергии, которое может потреблять устройство, зависит от используемой настройки. Например, радиоприемник с высокой громкостью потребляет больше энергии, чем радиоприемник с низкой громкостью. Вентилятор, настроенный на более высокую скорость, потребляет больше энергии, чем вентилятор, настроенный на более низкую скорость.

   — Умножьте потребляемый прибором ток в амперах на используемое напряжение.
   Если мощность не указана на приборе, вы все равно можете оценить ее, найдя потребляемый ток (в амперах) и умножив его на напряжение, потребляемое прибором. прибор. Большинство приборов в Соединенных Штатах используют 120 вольт. Более крупные бытовые приборы, такие как сушилки для белья и электрические плиты, используют напряжение 240 вольт. Сила тока может быть указана на устройстве вместо мощности или указана в руководстве пользователя или листе технических характеристик.

   — Используйте онлайн-источники, чтобы найти стандартную мощность или мощность конкретных продуктов, которые вы планируете приобрести . Следующие ссылки являются хорошими вариантами:

   Home Energy Saver предоставляет список бытовых приборов с их расчетной мощностью и годовым потреблением энергии, а также другими характеристиками (включая годовое потребление энергии на основе «типичных» моделей использования). Продолжайте использовать уравнения. здесь, если вы хотите найти использование энергии на основе ваших собственных моделей использования).

   ENERGY STAR предлагает информацию об энергопотреблении для конкретных продуктов, получивших ENERGY STAR. Информация зависит от продукта, но если вы планируете приобрести новый эффективный продукт, ENERGY STAR позволяет выбрать и сравнить определенные модели. В некоторых случаях вы можете использовать предоставленную информацию, чтобы сделать свои собственные оценки, используя приведенные здесь уравнения. Эта информация также может помочь вам сравнить ваши текущие устройства с более эффективными моделями, чтобы вы могли понять потенциальную экономию от перехода на более эффективное устройство.
    

3. Найдите дневное потребление энергии по следующей формуле:

   (Мощность × Количество часов, используемых в день) ÷ 1000 = Ежедневное потребление киловатт-часов (кВтч) по следующей формуле:

   Ежедневное потребление кВтч × количество дней использования в году = годовое потребление энергии
    

4. Найдите годовую стоимость эксплуатации прибора по следующей формуле:

   Годовое потребление энергии × тариф на коммунальные услуги за кВтч = годовая стоимость эксплуатации прибора

Примеры:

I. Следуя описанным выше шагам, найдите годовую стоимость эксплуатации электрического чайника.

1. Расчетное время использования: Чайник используется несколько раз в день в течение примерно 1 часа.

2. Мощность в ваттах: мощность указана на этикетке и указана как 1500 Вт.

3. Ежедневное потребление энергии:
(1500 Вт × 1) ÷ 1000 = 1,5 кВтч

4. Годовое потребление энергии: чайник используется почти каждый день в году.
1,5 кВтч × 365 = 547,5 кВтч

5. Годовая стоимость: Тариф на коммунальные услуги составляет 11 центов за кВтч.
547,5 кВтч × 0,11 долл. США/кВтч = 60,23 долл. США в год

 

II. Следуя описанным выше шагам, найдите годовую стоимость эксплуатации уничтожителя бумаги.

1. Расчетное время использования: Измельчитель используется около 15 минут в день (0,25 часа).

2. Мощность: Мощность не указана на этикетке, но потребляемый ток составляет 3 ампера.
120 В × 3 А = 360 Вт

3. Ежедневное потребление энергии:
360 Вт × 0,25 ÷ 1000 = 0,09 кВтч

4. Годовое потребление энергии: Измельчитель используется примерно раз в неделю (52 дня в году).
0,09 кВтч × 52 = 4,68 кВтч

5. Годовые эксплуатационные расходы: тариф на коммунальные услуги составляет 11 центов за кВтч.
4,68 кВтч × 0,11 долл. США/кВтч = 0,51 долл. США в год

Системы мониторинга энергии всего дома

Если вам нужны более подробные данные об энергопотреблении вашего дома (а также возможность измерения энергопотребления 240-вольтовыми приборами), вы можете подумать об установке системы мониторинга энергопотребления всего дома. Функции этих систем различаются, а стоимость и сложность зависят от количества цепей, которые вы хотите контролировать, уровня детализации данных и доступных функций. Мониторы часто устанавливаются непосредственно в главном щите выключателя дома, а для установки некоторых из них может потребоваться помощь электрика.