Osnovna elektrikatehnologija

Moč Wattovega zakona (aplikacije - vaje)

Obračun električne storitve je odvisno od porabe električna energijaZato je zelo koristno razumeti, kaj to je, kako se meri in kako zmanjšati porabo z uporabo Wattovega zakona. Poleg tega je osnovna spremenljivka za preučevanje električnih omrežij in pri načrtovanju električnih naprav.

Znanstvenik Watt je vzpostavil zakon, imenovan po njem, ki nam omogoča izračun te pomembne spremenljivke. Nato proučitev tega zakona in njegove uporabe.

OSNOVNI POJMI:

  • Električni tokokrog: Medsebojna povezanost električnih elementov, skozi katere lahko teče električni tok.
  • Električni tok: Pretok električnega naboja na enoto časa skozi prevodni material. Izmeri se v amperih (A).
  • Električna napetost: Znana tudi kot električna napetost ali potencialna razlika. To je energija, potrebna za premikanje električnega naboja skozi element. Izmeri se v voltih (V).
  • Energija: Sposobnost dela. Meri se v džulih (J) ali v vatnih urah (Wh).
  • Električna moč: količina energije, ki jo element v določenem času dovede ali absorbira. Električna moč se meri v vatih ali vatih, simbolizira jo črka W.

Mogoče bi vas morda zanimalo: Ohmov zakon in njegove skrivnosti, vaje in kaj določa

Ohmov zakon in njegove skrivnosti pokrivajo članek
citeia.com

Wattov zakon

Wattov zakon pravi, da "Električna moč, ki jo naprava porabi ali odda, je odvisna od napetosti in toka, ki tečeta skozi napravo."

Električna moč naprave je po Watt-ovem zakonu podana z izrazom:

P = V x I

Električna moč se meri v vatih (W). "Močnostni trikotnik" na sliki 1 se pogosto uporablja za določanje moči, napetosti ali električnega toka.

Watt-ov zakon trikotnika električne energije
Slika 1. Električni trikotnik (https://citeia.com)

Na sliki 2 so prikazane formule v trikotniku moči.

Formule - Watt-ov zakon trikotnika električne moči
Slika 2. Formule - električni trikotnik (https://citeia.com)

James Watt (Greenok, Škotska, 1736-1819)

Bil je strojni inženir, izumitelj in kemik. Leta 1775 je izdeloval parne stroje, zaradi njegovega prispevka k razvoju teh strojev pa se je začel industrijski razvoj. Je ustvarjalec rotacijskega motorja, motorja z dvojnim učinkom, instrumenta za prikaz parnega tlaka, med drugim.

V mednarodnem sistemu enot je enota za moč "vati" (Watt, W) v čast tega pionirja.

Izračun porabe energije in obračunavanja električnih storitev po Wattovem zakonu

Izhajajoč iz dejstva, da je električna moč količina energije, ki jo element v določenem času odda ali absorbira, je energija podana s formulo na sliki 3.

Formule - Izračun energije
Slika 3. Formule - Izračun energije (https://citeia.com)

Električno energijo običajno merimo v enoti Wh, čeprav jo lahko merimo tudi v džulih (1 J = 1 Ws) ali v konjskih močeh (KM). Za različne meritve priporočamo, da preberete naš članek o tem električni merilni instrumenti.

Vaja 1 z uporabo Wattovega zakona 

Za element na sliki 4 izračunajte:

  1. Absorbirana moč
  2. Energija absorbira 60 sekund
Wattov zakon
Slika 4. Vaja 1 (https://citeia.com)

Rešitev vaja 1

A. - Električna moč, ki jo absorbira element, je določena v skladu s sliko 5.

Izračun električne moči
Slika 5. Izračun električne moči (https://citeia.com)

B.- Absorbirana energija

Absorbirana energija
Formula absorbira energijo

Rezultat:

p = 10 W; Energija = 600 J

Poraba električne energije:

Ponudniki električne energije določajo tarife glede na porabo električne energije - Poraba električne energije je odvisna od porabljene energije na uro. Meri se v kilovatnih urah (kWh) ali konjskih močeh (KM).


Poraba električne energije = energija = pt

Vaja 2 z uporabo Wattovega zakona

Za uro na sliki 8 je kupljena litijeva baterija 3 V. Akumulator ima tovarniško shranjeno energijo 6.000 džul. Če veste, da ura porabi električni tok 0.0001 A, čez koliko dni bo treba zamenjati baterijo?

Rešitev vaja 2

Električna moč, ki jo porabi kalkulator, se določi z uporabo Wattovega zakona:

električna energija
Formula električne moči

Če energijo, ki jo porabi kalkulator, dobimo z razmerjem Energija = pt, pri čemer rešujemo čas "t" in nadomestimo vrednosti energije in električne moči, dobimo čas delovanja baterije. Glej sliko 6

Izračun časa delovanja baterije
Slika 6. Izračun časa delovanja baterije (https://citeia.com)

Akumulator lahko kalkulator vklopi 20.000.000 sekund, kar ustreza 7,7 meseca.

Rezultat:

Baterijo ure je treba zamenjati po 7 mesecih.

Vaja 3 z uporabo Wattovega zakona

Poznati morate oceno mesečnih izdatkov za elektroenergetsko službo za lokalno prebivalstvo, saj veste, da je stopnja porabe električne energije 0,5 USD / kWh. Slika 7 prikazuje naprave, ki porabljajo električno energijo v prostorih:

  • 30 W telefonski polnilnik, ki deluje 4 ure na dan
  • Namizni računalnik, 120 W, obratuje 8 ur na dan
  • Žarnica z žarilno nitko, 60 W, deluje 8 ur na dan
  • Namizna svetilka, 30 W, deluje 2 uri na dan
  • Prenosni računalnik, 60 W, deluje 2 uri na dan
  • TV, 20 W, obratuje 8 ur na dan
Poraba energije
Slika 7 Vaja 3 (https://citeia.com)

Rešitev:

Za določitev porabe električne energije se uporablja razmerje Poraba energije = pt. 30 W in se uporablja 4 ure na dan, porabi 120 Wh ali 0.120Kwh na dan, kot je prikazano na sliki 8.

Izračun porabe električne energije polnilnika za telefon (primer)
Slika 8. Izračun porabe električne energije telefonskega polnilca (https://citeia.com)

Tabela 1 prikazuje izračun električne porabe lokalnih naprav.  Dnevno se porabi 1.900 Wh ali 1.9kWh.

Izračun porabe električne energije Vaja 3 Wattov zakon
Tabela 1 Izračun porabe električne energije 3. vaja (https://citeia.com)
Formula Mesečna poraba energije
Formula Mesečna poraba energije

S hitrostjo 0,5 USD / kWh bo električna storitev stala:

Mesečna formula za električne stroške
Mesečna formula za električne stroške

Rezultat:

Stroški električne storitve v prostorih znašajo 28,5 USD na mesec, pri porabi 57 kWh na mesec.

Konvencija o pasivnih znakih:

Element lahko absorbira ali oskrbuje z energijo. Ko ima električna moč elementa pozitiven predznak, ta absorbira energijo. Če je električna moč negativna, element napaja električno energijo. Glej sliko 9

Znak zakona o električni moči
Slika 9 Znak za električno energijo (https://citeia.com)

Ugotovljeno je bilo kot "pasivna konvencija o znakih", da električna energija:

  • Pozitivno je, če tok vstopi skozi pozitivni priključek napetosti v elementu.
  • Negativno je, če tok vstopi skozi negativni priključek. Glej sliko 10
Konvencija o pasivnih znakih Wattov zakon
Slika 10. Konvencija o pasivnih znakih (https://citeia.com)

4. vaja z uporabo Wattovega zakona

Za elemente, prikazane na sliki 11, izračunajte električno moč z uporabo pozitivnega predznaka in navedite, ali element napaja ali absorbira energijo:

električna moč Wattov zakon
Slika 11. Vaja 4 (https://citeia.com)

Rešitev:

Slika 12 prikazuje izračun električne moči v vsaki napravi.

Izračun električne moči z vatovim zakonom
Slika 12. Izračun električne energije - vaja 4 (https://citeia.com)

Rezultat

TO. (Leto dobička A) Ko tok vstopi skozi pozitivni priključek, je moč pozitivna:

p = 20W, element absorbira energijo.

B. (Dobiček pri vadbi B) Ko tok vstopi skozi pozitivni priključek, je moč pozitivna:

p = - 6 W, element napaja.

Sklepi za Wattov zakon:

Električna moč, merjena v vatih (W), kaže, kako hitro je mogoče transformirati električno energijo.

Wattov zakon zagotavlja enačbo za izračun električne moči v električnih sistemih, ki vzpostavlja neposredno razmerje med močjo, napetostjo in električnim tokom: p = vi

Študija električne energije je med drugim koristna za določanje zmogljivosti opreme pri njeni zasnovi za zmanjšanje porabe električne energije za zbiranje električne energije.

Ko naprava porabi energijo, je električna energija pozitivna, če napaja energijo, pa negativna. Za analizo moči v električnih tokokrogih se običajno uporablja konvencija pozitivnega znaka, ki kaže, da je moč v elementu pozitivna, če električni tok vstopi skozi pozitivni priključek.

Tudi na naši spletni strani lahko najdete: Kirchhoffov zakon, kaj določa in kako ga uporabljati

Naslovnica članka o Kirchhoffovih zakonih
citeia.com

Pustite odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen. Obvezna polja so označena z *

Ta stran uporablja Akismet za zmanjšanje nezaželene pošte. Preberite, kako se obdelujejo podatki o vašem komentarju.