KURZUS: Elektrotechnika

MODUL: Egyenáramú hálózatok

11. lecke: Villamos teljesítmény

|  | Tanulási célok
| A lecke áttanulmányozása után Ön képes lesz:
| saját szavaival meghatározni a villamos teljesítmény és munka fogalmát és mértékegységét; megoldani a villamos teljesítménnyel és munkával kapcsolatos számítási feladatokat.
| Tananyag
| A villamos teljesítmény jele: P.
| Valamely villamos hálózati elem feszültségének és áramának szorzata a villamos teljesítmény vagy munkavégző képesség.
P=U⋅I
| A teljesítmény mértékegysége: watt,
| jele: W, 1 W=1 V⋅1 A .
| További szokásos mértékegységek: mW, kW, MW.
| Generátorok és ellenállások feszültségét és áramát a 11.1. ábrán látható nyílirányok szerint szokás megadni. Ha ezek után a számított teljesítmény pozitív, akkor az a generátornál leadott, az ellenállásnál pedig felvett teljesítmény. Negatív érték generátornál felvett teljesítményt jelent, ami egy akkumulátor töltésének felel meg. Negatív teljesítmény ellenálláson nem értelmezhető, aktív, energiatermelő fogyasztót nehéz elképzelni.
11.1. ábra
| Egy ellenálláson a teljesítményt, Ohm törvényét felhasználva háromféleképpen is számíthatjuk, aszerint, hogy a három jellemző mennyiség közül éppen melyik kettőt ismerjük.
P=U⋅I= U 2 R = I 2 ⋅R
| A villamos munka jele: W, a villamos energia jele: E, az angol elnevezésük kezdőbetűje alapján.
| A villamos munka vagy energia, a teljesítmény és a munkavégzésre fordított idő szorzataként számítható, ugyanúgy, mint a fizika más területein.
| W=E=P⋅t=U⋅I⋅t
| A villamos munka és a villamos energia mértékegysége a wattszekundum, jele: W s ,
| 1 W s=1 V⋅1 A⋅1 s .
| Kapcsolata a mechanikai munka mértékegységeivel:
| 1 W s=1 J=1 N m
| Tehát a villamos hálózat 1 W s munkája egyenértékű az 1 N erő ellenében 1 m úton végzett mechanikai munkával. A wattszekundum kicsi mértékegység, háztartások, műhelyek, gépek fogyasztásának jellemzésére az általánosan elterjedt mértékegység a kilowattóra.
| 1 k W h=1000 W⋅1 h=1000 W⋅60⋅60 s=3600000 W s=3,6⋅ 10 6 W s
| A kilowattóra, amelyből egy háztartásban naponta többet elfogyasztunk, és amelyért napjainkban néhányszor tíz forintot fizetünk, jelentős, több millió newtonméter mechanikai energiának felel meg. A villamos energiaellátás alig több mint száz éves múltra tekint vissza, mégis a legelterjedtebb. A villamos energia szállítása távvezetéken egyszerű, a felhasználása tiszta, a felhasználásához az eszközök rendelkezésre állnak. Hátránya, hogy tárolása villamos állapotban egyáltalán nem, bármely más módon is csak erősen korlátozott mértékben oldható meg. A villamos energiaellátó hálózatban ezért a termelésnek és a fogyasztásnak minden pillanatban egyensúlyban kell lenni. Az erőművek és a nagy fogyasztók szigorú, előre meghatározott, percre pontos ütemterv szerint kapcsolnak be illetve ki.
| Ha egy villamos hálózatban megkülönböztethető a hasznos és az összes teljesítmény, akkor ugyanúgy, mint a fizika más területein értelmezhető, a hatásfok ( η) fogalma:
| η= P h a s z n o s P ö s s z e s .

|  | Ellenőrző kérdések
| 1. Hogyan számítható a villamos teljesítmény?
| P=U⋅I ,
| P= U 2 R ,
| P= U R ,
| P= I 2 ⋅R ,
| P= U I ,
| P= U 2 I .
| 2. Mi a villamos teljesítmény mértékegységének a jele?
| Ws,
| W,
| kWh,
| kW.
| 3. Hogyan számítható a villamos munka?
| W=U⋅I ,
| W=U⋅I⋅t ,
| W= I 2 ⋅R ,
| W=P⋅t .
| 4. Mi a villamos munka mértékegységének a jele?
| Ws,
| W,
| kWh,
| kW.