تواغن الکتریکی چیست ؟و توان در مدار های الکتریکی

توان الکتریکی چیست ؟

 

توان به معنی سرعت تبدیل انرژی است. در دستگاه هایی که برای تبدیل انرژی به کار می روند، هر چه این سرعت، بیش تر باشد، قدرت دستگاه نیز بیش تر است . مثلا در ژنراتور، توان بیش تر، نشان دهنده تولید انرژی برقی بیش تر است . در مصرف کننده ها نیز همین موضوع صدق می کند. لامپی که توان بیش تری دارد، نور زیادتری هم تولید می کند.

چگونه توان را محاسبه کنیم ؟

سرعت تبدیل انرژی از تقسیم مقدار آن بر زمانی که آن انرژی تبدیل شده، به دست می آید. (انرژی الکتریکی از حاصل ضرب ولتاژ در جریان در زمان به دست می آید) . اگر میزان انرژی را بر زمان تقسیم کنیم، حاصل ضرب ولتاژ مدار در جریان آن باقی می ماند که این همان رابطه توان است:

 (توان = ولتاژ *جریان)

 البته این رابطه فقط برای مدارهای DC صدق می کند و در مدارهای AC رابطه دیگری دارد که بعدا به آن می پردازیم .

واحد و دستگاه اندازه گیری توان چیست ؟

توان با واحد وات و در مقادیر بالاتر با کیلو وات و مگاوات سنجیده می شوند که توسط وات متر اندازه گیری می شود.

اداره  برق چگونه بهای برق مصرفی را محاسبه می کند؟

در همه انشعابات، کنتور، میزان انرژی تحویلی به مصرف کننده ها را اندازه می گیرد و توسط شماره هایی نشان می دهد. این شماره ها بر حسب کیلو وات ساعت تنظیم شده اند . برای دانستن میزان مصرف یک ماه، شماره ماه قبل را از شماره جدید کسر می کنند؛ همچنین هر مشترک موظف است در ماه، مبلغی را به عنوان حق اشتراک که ارتباطی به میزان مصرف ندارد، بپردازد.

 

به عبارت دیگر، شما هرچه برق مصرف کنید، یک مبلغ ثابت ماهیانه به نام حق آبونمان به آن اضافه می شود.

بهای برق مصرفی، از حاصل ضرب مصرف یک ماه در بهای هر کیلو وات ساعت به دست می آید که در آخر، آبونمان و نیز مالیات صدا و سیما اضافه می شود  که  مورد آخر، هیچ نفعی برای اداره برق ندارد .

نیروگاه سیکل ترکیبی خوی

چرا نرخ برق به صورت تصاعدی حساب می شود؟

این امر به منظور تشویق مشترکین برای مصرف کم تر است. البته مصرف کم تر باعث کاهش بار نیروگاه ها و پست های توزیع شده و این خود باعث کم تر روشن ماندن ژنراتورها و پایین آمدن هزینه می شود. البته در کشورهای پیشرفته به علت فراوانی نیروگاه ها هزینه روشن کردن مجدد ژنراتور، بیش تر از مورد خاموش ماندن آن است و این سبب تشویق مصرف کننده به افزایش مصرف است؛ به عبارت دیگر نرخ تصاعدی در این کشورها برعکس ایران است.

 

منظور از زمان اوج مصرف چیست؟

در زمان های خاصی از شبانه روز، انرژی زیادی از شبکه برق گرفته می شود که معمولا این زمان، ابتدای شب است؛ زیرا در این زمان بیش ترین مصرف لوازم برقی در منازل و به خصوص مغازه ها

وجود دارد. در این مواقع ژنراتورها بیش ترین بار را تحمل می کنند و در نتیجه سوخت بیش تری مصرف می شود.

خطرات ناشی از برق:

این خطرات به دو دسته خطرات آتش سوزی و خطرات برق گرفتگی تقسیم می شوند . در صورتی که در یک مدار الکتریکی اتصال کوتاه پیش آید و برطرف نشود، جریان مدار به شدت افزایش یافته و حرارت زیادی تولد می کند. این حرارت، باعث آتش گرفتن عایق سیم ها و گسترش آن به مواد آتش گیر دیگر است. خطر ناشی از برق گرفتگی، به طور مستقیم، شخص را تهدید می کند.

 .

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

..

.

طریقه محاسبه توان و جریان و ولتاژ الکتریکی

در این پست چند تا از فرمول های مهم و ابتدایی رشته الکترونیک رو براتون توضیح خواهیم داد که این فرمول ها پایه الکترونیک هستند و به وسیله این فرمولهای باید مدارات را آنالیز و بررسی کنیم ، در الکترونیکی بیشتر پارامترهای اجرایی را می توان از روی پارامتر های دیگر بدست آورد برای مثال در قانون اهم سه مولفه جریان و مقاومت و ولتاژ مدار را می توان از روی همدیگر به صورت تک مجهولی بدست آوریم که به صورت های زیر است :

1 - محاسبه توان الکتریکی

برای محاسبه توان الکتریکی باید از یکی از فرمولهای زیر استفاده کنید

الف - جریان ضربدر ولتاژ

ب - ولتاژ به توان دو تقسیم بر مقاومت

ج - جریان ضربدر مقاومت به توان دو

2 - محاسبه ولتاژ و جریان و مقاومت الکتریکی ( قانون اهم )

ولتاژ = مقاومت ضربدر جریان

مقاومت = ولتاژ تقسیم بر جریان

جریان = ولتاژ تقسیم بر مقاومت

وان الکتریکی

 انرژی الکتریکی را که توسط یک دستگاه در یک ثانیه به مصرف می رسد، توان الکتریکی آن دستگاه می نامند و با نماد P نشان می دهند.

س: توان مصرفی از چه رابطه ای محاسبه می شود؟ P=IV

نکته: اگر دو لامپ 60 واتی و 100 واتی را یک بار بطور متوالی و یک با بطور موازی به ولتاژ یکسان وصل نماییم ، در حالت موازی نور لامپ 100 واتی بیشتر می باشد . ولی در حالت متوالی نور لامپ 60 واتی. زیرا در حالت متوالی چون جریانها یکسان است ، لامپ 60 واتی ، ولتاژ بیشتری را از مولد دریافت می دارد . بنابراین نورش بیشتر است . P=IV

الف- با کار کردن مداوم یک باتری، از انرژی آن کاسته می شود یا خیر؟ آیا می توان به طریقی انرژی از دست رفته را تأمین کرد؟

ب- در چه نوع باتری هایی( مولدها) این عمل امکان پذیر است؟

ج- درون باتری( مولد) چه اتفاقی رخ می دهد که بار الکتریکی ظاهر می شود؟

جواب الف-با کار کردن مداوم یک باتری از انرژی آن کاسته می شود. در برخی از باتری ها توسط شارژ کننده می توان انرژی کاسته شده را دوباره به باتری برگرداند.

جواب ب- در باتری های سربی خودروها و نیز باتری های خشک از نوع (نیکل- کادمیم) امکان شارژ مجدد وجود دارد.

جواب ج- هر باتری دارای دو قطب مثبت و منفی است. در اثر تغییرات شیمیایی مواد داخل باتری، مقداری الکترون در قطب منفی و به همان اندازه یون مثبت در قطب مثبت باتری جمع می شوند. هنگامی که باتری در مدار قرار می گیرد، اکترون های قطب منفی از طریق مدار به طرف یونهای مثبت قطب مثبت به حرکت در می آیند.

بهای انرژی الکتریکی مصرفی:

بهای انرژی الکتریکی مصرفی را که باید برای مصرف انرژی الکتریکی بپردازیم از حاصلضرب توان مصرفی در مدت زمان استفاده شده از دستگاه بستگی دارد.

W=Pt

اگر توان مصرفی بر حسب وات باشد انرژی مصرفی بر حسب وات ثانیه خواهد بود.
اگر توان مصرفی بر حسب کیلووات باشد انرژی مصرفی بر حسب کیلووات ساعت خواهد بود. (kwh)
که معمولاً از حالت دوم استفاده می‎شود.

(قیمت هر کیلو وات ساعت) *	30 *	زمان *	توان	= بهای انرژی الکتریکی مصرفی ماهیانه
(بر حسب ریال)	(تعداد روز)	(بر حسب ساعت)	(برحسب وات)	بر حسب ریال

مسئله: یک باتری 12 ولتی جریانی حدود 210 آمپر از آن می‎گذرد. در هر 10 ثانیه چه مقدار انرژی مصرف می شود ؟

W=VIt
W=10*210*12 =25200 ^Jol

مسئله: یک سماور برقی دارای توان مصرفی 2 کیلووات می‎باشد اگر به ولتاژ 220 ولت وصل شود چه جریانی از آن می‏گذرد.

P=VI
1000*2=220 I ==> I =100/11 ^A

مسئله : اگر یک لامپ 100 واتی در یک شبانه ‎روز 8 ساعت روشن باشد بهای برق مصرفی ماهیانه چقدر می‎شود (بهای هر کیلو وات ساعت 100 ریال فرض کنید)
توجه وات را به کیلو وات تبدیل می‎کنیم :

( قیمت به ریال)*	(30 )	*  p	*t	= بهای برق مصرفی ماهیانه
ریال 2400 = 100*	30	* (1000/100)	* 8	= بهای برق

Eتذکر: در مراکز مسکونی یا صنعتی که مصرف انرژی الکتریکی زیاد است، برای محاسبه هزینه لازم، زمان مصرف را بر حسب ساعت( h ) و توان مصرفی را بر حسب کیلو وات( kw ) در نظر می گیرند. در این صورت با توجه به رابطه W=Pt ، انرژی مصرفی بر حسب کیلو وات ساعت ( kwh ) بوده و شمارنده ها( کنتورها) انرژی الکتریکی را بر حسب کیلووات ساعت مشخص می کنند که برابر است با:

26- انرژی الکتریکی نسبت به سایر انرژی ها سالم تر بوده و انتقال و تبدیل آن آسان تر است.

27- انرژی الکتریکی تبدیل شده( یا مصرف شده) در یک وسیله الکتریکی با عامل های زیر متناسب است:

الف- مقاومت الکتریکی رسانا(R).

ب- زمان عبور جریان الکتریکی( t).

پ- مجذور شدت جریان الکتریکی²(I) .

28- با توجه به عامل های بند قبل مصرف انرژی الکتریکی( W) در یک وسیله الکتریکی از رابطه زیر محاسبه می شود:

    W=RI²t

29- انرژی الکتریکی را که توسط یک دستگاه در یک ثانیه به مصرف می رسد توان الکتریکی آن دستگاه می نامند و بانماد P نشان می دهند و یکای آن وات است. توان مصرفی از رابطه زیر محاسبه می شود:                                                        P=RI²

با توجه به رابطه اهم یعنی V=RI برای توان مصرفی رابطه های زیر را نیز می توان به دست آورد:

P=VI          و           P= V²/R

30- با توجه به تعریف توان مصرفی، انرژی الکتریکی مصرف شده(W) در یک وسیله الکتریکی در زمان(t ) از رابطه زیر بدست می آید:

W=Pt

31-برای محاسبه انرژی الکتریکی مصرف شده در مراکز مسکونی یا صنعتی و تجاری، مقدار انرژی الکتریکی مصرف شده در یک ساعت بر حسب کیلووات ساعت را به عنوان یکا یا مبنای محاسبه در نظر می گیرند و آن را با نماد kwh نشان می دهند.

آشنایی با الکترونیک - توان چیست؟

منبع تغذیه ای که جریانش بیشتر باشد میتواند کار بیشتری انجام دهد یا منبع تغذیه ای که ولتاژش بیشتر باشد ؟

گفتیم که ولتاژ باعث حرکت الکترونها میشود که حرکت الکترونها همان جریان میباشد .

در منابع تغذیه یک مقاومت داخلی وجود دارد که باعث میشود در هنگام تغذیه نمودن یک مصرف کننده ولتاژ منبع تغذیه کاهش یابد پس قدرت یک منبع تغذیه به دو عامل بستگی دارد یکی ولتاژش و دیگری مقاومت داخلی اش .

حالا میخواهیم ببینیم که چگونه برای یک منبع تغذیه جریان تعیین میکنند ؟

وقتی میگویند مثلاً : یک باطری یا یک آدابتور 12 ولت و 2 آمپر است یعنی اینکه اگر جریان 2 آمپر از این منبع تغذیه دریافت کنیم کاهش ولتاژش در حدود 5 - 10 درصد است که این مقدار کاهش ولتاژ تاثیر چندانی بر روی مدارات ندارد حالا اگر بیشتر از این مقدار جریان از منبع تغذیه بگیریم (مصرف کننده های بیشتری به آن وصل کنیم ) این کار دو پی آمد دارد یکی اینکه ولتاژ مورد نیاز را به مانمی دهد (ولتاژش کاهش میابد) و دوم اینکه به خود منبع تغذیه آسیب وارد میشود .

معمولاً ولتاژ منابع تغذیه را کمی بیشتر انتخاب میکنند که در حالت کار معمولی که جریان متوسطی از آن گرفته میشود ولتاژش به ولتاژ اصلی برسد مثلاً یک منبع تغذیه را که ما به عنوان منبع 12 ولتی خریداری میکنیم در حالتی که هیچ مصرف کننده ای به آن وصل نیست اگر با ولتمتر ولتاژش را اندازه گیری کنیم حدوداً 14 ولت را نشان میدهد .

چرا در حالتی که منبع به هیچ مصرف کننده ای وصل نیست مقاومت داخلی ولتاژ را افت نمیدهد ؟

چون که مقدار ولتاژی را که مقاومت داخلی افت میدهد به مقدار جریان عبوری از منبع تغذیه بستگی دارد که در این حالت چون جریان صفر است افت ولتاژی هم وجود ندارد .

نتیجه گیری کلی :

هر منبع تغذیه دو کمیت دارد ، یکی ولتاژ و دیگری قابلیت جریان دهی (حداکثر جریان مجاز) که بستگی به مقاومت داخلی اش دارد پس قدرت کلی منبع تغذیه به این دو کمیت وابسته است لذا برای تعیین قدرت یک منبع کمیت سومی نیز بوجود می آید که توان نام دارد و واحد آن وات (W) است که از حاصلضرب جریان و ولتاژ بدست می آید یعنی توان یک منبع 12 ولتی 2 آمپر 24=12*2 وات است که نشان دهنده قدرت آن میباشد .

هر چه توان یک منبع بیشتر باشد حجم و وزن آن نیز بیشتر میشود . فرق باطری ماشین با 8 عدد باطری 1.5 ولتی سری(باطری قلمی) در این است که اگر با 8 عدد باطری 1.5 ولتی بتوانیم حداکثر 2 لامپ 12 ولتی را روشن کنیم با باطری ماشین دست کم 50 عدد از همان لامپ را میتوان هم زمان روشن کرد زیرا مقاومت داخلی باطری ماشین خیلی کم است و وقتی جریان زیادی از آن دریافت میکنیم کاهش ولتاژش کم است ولی در باطری قلمی وقتی بیشتر از 2 یا 3 لامپ به آن وصل میکنیم ولتاژش کاهش یافته و نور لامپها کم میشود.

برای محاسبه مقدار افت ولتاژ از همان رابطه اهم استفاده میکنیم

V=R*I

طبق این رابطه مقدار افت ولتاژ دو سر مقاومت با تغییر جریان تغییر میکند.

برای هر عنصری که در یک مدار الکتریکی وجود دارد میتوان توان را محاسبه کرد بطور کلی دو نوع توان در یک مدار وجود دارد 1- توان تولیدی که توسط منبع تغذیه تولید میشود 2- توان مصرفی که توسط مصرف کننده ها مصرف میشود ، در یک مدار همیشه توان تولیدی با توان مصرفی برابر است ((در صورت صرفنظر کردن از تلفات سیمهای رابط))

توانی که یک مقاومت مصرف میکند به جریان عبوری از آن بستگی دارد که طبق رابطه زیر محاسبه میشود :

W=R*I^2

بطور کلی سه فرمول برای توان میتوان نوشت :

W=V^2/R

W= V*I

W=R*I^2

منبع :s-ta-p.persianblog.com

توان مولد : هر مولد سه توان دارد:

1) توان کل یا توانی که به مدار می فرستد P1=E.I 2) توان تلف شده در مولد p2=rl2 3) توان مولد P3=E.l.rl2=Rl2 هر قدر r کوچکتر باشد توان مفید مولد بیشتر است.

تمرین 2-5 : در مدار شکل 2-19 آمپرسنج 15A ، و ولت سنج 4 ولت را نشان می دهد. الف)‌مقاومت R را محاسبه کنید. ب) توان مصرف شده در مقاومت R و توان تولیدی مولد را محاسبه کنید. پ) افت پتانسیل دو مولد را محاسبه کنید. ت) مقاومت درونی مولد را محاسبه کنید.

حل: الف: ب: P=RI2=8*(0/5)2 =2w.p =E.I = 4/5 *0/5 =2/25w   پ: E - V = rI= افت پتانسیل =>4/5 - 4 =0/5 ولت ت: افت پتانسیل =rI => 0/5 =r *0/5 => r = 1

توان الکتریکی در یک مقاومت چگونه است ؟

توان در مقاومت همواره بصورت مصرفی است . به این معنی که مقاومت در یک مدار همیشه توان را مصرف می کند . این توان بصورت حرارت خود را نشان می دهد که مقدار آن تابع مستقیم مجذور جریان عبوری از ان است .

منحنی تغییرات توان در مقاومت در جریان AC چگونه است ؟

در جریان AC که شکل موج بصورت سینوسی است ولتاپ و جریان همفا ز می باشند در نتیجه حاصل ضرب ایندو همواره دارای یک علامت است ( توان همیشه در مقاومت مثبت می باشد )

در یک سلف خالص توان چگونه است ؟

در جریان dc سلف فقط در حین قطع و صل جریان از خود عکس العمل نشان می دهد اما ÷س از جاری شدن جریان همانند یک مقاومت سیمی عمل می کند . اما در جریان ac سلف مطابق قانون لنز در برابر تغییرات جریان یک نیروی ضد محرکه ایجاد می کند که خود را بصورت عکسالعملی در برابر تغییر جریان نشان می دهد . بنابراین در سلف جریان و ولتاپ همفاز نبوده بلکه جریان 90 درجه نسبت به ولتاژ ÷س فاز است . این موضوع در توان یک سلف خود را بصورت توانهای مثبت و منفی نشان می دهد . ( شکل 2 ) بعبارت دیگر سلف در یک سیکل از جریان یا ولتاژ دارای دو سیکل بوده که در این دو سیکل هنگام توان مثبت از شبکه بار می شود و در توان منفی به شبکه انرژی پس می دهد .

با این اوصاف سلف در مدار توان مصرفی ندارد این موضوع را چگونه توضیح می دهید ؟

در حالت تئوری محض این قضیه کاملا درست است و وفقط در زمان اتصال مدار سلف از شبکه جریان می کشد . اما در عمل اتفاقی که روی می دهد اتلاف انرپی در مسیر عبور جریان به سلف است . به این معنی که سلف بخشی از توانی را که می خواهد به شبکه پس بدهد بصورت حرارت در مسیر عبور آن هدر می دهد .

چرا از سلف در مدارات استفاده می شود ؟

هیچگاه در برق تفکیک الکتریسیته از مغناطیس امکان پذیر نیست . هر جا الکتریسته وجود دارد ردی از مغناطسی هم وجود دارد . همچنین در تمامی وسایلی که در آنها از سیم پیچ استفاده می شود ( مانند الکتروموتورها – مولدها و ترانسها ) اثر سلفی مدار وجود دارد . نمی توان کار دستگاههای ذکر شده را بدون تصور خاصیت سلفی ممکن دانست . پس سلف و خاصیت آن را نمی توان از بین برد .

توان اکتیو و راکتیو به چه معنا است ؟

توانی که از شبکه کشیده می شود توان راکتیو نام دارد . این توان در مقاومت بیشترین مقدار خود را دارد . توانی که در یک مدار سلفی خالص بین سلف و شبکه تبادل می شود توان راکتیو است . این توان برای انجام کار سلف ضروری است اما با زگشت آن به شبکه بار ان را زیاد می کند .

انرژی گرمایی مصرفی W در مقاومت الکتریکی

انرژی الکتریکی هنگام شارش بار الکتریکی در هنگام عبور از یک مقاومت به انرژی گر مایی تبدیل می شود . انرژی که یک رسانا مصرف می‎کند به عواملی مانند مقاومت رسانا - شدت جریان عبوری از رسانا‎- زمان عبور جریان و ولتاژ اعمال شده بستگی دارد و  واحد آن در سیستم SI ژول می‎باشد .

فرمولهای انرژی گرمایی مصرفی

R: مقاومت رسانا I: شدت جریان t: زمان V: اختلاف پتانسیل

توان الکتریکی مصرفی در مقاومت الکتریکی: P

نسبت انرژی الکتریکی مصرفی بر واحد زمان را گویند ،که واحد در سیستم SI آن (ژول بر ثانیه) یا (وات) می‎باشد.

نکته : اگر دو لامپ 60 واتی و 100 واتی را یک بار بطور متوالی و یک با بطور موازی به ولتاژ یکسان وصل نماییم ، در حالت موازی نور لامپ 100 واتی بیشتر می باشد . ولی در حالت متوالی نور لامپ 60 واتی. زیرا در حالت متوالی چون جریانها یکسان است ، لامپ 60 واتی ، ولتاژ بیشتری را از مولد دریافت می دارد . بنابراین نورش بیشتر است .
	P=VI

بهای انرژی الکتریکی مصرفی:

بهای انرژی الکتریکی مصرفی را که باید برای مصرف انرژی الکتریکی بپردازیم از حاصلضرب توان مصرفی در مدت زمان استفاده شده از دستگاه بستگی دارد.

W=Pt

اگر توان مصرفی بر حسب وات باشد انرژی مصرفی بر حسب وات ثانیه خواهد بود.
اگر توان مصرفی بر حسب کیلووات باشد انرژی مصرفی بر حسب کیلووات ساعت خواهد بود. (kwh)
که معمولاً از حالت دوم استفاده می‎شود.

(قیمت هر کیلو وات ساعت) *	30 *	زمان *	توان	= بهای انرژی الکتریکی مصرفی ماهیانه
(بر حسب ریال)	(تعداد روز)	(بر حسب ساعت)	(برحسب وات)	بر حسب ریال

مسئله: یک باتری 12 ولتی جریانی حدود 210 آمپر از آن می‎گذرد. در هر 10 ثانیه چه مقدار انرژی مصرف می شود ؟

W=VIt
W=10*210*12 =25200 ^Jol

مسئله: یک سماور برقی دارای توان مصرفی 2 کیلووات می‎باشد اگر به ولتاژ 220 ولت وصل شود چه جریانی از آن می‏گذرد.

P=VI
1000*2=220 I ==> I =100/11 ^A

مسئله : اگر یک لامپ 100 واتی در یک شبانه ‎روز 8 ساعت روشن باشد بهای برق مصرفی ماهیانه چقدر می‎شود (بهای هر کیلو وات ساعت 100 ریال فرض کنید)
توجه وات را به کیلو وات تبدیل می‎کنیم :

	(30 )	*( قیمت به ریال)	*  p	*t	= بهای برق مصرفی ماهیانه
ریال 2400 =	30	*100	* (1000/100)	* 8	= بهای برق