Električna snaga

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Dalekovodni stupovi predviđeni za nošenje i zatezanje dalekovoda.
Ako se grafički s pomoću dužina prikažu djelatna snaga P = UIcos φ i S = UI, te veličine zatvaraju kut φ, pa se dužinom Q = UIsin φ može sastaviti pravokutan trokut u kojem je jalova snaga veličina okomita na djelatnu snagu.

Električna snaga je brzina promjene električne energije s vremenom, odnosno stopa po kojoj se električna energija prenosi kroz električno kolo.

Snaga odgovara uloženom radu elektri­čne struje koja protiče kroz neku električnu komponentu.[1] Na primer, kada se na sijalicu primeni napon a struja poteče kroz vlakno sija­lice, uloženi rad se pretvara u zagrevanje vlakna. U tom primeru, snaga se može izračunati množenjem vrednosti napona s jačinom električne struje koja protiče kroz vlakno.[2] Što veći napon i struja, veća i snaga.[3]

Mjerna jedinica električne snage je vat (W), umnožak volta (V) i ampera (A). Termin vataža se koristi kolokvijalno za električnu snagu u vatima.[4]

Formule[uredi - уреди | uredi izvor]

Oznaka za snagu je P, za električnu energiju (W), a vreme (t).

Ako je tok energije stalan, električna se snaga može iskazati količnikom:

Kako je električna energija razmjerna električnom naponu U, jakosti električne struje I i vremenu t, ona je pri stalnoj istosmjernoj struji:

a iz toga slijedi da je električna snaga jednaka umnošku električnoga napona i električne struje:

Električna snaga izvora jednaka je brzini kojom će se u izvoru pretvorbom stvarati električna energija, a snaga trošila brzina je kojom će u trošilu električna energija obavljati rad. Zato se snaga trošila može izraziti i kao brzina obavljanja rada. Posebno za elektrotermička trošila, kojima je glavno obilježje djelatni električni otpor R. Primjenom Ohmova zakona za istosmjernu struju može se dobiti da je snaga trošila: [5]

Snaga izmjenične struje[uredi - уреди | uredi izvor]

Snaga istosmjerne struje jednaka je umnošku njene jakosti I i napona U, to jest:

To isto vrijedi i za izmjeničnu struju ako je jakost i napon u fazi, to jest φ = 0. Ta najveća snaga izmjenične struje, to jest:

zove se prividna snaga. Ako struja i napon nisu u fazi, te je 0° < φ < 90°, onda je stvarna ili djelatna snaga manja od prividne, pa njena veličina ovisi o faznom pomaku φ između jakosti i napona. U tom je slučaju djelatna snaga izmjenične struje:

Omjer između djelatne P i prividne Pz zove se faktor snage ili kosinus φ, pa je:

Ako je fazni pomak φ = 90°, onda je snaga izmjenične struje jednaka nuli. Ta snaga koja ne vrši nikakav rad zove se jalova snaga. [6]

Nazivna snaga[uredi - уреди | uredi izvor]

Nazivna snaga je snaga za koju je električni uređaj konstruiran (dimenzioniran) kako bi uz nju trajno radio (nazivno stalno opterećenje). Kratkotrajno preopterećenje je vrijeme u kojem uređaj može biti podvrgnut opterećenju višemu od nazivnoga bez opasnosti od oštećenja. Kod poluvodičkih elektroničkih elemenata i sklopova (dioda, tranzistor, pojačalo, pretvornik; integrirani sklop), je statička i dinamička opteretivost, što odgovara snazi, ovisna o mikroenergijskome rasporedu.

Pri izmjeničnoj električnoj struji električna je snaga promjenljiva, a njezina trenutačna vrijednost jednaka je umnošku trenutačnih vrijednosti električnog napona i struje. Za sinusne je struje snaga:

gdje su: U i I efektivne vrijednosti napona i struje, a φ kut faznoga pomaka, pa je cos φ faktor snage, koji ovisi o vrsti trošila priključenoga na izvor napona.

Na grafičkom prikazu sinusne izmjenične struje, umnoškom vrijednosti sinusoide napona i sinusoide struje dobije se krivulja trenutačnih vrijednosti snage. Vrijednosti električne snage mjenjaju se dvostruko brže od frekvencije izmjenične struje. Ovisno o kutu faznoga pomaka φ, razlikovat će se položaj krivulje trenutačnih vrijednosti snage prema vremenskoj osi koordinatnoga sustava. Tri su svojstvena položaja: za omski otpornik φ = 0, za idealnu električnu zavojnicu φ = 90° te za stvarno trošilo, na primjer električni motor, 0 < φ < 90°. Krivulja snage za kut faznog pomaka φ = 0 ima samo pozitivne ordinate, a za φ ≠ 0 ima i pozitivne i negativne ordinate. Posebno, krivulja snage čisto jalovog trošila (induktivnoga: φ = 90°, ili kapacitivnoga: φ = – 90°) simetrična je s obzirom na vodoravnu os koordinatnog sustava, što znači da joj je negativna polovica jednaka pozitivnoj.

Površina što je zatvara krivulja snage s vremenskom osi predstavlja električnu energiju, jer je to umnožak snage i vremena. Za kut faznog pomaka φ = 0 sva je energija pozitivna, što znači da se u toplinskom trošilu (otporniku) sva energija iz izvora pretvara u toplinu. Za φ = 90° energija je u jednoj polovici perioda toliko pozitivna koliko je u drugoj negativna, pa je ukupna utrošena energija jednaka nuli, uz cos 90° = 0 slijedi P = UIcos φ = 0. Sinusna struja, koja je prema naponu vremenski pomaknuta za jednu četvrtinu perioda T, što odgovara faznomu kutu od 90°, naziva se jalovom strujom, jer ne obavlja koristan rad. Ako je 0 < φ < 90°, tada je dio energije predan trošilu veći nego dio što se vraća u izvor, to jest energija u trošilu pretvorena je u neki koristan rad. Srednja se snaga, a time i dio energije pretvoren u rad, smanjuje ako se fazni pomak povećava.

Djelatna snaga[uredi - уреди | uredi izvor]

Djelatna snaga ili aktivna snaga je snaga o kojoj ovisi rad trošila. Dana je izrazom:

Umnožak električnog napona i struje kojim je iskazana ukupna energijska moć izvora za obavljanje rada postaje pokaznikom energije tek kada se pomnoži faktorom snage cos φ.

Prividna snaga[uredi - уреди | uredi izvor]

Prividna snaga je umnožak efektivnih vrijednosti električnog napona i električne struje i određena je izrazom:

i obično se mjeri jedinicom voltamper (VA = W).

Jalova snaga[uredi - уреди | uredi izvor]

Jalova snaga ili reaktivna snaga je snaga koja ne sudjeluje u korisnom radu trošila, a potrebna je u elektroenergetskoj mreži za postizanje promjenljivoga magnetskog polja koje u svojem radu koriste električni strojevi izmjenične struje (električni motori, transformatori i prigušnice). Određena je izrazom:

a mjeri se iznimno dopuštenom jedinicom var (var = W). Budući da kod prijenosa električne energije jalovi dio opterećuje mrežu, treba ga održavati na najnižim mogućim vrijednostima. U uređajima za kompenzaciju jalove snage, najčešće energetskim kondenzatorima, koristi se pojava međusobnog poništavanja induktivne i kapacitivne jalove snage. Ako se grafički s pomoću dužina prikažu djelatna snaga P = UIcos φ i S = UI, te veličine zatvaraju kut φ, pa se dužinom Q = UIsin φ može sastaviti pravokutan trokut u kojem je jalova snaga veličina okomita na djelatnu snagu.

Snaga višefaznih sustava[uredi - уреди | uredi izvor]

Glavni članak: Višefazni sustav

Snaga višefaznih sustava jednaka je zbroju snaga pojedinih faza. Za simetrično opterećeni trofazni sustav sve su tri snage jednake, pa je djelatna snaga, izražena faznim f, odnosno linijskim l naponima i strujama, određena izrazom:

Na jednak se način mogu odrediti prividna i jalova snaga takva sustava.

Literatura[uredi - уреди | uredi izvor]

  • Gordon McComb i Earl Boysen, Elektronika za neupućene, Beograd, 2007.

Izvori[uredi - уреди | uredi izvor]

  1. Gordon McComb i Earl Boysen, Elektronika za neupućene (str. 20), Beograd, 2007.
  2. Gordon McComb i Earl Boysen, Elektronika za neupućene (str. 20), Beograd, 2007.
  3. Osnove elektrotehnike za početnike
  4. https://en.wiktionary.org/wiki/wattage
  5. električna snaga, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.
  6. Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.

Vidi još[uredi - уреди | uredi izvor]