21.05.2015 İş ve Güç • Etrafımızda oluşan değişmeleri iş, bu işi oluşturan yetenekleri de enerji olarak tanımlarız. • Örneğin bir elektrik motorunun dönmesi ile bir iş yapılır ve bu işi yaparken de motor bir enerji kullanır. • Mekanikte iş: Bir cismin, F kuvveti etkisi altında l uzaklığına gitmesi yapılan iş olup, . formülü ile hesaplanır. • MKS birim sisteminde, uzunluk metre, kuvvet Newton (N) alındığında, iş birimi Newton.metre veya kısaca «joule» olur ve «J» ile gösterilir. İş ve Güç • Uçlarındaki gerilim U volt ve içinden t saniye süresince Q coulomb’luk elektrik yükü geçen bir alıcıda görülen iş: . . Burada • W: Elektrik işi (joule) • U: Alıcı gerilimi (Volt) • I: Alıcı akımı (Amper) • t: Alıcının çalışma süresi (saniye) • Elektrikteki iş birimi, Volt.Amper.saniye (kısaca Vas) dir. Doğru akımda 1VA=1watt alındığında, elektrikteki iş biriimi de watt.saniye (Ws) veya joule olur. 1 21.05.2015 İş ve Güç • Örnek: 220V’luk bir doğru akım şebekesinden 2 A çeken bir cihazın bir günde sarf edeceği işi bulunuz. • . . • 220.2.24 105560 10,56 İş ve Güç • Güç: Bir cihaz veya makinanın büyüklüğü hakkında bilgi verebilmek, yapacağı işi ne kadar sürede yapabileceğini söyleyebilmek için, birim zamanda yaptığı işin bilinmesi gereklidir. • Birim zamanda yapılan işe güç denir, P ile gösterilir. . . . P: Cihazın gücü (Watt) U: Uygulanan gerilim (Volt) I: Çekilen akım (Amper) t: çalışma süresi (saniye) W: cihazın yaptığı iş (Joule) 2 21.05.2015 İş ve Güç • MKS (kg‐kütle) birim sisteminde güç birimi J/s’dir. Kısaca «Watt» denir. • Cihazların etiketlerinde yazılı olan güç değerleri; ısı cihazlarında çekilen gücü, elektrik motorlarında ise motor milinden alınabilecek gücü gösterir. • Elektrikte güç hesaplamalarında, akım ve gerilimin ahm kanunu eşitliklerinden yararlanılarak, • . • Yazılabilir. İş ve Güç Örnek: Bir elektrikli ütü 220V gerilimde 5 A çekmektedir. Ütünün gücünü bulunuz. . 220.5 1100 Örnek: 50mA akımla çalışan röle bobininin direnci 4,4kΩ’dur. Bobinin çalışma gerilimi ve gücünü bulunuz. . 50. 10 . 4,4. 10 50. 10 4,4. 10 220 11 3 21.05.2015 Alternatif Akımda Güç • Bir doğru akım devresinde güç, devreye uygulanan gerilim ve devreden geçen akımın çarpımına eşittir. • Alternatif akımda ise devreye uygulanan gerilim ve dvereden geçen akım zamanla değişir. • Akım ve gerilimin çarpımı olan güç de zamana bağlı olarak farklı değerler alacaktır. Ani Güç, Ortalama Güç • Bir alternatif akım devresine uygulanan gerilim: sin • Devreden geçen akım: sin • Devrenin gücü: . sin sin • Burada «p», «ani güç» olarak tanımlanır. 4 21.05.2015 Ani Güç, Ortalama Güç • Trigonometrik dönüşümler sonucu, yazılır. • cos cos 2 • Formüldeki birinci terim zamana bağlı değildir. • İkinci terim zamana bağlı değişir ve ortalaması sıfırdır. • Ani gücün ortalaması birinci terimdir ve «ortalama güç» olarak tanımlanır. • cos Ani Güç, Ortalama Güç • Ortalama güce «aktif güç» denir. • Aktif gücü ölçen aletlere wattmetre denir. • Ani gücün birinci terimindeki «cos », «güçkatsayısı» olarak tanımlanır. • Bu çarpan devre gerilimi ile akımı arasındaki açının kosinüsüdür. • açısı 0 ile 90 derece arasında değerler alabildiğine göre, cos ’de 0 ile 1 arasında değişecektir. 5 21.05.2015 Dirençli Devrelerde Güç • Saf dirençli alternatif akım devrelerinde, devreye uygulanan gerilimle, devreden geçen akım aynı fazdadır. Yani faz açısı sıfırdır. • 0 olduğuna göre; cos 2 1 cos 2 2 • Gücün frekansı, akım ve gerilimin frekansının iki katıdır. Dirençli Devrelerde Güç • Dirençli devrelerde ani gücün ortalaması, yani aktif güç; ile hesaplanır. • P: Aktif Güç (Watt) • V: Gerilimin etkin değeri (Volt) • A: Akımın etkin değeri (Amper) • Dirençli alternatif akım devrelerinde güç, doğru akım devrelerinde olduğu gibi hesaplanır. • Dirençli devrelerde 0 olduğundan güç katsayısı da birdir. 6 21.05.2015 Bobinli Devrelerde Güç • Sadece bobinden oluşan alternatif akım devrelerinde, akım gerilime göre 90 derece geri fazdadır. • cos 2 90 sin 2 • Gücün ortalama değeri sıfırdır. Yani aktif güç sıfırdır. • Aktif gücün sıfır olması, bobinin kaynaktan bir enerji çekmediğini gösterir. • Ani gücün pozitif ve negatif değerleri birbirine eşittir. • Pozitif alternansta çekilen güç, negatif alternansta kaynağa geri verilmektedir. Bobinli Devrelerde Güç • Saf bobinli alternatif akım devrelerinde 90 olduğu için güç katsayısı sıfırdır. • Aktif güç sıfırdır. • Saf bobindeki gerilim ve akımın etkin değerlerinin çarpımına «reaktif güç» denir. • • : Bobinin reaktif gücü (VAr) • V: Bobin uçlarındaki gerilimin etkin değeri (Volt) • I: Bobin akımının etkin değeri (Amper) 7 21.05.2015 Kondansatörlü Devrelerde Güç • Sadece kondansatörden oluşan alternatif akım devrelerinde, akım gerilime göre 90 derece ileri fazdadır. • cos 2 90 sin 2 • Gücün ortalama değeri sıfırdır. Yani aktif güç sıfırdır. • Aktif gücün sıfır olması, kondansatörün kaynaktan bir enerji çekmediğini gösterir. • Ani gücün pozitif ve negatif değerleri birbirine eşittir. • Kondansatör dolarken çekilen güç, kondansatörün boşalması anında kaynağa geri verilmektedir. Kondansatörlü Devrelerde Güç • Kondansatörlü alternatif akım devrelerinde 90 olduğu için güç katsayısı sıfırdır. • Aktif güç sıfırdır. • Kondansatördeki gerilim ve akımın etkin değerlerinin çarpımına «reaktif güç» denir. • 8 21.05.2015 Kondansatörlü Devrelerde Güç • Örnek: Elektrikli bir ısıtıcı 220V’luk alternatif bir gerilimle çalıştığında 5A akım çekmektedir. Başlangıçtan 1/300 saniye sonra çektiği ani gücü bulunuz. Kaynağın frekansı 50Hz’dir. 2 2 2.3,14.50. 2.220.5. 2200. 60 1650 2 1 300 Kondansatörlü Devrelerde Güç • Örnek: Akkor telli bir lamba grubu 115V’luk ve 50Hz frekanslı bir şebekeden 30A çekmektedir. Lambaların çektiği gücü bulunuz. . 115.50 3450 9 21.05.2015 Kondansatörlü Devrelerde Güç • Örnek: Tek fazlı bir motor 220V’luk bir şebekeden 4,5A akım çekmektedir. Wattmetreden ise 720W okunmuştur. a) Motorun güç katsayısını bulunuz. b) Akım ile gerilim arasındaki faz farkını bulunuz. cos cos 0,728 . 720 220.4,5 0,728 43,3 derece akım gerilimden geridedir. 10