Moc to tempo przekazywania energii.

Wat (W) to jeden dżul energii przekazywanej w ciągu sekundy. Jeden kilowat (kW) to 1,000 W. Moc określa, jak szybko energia jest przekazywana w danej chwili.

Przy ustalonym prądzie stałym DC moc elektryczna wynosi P = V × I. Odbiornik 24 V pobierający 0.5 A otrzymuje 12 W.

Energia uwzględnia czas.

Lampa zużywająca 20 W przez pięć godzin

20 W × 5 h = 100 Wh = 0.1 kWh. Kilowatogodzina to ilość energii, a nie tempo jej zużycia.

Przy stałej mocy energia = moc × czas. Jeśli moc się zmienia, dodaj energię z różnych okresów zamiast zakładać pełną moc przez cały dzień.

Moc AC: waty, VA i współczynnik mocy.

Przy zasilaniu AC napięcie i prąd zmieniają się w ciągu każdego cyklu. Ich wartości szczytowe nie muszą występować jednocześnie. Cewki i kondensatory mogą chwilowo magazynować i oddawać energię, więc prąd może płynąć, a nie cała jego wartość przyczynia się do przekazywania energii netto.

Dla obciążenia jednofazowego trzy wielkości pomagają zachować jasny obraz sytuacji. RMS (pierwiastek ze średniej kwadratów) oznacza tu skuteczną wartość napięcia lub prądu, opartą na równoważnym efekcie cieplnym w rezystorze.

Moc czynna, P — waty (W)
Średnie tempo przekazywania netto energii elektrycznej. Obejmuje energię zamienioną w użyteczny efekt i energię traconą jako ciepło.
Moc pozorna, S — woltoampery (VA)
Napięcie skuteczne RMS × prąd skuteczny RMS. Opisuje kombinację napięcia i prądu, którą muszą obsłużyć zasilanie i urządzenia.
Współczynnik mocy, PF — bez jednostki
Moc czynna ÷ moc pozorna. Dla odbiornika pobierającego energię P = S × PF.
Jedno obciążenie, dwie różne wartości mocy

Odbiornik jednofazowy pobiera 2 A RMS przy 230 V RMS, przy współczynniku mocy 0.80.

  1. Moc pozorna: 230 × 2 = 460 VA.
  2. Rzeczywista elektryczna moc wejściowa: 460 × 0.80 = 368 W.

Współczynnik mocy 0.80 nie oznacza sprawności urządzenia 80%. Sprawność porównuje użyteczne wyjście z rzeczywistym wejściem. Również 460 − 368 nie jest obliczeniem straconych watów: VA i W opisują różne wielkości.

Przy tej samej mocy czynnej i napięciu niższy współczynnik mocy oznacza większy prąd skuteczny RMS. Może to zwiększyć straty w przewodach zasilających. Wyjaśnienie impedancji wiąże to z rezystancją i magazynowaniem energii; lekcja o zasilaniu trójfazowym omawia inny układ zasilania.

Opcjonalnie: kąt fazowy, odkształcenia i moc bierna

Dla sinusoidalnego napięcia i prądu PF = cos φ, gdzie φ jest ich przesunięciem fazowym. W obwodzie pobierającym energię φ = 0 daje współczynnik mocy 1. Przy odkształconym prądzie współczynnik mocy odzwierciedla też kształt przebiegu: sam kąt fazowy go nie opisuje.

Moc bierna Q jest wyrażana w warach. Dla sinusoidalnego przypadku jednofazowego Q = VRMSIRMS sin φ i S² = P² + Q². Opisuje ona naprzemienną wymianę energii związaną z polami, a nie dodatkową ilość energii zużywaną na wytwarzanie ciepła.

Ogólnym punktem wyjścia dla mocy czynnej jest średnia chwilowego iloczynu v(t) × i(t). To iloczyn wartości w tych samych chwilach, a nie iloczyn dwóch osobno uśrednionych przebiegów.

Moc wejściowa różni się od użytecznej mocy wyjściowej.

Urządzenie nie przekształca całej energii wejściowej w pożądany efekt. Na przykład silniki wytwarzają też ciepło. Sprawność porównuje użyteczne wyjście z wejściem w określonych warunkach.

Tabliczka znamionowa silnika zwykle podaje znamionową moc mechaniczną na wyjściu. Rzeczywista moc elektryczna pobierana zależy od punktu pracy i strat; nie jest automatycznie równa oznaczonej wartości kW.

Zużycie energii przez dźwig zmienia się w ciągu dnia.

Jazda, oczekiwanie, oświetlenie i wyposażenie sterujące mają różny udział. Niektóre instalacje mogą też zwracać energię do zasilania podczas pracy generatorowej.

Miarodajne porównanie wymaga określonego okresu i warunków pracy. Sama mniejsza moc znamionowa silnika nie dowodzi mniejszego zużycia energii przez windę.

Bliższe spojrzenie

Dla odbiorników AC iloczyn wartości skutecznej (RMS) napięcia i wartości skutecznej (RMS) prądu daje moc pozorną w woltoamperach w obwodzie jednofazowym. Moc czynna w watach zależy również od współczynnika mocy. Nie stosuj prostego obliczenia DC do każdego obwodu silnika.

Sprawdź swoją wiedzę

Stałe obciążenie 2 kW pracuje przez pół godziny. Ile energii zużywa?

Pokaż wyjaśnienie

1 kWh: 2 kW × 0.5 h. Pobór 2 kW przez jedną godzinę oznacza zużycie 2 kWh.

Dalsza lektura.

Lektura opcjonalna, pozwalająca dokładniej zgłębić tę lekcję.

  • EIA: pomiar energii elektrycznej

    Przystępne objaśnienie watów, kilowatów i kilowatogodzin. Przykład urządzenia domowego łączy moc znamionową z energią zużywaną w czasie.

  • OpenStax: energia i moc elektryczna

    Punkt 9.5 dodaje równania obwodu i przykłady obliczeniowe. Użyj go do poznania zależności między mocą elektryczną, napięciem, prądem i nagrzewaniem rezystancyjnym.

  • Yokogawa: podstawy pomiarów mocy elektrycznej

    Przeczytaj „Trójkąt mocy i współczynnik mocy”, aby poznać różnicę między watami a woltoamperami, w tym zastrzeżenie dotyczące przebiegów niesinusoidalnych. To wyjaśnienie pomiarowe, nie procedura badań pod napięciem.

  • OpenStax: wymiana energii i średnia moc AC

    Rysunek 15.16 porównuje moc chwilową w rezystorach, kondensatorach i cewkach indukcyjnych. Pomaga wyjaśnić, jak energia może być oddawana w trakcie cyklu; wyprowadzenie całkowe jest opcjonalne.