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Cosa sono potenza e Watt

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  • Cosa sono potenza e Watt

    La potenza un po una misura di ...forza.....
    In campo elettrico si misura in Watt, abbreviato in W
    (e multipli/sottomultipli es chiloWatt = kW = 1000 Watt)

    Riprendendo dalla discussione su "cosa sono tensione e corrente" (http://energierinnovabili.forumcommunity.net/?t=3242567 ) , era stato scritto:
    CITAZIONE (tersite1 @ 1/6/2006,17:35)
    Ne discende che se noi dislochiamo in un secondo tutti questi elettroni avremo la corrente di 1 ampere e la tensione di un volt, spendendo un joule ogni secondo.
    Joule/sec= Watt
    Quindi 1V*1A=1W

    Quindi la potenza il prodotto (moltiplicazione) di Tensione x Corrente.
    Ad esempio con 230V (supponiamo per ora continui) applicati ad una lampadina che consuma 1A, si potrebbe calcolare la potenza come 230V x 1A = 230Watt

    Da notare per che la stessa potenza (teoricamente la stessa luce, nel caso di lampadine e con lo stesso rendimento) si potrebbe ottenere anche a 12V, facendo passare nella lampadina ..dunque rigiro la formula... A= W / V ...= 230W / 12V =19.16 A circa... infatti moltiplicando 12V x 19.16A otteniamo 230W circa.

    Esiste una discussione dedicata su potenza energia:
    http://energierinnovabili.forumcommunity.net/?t=5256969

    ---------

    Qua una osservazione "pratica":
    a parità di potenza la corrente diminuisce se si sale di tensione.
    Nell'uso pratico cosa cambia?.
    L'energia elettrica e di norma trasportata con fili/cavi elettrici... sia in ambito domestico (dal "contatore" alle prese, ecc.) sia in ambito "elettrodotti".
    Chiaramente, dal momento che non si usano materiali superconduttori o ad effetto simile, i fili normalmente impiegati presentano una resistenza ( http://energierinnovabili.forumcommunity.net/?t=3278508 ) che dipende dalla sezione del filo (pi grande il filo e meno fa.. resistenza!) e dalla sua lunghezza (pensate ai km che percorre un elettrodotto!)

    Ovviamente la resistenza del filo produce due effetti "collaterali"
    1) provoca una caduta di tensione. Ovvero "all'utente finale" arriva una tensione pi bassa di quella "di partenza" (l'ipotetica lampadina farà meno luce...)
    2) provoca una perdita di potenza

    Questi due punti dipendono sostanzialmente dalla corrente che passa nei fili, secondo la legge di ohm ( http://energierinnovabili.forumcommunity.net/?t=3345615 ) applicata "schietta" per il punto 1 ... e moltiplicata x la corrente per il punto 2 (dato che con la prima operazione otteniamo la "caduta di tensione" ai capi del filo.. la nostra resistenza in questione... e dato che la potenza/i Watt sono la tensione hai capi per la corrente che ci passa).
    Se si ragiona un attimo su questo "passaggio" notiamo che mentre la caduta di tensione dipende LINEARMENTE dalla corrente... es se R=1 ohm e se la corrente 1A.. si avrà (legge di ohm) una caduta di 1 ohm x 1A = 1V... la potenza dissipata/persa dipende dal quadrato della corrente ..... essendo infatti Watt = Volt x Ampere.... ma essendo Volt = Ohm x Ampere.. sostituendo nella prima otteniamo che:
    Watt = ( Ohm x Ampere ) x Ampere... cos nellesempio citato la potenza era W= 1V x 1A... ma se la corrente saliva a 3A, allora la caduta sarebbe diventata 1 ohm x 3A = 3V... e la potenza W= 3V x 3A = 9W (oppure se applichiamo l'ultima formula W = 1 Ohm x 3A x 3A= 9W)... quindi triplicando la corrente la potenza persa 9 volte! (radoppiando sarebbe stata 2x2=4 volte.. ma decuplicando sarebbe stata addirittura 10x10=100 volte!!!)

    Quindi ..per... "perdere" meno si sale con la tensione (visto che non si possono usare fili di "metri" di diametro per costi/praticità..).. ovvero se in un elettrodotto si moltiplica per 1000 la tensione, passando da 230V a 230000V... la corrente si riduce di 1000 volte a parità di potenza fornita all'utenza... mentre le perdite sui fili si riducono di 1000x1000 = 1 milione di volte...ovvero la perdita di 100W sull'elettrodotto sarebbe stata di 100MegaWatt se si fosse usata la tensione 230V!!!!

    Domanda: Allora perch non usare anche in casa 2000 ... 200000 o pi Volt?
    Risposta: Perch ci sono problemi pratici di isolamento (e sicurezza), tanto vero che i tralicci hanno fili ben distanti tra loro e rispetto il traliccio stesso (che li supporta tramite complessi isolatori) e sopratutto rispetto il terreno!

    Chiaro che racchiudendo i fili in materiali altamente isolanti possibile l'uso di una tensione pi elevata es. 15000V (o 15kV).. e quindi possibile farli passare es. nelle strade delle città.. tuttavia in un uso invece domestico il problema si ripresenterebbe nel punto di "prelievo" dell'energia, ovvero la classica "presa"...
    :D ve la immaginate una "ciabatta" (il nome in gergo della prolunga con pi prese) che tiene 10kV? :D :D
    ed anche nella costruzione degli "elettrodomestici" stessi..

    Edited by gattmes - 23/10/2007, 12:55
    Fare si puo'!... Volerlo dipende da te.

    Consultate e rispettate il REGOLAMENTO

    Rispetto il gas, un piano cottura a induzione consuma il 65...70% in meno d'energia: se l'elettrica costasse il doppio, rimarebbe un risparmio del 30...40%! Gas 100% fossile, elettrica 30...100% rinnovabile (secondo fornitore). Con contratti 3 kW, contrariamente a quanto si dice, si possono usare pure piani sprovvisti di autolimitazione.

  • #2
    D: Allora potenza (W) sempre tensione per corrente...
    Prendo il mio motore a 230Vac, misuro la corrente .. e poi facco Ampere per Volt e so i Watt che consuma?

    R: No... non sempre cos.

    D: Ma allora quello detto prima?
    R: Quello detto prima si applica sicuramente con tensioni/correnti continue (http://energierinnovabili.forumcommunity.net/?t=3271668). Si applica anche in presenza di tensioni e correnti alternate (http://energierinnovabili.forumcommunity.net/?t=3286612) a patto che questi elementi interessino resistenze... o carichi con "comportamento resistivo"

    D: perch se non sono "resistivi" sosa succede?
    R: succede:
    ( da http://energierinnovabili.forumcommunity.net/?t=3242567)
    CITAZIONE (viky69 @ 23/10/2007, 10:23)
    Nei circuiti in c.a. (corrente alternata) bisogna tenere conto di un altro fattore. Lo sfasamento tra corrente e tensione.

    D: cosa 'sto "sfasamento"?
    R: Quando ad esempio la tensione non continua... nel tempo... ma ha un andamento variabile... magari con variazione ciclica... ed un "ciclo" che si ripercore in un certo tempo... ovvero in un secondo si "replicano" un numero di cicli... o chilocicli (kcicli) o megacicli (Mcicli)... insomma Hertz , kHz , MHz, ecc...
    ...dicevo.. ci sono dei momenti in cui si hanno valori massimi .. ed altri in cui si hanno valori minimi (0 <- zero)
    Se applichiamo allora una tensione es sinusoidale su una resistenza, chiaramente quando questa sarà al valore minimo (0) altrettanto sarà la corrente che passa.
    All'aumentare (in "modulo"... ovvero potrebbe diminuire se V va in negativo...) della tensione.. aumenterà corrispondentemente anche la corrente nella resistenza... segue che anche la corrente presenta forma sinusoidale con minimi e massimi che coincidono con quelli della tensione ... ovvero sono in fase!
    Vedere la seguente rappresentazione di una tensione sinusoidale (rosso) e della relativa corrente (sinusoidale) nella resistenza (blu):
    image

    Di conseguenza potremo anche dire che la potenza fa la stessa cosa:
    in fase con tensione e corrente.
    Dal momento che per praticità non si analizza punto per punto tensione e corrente.. ma si ricorre al "valore efficace" (http://energierinnovabili.forumcommunity.net/?t=3286612) nel tempo... la potenza... "efficace"... in tal caso Volt(eff) x Ampere(eff)...o meglio Vrms x Arms... misurando su una lampadina 1Arms e sapendo V=230Vrms possiamo dire che la potenza consumata.. ovvero che produce effetti "attivi", in ultima analisi la Potenza attiva 230W.

    Quando invece tensione corrente non sono in fase.. si dice che c appunto sfasamento e la potenza realmente uttile o attiva non pu essere calcolata con la semplice moltiplicazione dei valori efficaci di tensione e corrente.

    D: ma "quando" non sono in fase?
    R: quando il carico non resistivo... o puramente resistivo. Ad esempio quando il carico un condensatore.. o un carico con comportamento assimilabile, ovvero "carico capacitivo"... oppure quando il carico induttivo

    Edited by gattmes - 18/3/2008, 11:34
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    • #3
      D: Perch / in che modo sfasano la corrente questi carichi?
      R: Faccio un esempio... il solito condensatore... che si pu paragonare ad un serbatoio. Quando con un generatore tento di alzare la tensione ai capi di un condensatore, devo fornirgli corrente... come pure se cerco di alzare il dislivello di un serbatoio devo metterci acqua (o quello che ). Chiaramente fintanto che la tensione /dislivello sale ci sarà una corrente elettrica/d'acqua che entra nel condensatore serbatoio. Ma se arrivati ad un livello di tensione/d'acqua decido di fermarmi li... la corrente cessa/deve cessare! Quindi rispetto alla resistenza ho corrente durante il ... "riempimento" (lasciamo perdere x ora con che forma), mentre questa cessa non appena cessano le "variazioni" di livello, qualunque esso sia...
      Inoltre se successivamente voglio far scendere il livello di tensione/acqua.. devo "scaricare".. ovvero devo far uscire la corrente elettrica/d'acqua

      Ricapitolando e supponendo una forma d'onda sinusoidale:
      1) Nel fronte di salita (assumiamo solo la semionda positiva.. -> secondo il nostro riferimento/massa) sul condensatore c' corrente ed anche sulla resistenza... tuttavia nella seconda la corrente dipende dalla tensione, nel primo da quanto velocemente si vuole far salire il livello. Dal momento che appenna "sale" una sinusoide lo fa ...RAPIDAMENTE... la corrente sarà elevata nel condensatore... anzi.. dal momento che la "partenza" il punto pi ripido della "salita" della tensione... si avrà la CORRENTE MASSIMA.. ovvero nell'intorno dello "zero" di tensione la corrente nel carico capacitivo massima! Nella resistenza invece si visto che minima .. e vale zero proprio al passaggio per lo zero della tensione.
      2) raggiunta la sommità della tensione.. quest'ultima rallenta sempre pi la velocità di salita/variazione... fino a fermarsi nel picco (per poi risprendere a variare scendendo). Di consequenza in prossimità del picco si avrà la CORRENTE MINIMA ... sarà ZERO propio sul picco di tensione... quando non si hanno variazioni di quest'ultima. Nella resistenza si visto invece che la corrente qui massima.

      Notare che in questa "prima" semi-semionada (primo quarto di periodo/ciclo) le polarità di tensione e corrente sono concordi (positive).. anche se le due non sono ... in fase, ovvero quando minima una non lo l'altra e viceversa.

      3) durante la fase discendente verso lo zero.. con il condensatore dobbiamo "svuotare" il serbatoio.. e quindi la corrente sarà addirittura negativa! Inoltre all'inizio della discesa, quando la tensione scende lentamente, la corrente sarà piccola... per arrivare al massimo in prossimità dello zero di tensione, quando la pendenza nuovamente massima.

      Notare che in questa seconda semi-semionada (2ndo quarto di periodo) le polarità di tensione e corrente NON sono concordi (tensione positiva, corrente negativa), oltre che NON in fase.

      Vediamo ora come prosegue nella semiona negativa...
      4) la tensione continua a scendere velocemente.. ma via via rallenta .. quindi anche la corrente continua a rimanere negativa (torna ad essere di polarità concorde con la tensione).. e via via diminuisce di valore, visto che la tensione "rallenta" la sua variazione.
      5) la tensione raggiunge il picco negativo. La corrente arriva a cessare (nuovamente picco di tensione, zero di corrente)

      Notare che in questa terza semi-semionada (3o quarto di periodo) le polarità di tensione e corrente sono nuovamente concordi (negative).. anche se le due non sono in fase.

      6) la tensione riprende a tornare verso lo zero e all'inizio, come per la semionda positiva, dolcemente. La corrente allora ritorna a salire e positivamente. Raggiungerà il valore massimo positivo al successivo passaggio per lo zero della tensione, quando questa avrà la "massima pendenza"

      Notare che in questa quarta semi-semionada (4o e ultimo quarto di periodo) le polarità di tensione e corrente NON sono concordi (tensione negativa, corrente positiva).. inoltre le due non sono in fase.

      ----

      Alla fine della storia si evince che anche la corrente assume forma sinusoidale solo che il picco positivo anticipa quello di tensione di 1/4 di periodo. Se consideriamo l'intero periodo come un giro in tondo di 360 gradi (dopo 360 risiamo alla "partenza"...) possiamo dire che l'anticipo o sfasamento di 90gradi

      chiaro? ( :blink: che fatica!)

      D: ma cosa succede se il carico induttivo?
      R: esattamente la stessa cosa solo che il conportamento dell'induttanza contrario al condensatore... e quindi la corrente sarà si sfasata di 90 gradi, ma in ritardo

      Edited by gattmes - 23/10/2007, 15:48
      Fare si puo'!... Volerlo dipende da te.

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      • #4
        D: Ok capito. Ma ora come s'incarstra con i Watt/potenza??????
        R: notare una cosa: quando la tensione zero la corrente massima e viceversa. Fare una moltiplicazione tra due fattori... di cui uno ZERO da ZERO come risultato. Allora (escludendo l'istante iniziale)nel perido con carico resistivo abbiamo due valori minimi (zero) a 1/2 periodo e a fine periodo (4/4).. e due valori massimi a 1/4 e 3/4 (picco di tensione/corrente).
        Nel caso induttivo capacitivo abbiamo invece (escludendo l'istante iniziale) valori "zero" sia ai 1/2 e 4/4 di periodo, quando la tensione zero, ma anche a 1/4 e 3/4 di periodo (picchi di tensione) in quanto "li" zero la corrente...

        D: mhhh ... vero! Ma nei "tempi" intermedi per c' potenza attiva no?
        R vediamo il primo tempo (tra 0 e 1/4 di T) ... ricordiamo le note circa le "polarità" di tensione e corrente... allora tensione positiva e corrente positiva .. il loro prodotto da un certo valore di Watt....
        Vediamo il secondo tempo.. (tra 1/4 e 1/2 T)... opppssss!!! La tensione positiva ma la corrente.. negativa!!!!! Se moltiplico ottengo (ndr. Segno "meno" ->) -Watt!!! Tra l'altro presi anche punto x punto (integrale da pippo a pluto ecc.) il quantitativo lo stesso di quello precedente ma... cosa implica il "meno"... che in realtà il condensatore non un carico ma un "generatore" che "pompa" verso quello VERO lo stesso quantitativo che aveva ciucciato prima.

        Palesemente per gli altri due semiperiodi notiamo la stessa identica cosa.. e quindi la potenza utile... attiva... o usata ZERO.
        (e lo stesso succede con l'induttanza.. non fatemelo rispiegare solo perch ci sono 180 gradi di sfasamento rispetto il condensatore...)

        Quindi un condensatore/induttore in AC immaggazinano energia in certi momenti per poi rispedirla indietro.
        Tale potenza.. non utile .non attiva... per ...transita avanti e indietro e viene denominata potenza reattiva.

        Chi pi sveglio (ronf ronf ronf...) avrà già intuito che, nonostante non servi ad una mazza..., impegna per la linea... e quindi durante il "palleggiamento" centrale/utilizzatore darà origine a perdite sui fili... ovvero non tutta quella che va dal generatore al carico arriva a quest'ultimo .. e viceversa.

        -----------

        D: Cosa succede se il carico una resistenza e un condensatore (o induttanza)?
        R: Che ci sarà una componente attiva ed una componente reattiva.

        D: Quindi la componente reattiva impegna ulteriormente la linea anche se non usata?
        R esatto! La linea dovrà essere sovradimensionata per far "transitare" anche la reattiva.. Ecco perch i gestori delle linee NON vogliono sfasamenti oltre un certo livello... Se il carico sensibilmente capacitivo ...o induttivo... bisogna "rifasare".

        D: Ultima curiosità se nell'ultimo caso citato (R+C) misuro tensione e corrente efficace .. e li moltiplico.. il valore che ottengo non mi serve a niente.. che cos'?
        R Il valore che si ottiene definito potenza apparente, quella che appunto ti appare .. ti sembra sia assorbiata facendo due misure svincolate (che non tengono conto degli sfasamenti) di tensione e corrente.
        Ovviamente se il carico puramente resistivo l'apparente coincide con l'attiva, se puramente reattivo (C o L) con quella reattiva.

        Per distinguere si parla di Watt nel caso della potenza attiva, si parla di VoltAmpere (VA) per la potenza apparente e VoltAmpereReattivi (VAR) per la potenza reattiva

        Edited by gattmes - 23/10/2007, 16:20
        Fare si puo'!... Volerlo dipende da te.

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        Rispetto il gas, un piano cottura a induzione consuma il 65...70% in meno d'energia: se l'elettrica costasse il doppio, rimarebbe un risparmio del 30...40%! Gas 100% fossile, elettrica 30...100% rinnovabile (secondo fornitore). Con contratti 3 kW, contrariamente a quanto si dice, si possono usare pure piani sprovvisti di autolimitazione.

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