Elektriksel Güç Nedir

Elektriksel güç

Elektriksel güç nedir?

Elektrikli cihazların bir saniyede harcadığı enerji miktarı birbirinden farklıdır. Bir üretecin beslediği alıcının üzerinde birim zamanda harcanan enerjiyi yada enerji dönüşümünü anlatmakta kullanılır.

Etrafımızdaki aygıt ve makineler, elektrik enerjisi ile çalışarak ve dolayısıyla bir iş yapmaktadır. Bu yapılan iş, harcanan enerji ile orantılıdır. Birim zamanda harcanan enerji miktarına elektriksel güç denir. Elektriksel güçle, elektrik enerjisinin kullanıldığı farklı alıcılarda değişik biçimde karşılaşabiliriz.

Örnek olarak;

Elektriksel güç elektrik motorlarında mekanik enerji olarak kullanılır iken, bir sobada ısı enerjisi olarak kullanılır. Sonuç olarak harcanan enerji elektrik enerjisidir. Birim zamandaki elektrik tüketimi, alıcıya ait elektriksel güç olarak tanımlanır.

Elektriksel Güç Birimleri Nedir?  

Elektriksel güç birimi wat’ tır. Watt (W) harfi ile sembolize edilir. Watt farklı şekillerde tanımlanabilir.

• 1 watt, 1 amper şiddetindeki bir elektrik akımının 1 voltluk bir gerilim altında yaptığı iştir.
• 1 watt, saniyede yapılan 1 joule’lük iştir.
• 1 joule, 1 kulonluk elektrik yükünün, 1 voltluk gerilim altında yaptığı iştir.
• Elektriksel gücün mekanik eşdeğeri watt cinsinden,
• 1 buhar beygiri, (HP) = 736 W ’ tır.

Elektrik aletlerinde harcanan elektrik enerjisi miktarını tespit eden iki değişken mevcuttur.

Elektrik firmaları tarafından imalatı yapılan elektrik aletlerinin harcadığı elektrik enerjisi miktarı, kullanıldığı süreye bağlıdır. 200 Wattlık bir ampul ile çalışan gece lambası 1 saniye ışık verdiği zaman 200 Joule enerji, aynı lamba, 2 saniye ışık verdiği zaman 400 Joule enerji harcar. Elektrikli araçların kullanılım süresi arttıkça, harcadığı elektrik enerji miktarıda artmış olur.

Elektrikli cihazın harcadığı elektrik enerjisi miktarı, sahip olduğu elektriksel güçle bağlıdır. Elektriksel gücü 1500 Watt olan bir elektrik süpürgesi 1 saniye çalıştığında 1500 Joule enerji harcar. 1000 W’ lık bir elektrik süpürgesi 1 saniyede 1000 Joule enerji harcar. Yani elektrikli araçların gücü arttıkça harcadığı elektrik enerjisi miktarı ve elektrik aletleri fiyatları da artar.

Eğer elektrikli araçların  gücü ve kullanıldığı süre bilinirse harcadığı enerji şöyle bulunur;

Kullanılan elektrik enerjisi miktarı = Elektrikli araçların gücü x Kullanıldığı süre

Cihazın kullanım süresi	Elektrikli araçların gücü	Kullanılan elektrik enerjisi miktarı
Saniye	Watt	Watt x saniye(Ws=Wxs
Saat	Kilowatt	Kilowatt x saat (kWh=kW x h)

(1 Watt = 1 J/s) ( 1kW= 1000 W)

Doğru Akımda Güç 

Elektrik enerjisi tüketen her alet yada makine bir alıcıdır. Bu alıcıların bazıları doğru akımla, bazıları ise alternatif akımla çalışır. Doğru akım; çeşitli uygulamalarda kimyasal, ışık, ısı ve mekanik enerjiye dönüşür.

Örnek olarak; Doğru akım motorunda elektrik enerjisi, mekanik enerjiye dönüşür ve bir iş yapar. Burada doğru akım üreteci, bir alıcı olan doğru akım motoruna her saniye belirli bir enerji verir. Motor da bu enerjiyi işe çevirir. Birim zamanda yapılan işe güç denir. Doğru akımda güç, iki önemli noktaya bağlıdır. Bunlar; devreye uygulanan gerilim ve çekilen akımdır. Devrede gerilim arttıkça güç artar, gerilim azaldıkça güç azalır. Bundan dolayı güç, gerilim ile doğru orantılıdır.

• Alıcının gücü, alıcının devreden çektiği akıma da bağlıdır.
• Akım şiddeti artarsa güç artar, akım şiddeti azalırsa güç azalır.
• Akım şiddeti güç ile doğru orantılıdır.
• Alıcının gücü; akım şiddeti ve gerilimle doğru orantılı olduğundan çekilen güç; akım şiddeti ile gerilimin çarpımı biçiminde söylenebilir.

Güç Formülleri 

Matematiksel olarak P = I . E olup birimi watt (W) olarak izah edilir. P = Elektriksel güç (watt), E = Gerilim, I = Akım şiddetidir. Formülde V yerine I . R koyarsak  P = I² . R olarak kullanılır. Güç birimi olarak watt kullanılırken, watt’ ın katları ve askatları da kullanılır.

	Ana birim	Katları		Askatları
Adı	Watt	Kilowatt	Megawatt	Miliwat	Mikrowatt
Sembolü	W	KW	MW	mW	µW
Watt olarak karşılıkları		10³ W1000 W	10²×³ W 1000000	10 W1/1000 W	10 W1/1000000 W

Pratik olarak watt’ın katları kullanılır.

Örnek: 4 adet seri bağlı 1,5 voltluk pil ile çalışan bir el fenerinin ampul direnci 12 Ω dur. Buna göre devrenin gücünü hesaplayalım.

Çözüm : Gücü hesaplamadan önce devre akımını bulmamız gerekir. O hâlde I = E/R’ dir. Buradan; I = (4 x 1,5) / 12,  I = 6 / 12 =  0,5 amper bulunur. Devrenin gücü ise P = E x I,   P =  6 x 0,5  =  3 W bulunur.

Alternatif Akımda Güç

Alternatif akımda devreye uygulanan gerilim ve devreden geçen akım, zamana bağlı olarak değişir. Akım ve gerilimin çarpımına eşit olan güç de zamana bağlı olarak farklı değerler alır. Doğru akım devrelerinde ki gibi alternatif akım da güç P her zaman I . V olmayabilir. Alternatif akım devrelerinde güç, akımla gerilimin çarpımına eşittir. Fakat alternatif akım da akım şiddeti ve gerilim, zamanın işlevi olarak değiştiğinden güç de zamana bağlı olarak değişir.

Bir Fazlı Alternatif Akımda Güç ve Güç Formülleri

Alternatif akım da çalışan alıcılar;

Omik Alıcılar: Elektrik sobası, elektrik ocağı, elektrik havyası, ütü vb gibi bobinsiz  alıcılara omik alıcılar, bu şekildeki devrelere de omik devreler adı verilir. Omik alıcıların gücünü hesaplarken doğru akım formüllerini uygulayabiliriz. Yani omik alıcıların güçleri, devre gerilimi ile akım şiddetinin çarpımına eşittir. Güç; P = V . I formülü ile hesaplanır.

Endüktif Alıcılar: Trafolar, alternatif akım motorları ve röle gibi bobinli  alıcılara  endüktif alıcılar, bu şekildeki devrelere de  endüktif devreler adı verilir. Endüktif  devrelerde alıcıların  çektiği akım ile gerilim arasında bir açı vardır. Bu açıya faz farkı ve bu açının kosinüsüne de güç katsayısı adı verilir. Endüktif bir fazlı alıcıların gücü; gerilim, akım şiddeti ve bir güç katsayısı olan kosinüs fi ile orantılıdır. Güç formülü; P = V . I Cos φ dir.

3 Fazlı Alternatif Akımda Güç ve Güç Formülleri

3 Fazlı Alternatif Akımda Çalışan Alıcılar

Omik Almaçlar (omik devreler): Üç fazlı ergitme potaları, üç fazlı tav fırınları, üç fazlı elektrik sobaları gibi alıcılara omik almaç (alıcı) adı verilir. Üç fazlı omik alıcıların gücü; devre gerilimi, akım şiddeti ve √3 ile doğru orantılıdır. Güç formülü; P = √3 V . I   √3 = 1,73’ tür.

Endüktif Almaçlar (endüktif devre) : Üç fazlı, başka bir tanımlamayla trifaze elektrik motorları bir endüktif alıcı, bu devreler de endüktif devre denir. Üç fazlı endüktif devrelerde güç formülü ; P = √3 V . I . Cos φ dir.

Alternatif Akımda Güç Problemleri

Örnek: Üç fazlı bir elektrik motoru 380 V gerilim altında 60 amper çekmektedir. Güç katsayısı Cos φ  = 0,75 olduğuna göre motorun gücünü bulalım.

Çözüm : Üç fazlı endüktif devrede güç formülü; P = √3 V . I . Cos φ olduğundan P = √3 V . I . Cos φ,  P = 1,73 . 380 . 60 . 0.75 = 2958  W ~ 30 KW bulunur.

Örnek:  Bir fazlı bir çamaşır makinesi elektrik motoru 220 V gerilim altında çalışırken 1,5 amper çekmektedir. Güç katsayısı, Cos φ = 0,80 olduğuna göre çekilen elektriksel gücü mekanik güç birimi cinsinden hesaplayalım.

Çözüm: Bir fazlı endüktif alıcının kullanıldığı bir devrede güç formülü, P = V . I . Cos φ olduğundan P = V . I . Cos φ , P = 220 . 1,5 . 0,80 = 264 W buluruz. Buradan da elektriksel gücün mekanik karşılığı 264 W / 736 = 0,36 HP bulunur.

Örnek: 220 V gerilim altında çalışan bir omik dirençli elektrik ısıtıcı 15 amper çekmektedir. Isıtıcının gücünü hesaplayalım.

Çözüm: Isıtıcı omik direnç olduğundan P = V . I, P = 220 . 15 = 3300 W =3,3 KW  olarak buluruz.

Elektrik Enerjisinin Isı Etkisi

Bütün maddeler ısı enerjisi açığa çıkarır. Bir iletkenden elektrik akımı geçerse iletken ısınır ve bu ısınma akım şiddetinin etkisiyle gerçekleşir. Örneğin elektrikli saç kurutma makineleri, elektrik ocakları, ütüler, elektrik ocakları vb gibi bunlar ısı etkisiyle çalışan cihazlardır. Bu cihazlar elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştüren cihazlardır.

Isıtıcılarda elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştüren direnci büyük iletkene rezistans adı verilir. Rezistansın boyu ve kesiti, alıcının gücüne bağlıdır. Resistans teli krom nikel tellerden seçilir. Bu krom nikel tellerin dirençleri büyüktür. Direnci R (Ω) olan bir iletkenden t saniye sürece I amperlik akım geçerse oluşan ısı miktarı Q, joule kanununa ait olan formülle bulunur. Q = 0,24 . I² . R .  t  =  kalori (cal)  bu formüle “Joule kanunu” adı verilir.

Bu formülde 0,24 çarpanı, joule’ ün kalori cinsinden hesaplanması için kullanılır. Bu formülle ısıtıcı bir alıcının oluşturduğu ısıyı hesaplayabiliriz.

Örnek: Direnci 80 Ω olan bir elektrik fırınının ısıtıcı telinden 6 A’ lik bir akım, 40 dakika geçirilirse ocak bu süre içerisinde kaç kalorilik ısı verir?

Çözüm : R = 80 Ω I  = 6 A t  = 40 dk Q = 0,24 . I² . R .  t  =  0,24 . 6² . 80 . (40 x 60)  = 165880  cal  =  165,9 kcal  olarak hesaplanır.

Örnek: Bir ofisin sıcaklığını artırmak için 2 kilowatt bir elektrik sobası  5 saat çalıştırıldığında ne kadar ısı (kaç kalori) yayar?

Çözüm : Q = 0,24 . I² . R . t formülde I² . R = W’ tır. (Gücü ifade eder ve N harfi ile gösterilir.) N = 2000 W T = 4 (60 x 60)  Bu şekilde formülde kullanarak, Q = 0,24 . I² . R .  t  =  0,24 . 2000 W . 5 (60 x 60) =  0,24 . 2000 . 18000 = 8640000 kalori = 8640 kcal bulunur.

Örnek: Bir ütü 220 voltluk gerilimde 20 dakika çalıştırılmaktadır. Devreden geçen akım şiddeti 5 amper olduğuna göre devrenin tükettiği elektrik enerjisini joule ve kilowatt-saat cinsinden hesaplayalım?

Çözüm: W = V . I . t    W= 5 . 220 . 1200  W= 1320000 joule bulunur. 3.600.000 joule      1kWh olursa 1320000 joule  kaç kWh eder. X= 1320000/3600000 kWh           X=0,366  kWh bulunur.