Wanneer we het over elektriciteit hebben, is een van de meest gebruikte begrippen elektrisch vermogen. In feite is het een van de vaste voorwaarden die onze elektriciteitsrekening vormen. Bij deze gelegenheid zullen wij uitleggen wat het precies inhoudt en hoe het kan worden berekend.
Definitie van het elektrisch vermogen
Elektrisch vermogen is de snelheid per tijdseenheid waarmee elektrische energie in een elektrisch circuit wordt overgedragen. Eenvoudiger gezegd kan het worden opgevat als de hoeveelheid energie die een element op een bepaald moment verbruikt of genereert.
Van een lamp, bijvoorbeeld, kunnen we zeggen dat het een vermogen van 12W heeft en daarmee aangeven dat het, wanneer het werkt, op een bepaald moment die hoeveelheid energie verbruikt.
In het geval van een huis, als we een 5kW overeenkomst hebben, is dit het maximale vermogen dat we kunnen gebruiken. We kunnen koken op de kookplaat (2,2kW), de wasmachine laten draaien (1,5kW), de koelkast (0,25kW) en de verwarming (1kW) op hetzelfde moment, omdat ze optellen tot 4,75kW, maar als we op dat moment de magnetron (0,9kW) willen gebruiken, zal de elektriciteit “uitvallen”.
Formules voor het berekenen van elektrisch vermogen, leer hoe het werkt.
Uit de definitie ervan kunnen we afleiden dat vermogen wordt berekend als de elektrische lading die in een beperkte tijd door een potentieel verschil gaat.
Het vermogen van een elektrisch apparaat kan gewoonlijk worden gedefinieerd als het product van de spanning waarop het is aangesloten (V) en de intensiteit (ampère) van de stroom die erdoor loopt (I), waarbij P = V * I ongetwijfeld de bekendste versie van elektrisch vermogen is.
Betekenis:
- Q de elektrische lading gemeten in coulomb
- t de tijd in seconden
- V het potentiaalverschil of de spanning, gemeten in volt
- I elektrische stroom in ampère
Formule voor gelijkstroom vermogen
De formule voor de berekening van het elektrisch vermogen in stroomkringen waarin een gelijkstroom wordt toegepast, is dezelfde als in het vorige punt. Indien we ook een weerstandsschakeling beschouwen, kunnen we de wet van Ohm (V = I * R) toepassen om alternatieve uitdrukkingen te ontwikkelen:
Waarbij R de elektrische weerstand is.
Als we bijvoorbeeld een apparaat hebben dat werkt op 24V en er stroomt 10mA (milliampère) doorheen, dan kunnen we het vermogen als volgt berekenen:
P=VI=24·0’01=0.24W
Formule voor wisselspanning
In dit geval veroorzaken de inductieve en capacitieve elementen van de circuits een tijdsverschil tussen spanning en stroom. Daarom moet rekening worden gehouden met de kwadratisch gemiddelde waarden van beide grootheden.
Bij wisselspaning hebben we aan de ene kant de spanning:
Met een piekwaarde Vp y en een frequentie f, waarbij de typische waarden 230V en 50Hz zijn als we het huishoudelijk elektriciteitsnet nemen.
Aan de andere kant, de stroom:
Hierin hebben we de maximumwaarde (Ip)), de frequentie (f) en de faseverschuiving (φ) die door de reactieve elementen wordt geïntroduceerd.
De formule voor wisselend elektrisch vermogen zou als volgt zijn:
Door een beetje trigonometrie toe te passen en de piekwaarden te vervangen door de rms (root mean squared) waarden, verkrijgen we dit:
Hierin hebben we een eerste constante term, die het actieve vermogen is, en een tweede variabele term.
Bijvoorbeeld, rekening houdend met een lineaire belasting (waarbij cos(φ) samenvalt met de vermogensfactor), kunnen wij het actief vermogen ontwikkeld door een apparaat dat werkt bij 220VAC eenfasig, circulerend 15A en met een vermogensfactor van 0,9 berekenen als:
P=220·15·0’9=2970W=2’97KW
Hoe het elektrisch vermogen wordt gemeten
Nu we hebben gezien hoe berekeningen van elektrisch vermogen worden gemaakt, zullen we bespreken hoe het wordt gemeten in reële toepassingen, waar we geen berekeningen kunnen of willen uitvoeren.
Om het vermogen te meten kunnen we gebruik maken van een zogenaamde wattmeter.
Wattmeter
De wattmeter, of deze nu digitaal of analoog is, is een apparaat voor het meten van het vermogen in een bepaalde stroomkring. In hun analoge versie bestaan zij uit twee vaste spoelen (ampèremeter) die de stroom meten en een beweegbare spoel (voltmeter) die de spanning meet. De stroomspoelen zijn in serie geschakeld en de spanningsspoel parallel.
De nieuwste digitale versies bemonsteren de spanning en de stroom enkele malen per seconde en berekenen het vermogen uit het gemiddelde. U vindt deze vermogensmeters in onze online shop. Door deze aan te sluiten tussen een apparaat en het lichtnet, zo kunt u het verbruik ervan te weten komen.
Het elektrische vermogen op de elektriciteitsrekening
Zoals wij reeds bij andere gelegenheden hebben vermeld, is de term “gecontracteerd vermogen” het maximale vermogen dat wij gelijktijdig kunnen gebruiken. Het is een van de vaste onderdelen van de rekening en een van de eerste die we moeten aanpassen aan onze werkelijke behoeften als we willen besparen op elektriciteit.
We weten nu iets meer over het elektrisch vermogen en hoe het wordt berekend in zowel AC- als DC-circuits.