2.7.5 PRETVARJANJE ELEKTRIČNE ENERGIJE

KAZALO

    

 

2.7.5.1 Izkoristek pretvornika električne energije

     
 

Pretvarjanje oblik energije nikoli ni idealno. V koristno obliko energije se sicer lahko pretvori večji del energije, ki jo pretvarjamo, določen del pa vedno izgubimo na račun pretvarjanja. Tako npr. bencinski motor kemijske energije goriva ne pretvori v celoti v mehansko energijo in tudi žarnica pretvori le del električne energije v svetlobno. Tipičen primer koristne in nekoristnih oblik energije je tudi elektromotor (sl. 2.7.5.1.1).

  

HITRE POVEZAVE

Izkoristek energije

 

SLIKA

Slika 2.7.5.1.1: Pretvorba energije v elektromotorju
 

SLIKA

Slika 2.7.5.1.2: Izkoristki pretvorbe jedrske energije v električno
 

ANIMACIJA

Animacija 2.7.5.1.1: Izkoristek pretvornikov električne energije
 

ANIMACIJA

Animacija 2.7.5.1.2: Izkoristek pretvornika električne energije

 
       
 
► Pretvorbo oblike energije vedno spremlja določena »izguba« energije.
►  

Energija W, ki jo pretvorimo v druge oblike energij, je po zakonu o ohranitvi energije enaka vsoti koristne energije Wk in energije izgub Wi.

  

 

 

    
 
 

 W = Wk + Wi
(kWh) Wk(W);   Wi(kWh)
    
 

      Enačba 2.7.5.1.1

    
       
 

Kot smo že omenili, sta energija in delo istovrstni fizikalni količini, ki ju merimo z enakima merskima enotama, čeprav se v svojih pojavnih oblikah razlikujeta. Zato enačba 2.7.5.1.1 velja tudi za računanje električnega dela W na priključni strani električnega porabnika ter koristnega dela Wk in izgubnega dela Wi porabnika.

    
       
  Če levo in desno stran enačbe 2.7.5.1.1 delimo s časom t, lahko po enačbi 2.7.1.1 (P = W/t), izgube pri pretvorbi energije izrazimo tudi z močjo:    
       
 
 

P = Pk + Pi
(W) Pk(W);   Pi(W)
    
 

       Enačba 2.7.5.1.2

    
       
 

Iz praktičnih razlogov se dogovorimo, da bomo z oznako W in P vedno označevali električno energijo, delo in moč na priključni strani električnega porabnika, pretvorjene oblike energije, dela in moči pa z W in P ter ustreznim indeksom.

    
       
 
►  

Razmerju koristnega dela Wk in električnega dela W pravimo izkoristek (η1) električnega pretvornika ali porabnika.

 
       
 
 
η=
Wk

W
  ali tudi
η=
Wk

W
·
100
(%)
    
 

     Enačba 2.7.5.1.3                                           Enačba 2.7.5.1.4

    
 

 

    
 

Če v enačbah 2.7.5.1.3 in 2.7.5.1.4 upoštevamo enačbo za delo Wk = Pk ∙ t in W = P ∙ t pa lahko izkoristek električnega porabnika izrazimo tudi v obliki enačb 2.7.5.1.5 in 2.7.5.1.6.

   
       
 
 
η=
Pk

P
  ali tudi
η=
Pk

P
·
100
(%)
    
 

     Enačba 2.7.5.1.5                                          Enačba 2.7.5.1.6

    
       
►  

Izkoristek električnega porabnika je določen tudi z razmerjem med koristno in električno močjo porabnika.

 
       
 

Zaradi razmerja enakih fizikalnih količin je izkoristek električnih porabnikov in drugih pretvornikov energije število brez dimenzij, zaradi dejstva, da je vedno Wk < W, ali Pk  < P, pa je njegova vrednost vedno manjša od 1 ali 100 %. Izkoristke nekaterih tipičnih porabnikov prikazuje preglednica 2.7.5.1.1.

   
       
 
Porabnik Izkoristek
transformator velike moči 0,99
transformator majhne moči 0,7
trifazni motor 2,2 kW 0,8
enofazni motor 120 W 0,5
potopni grelnik 1000 W 0,95
žarnica z žarilno nitko 40 W 0,015
žarnica z žarilno nitko 40 W 0,015
   
       
 

Izgube energije so tudi pri pretvorbi drugih oblik energije v električno. Slika 7.5.1.2 prikazuje primer pretvorb energij v jedrski elektrarni.

    
       
 

Od proizvedene električne energije na izhodu elektrarne izgubimo pri prenosu in razdeljevanju energije porabnikom še okrog 7 % in šele potem pride na vrsto izkoristek pretvorbe energije v koristno na porabniku.

    
       
Primer 2.7.5.1.1:
 
       
Primer 2.7.5.1.2:
 
       
Primer 2.7.5.1.3:
 
       

     
 

1 eta, mala črka grške abecede