Bîgira Xeletîn Elektrîk: Lîsteya Tamsa
Elektrik Enerjisi Nedir?
Elektrik enerjisi, elektrik gücü ile zamanın çarpımı olarak tanımlanır ve joule (J) cinsinden ölçülür. Bir joule elektrik enerjisi, bir watt güçün bir saniye boyunca tüketilmesine eşittir. Matematiksel olarak yazabiliriz:
E=P×t
burada,
E, joule (J) cinsinden elektrik enerjisidir
P, watt (W) cinsinden elektrik gücüdür
t, saniye (s) cinsinden zamanıdır
Elektrik enerjisi ve gücü yakından ilişkili kavramlardır. Elektrik gücü, bir devredeki belirli bir gerilim farkı nedeniyle geçen elektrik akımının miktarıdır. Elektrik gücü aynı zamanda bir cihaz veya sistem tarafından teslim edilen veya tüketilen elektrik enerjisinin oranı da olabilir. Elektrik gücü watt (W) cinsinden ölçülür, bu da joule/saniye (J/s) ile eşdeğerdir. Matematiksel olarak yazabiliriz:
P=V×I
burada,
P, watt (W) cinsinden elektrik gücüdür
V, volt (V) cinsinden gerilim farkıdır
I, amper (A) cinsinden elektrik akımıdır
Elektrik enerjisini ölçmek için, hem elektrik gücünü hem de uygulanma veya tüketim süresini bilmemiz gerekir. Örneğin, eğer 100 W bir ampul 10 dakika açık kalırsa, o zaman bu ampul tarafından tüketilen elektrik enerjisi şu şekildedir:
E=P×t=100 W×10×60 s=60,000 J
Elektrik Enerjisi Birimleri
Joule, Uluslararası Birim Sistemi (SI) içinde standart bir enerji birimidir, ancak büyük miktarda elektrik enerjisi ile ilgilenirken çok küçük olduğu için pratik amaçlar için yeterince büyük değildir. Bu nedenle, elektrik enerjisi ölçümünde diğer birimler yaygın olarak kullanılır, örneğin watt-saat (Wh), kilowatt-saat (kWh), megawatt-saat (MWh) ve gigawatt-saat (GWh). Bu birimler, güç birimi (watt) ile zaman birimi (saat) çarpılarak elde edilir.
Watt-saat (Wh) bir saat boyunca bir watt güç tüketen bir cihaz veya sistemin tükettiği elektrik enerjisinin miktarıdır. Güçin bir süre boyunca ne kadar hızlı tüketildiğini gösterir. Bir watt-saat 3,600 joule'ya eşittir. Örneğin, 15 W bir LED ampul bir saat boyunca 15 Wh elektrik enerjisi tüketir.
Kilowatt-saat (kWh) ev aletleri ve fatura hesaplamalarında yaygın olarak kullanılan daha büyük bir elektrik enerjisi birimidir. Bir kilowatt-saat 1,000 watt-saat veya 3.6 megajoule'ya eşittir. Örneğin, 300 W güç çeken bir buzdolabı bir saat boyunca 300 Wh veya 0.3 kWh elektrik enerjisi tüketir.
Megawatt-saat (MWh) küçük ölçekli güç santralleri veya şebekelerinin üretimi veya tüketimini ölçmek için tipik olarak kullanılan bir elektrik enerjisi birimidir. Bir megawatt-saat 1,000 kilowatt-saat veya 3.6 gigajoule'ya eşittir. Örneğin, 600 MW kapasiteli bir kömür yanmalı güç santrali bir saat boyunca 600 MWh elektrik enerjisi üretir.
Gigawatt-saat (GWh) uzun süreler boyunca çok büyük miktarlarda elektrik üretimi veya tüketimi ölçmek için kullanılan bir elektrik enerjisi birimidir. Bir gigawatt-saat 1,000 megawatt-saat veya 3.6 terajoule'ya eşittir. Örneğin, ABD'nin 2019'daki toplam elektrik tüketimi yaklaşık 3,800 TWh veya 3.8 milyon GWh idi.
Aşağıdaki tablo elektrik enerjisi birimlerini ve dönüşümlerini özetler:
| Birim | Sembol | Eşdeğer |
|---|---|---|
| Joule | J | 1 J |
| Watt-saat | Wh | 3,600 J |
| Kilowatt-saat | kWh | 3.6 MJ |
| Megawatt-saat | MWh | 3.6 GJ |
| Gigawatt-saat | GWh | 3.6 TJ |
Elektrik Enerjisi Nasıl Ölçülür?
Elektrik enerjisini ölçmek için, elektrik gücü ve uygulanma veya tüketim süresini kaydedebilecek bir cihaza ihtiyaç vardır. Bu cihaza elektrik enerji sayacı veya basitçe enerji sayacı denir. Enerji sayacı, bir ev, işletme veya elektrikle çalışan bir cihaz tarafından tüketilen elektrik enerjisinin miktarını ölçen bir cihazdır. Belirli bir süre boyunca tüketilen toplam gücü ölçer ve genellikle fatura birimi olan kilowatt-saat (kWh) cinsinden kalibrasyon yapılır. Enerji sayaçları, ev ve endüstriyel AC devrelerinde güç tüketimini ölçmek için kullanılır.
Teknoloji, tasarım ve uygulama bağlı olarak farklı türlerde enerji sayaçları bulunmaktadır. Bazı yaygın türler şunlardır:
Elektromekanik sayaçlar: Bu, geleneksel sayaçlardır ve dönen bir metal diske ve bir elektromagneza kullanarak elektrik gücü ölçer ve bir dizi diyal veya mekanik sayaç üzerinde kaydeder. Ayrıca indüksiyon sayaçları veya Ferrari sayaçları olarak da bilinirler. Basit, dayanıklı ve hassas olmalarına rağmen, mekanik aşınma, manipülasyona karşı zayıf olması, manyetik interferans ve reaktif güç veya güç kalitesini ölçme yeteneğinin olmaması gibi bazı dezavantajları vardır.
Elektronik sayaçlar: Bu, modern sayaçlardır ve elektrik gücü ölçmek için elektronik devreleri ve sensörleri kullanır ve bunu bir dijital ekran üzerinde gösterir veya uzak bir sisteme aktarır. Ayrıca katı hal sayaçları veya dijital sayaçlar olarak da bilinirler. Elektromekanik sayaçlara göre daha yüksek doğruluk, daha düşük bakım, uzaktan okuma ve iletişim, birden fazla tarife seçeneği ve talep yanıtı, yük profili oluşturma ve güç kalitesi analizi gibi gelişmiş özellikler gibi birçok avantajları vardır.
Akıllı sayaçlar: Bu, dijital teknoloji ve kablosuz iletişim kullanarak elektrik gücü ölçen ve merkezi bir sisteme veya akıllı şebeke ağına gönderen gelişmiş sayaçlardır. Ayrıca gelişmiş sayaç altyapısı (AMI) veya akıllı sayaç sistemleri (IMS) olarak da bilinirler. Uzaktan veri toplama ve analiz, dinamik fiyatlandırma ve faturalandırma, kesinti algılama ve geri kazanım, talep tarafı yönetimi ve müşteri katılımı gibi birçok avantaja sahiptir.
Elektrik enerjisini sayaçla ölçmenin temel ilkesi, elektrik gücünü uygulanan veya tüketilen süreye çarpmanıza dayanır. Ancak, sayaç türüne ve yük türüne bağlı olarak, elektrik gücünü hesaplamanın farklı yolları vardır. Bazı yaygın yöntemler şunlardır:
Tek fazlı sayaçlar: Bu, tek fazlı AC devrelerinde elektrik gücü ölçen sayaçlardır, bu devrelere bir canlı ve bir nötr tel bulunur. Tek fazlı devredeki elektrik gücünü hesaplamak için en basit yöntem, gerilimi akım ile çarpmaktır. Ancak, yük tamamen dirençli değilse, gerilim ve akım arasında bir faz farkı olur, bu da yükten alınan etkin gücü azaltır. Bu etkin güç gerçek güç veya aktif güç olarak adlandırılır ve gerilimi akım ile çarparak hesaplanır. Faz açısının kosinüsü olan güç faktörü göz önünde bulundurularak hesaplanır. Görünür güç veya toplam güç, güç faktörü göz önünde bulundurmadan gerilimi akım ile çarparak hesaplanır. Görünür güç ve gerçek güç arasındaki fark reaktif güç veya boş güç olarak adlandırılır, bu güç devre bileşenlerini ısıtmada harcanır. Gerçek gücü görünür güce bölerek elde edilen oran güç faktörüdür, bu faktör yükün elektrik enerjisini ne kadar etkin kullandığını gösterir.
