הספק של מקור מתח

לאחר שבפוסטים הקודמים עסקנו במטען, זרם, מתח, התנגדות והספק, הגיע הזמן להבין את השיקולים הפרקטיים שבבחירת מקורות מתח במעגלים חשמליים.

איך מתאימים מקור מתח לצרכן?

שימוש נכון במקור מתח חשוב מאוד כדי למנוע תקלות או נזק לרכיבים; הרי נורה לא בהכרח תשרוד חיבור ישיר למצבר רכב, ומנגד, מערכת שדורשת יותר ממה שהמקור מסוגל לספק פשוט לא תעבוד.

כל צרכן במערכת (נורה, נגד, גוף חימום וכו') דורש אספקת חשמל ספציפית: מתח מסוים וזרם מסוים. בדרך כלל, במיוחד כשמדובר ברכיבים פאסיביים ו"פשוטים", דרישות הזרם והמתח נקבעות לפי ההתנגדות של הרכיב וחוק אוהם, שזכור לנו מהפוסטים הקודמים:

$V=I \cdot R$

כדי שהצרכן יעבוד כראוי:

עלינו להפעיל עליו את המתח המתאים.
על המקור להיות מסוגל לעמוד בזרם החשמלי שנצרך על ידי הצרכן.

דוגמה מספרית:

אם לנורה יש התנגדות $24\Omega$ והיא מיועדת ל-12V:

$I=\frac{12[V]}{24[\Omega]}=0.5[A]$

קיבלנו שהזרם התקין שאמור לזרום בנורה הוא חצי אמפר.

במידה ונחבר לה מתח גבוה מדי (נגיד 24V):

$I=\frac{24[V]}{24[\Omega]}=1[A]$

הזרם דרך הנורה יהיה כפול מהגודל הרצוי!

נראה איך זה משפיע על ההספק החשמלי:

עבור המתח המתאים, 12V:

$P=V \cdot I =0.5[A] \cdot 12[V]=6[W]$

ועבור המתח הכפול (24V):

$P=V \cdot I =1[A] \cdot 24[V]=24[W]$

הגדלנו את המתח פי 2 וההספק גדל פי 4! זה עלול לגרום לנורה להישרף מיד.

השלכות של חיבור לא מתאים:

זרם גבוה מדי: אם המתח שנחבר לצרכן יהיה גבוה מדי, בצרכן יזרום זרם גדול יותר (לפי חוק אוהם), והוא עלול יהיה להתחמם ולהישרף, שכן הרכיב לא בנוי לעמוד בכמויות כאלו של אנרגיה.
מקור "חלש" מדי: אם נדרוש ממקור המתח לספק יותר זרם ממה שהוא מסוגל (לדוגמה, לחבר צרכן שדורש 1A לסוללה קטנה שמסוגלת לספק רק 0.2A), הוא לא יצליח לעמוד בדרישה. אפילו אם המתח מתאים. זה יגרום לירידה במתח ("קריסה" של המקור) או להפסקת העבודה של המעגל – ובמקרה קיצון, אפילו להתלקחות או נזק פנימי למקור.

מאפיינים של מקור מתח:

בתמונה למעלה ניתן לראות מקור מתח פשוט, שנאי קיר. במדבקה שעליו מפורטים הנתונים:

מתאים למתח בשקע של 100V-240V כלומר מתאים גם לארה"ב (120V בקיר) וגם לישראל ולרוב מדינות העולם (220V-240V בקיר).
מתאים לתדר בשקע של 50 הרץ או 60 הרץ.
מוציא מתח בגודל 12V
במתח זה, המקור מסוגל לספק עד 1A

נחשב את הספק המקור:

$P=V \cdot I =1[A] \cdot 12[V]=12[W]$

איך מתאימים מקור מתח לצרכן?

כדי שהצרכן יעבוד כראוי:

דוגמה מספרית:

השלכות של חיבור לא מתאים:

מאפיינים של מקור מתח:

רשומות נוספות בסדרה:

רשומות נוספות בבלוג:

כתיבת תגובה