Home

Artikler
Netværk
Tele
Installationer
Lys
Komponenter
Elektronik
Cases
Håndværk
Elektroteknik
Historien
Af interesse
Diverse
Opslag
Billedopslag
FAQ
Video
Links
Om

Tilpasset søgning

Virkningsgrad

Dokument oprettet:13 Jan 2006
Senest ændret:25 Mar 2017
Forfatter:Cubus

I artiklen om beregning af elforbrug på forskellige elektriske brugs­gen­stande, er det blevet undersøgt, hvad det koster at bringe en liter vand til kogepunktet i en el­kedel (kr 0,23). I denne artikel skal det blandt andet under­søges, hvor stor virknings­graden er på selv­samme kedel. Hvor stor en brøkdel af den optagne energi, går rent faktisk til opvarmning af vandet? Den ikke nyttig­gjorte varme­energi går til at opvarme varme­legemet i kedlen, eller den slipper ud i omgivel­ser­ne, mens temperatur­forøgelsen af vandet finder sted.

Virkningsgrad har symbolbogstavet η (lille eta). Virknings­graden findes ved at dividere den tilførte energi E op i den energi, der har gjort nytte.

η = Enytte/Etilført

Virkningsgrad for en elkedel

En liter vand, svarende til et kg, hældes op i en elkedel med en effekt på 1840 W. Vandets starttemperatur måles, hvorefter der tages tid på, hvor længe vandet er om at nå kogepunktet.

For at bestemme virkningsgraden, er der behov for at kende vands varmefylde, også kaldet vandets specifikke varme­kapa­citet. Speci­fik varmekapacitet er en størrelse der fortæller, hvor meget energi, der skal til for at hæve temperaturen på et kg af et givent stof en enkelt grad celcius.

Nedenfor ses en temperaturkurve over opvarmningsforløbet. Kurvens data stammer fra et multimeter med mulig­hed for temperaturmåling og resultatlogning.


Fra start til slut på denne kurve, der afspejler opvarmningen af en liter vand fra 18 til 100 grader celcius, er der gået 3 minutter og 42 sekunder. Varmelege­met i elkedlen skal øjen­synlig lige selv have varmen, før vandets temperatur, efter godt 17 sekun­der, be­gynd­er at stige støt og roligt til kogepunktet.


Tabelværdien for vands specifikke varmekapacitet c ændrer sig noget alt efter, hvilken temperatur vandet har. Nedenfor er valgt værdien ved ca 60°C.


Data for elkedel-eksperiment
Størrelse Værdi
tstart 18°C
tslut 100°C
Δt 82°C
Tid 222 s
Pelkedel 1840 W
cvand 4184 J/(kg·°C)
mvand 1 kg


Den i eksperimentet tilførte elektriske energi svarer til produktet af elkedlens effekt P og tiden t kedlen har været tændt:

Etilført = P · t

Etilført = 1840 W · 222 s = 408.480 J

Nytteenergien, som vandet har gjort brug af for at nå kogepunktet, udregnes som produktet af den specifikke varme­kapa­citet for vand c, vandets masse m og temperaturforøgelsen Δt:
Enytte = c · m · Δt

Enytte = 4184 J/(kg·°C) · 1 kg · 82°C = 343.088 J

Følgelig er virkningsgraden for den pågældende elkedel:
η = Enytte/Etilført

η = 343.088 J/408.480 J = 0,84

Ovenstående virkningsgrad fortæller, at 84 % af den energi, der gik gennem elmåleren, blev anvendt til det påtænkte formål, at varme en liter vand op til kogepunktet. Havde opvarmningen fundet sted i en gryde på en kogeplade, havde resultatet været langt ringere. Her kan virknings­graden være helt nede på 50 %.

Virkningsgrad for lyskilder

Virkningsgraden for lyskilder er ikke noget at råbe hurra for. Af den tilførte effekt til en almindelig glødelampe bliver kun omkring 5-8 % til synligt lys. For lysstofrør og sparepærer er det relativt meget bedre: 20-25 %.

Virkningsgrad for en motor

Virkningsgraden for en motor kan man komme frem til ved at regne på oplysningerne på motorens mærkeplade. I stedet for at se på forholdet mellem nytteenergi og tilført energi, regnes der på nytteeffekt og tilført effekt.
η = Pnytte/Ptilført
Forholdet ses også angivet således:
η = P2/P1


Mærkeplade på Siemens motor
Mærkepladen på en større 3-faset Siemens motor.



Data for motor
Størrelse Værdi
U 380 V
I 42 A
P 22 kW
cosφ 0,88


Der skal ikke regnes på den effekt, som motoren kan levere. Det er nemlig den effekt, som umiddelbart står på mærke­pladen.

P2 = 22 kW
For at finde ud af, hvilken effekt motoren optager når den afgiver den nominelle effekt, anvendes effektformlen for en 3-faset symmetrisk AC-belastning. Dvs produktet af kva­drat­rod 3, net­spænd­ing, netstrøm og motorens cosinus til fase­forskydningsvinklen. Det er den optagne strøm, der står opgivet på mærkepladen (mens effekten er den afgivne, som ovenfor nævnt).
P1 = √3 · U · I · cosφ

P1 = √3 · 380 V · 42 A · 0,88 = 24,3 kW

Virkningsgraden findes:
η = P2/P1

η = 22 kW/24,3 kW = 0,90

90 % af den tilførte effekt gør med andre ord nytte på motorens roterende aksel ved fuld last.

Energimærkning

Energimærkningen af hårde hvidevarer med tildeling af bogstaver fra G til A, og for køle- og fryse­apparater op til A++, siger ikke direkte noget om virknings­graden for den pågældende brugsgenstand. Der er derimod tale om en relativ sammenligning mellem produkter af lignende art. A++ modeller har den bedste energiudnyttelse, G den ringeste inden for en kategori.


Interne links til emner i denne artikel: Eksterne links til emner i denne artikel:


Home | Copyright © 2002-2017 Cubus | cubusadsldk@gmail.com