Kas rohkem võimsust on alati parem?

Soojapuhuri võimsuse kaudne mõõtmine

Proovime nüüd päris skeemiga järgi. Kõige lihtsam ja päris suure võimsusega kodumajapidamise elekriseade on soojapuhur, mille põhiliseks komponendiks on üks takistustraat. Kui seda takistustraati läbib elektrivool, siis takisti soojeneb ning selle eraldunud soojusega saamegi oma tuba soojemaks kütta.

Mõõdame, milline on meie soojapuhuri takistus. Selleks paneme soojapuhuri mõlema klemmi peale multimeetri oommeetri režiimis ning vaatame, millise lugemi saame.

Kui meie puhur on lülitatud maksimaalse võimsusega puhumise režiimi, siis tema takistus on umbes 27 oomi. Kui me lülitame ta poole võimsusega puhumise režiimi, siis on tema takistus umbes 52 oomi. Kui puhur ühendada seinakontakti, millest on pinge 230V, siis saame arvutada välja, kui palju võimsust sellisest soojapuhurist eraldub.

P = 230 * 230 / 27 = 52900 / 27 = 1960W.

Poole võimuse režiimis oli soojapuhuri takistuseks 52 oomi, seega sellisel juhul:

P =  230 * 230 / 52 = 52900 / 52 = 1017W.

Kui vaatame soojapuhuri põhja alla, on sinna tõepoolest kirjutatud, et puhuri maksimaalne võimsus on 2000W. Seega meie soojapuhuri valmistaja on puhuri peale päris õiged numbrid kirjutanud.

Küpsetame takistit

Soojapuhuri juures soovime, et võimalikult palju võimsust läheks soojuseks. Enamuse elektroonika juures soovime aga vastupidist, et soojust eralduks võimalikult vähe. Keegi meist ju ei taha endale nutitelefoni või MP3 mängijat, mis raiskab enamuse aku energiast ära meie tasku kuumaks kütmisele. Igale elektroonika jupile on ka ette nähtud võimsusklass, kui suurt võimsust võib sellest komponendist eralduda. Suure võimsusega komponendid on ise tavaliselt suuremad ja neil on küljes metallist jahutuspinnad sooja eraldamiseks või kinnitatakse need lausa suurte radiaatorite külge, nii et komponendis tekkiv soojus minema juhtida. Kui komponendist eraldub rohkem soojust, kui tootja on selleks ette näinud, siis tõenäoliselt põleb komponent lihtsalt läbi.

Võtame näiteks tavalise takisti. Sellise korpusega takistid on tavaliselt mõeldud taluma 0.25W võimsust. Kui meie takisti takistuseks on 47 oomi, siis saame arvutada, millise pingega vooluallika võib siia külge veel ühendada nii, et takisti läbi ei põleks.

P = U^2 / R
P = 0.25W
R = 47 oomi
U = ruutjuur (0.25 * 47) = 3.4V

Võtame nüüd toiteploki ja anname takisti alustuseks peale 2V. Takistit läbiv vool vastavalt 0.05A ja temperatuur tõuseb üle 60 kraadi. Tõstame nüüd pinget 3V peale. Voolutugevus on nüüd 0.07A ja temperatuur tõuseb juba 125 kraadi ligi. Läheme 4.5V peale. Vool on nüüd 0.1A ja temperatuur on juba üle 200 kraadi! Selline komponent võib olla juba tuleohtlik (paberi süttimistemperatuur on 200C, plastikud süttivad 400-500C kandis). Kui nüüd hüpata pingega aga üle 10V, siis põleb see takisti läbi juba üpris heleda leegiga!