Si nuestra fuente de alimentación es CC, entonces, según el Teorema de transferencia de potencia máxima, podemos elegir la resistencia de carga (resistencia del elemento calentador) que sea igual a la resistencia de la fuente y maximizar la salida de calor. Sin embargo, dado que los enchufes eléctricos (enchufes) en nuestros hogares suministran energía de CA, la solución se vuelve un poco más compleja. Primero, tenemos que calcular / medir / conocer la impedancia de la fuente (impedancia de la fuente de alimentación) y resolverla en componentes resistivos y reactivos. Supongamos que si los componentes resistivo y reactivo de la impedancia de la fuente son RS y XLS (en ohmios) respectivamente, entonces los componentes resistivo y reactivo de la impedancia de carga deberían elegirse como RS y -XLS. Significa que si el componente reactivo de la impedancia de la fuente es inductivo, entonces el componente reactivo de la impedancia de carga debe ser capacitivo y viceversa. Por lo tanto, primero tenemos que elegir un elemento calefactor cuya resistencia sea RS y agregar un inductor o un condensador en serie para que XLS = 2 * Pi * f * L o 1 / (2 * Pi * f * C) donde L y C son los valores de la inductancia y la capacitancia yf es la frecuencia del sistema. La disposición anterior da como resultado la transferencia de potencia máxima al elemento calentador. Sin embargo, puede observarse que la eficiencia máxima de la disposición anterior sería solo del 50%. Otro punto a tener en cuenta es que el valor exacto de la impedancia de la fuente del sistema de potencia (impedancia de vena) mirando hacia atrás desde los terminales de la impedancia de carga varía según las condiciones de la red y no está disponible fácilmente o es difícil de calcular o medir. , el valor combinado de las impedancias de fuente y carga, que es muy bajo, generaría enormes corrientes del suministro, ya sea apagando los fusibles o disparando los disyuntores.
Entonces, en términos prácticos, la salida de calor máxima estaría limitada por la capacidad del fusible o del disyuntor.
¿Cuál debería ser la resistencia eléctrica de un elemento calefactor para obtener la máxima producción de calor?
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El calor producido en un circuito eléctrico es
H = (V ^ 2) t / R
H es calor V es voltaje, t es tiempo y R. es la resistencia del elemento calefactor. Por lo tanto, la resistencia del elemento calefactor debe ser pequeña para obtener más cantidad de calor. En la formula
H es proporcional a (V ^ 2) / R (potencia del elemento calentador) y se mide en unidades de julio por segundo, es decir, en vatios. Para una fuente de alimentación de 220 voltios, el calentador de 2000 vatios tiene su resistencia calculada
Potencia P = V ^ 2 / R
R = V ^ 2 / P = ((220 × 220) / 2000) Ohm
= 24.2Ohm
La resistencia de 1000 vatios es 48.4 Ohm el doble que la anterior. Pero el flujo de corriente (V / R) en los dos casos es de 9 amperios (220 / 24.2) y 4.5 amperios, respectivamente. Por lo tanto, para producir más calor, la potencia del elemento calentador es alta.
Las tomas de corriente ordinarias tienen una resistencia efectiva muy baja, pero están protegidas por fusibles o disyuntores precisamente para detener lo que está proponiendo: conectando una resistencia muy baja y generando grandes cantidades de calor no solo en la carga, sino también en los cables dentro de las paredes . Entonces, el fusible establece la corriente máxima, la potencia máxima es la corriente nominal del fusible multiplicada por el voltaje de suministro, y la resistencia necesaria es el voltaje de suministro sobre la corriente del fusible.
Disparar para el consumo de energía objetivo. Digamos … quieres que tu calentador extraiga 5A y se convierta de electricidad en calor. Calcule su resistencia objetivo a partir del voltaje disponible y su corriente objetivo. El resto es pan y mantequilla: toda la energía consumida por una carga resistiva se convierte en calor o luz Siempre que su elemento calefactor no brille visiblemente, el 100% se convierte en calor.
Simplemente no use un material con un coeficiente térmico negativo de resistencia; se te escapará.
Todo lo relacionado con la coincidencia de la resistencia de la fuente para obtener la máxima potencia solo se aplica si no te importa disipar la mitad de la potencia en las paredes.
En general, para obtener el máximo entregado a la carga, y la resistencia de su fuente es baja, debe usar una resistencia que extraiga una corriente que sea menor o igual a la capacidad nominal del fusible o del disyuntor que protege el circuito.
Entonces, para un circuito de 15 A, querrá una resistencia de 120 V / 15 A, que es de 8 ohmios.
Para obtener el máximo calor, igualará la impedancia de la fuente, pero eso hará que se disipe una cantidad igual de calor en el resto de los circuitos. Los circuitos de alimentación generalmente están diseñados para tener una impedancia muy baja en las partes fuente, por lo que se pierde poco calor allí. También eso disparará los disyuntores.
Para obtener el máximo calor real, desea aplicar la carga nominal completa, lo que esté escrito en el interruptor de circuito o fusible.
[matemáticas] P = V \ cdot I = \ frac {V ^ 2} {R} [/ matemáticas]
Entonces, en teoría, si los cables a través de su casa no tienen resistencia, entonces su elemento calefactor también debería serlo.
Sin embargo, este no suele ser el caso. Resulta que su circuito consta de una fuente de voltaje y dos resistencias, una constante y una variable. Ahora desea maximizar la potencia de la resistencia variable.
si R_0 es su resistencia constante y R_1 su variable, entonces
[matemática] P_1 = V_1 \ cdot I_1 [/ matemática] [matemática] \ qquad = \ frac {V \ cdot R_1} {R_1 + R_0} \ cdot \ frac {V} {R_1 + R_0} [/ matemática] [matemática ] \ qquad = \ frac {V ^ 2 \ cdot R_1} {(R_0 + R_1) ^ 2} [/ math]
Esta función es máxima (gracias, Wolfram Alpha) cuando
[matemáticas] R_0 = R1 [/ matemáticas].
Por lo tanto, debe asegurarse de que la resistencia en su elemento calefactor sea igual a la resistencia en los cables que lo conectan a la fuente de alimentación.
Y sí, como se mencionó en las otras respuestas, eso probablemente explote sus fusibles. Y no olvide que sus cables también actúan como un calentador; de hecho, se comportan exactamente de la misma manera.
Suponiendo que tiene una fuente de alimentación de impedancia de fuente muy baja, un calentador de muy baja resistencia consumirá la mayor cantidad de energía.
Si la resistencia del calentador es demasiado baja, pueden ocurrir cosas malas a la fuente de alimentación y a los cables a la carga
Los calentadores de 120 vac están limitados a 1500 vatios
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