Especificaciones de la lámpara

Entonces, cuando una lámpara tiene una especificación de$24\text{ V}$,$5.0\text{ W}$, ¿significa que requiere al menos$5.0\text{ W}$¿trabajar? ¿Todavía puede consumir más energía? ¿O entonces fallaría?

Esto significa: Cuando conectas una lámpara de este tipo a un voltaje de$24\text{ V}$, entonces consumirá$5.0\text{ W}$y brille como se especifica. Cuando lo conecte a un voltaje más alto, consumirá más energía y brillará más. Pero probablemente se quemará pronto.

Cuando se conecta al voltaje recomendado$U=24\text{ V}$, entonces esta lámpara dibujará una corriente de$I=\frac{P}{U}=\frac{5.0\text{ W}}{24\text{ V}}=0.208\text{ A}$.

Si por ejemplo una fuente de alimentación tiene corriente$8.0\text{ A}$y diferencia de potencial de$24\text{ V}$, ...

Esto significa que la fuente de alimentación es capaz de entregar una corriente máxima de$8.0\text{ A}$. No significa que siempre entregará una corriente de$8.0\text{ A}$independientemente de qué consumidores estén conectados a él. Si conecta solo pequeños consumidores (o ningún consumidor en absoluto) a la fuente de alimentación, entonces entregará una corriente más pequeña (o ninguna corriente en absoluto).

Pero si tuviéramos que tener$30$lámparas por ejemplo, cada lámpara recibiría$6.4\text{ W}$?

No. Cuando te conectas$30$lámparas en paralelo al$24\text{ V}$fuente de alimentación, entonces cada lámpara seguirá consumiendo una corriente de$0.208\text{ A}$(como se calculó anteriormente) y consumir una potencia de$5.0\text{ W}$. Todo$30$lámparas juntas dibujarán una corriente total de$I = 30\cdot 0.208\text{ A}=6.25\text{ A}$y consumir una potencia total de$P=30\cdot 5.0\text{ W}=150\text{ W}$.

Una afirmación como esta, una fuente de alimentación tiene una corriente de 8,0 A y una diferencia de potencial de 24 V , por lo general significaría que es una fuente de voltaje (aproximadamente constante) con una diferencia de potencial en el terminal de salida de 24 V y una capacidad de suministrar hasta un máximo de 8A.
Esto significa que cualquier cosa que esté conectada entre los terminales tendrá 24 V y una corriente que lo atravesará determinada por su resistencia.

Entonces, si la bombilla tuviera una resistencia de trabajo de 24$\Omega$por él pasaría una corriente de 1A.
Conectar 2 de estas bombillas en paralelo significaría que cada bombilla tendría 1A pasando a través de ella en la fuente de voltaje que estaría entregando 2A.
El número máximo de bombillas que se pueden conectar y funcionar correctamente es de ocho.

Su bombilla de 24 V, 5,0 W con 24 V a través de ella consumiría una corriente de 5/24$\approx$0.2A de un suministro de 24V.

Entonces, la salida de voltaje de una fuente de alimentación es fija y la corriente dada es la corriente máxima que la fuente podría suministrar si fuera necesario.

Pero si tuviéramos 30 lámparas por ejemplo, ¿cada lámpara recibiría 6,4 W?
No, cada bombilla consumiría 2 A y la corriente total extraída del suministro sería 30$\times$0.2$\approx$6A.

Si desea hacer funcionar las bombillas a una potencia mayor y, por lo tanto, reducir su vida útil, debe aplicarles un voltaje mayor.

Las lámparas tienen una resistencia más o menos constante. Puede calcular su resistencia (nominal) a partir de su voltaje y potencia nominal como$R_\star = U_\star^2/P_\star$. Tenga en cuenta que uso subíndice$\star$para indicar valores nominales (nominales), que no necesariamente equivalen a valores reales para los cuales usaré subíndices$o$. Puedes asumir con seguridad la resistencia.$R_\star$es constante

Si conecta la lámpara a una fuente de voltaje constante $U_o$, la corriente de funcionamiento a través de la lámpara será$I_o = U_o/R_\star$y la potencia operativa es$P_o = U_o I_o = U_o^2/R_\star^2$. Tenga en cuenta que las fuentes de voltaje constante tienen una clasificación de corriente máxima, lo que significa que generarán el voltaje requerido siempre que la corriente requerida sea menor que su corriente máxima. Si se solicita más corriente, el voltaje se reduce de manera que la corriente de operación no exceda la clasificación de corriente máxima.

La potencia de funcionamiento (real)$P_o$no es lo mismo que la potencia nominal$P_\star$, pero depende del voltaje y la corriente de funcionamiento. La energía eléctrica se convierte en luz y calor en una lámpara, y más energía eléctrica significa más luz y calor. La potencia nominal le indica cuál es la potencia de funcionamiento si conecta la lámpara al voltaje nominal.

¿Todavía puede consumir más energía? ¿O entonces fallaría?

La lámpara podría consumir más energía eléctrica, pero eso implica más calor y la lámpara morirá mucho antes que si se operara a la potencia nominal o por debajo de la nominal.

Pero si tuviéramos 30 lámparas por ejemplo, ¿cada lámpara recibiría 6,4 W?

Para responder a esta pregunta, simplemente dibuje un circuito con resistencias y luego calcule la potencia operativa. A$24 \text{ V}$,$5 \text{ W}$lámpara tiene una resistencia nominal de$R_\star = 115.2 \text{ }\Omega$. Analicemos dos ejemplos:$N = 30$y$N = 60$lámparas conectadas en paralelo a$U_s = 24 \text{ V}$y$I_\text{max} = 8 \text{ A}$fuente de tensión constante.

Ejemplo 1: 30 lámparas en paralelo

La resistencia total es$R_\text{tot} = R_\star/N = 3.84 \text{ }\Omega$y la corriente solicitada es$U_s / R_\text{tot} = 6.25 \text{ A}$. Dado que la corriente solicitada es menor que la corriente máxima, es decir$6.25 \text{ A} < 8 \text{ A}$, el voltaje de operación y la corriente en los terminales de suministro es$U_o = 24 \text{ V}$y$I_o = 6.25 \text{ A}$y la potencia total es$P_o = U_o I_o = 150 \text{ W}$. La potencia total se divide en$N = 30$es igual a ramas, lo que significa que cada rama recibe$5 \text{ W}$. Esto es lo esperado ya que cada lámpara está conectada a$24 \text{ V}$y la fuente de alimentación funciona dentro de sus límites.

Ejemplo 2: 60 lámparas en paralelo

La resistencia total es$1.92 \text{ }\Omega$y la corriente requerida es$12.5 \text{ A}$. Dado que la fuente de alimentación no puede generar más de$8 \text{ A}$se saturará a la corriente máxima$I_o = 8 \text{ A}$y su voltaje de salida caerá a$U_o = I_\text{max} R_\text{tot} = 15.36 \text{ V}$. La potencia de salida total es ahora$P_o = 122.88 \text{ W}$y cada lámpara recibe sólo$2.048 \text{ W}$. La potencia de funcionamiento de cada lámpara es inferior a la potencia nominal debido a las limitaciones de la fuente de alimentación.