Электрический КПД

КПД ) , системы в электронике и электротехнике определяется как полезная выходная мощность, деленная на общую потребляемую электрическую мощность ( дробное выражение обычно обозначаемая греческой строчной буквой эта (η – ήτα).

\mathrm {Efficiency} ={\frac {\mathrm {Useful\ power\ output} }{\mathrm {Total\ power\ input} }}

Если выходная и входная энергия выражаются в одних и тех же единицах, эффективность представляет собой безразмерное число . ^[1] Там, где входную и выходную энергию не принято или не удобно представлять в одних и тех же единицах, с величинами, подобными эффективности, связаны единицы. Например, тепловая мощность электростанции, работающей на ископаемом топливе, может быть выражена в БТЕ на киловатт-час . Световая отдача источника света выражает количество видимого света при передаче определенной мощности и измеряется в люменах на ватт.

КПД типовых электрических устройств

Эффективность не следует путать с результативностью : система, которая тратит большую часть входной мощности, но производит именно то, для чего предназначена, является эффективной, но неэффективной. Термин «эффективность» имеет смысл только в отношении желаемого эффекта. Лампочка , например, может иметь КПД 2% при излучении света, но при этом быть эффективной на 98% при обогреве помещения (на практике ее эффективность при обогреве помещения почти 100% , поскольку световая энергия также в конечном итоге преобразуется в тепло). кроме той мелкой фракции, которая уходит через окна). Электронный усилитель , который подает 10 Вт мощности на свою нагрузку (например, громкоговоритель ), потребляя при этом 20 Вт мощности от источника питания, имеет КПД 50%. (10/20 × 100 = 50%)

Электрический чайник: более 90% ^{[ нужна ссылка ]} (за 2–3 минуты, которые чайник вскипятит воду, теряется сравнительно небольшая тепловая энергия).
Электродвигатель премиум-класса с КПД: более 90 % (см. Основную статью: КПД премиум-класса ).
Большой силовой трансформатор, используемый в электрической сети, может иметь КПД более 99%. Трансформаторы начала XIX века были гораздо менее эффективны, тратя до трети проходящей через них энергии. ^{[ нужна ссылка ]}
Паровая электростанция , используемая для выработки электроэнергии, может иметь КПД 30-40%. ^{[ нужна ссылка ]}

КПД устройств в точке максимальной передачи мощности

В результате теоремы о максимальной мощности устройства передают максимальную мощность нагрузке при работе с электрическим КПД 50%. Это происходит, когда сопротивление нагрузки (рассматриваемого устройства) равно внутреннему эквивалентному сопротивлению Тевенина источника питания. Это справедливо только для нереактивных импедансов источника и нагрузки.

Эффективность лампочек

Диаграмма эффективности для различных типов ламп

Обсуждение

Высокая эффективность особенно актуальна для систем , которые могут работать от аккумуляторов . Неэффективность может потребовать сопоставления стоимости потраченной впустую энергии или необходимого источника питания со стоимостью достижения большей эффективности. Эффективность обычно можно повысить, выбрав другие компоненты или перепроектировав систему. Неэффективность, вероятно, приводит к дополнительному выделению тепла внутри системы, которое необходимо удалять, чтобы она оставалась в пределах рабочего диапазона температур . В среде с контролируемым климатом, например, в доме или офисе, тепло, выделяемое приборами, может снизить затраты на отопление или увеличить затраты на кондиционирование воздуха.

Импедансные мостовые соединения имеют сопротивление нагрузки, намного большее, чем сопротивление источника, что помогает передавать сигналы напряжения с высоким электрическим КПД.

См. также

Ссылки

^ « 1,8 (1,6) количество размерности одной безразмерной величины» . Международный словарь по метрологии — Основные и общие понятия и связанные с ними термины (ВИМ) . ИСО . 2008 год . Проверено 22 марта 2011 г.

Внешние ссылки

[1] « 1,8 (1,6) количество размерности одной безразмерной величины» . Международный словарь по метрологии — Основные и общие понятия и связанные с ними термины (ВИМ) . ИСО . 2008 год . Проверено 22 марта 2011 г.

[1]