КПД источника тока

КПД источника тока

В процессе перемещения зарядов внутри замкнутой цепи, источником тока совершается определенная работа. Она может быть полезной и полной. В первом случае источник тока перемещает заряды во внешней цепи, совершая при этом работу, а во втором случае – заряды перемещаются во всей цепи. В этом процессе большое значение имеет КПД источника тока, определяемого, как соотношение внешнего и полного сопротивления цепи. При равенстве внутреннего сопротивления источника и внешнего сопротивления нагрузки, половина всей мощности будет потеряна в самом источнике, а другая половина выделится на нагрузке. В этом случае коэффициент полезного действия составит 0,5 или 50%.

Что такое КПД источника тока

Неподвижный заряд не выполняет работу. Уменьшение энергетического запаса в аккумуляторе происходит за счет химических реакций. Фактически это свидетельство несовершенства конструкции.

После подключения источника к проводникам с подключенной нагрузкой заряды перемещаются по цепи, выполняя определенную работу. Полезная составляющая мощности (Pпол) определяется параметрами внешнего контура. Полная (Pп) – содержит совокупные затраты. Если электротехник пользуется привычными терминами, он быстро установит для коэффициента полезного действия формулу:

КПД = Рпол/Рп = (U*I)/(Е*I) = U/E.

Заполняем параметры нагрузки тестового стенда согласно маркировке модели.

Результаты испытаний в автоматическом кросс-нагрузочном режиме показали, что CTG-650C демонстрирует стабильность во всём диапазоне нагрузок, хотя оптимальные результаты всё же показывает при большой или максимальной нагрузке ключевых каналов питания.

Тестирование БП в режиме статической нагрузки с ручной регулировкой, проведённое в процессе снятия характеристик для построения графика КПД, подтвердило уже полученный результат: минимальное (один-два процента) отклонение от номинальных напряжений наблюдается при максимальной нагрузке. Более того, в процессе снятия характеристик мы кратковременно перегрузили 12-вольтные шины выше паспортных значений (в процессе эксперимента – более 700 Вт на протяжении примерно 20 минут), и даже при такой критической нагрузке полученные результаты оставались на высоте.

Построенный в результате замеров график зависимости КПД от уровня нагрузки, как видите, вполне соответствует требованиям сертификата 80PLUS Bronze. Если бы не одно но: предписанное производителем ограничение питающих сетей с напряжением 220-240 В.

Для желающих повторить результаты нашего эксперимента также сообщим, что на момент снятия характеристик для построения графика КПД питающее напряжение сети колебалось в пределах 225-227 В.

Блок питания Chieftec A80 650 Вт (CTG-650C), несмотря на модульный дизайн, качественное исполнение и хорошие результаты в наших тестах, имел бы все шансы остаться незамеченным среди десятков подобных моделей «бронзового» класса от других производителей, если бы не его интересная цена. А она весьма заманчива: судя по предложениям московской онлайновой розницы на момент написания статьи, модель CTG-650C можно было приобрести всего за 2 700 — 2 800 рублей.

Разумеется, вам при этом придётся мужественно пообещать самому себе не кататься по всему миру со своим системником. Или как минимум не заезжать в страны с розетками на 100-120 вольт. Других противопоказаний к использованию Chieftec A80 650 Вт нет и быть не может.

Мощность источника тока и внутреннее сопротивление

Пусть рассматривается простая схема, в которой аккумулятор имеет ЭДС Е и внутреннее сопротивление r и подает ток I на внешний резистор сопротивлением R. Внешний резистор может быть любой активной нагрузкой. Основной целью схемы является передача энергии от батареи к нагрузке, где она делает что-то полезное, например, идет на освещение помещения.

Можно вывести зависимость полезной мощности от сопротивления:

1. Эквивалентное сопротивление схемы – R + r (так как сопротивление нагрузки включено последовательно с внешней нагрузкой);
2. Ток, протекающий в цепи, будет определяться выражением:

1. Выходная мощность ЭДС:

Рвых. = E x I = E²/(R + r);

1. Мощность, рассеиваемая как тепло, при внутреннем сопротивлении батареи:

Pr = I² x r = E² x r/(R + r)²;

1. Мощность, передаваемая нагрузке:

P(R) = I² x R = E² x R/(R + r)²;

1. Рвых. = Рr + P(R).

Таким образом, часть выходной энергии батареи сразу теряется из-за рассеивания тепла на внутреннем сопротивлении.

Теперь можно построить график зависимости P(R) от R и выяснить, при какой нагрузке полезная мощность примет максимальное значение. При анализе функции на экстремум выясняется, что при увеличении R будет монотонно возрастать и P(R) до того пункта, когда R не сравняется с r. В этой точке полезная мощность будет максимальной, а затем начинает монотонно уменьшаться при дальнейшем увеличении R.

P(R)max = E²/4r, когда R = r. При этом I = E/2r.

Важно! Это очень значимый результат в электротехнике. Передача энергии между источником питания и внешней нагрузкой наиболее эффективна, когда сопротивление нагрузки соответствует внутреннему сопротивлению источника тока.

Если сопротивление нагрузки слишком велико, то ток, протекающий по цепи мал, чтобы передавать энергию на нагрузку с заметной скоростью. Если сопротивление нагрузки слишком низкое, то большая часть выходной энергии рассеивается как тепло внутри самого ИП.

Графики зависимости мощности и КПД от сопротивления

Это условие получило название согласования. Одним из примеров соответствия сопротивления источника и внешней нагрузки является звуковой усилитель и громкоговоритель. Выходной импеданс Zout усилителя задается от 4 до 8 Ом, а номинальный входной импеданс динамика Zin только 8 Ом. Затем, если громкоговоритель 8 Ом будет подключен к выходу усилителя, он будет видеть динамик в качестве нагрузки 8 Ом. Подключение двух громкоговорителей на 8 Ом параллельно друг другу эквивалентно усилителю, работающему на одном громкоговорителе 4 Ом, и обе конфигурации находятся в пределах выходных характеристик усилителя.

Кпд от розетки это

В схеме управления лазерного модуля предусмотрены функции включения/выключения выходного излучения, управления выходной мощностью, контроля параметров модуля, управления пилот-лазером. Допустимые частоты модуляции выходного излучения – до 50 кГц. Питание модулей осуществляется от низковольных источников постоянного тока.

Основные преимущества
— Компактный дизайн
— Волоконная доставка излучения
— КПД до 45%
— Кондуктивное или воздушное охлаждение
— Модуляция излучения с частотами до 50 кГц
— Высокая надежность и большой ресурс работы
— Не требуют обслуживания

Области применения
— Пайка
— Сварка пластиков
— Термообработка
— Очистка поверхностей
— Медицинские приборы
— Лазерная накачка
— Научные исследования

Опции
— Зеленый / красный пилот-лазер
— Длина выходного волокна до 20 м

Типовая спецификация

Непрерывные иттербиевые лазеры

Серия иттербиевых непрерывных лазеров ИЛМ разработана для интеграции в конечное оборудование пользователя для различных областей применения и рассчитана на жесткие условия эксплуатации – при высоких уровнях вибрации и загрязнений, влажности до 90%, большом перепаде температур. Компактные, не требующие обслуживания иттербиевые волоконные лазеры с диодной накачкой генерируют излучение в спектральном диапазоне 1030-1080 нм, которое при помощи одномодового волокна в защитном металлорукаве доставляется непосредственно к зоне воздействия. На конце волокна по желанию заказчика может быть установлена коллимирующая линза или оптический разъем.
Низкое энергопотребление (КПД «от розетки» более 25-30%), компактный дизайн, отсутствие юстируемых элементов, воздушное охлаждение, высокая надежность и большой ресурс на предельных режимах работы обеспечивают принципиальные преимущества иттербиевых волоконных лазеров по сравнению с лазерами других типов для данной спектральной области. Выходная мощность излучения может быть промодулирована по амплитуде с частотой до 5 кГц. Питание лазеров серии ИЛМ осуществляется от сети постоянного тока с напряжением 24 В.

Основные преимущества
— Выходная мощность до 120 Вт
— Качество пучка М2

Опции
— Линейная поляризация
— Длина волокна до 20 м

Области применения
— Пайка
— Микросварка
— Термообработка
— Гравировка
— Медицинские приборы
— Научное приборостроение

Типовая спецификация

Непрерывные эрбиевые лазеры

Основные преимущества
— Длина волны излучения от 1530 до 1620 нм
— КПД от розетки более 10%
— Отличное качество пучка
— Воздушное или водяное охлаждение

Опции
— Модуляция мощности
— Линейная поляризация
— Длина выходного волокна до 20 м

Области применения
— Обработка материалов
— Телекоммуникации
— Медицинские приборы
— Накачка твердотельных лазеров среднего ИК-диапазона и оптических параметрических генераторов
— Экологический мониторинг
— Научное приборостроение

Типовая спецификация

Непрерывные тулиевые лазеры

Тулиевые волоконные лазеры серии ТЛМ работают в непрерывном режиме на низшей поперечной моде (М2

Основные преимущества
— Одномодовый режим работы (М2

Опции
— Линейная поляризация
— Длина выходного волокна до 20 м

Области применения
— Обработка материалов
— Медицинские приборы
— Накачка твердотельных лазеров среднего ИК-диапазона и оптических параметрических генераторов
— Экологический мониторинг
— Научное приборостроение

Типовая спецификация

Импульсные иттербиевые лазеры

Импульсные лазеры серии ИЛИ характеризуются низким потреблением от сети постоянного тока напряжением 24 В, имеют воздушное охлаждение с помощью встроенных вентиляторов.

Основная область применения лазеров серии ИЛИ – лазерная маркировка и гравировка. Они также используются для прецизионной резки, микрообработки, лазерного фрезерования.

Основные преимущества:
— Выходная мощность до 50 Вт
— Качество пучка М2

Области применения:
— Гравировка
— Маркировка
— Микрообработка
— Прецизионная резка
— Научное приборостроение

Где зарядить электромобиль

Это можно сделать на специализированных станциях. Они часто располагаются рядом с обычными АЗС. Перед тем, как заряжать электромобиль, следует приложить карту доступа (выдается администрацией на территории АЗС). Нет необходимости использовать свой кабель – сертифицированное оборудование для зарядки электромобиля имеется на заправке. Водителю необходимо лишь выбрать нужный тип и установить его в разъем.

Где зарядить электромобиль, если вблизи нет специализированных мест? Это можно сделать от любого источника электроэнергии (будь это придорожное кафе, торговый центр, ресторан, гостиница или собственный дом), используя заводской кабель и зарядное устройство. Разница лишь во времени – полного заряда можно ожидать от нескольких часов при наличии станции, до суток при подключении к сети 220 В.

Это интересно

Наукой обосновано, что коэффициент полезного действия любого механизма всегда меньше единицы. Это связано со вторым началом термодинамики.

Для сравнения, коэффициенты полезного действия различных устройств:

• гидроэлектростанций 93-95%;
• АЭС – не более 35%;
• тепловых электростанций – 25-40%;
• бензинового двигателя – около 20%;
• дизельного двигателя – около 40%;
• электрочайника – более 95%;
• электромобиля – 88-95%.

Наука и инженерная мысль не стоит на месте. постоянно изобретаются способы, как уменьшить теплопотери, снизить трение между частями агрегата, повысить энергоэффективность техники.

Профильное образование: Троицкий аграрный техникум, специальность – электрик 3 разряда (1996 г.).
IV группа допуска по электробезопасности.
Электрик 4 разряда.
Опыт работы – с 1996 года.
Объекты работ: квартиры, дачи, бани, офисы и другие.
Дополнительная информация: Ленинградская область (до 100 км от г. Санкт-Петербурга)