Цены снижены! Бесплатная доставка контурной маркировки по всей России

Чему равен кпд: Коэффициент полезного действия механизма — урок. Физика, 7 класс.

Содержание

определение и расшифровка, полезная работа, формула КПД и применение в физике

Физика — это наука, которая изучает процессы, происходящие в природе. Наука эта очень интересная и любопытная, ведь каждому из нас хочется удовлетворить себя ментально, получив знания и понимание того, как и что в нашем мире устроено. Физика, законы которой выводились не одно столетие и не одним десятком ученных, помогает нам с этой задачей, и мы должны только радоваться и поглощать предоставленные знания.

Но в то же время физика — наука далеко непростая, как, собственно, и сама природа, но разобраться в ней было бы очень интересно. Сегодня мы будем говорить о коэффициенте полезного действия. Мы узнаем, что такое КПД и зачем он нужен. Рассмотрим все наглядно и интересно.

Определение и расшифровка КПД

Расшифровка аббревиатуры — коэффициент полезного действия. Однако и такое толкование с первого раза может оказаться не особо понятным. Этим коэффициентом характеризуется эффективность системы или какого-либо отдельного тела, а чаще — механизма. Эффективность характеризуется отдачей или преобразованием энергии.

Этот коэффициент применим практически ко всему, что нас окружает, и даже к нам самим, причём в большей степени. Ведь совершаем мы полезную работу все время, только вот как часто и насколько это важно, уже другой вопрос, с ним и используется термин «КПД».

Важно учесть, что этот коэффициент — величина неограниченная, она, как правило, представляет собой либо математические значения, к примеру, 0 и 1, либо же, как это чаще бывает — в процентах.

В физике этот коэффициент обозначается буквой Ƞ, или, как её привыкли называть, Эта.

Полезная работа

При использовании каких-либо механизмов или устройств мы обязательно совершаем работу. Она, как правило, всегда больше той, что необходима нам для выполнения поставленной задачи. Исходя из этих фактов различается два типа работы: это затраченная, которая обозначается большой буквой, А с маленькой з (Аз), и полезная — А с буквой п (Ап). Для примера, возьмем такой случай: у нас есть задача поднять булыжник определенной массой на определенную высоту. В этом случае работа характеризует только преодоление силы тяжести, которая, в свою очередь, действует на груз.

В случае когда для подъема применяется какое-либо устройство, кроме силы тяжести булыжника, важно учесть еще и силу тяжести частей этого устройства. И кроме всего этого, важно помнить, что, выигрывая в силе, мы всегда будем проигрывать в пути. Все эти факты приводят к одному выводу, что затрачиваемая работа в любом варианте окажется больше полезной, Аз > Ап, вопрос как раз заключается в том, насколько её больше, ведь можно максимально сократить эту разницу и тем самым увеличить КПД, наш или нашего устройства.

Полезная работа — это часть затрачиваемой, которую мы совершаем, используя механизм. А КПД — это как раз та физическая величина, которая показывает, какую часть составляет полезная работа от всей затраченной.

Итог:

  • Затрачиваемая работа Aз всегда больше полезной Ап.
  • Чем больше отношение полезной к затрачиваемой, тем выше коэффициент, и наоборот.
  • Ап находится произведением массы на ускорение свободного падения и на высоту подъема.

Физическая формула КПД

Существует определенная формула для нахождения КПД. Она звучит следующим образом: чтобы найти КПД в физике, нужно количество энергии разделить на проделанную системой работу. То есть КПД — это отношение затраченной энергии к выполненной работе. Отсюда можно сделать простой вывод, что тем лучше и эффективнее система или тело, чем меньше энергии затрачивается на выполнение работы.

Сама формула выглядит кратко и очень просто Ƞ будет равняться A/Q. То есть Ƞ = A/Q. В этой краткой формулы и фиксируют нужные нам элементы для вычисления. То есть A в этом случае является использованной энергией, которая потребляется системой во время работы, а большая буква Q, в свою очередь, будет являться затраченной A, или опять же затраченной энергией.

В идеале КПД равен единице. Но, как это обычно бывает, он её меньше. Так происходит по причине физики и по причине, конечно же, закона о сохранении энергии.

Все дело в том, что закон сохранения энергии предполагает, что не может быть получено больше А, чем получено энергии. И даже единице этот коэффициент будет равняться крайне редко, поскольку энергия тратится всегда. И работа сопровождается потерями: к примеру, у двигателя потеря заключается в его обильном нагреве.

Итак, формула КПД:

Ƞ=А/Q

, где

  • A — полезная работа, которую выполняет система.
  • Q — энергия, которую потребляет система.

Применение в разных сферах физики

Примечательно, что КПД не существует как понятие нейтральное, для каждого процесса есть свой КПД, это не сила трения, он не может существовать сам по себе.

Рассмотрим несколько из примеров процессов с наличием КПД.

К примеру, возьмем электрический двигатель. Задача электрического двигателя — преобразовывать электрическую энергию в механическую. В этом случае коэффициентом будет являться эффективность двигателя в отношении преобразования электроэнергии в энергию механическую. Для этого случая также существует формула, и выглядит она следующим образом: Ƞ=P2/P1. Здесь P1 — это мощность в общем варианте, а P2 — полезная мощность, которую вырабатывает сам двигатель.

Нетрудно догадаться что структура формулы коэффициента всегда сохраняется, меняются в ней лишь данные, которые нужно подставить. Они зависят от конкретного случая, если это двигатель, как в случае выше, то необходимо оперировать затрачиваемой мощностью, если работа, то исходная формула будет другая.

Теперь мы знаем определение КПД и имеем представление об этом физическом понятии, а также об отдельных его элементах и нюансах. Физика — это одна из самых масштабных наук, но её можно разобрать на маленькие кусочки, чтобы понять. Сегодня мы исследовали один из этих кусочков.

Видео

Это видео поможет вам понять, что такое КПД.

Чему равен КПД электрической батарейки?

Чему равен КПД электрической батарейки?. Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное]

ВикиЧтение

Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное]
Кондрашов Анатолий Павлович

Чему равен КПД электрической батарейки?

Коэффициент полезного действия (КПД) электрической батарейки можно оценить по следующему факту: на изготовление батарейки затрачивается энергии в 2 тысячи раз больше, чем эта батарейка способна отдать в процессе своей работы.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Чему равен рекорд скорости для поезда?

Чему равен рекорд скорости для поезда? Рекорд скорости для обычных поездов на колесах принадлежит французскому поезду TGV, который давно уже ходит по расписанию через всю Францию, а по тоннелю через Ла-Манш и в Англию. В 1991 году TGV достиг скорости 515,3 километра в

Чему равен мировой рекорд длины эскалатора?

Чему равен мировой рекорд длины эскалатора? Самый длинный эскалатор находится в Гонконге. Он работает под открытым небом, поднимая пассажиров на гору высотой 115 метров. Длина его движущейся лестницы составляет 227

Чему равен мировой рекорд по величине градины?

Чему равен мировой рекорд по величине градины? Наибольшая градина зарегистрирована 3 сентября 1970 года в городе Коффивилл штата Канзас (США). Вес этой градины составил 750

Чему равен мировой рекорд количества осадков в год?

Чему равен мировой рекорд количества осадков в год? Максимальное количество осадков в год – 26 461 миллиметр – выпало в Черапунджи (Индия) в период с августа 1860 года по июль 1861

Чему равен рекорд долголетия морских птиц?

Чему равен рекорд долголетия морских птиц? Малый буревестник, случайно пойманный в 2003 году на островке у берегов Уэльса (Великобритания), оказался самым старым представителем этого вида. Кольцо на ноге свидетельствовало, что птицу впервые поймали в мае 1957 года, когда ей

Чему равен рекорд долголетия попугая?

Чему равен рекорд долголетия попугая? Из птиц, живущих в неволе и возраст которых известен точно, самым старым является один попугай – ему 102 года (обычно попугаи живут до 50–70

Чему равен рекорд продолжительности летаргического сна?

Чему равен рекорд продолжительности летаргического сна? Согласно Книге рекордов Гиннесса, дольше всех проспала Надежда Артемовна Лебедина, родившаяся в 1920 году в городе Могилеве Днепропетровской области. Поссорившись с мужем в 1954 году, она заснула и проснулась только

Чему равен мировой рекорд продолжительности икоты?

Чему равен мировой рекорд продолжительности икоты? Мировой рекорд продолжительности икоты принадлежит американцу Чарлзу Осборну. Он икал беспрерывно с 1922 по 1991

Чему равен мировой рекорд продолжительности икоты?

Чему равен мировой рекорд продолжительности икоты? Мировой рекорд продолжительности икоты принадлежит американцу Чарлзу Осборну. Он икал беспрерывно с 1922 по 1991

КПД плоскости, блока, рычага

В этой статье научимся определять КПД наклонной плоскости, блоков и рычагов.

КПД неподвижного блока равен отношению полезной работы к затраченной, высоту подъема можно сократить:

   

Подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза, поэтому для него

   

КПД рычага равен, аналогично, отношению полезной работы к затраченной:

   

КПД наклонной плоскости равен:

   

И по-прежнему это то же отношение полезной работы к затраченной.


Задача 1. С помощью подвижного блока поднимают груз весом 400 Н на высоту 4 м, действуя на веревку с силой 220 Н. Чему равен КПД блока?

Так как блок по условию подвижный, то дает выигрыш в силе в 2 раза:

   

Ответ: 91%.

Задача 2. С помощью рычага груз массой 150 кг подняли на высоту 0,2 м. При этом к длинному плечу была приложена сила 600 Н, под действием которой конец этого плеча опустился на 0,6 м. Найдите КПД рычага.

   

Ответ: 83 %
Задача 3. С помощью рычага, КПД которого 80%, подняли груз массой 120 кг на высоту 40 см. На какое` расстояние опустилось длинное плечо рычага, если к нему была приложена сила 500 Н?

КПД рычага:

   

Отсюда

   

Ответ: 1,2 м.
Задача 4. Определить КПД наклонной плоскости при подъеме тела, если учащийся с помощью динамометра и линейки получил такие результаты: вес тела 1,4 Н; высота плоскости 0,2 м; длина плоскости 0,56 м; сила, приложенная к телу, 1 Н.

   

Ответ: 50%.


Задача 5.  Бетонную плиту объемом 0,5 м поднимают из воды с помощью подвижного блока. Какую силу необходимо прикладывать, когда плиту поднимают в воде и над поверхностью воды?

Плотность бетона равна кг/м.

Найдем массу бетонной плиты: кг. Вес плиты 11 кН. Поэтому, если блок подвижный, то достаточно развивать силу 5,5 кН, чтобы поднять эту плиту на воздухе с помощью подвижного блока. В воде нам будет помогать сила Архимеда:

   

Таким образом, в воде вес плиты станет меньше на 5000 Н и станет равен 6000 Н. Поэтому достаточно 3000 Н для подъема плиты в воде при помощи такого блока.

Ответ: 5,5 кН на воздухе, 3 кН в воде.

Задача 6. По наклонной плоскости длиной 5 м и высотой 1,5 м поднимают равномерно груз массой 180 кг. Какую силу нужно приложить к грузу, если КПД плоскости 60%?

КПД наклонной плоскости равен:

   

Откуда

   

Ответ: 900 Н.

Задача 7. Какую работу необходимо совершить для подъема гранитной плиты объемом 4 м на высоту 2 м с помощью механизма с КПД 60%?

Полезная работа равна

   

КПД механизма равен:

   

Полная работа тогда

   

Ответ: 347 кДж.


Задача 8. С помощью подвижного блока поднимают груз массой 75 кг на высоту 10 м. КПД равен 60%. Определить полезную работу и силу, необходимую для подъема груза.
КПД подвижного блока:

   

Отсюда

   

   

Ответ: Дж, Н.

Коэффициент полезного действия (кпд) — формулы, обозначение, расчет

 

Что такое КПД

Коэффициент полезного действия машины или механизма – это важная величина, характеризующая энергоэффективность данного устройства. Понятие используется и в повседневной жизни. Например, когда человек говорит, что КПД его усилий низкий, это значит, что сил затрачено много, а результата почти нет. Величина измеряет отношение полезной работы ко всей совершенной работе.

Согласно формуле, чтобы найти величину, нужно полезную работу разделить на всю совершенную работу. Или полезную энергию разделить на всю израсходованную энергию. Этот коэффициент всегда меньше единицы. Работа и энергия измеряется в Джоулях. Поделив Джоули на Джоули, получаем безразмерную величину. КПД иногда называют энергоэффективностью устройства.

Если попытаться объяснить простым языком, то представим, что мы кипятим чайник на плите. При сгорании газа образуется определенное количество теплоты. Часть этой теплоты нагревает саму горелку, плиту и окружающее пространство. Остальная часть идет на нагревание чайника и воды в нем. Чтобы рассчитать энергоэффективность данной плитки, нужно будет разделить количество тепла, требуемое для нагрева воды до температуры кипения на количество тепла, выделившееся при горении газа.

Данная величина всегда ниже единицы. Например, для любой атомной электростанции она не превышает 35%. Причиной является то, что электростанция представляет собой паровую машину, где нагретый за счет ядерной реакции пар вращает турбину. Большая часть энергии идет на нагрев окружающего пространства. Тот факт, что η не может быть равен 100%, следует из второго начала термодинамики.

Примеры расчета КПД

Пример 1. Нужно рассчитать коэффициент для классического камина. Дано: удельная теплота сгорания березовых дров – 107Дж/кг, количество дров – 8 кг. После сгорания дров температура в комнате повысилась на 20 градусов. Удельная теплоемкость кубометра воздуха – 1,3 кДж/ кг*град. Общая кубатура комнаты – 75 кубометров.

Чтобы решить задачу, нужно найти частное или отношение двух величин. В числителе будет количество теплоты, которое получил воздух в комнате (1300Дж*75*20=1950 кДж ). В знаменателе – количество теплоты, выделенное дровами при горении (10000000Дж*8 =8*107 кДж). После подсчетов получаем, что энергоэффективность дровяного камина – около 2,5%. Действительно, современная теория об устройстве печей и каминов говорит, что классическая конструкция не является энергоэффективной. Это связано с тем, что труба напрямую выводит горячий воздух в атмосферу. Для повышения эффективности устраивают дымоход с каналами, где воздух сначала отдает тепло кладке каналов, и лишь потом выходит наружу. Но справедливости ради, нужно отметить, что в процессе горения камина нагревается не только воздух, но и предметы в комнате, а часть тепла выходит наружу через элементы, плохо теплоизолированные – окна, двери и т.д.

Пример 2. Автомобиль проделал путь 100 км. Вес машины с пассажирами и багажом – 1400 кг. При этом было затрачено14 литров бензина. Найти: КПД двигателя.

Для решения задачи необходимо отношение работы по перемещению груза к количеству тепла, выделившемуся при сгорании топлива. Количество тепла также измеряется в Джоулях, поэтому не придется приводить к другим единицам. A будет равна произведению силы на путь( A=F*S=m*g*S). Сила равна произведению массы на ускорение свободного падения. Полезная работа = 1400 кг x 9,8м/с2 x 100000м=1,37*108 Дж

Удельная теплота сгорания бензина – 46 МДж/кг=46000 кДж/кг. Восемь литров бензина будем считать примерно равными 8 кг. Тепла выделилось 46*106*14=6.44*108 Дж. В результате получаем η ≈21%.

Единицы измерения

Коэффициент полезного действия – величина безразмерная, то есть не нужно ставить какую-либо единицу измерения. Но эту величину можно выразить и в процентах. Для этого полученное в результате деления по формуле число необходимо умножить на 100%. В школьном курсе математики рассказывали, что процент – этот одна сотая чего-либо. Умножая на 100 процентов, мы показываем, сколько в числе сотых.

От чего зависит величина КПД

Эта величина зависит от того, насколько общая совершенная работа может переходить в полезную. Прежде всего, это зависит от самого устройства механизма или машины. Инженеры всего мира бьются над тем, чтобы повышать КПД машин. Например, для электромобилей коэффициент очень высок – больше 90%.

А вот двигатель внутреннего сгорания, в силу своего устройства, не может иметь η, близкий к 100 процентам. Ведь энергия топлива не действует непосредственно на вращающиеся колеса. Энергия рассеивается на каждом передаточном звене. Слишком много передаточных звеньев, и часть выхлопных газов все равно выходит в выхлопную трубу.

Как обозначается

В русских учебниках обозначается двояко. Либо так и пишется – КПД, либо обозначается греческой буквой η. Эти обозначения равнозначны.

Символ, обозначающий КПД

Символом является греческая буква эта η. Но чаще все же используют выражение КПД.

Мощность и КПД

Мощность механизма или устройства равна работе, совершаемой в единицу времени. Работа(A) измеряется в Джоулях, а время в системе Си – в секундах. Но не стоит путать понятие мощности и номинальной мощности. Если на чайнике написана мощность 1 700 Ватт, это не значит, что он передаст 1 700 Джоулей за одну секунду воде, налитой в него. Это мощность номинальная. Чтобы узнать η электрочайника, нужно узнать количество теплоты(Q), которое должно получить определенное количество воды при нагреве на энное количество градусов. Эту цифру делят на работу электрического тока, выполненную за время нагревания воды.

Величина A будет равна номинальной мощности, умноженной на время в секундах. Q будет равно объему воды, умноженному на разницу температур на удельную теплоемкость. Потом делим Q на A тока и получаем КПД электрочайника, примерно равное 80 процентам. Прогресс не стоит на месте, и КПД различных устройств повышается, в том числе бытовой техники.

Напрашивается вопрос, почему через мощность нельзя узнать КПД устройства. На упаковке с оборудованием всегда указана номинальная мощность. Она показывает, сколько энергии потребляет устройство из сети. Но в каждом конкретном случае невозможно будет предсказать, сколько конкретно потребуется энергии для нагрева даже одного литра воды.

Например, в холодной комнате часть энергии потратится на обогрев пространства. Это связано с тем, что в результате теплообмена чайник будет охлаждаться. Если, наоборот, в комнате будет жарко, чайник закипит быстрее. То есть КПД в каждом из этих случаев будет разным.

Формула работы в физике

Для механической работы формула несложна: A = F x S. Если расшифровать, она равна приложенной силе на путь, на протяжении которого эта сила действовала. Например, мы поднимаем груз массой 15 кг на высоту 2 метра. Механическая работа по преодолению силы тяжести будет равна F x S = m x g x S. То есть, 15 x 9,8 x 2 = 294 Дж. Если речь идет о количестве теплоты, то A в этом случае равняется изменению количества теплоты. Например, на плите нагрели воду. Ее внутренняя энергия изменилась, она увеличилась на величину, равную произведению массы воды на удельную теплоемкость на количество градусов, на которое она нагрелась.

Мощность и коэффициент полезного действия электродвигателей

Электрические двигатели имеют высокий коэффициент полезного действия (КПД), но все же он далек от идеальных показателей, к которым продолжают стремиться конструкторы. Все дело в том, что при работе силового агрегата преобразование одного вида энергии в другой проходит с выделение теплоты и неминуемыми потерями. Рассеивание тепловой энергии можно зафиксировать в разных узлах двигателя любого типа. Потери мощности в электродвигателях являются следствием локальных потерь в обмотке, в стальных деталях и при механической работе. Вносят свой вклад, пусть и незначительный, дополнительные потери.


Расчет КПД.

Магнитные потери мощности

При перемагничивании в магнитном поле сердечника якоря электродвигателя происходят магнитные потери. Их величина, состоящая из суммарных потерь вихревых токов и тех, что возникают при перемагничивании, зависят от частоты перемагничивания, значений магнитной индукции спинки и зубцов якоря. Немалую роль играет толщина листов используемой электротехнической стали, качество ее изоляции.

Механические и электрические потери

Механические потери при работе электродвигателя, как и магнитные, относятся к числу постоянных. Они складываются из потерь на трение подшипников, на трение щеток, на вентиляцию двигателя. Минимизировать механические потери позволяет использование современных материалов, эксплуатационные характеристики которых совершенствуются из года в год. В отличие от них электрические потери не являются постоянными и зависят от уровня нагрузки электродвигателя. Чаще всего они возникают вследствие нагрева щеток, щеточного контакта.

Падает коэффициент полезного действия (КПД) от потерь в обмотке якоря и цепи возбуждения. Механические и электрические потери вносят основной вклад в изменение эффективности работы двигателя.

Добавочные потери

Добавочные потери мощности в электродвигателях складываются из потерь, возникающих в уравнительных соединениях, из потерь из-за неравномерной индукции в стали якоря при высокой нагрузке. Вносят свой вклад в общую сумму добавочных потерь вихревые токи, а также потери в полюсных наконечниках. Точно определить все эти значения довольно сложно, поэтому их сумму принимают обычно равной в пределах 0,5-1%. Эти цифры используют при расчете общих потерь для определения КПД электродвигателя.

КПД и его зависимость от нагрузки

Коэффициент полезного действия (КПД) электрического двигателя это отношение полезной мощности силового агрегата к мощности потребляемой. Этот показатель у двигателей, мощностью до 100 кВт находится в пределах от 0,75 до 0,9. для более мощных силовых агрегатов КПД существенно выше: 0,9-0,97. Определив суммарные потери мощности в электродвигателях можно достаточно точно вычислить коэффициент полезного действия любого силового агрегата. Этот метод определения КПД называется косвенным и он может применяться для машин различной мощности.

Для маломощных силовых агрегатов часто используют метод непосредственной нагрузки, заключающийся в измерениях потребляемой двигателем мощности. КПД электрического двигателя не является величиной постоянной, своего максимума он достигает при нагрузках около 80% мощности.

Достигает он пикового значения быстро и уверенно, но после своего максимума начинает медленно уменьшаться. Это связывают с возрастанием электрических потерь при нагрузках, более 80% от номинальной мощности. Падение коэффициента полезного действия не велико, что позволяет говорить о высоких показателях эффективности электродвигателей в широком диапазоне мощностей.

В чем измеряется КПД

Коэффициент полезного действия (кпд), характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно h = Wпол/Wcyм.

В электрических двигателях кпд — отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника; в тепловых двигателях — отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты; в электрических трансформаторах — отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой.

Для вычисления кпд разные виды энергии и механическая работа выражаются в одинаковых единицах на основе механического эквивалента теплоты, и др. аналогичных соотношений. В силу своей общности понятие кпд позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие различные системы, как атомные реакторы, электрические генераторы и двигатели, теплоэнергетические установки, полупроводниковые приборы, биологические объекты и т. д.

Из-за неизбежных потерь энергии на трение, на нагревание окружающих тел и т. п. кпд всегда меньше единицы. Соответственно этому кпд выражается в долях затрачиваемой энергии, т. е. в виде правильной дроби или в процентах, и является безразмерной величиной. Кпд тепловых электростанций достигает 35—40%, двигателей внутреннего сгорания — 40—50%, динамомашин и генераторов большой мощности—95%, трансформаторов—98%.


В чем измеряется КПД.

Кпд процесса фотосинтеза составляет обычно 6—8%, у хлореллы он достигает 20—25%. У тепловых двигателей в силу второго начала термодинамики кпд имеет верхний предел, определяемый особенностями термодинамического цикла (кругового процесса), который совершает рабочее вещество. Наибольшим кпд обладает Карно цикл. Различают кпд отдельного элемента (ступени) машины или устройства и кпд, характеризующий всю цепь преобразований энергии в системе. Кпд первого типа в соответствии с характером преобразования энергии может быть механическим, термическим и т. д. Ко второму типу относятся общий, экономический, технический и др. виды кпд. Общий кпд системы равен произведению частных кпд, или кпд ступеней.

В технической литературе кпд иногда определяют т. о., что он может оказаться больше единицы. Подобная ситуация возникает, если определять кпд отношением Wпол/Wзатр, где Wпол — используемая энергия, получаемая на «выходе» системы, Wзатр — не вся энергия, поступающая в систему, а лишь та её часть, для получения которой производятся реальные затраты.

Например, при работе полупроводниковых термоэлектрических обогревателей (тепловых насосов) затрата электроэнергии меньше количества теплоты, выделяемой термоэлементом. Избыток энергии черпается из окружающей среды. При этом, хотя истинный кпд установки меньше единицы, рассмотренный кпд h = Wпол/Wзатр может оказаться больше единицы.


Примеры расчета КПД.

Для чего нужен расчет КПД

Коэффициент полезного действия электрической цепи – это отношение полезного тепла к полному. Для ясности приведем пример. При нахождении КПД двигателя можно определить, оправдывает ли его основная функция работы затраты потребляемого электричества. То есть его расчет даст ясную картину, насколько хорошо устройство преобразовывает получаемую энергию. Обратите внимание! Как правило, коэффициент полезного действия не имеет величины, а представляет собой процентное соотношение либо числовой эквивалент от 0 до 1. КПД находят по общей формуле вычисления, для всех устройств в целом. Но чтобы получить его результат в электрической цепи, вначале потребуется найти силу электричества.

По физике известно, что любой генератор тока имеет свое сопротивление, которое еще принято называть внутренняя мощность. Помимо этого значения, источник электричества также имеет свою силу. Дадим значения каждому элементу цепи: сопротивление – r; сила тока – Е; резистор (внешняя нагрузка) – R. Полная цепь Итак, чтобы найти силу тока, обозначение которого будет – I, и напряжение на резисторе – U, потребуется время – t, с прохождением заряда q = lt. Рассчитать работу источника тока можно по следующей формуле: A = Eq = EIt. В связи с тем, что сила электричества постоянна, работа генератора целиком преобразуется в тепло, выделяемое на R и r. Такое количество можно рассчитать по закону Джоуля-Ленца: Q = I2 + I2 rt = I2 (R + r) t.


Формулы расчета КПД.

Затем приравниваются правые части формулы: EIt = I2 (R + r) t. Осуществив сокращение, получается расчет: E = I(R + r). Произведя у формулы перестановку, в итоге получается: I = E R + r. Данное итоговое значение будет являться электрической силой в данном устройстве. Произведя таким образом предварительный расчет, теперь можно определить КПД.

Расчет КПД электрической цепи Мощность, получаемая от источника тока, называется потребляемой, определение ее записывается – P1. Если эта физическая величина переходит от генератора в полную цепь, она считается полезной и записывается – Р2. Чтобы определить КПД цепи, необходимо вспомнить закон сохранения энергии.

В соответствии с ним, мощность приемника Р2 будет всегда меньше потребляемой мощности Р1. Это объясняется тем, что в процессе работы в приемнике всегда происходит неизбежная пустая трата преобразуемой энергии, которая расходуется на нагревание проводов, их оболочки, вихревых токов и т.д. Чтобы найти оценку свойств превращения энергии, необходим КПД, который будет равен отношению мощностей Р2 и Р1.

Итак, зная все значения показателей, составляющих электроцепи, находим ее полезную и полную работу: А полезная. = qU = IUt =I2Rt; А полная = qE = IEt = I2(R+r)t. В соответствии этих значений, найдем мощности источника тока: Р2 = А полезная /t = IU = I2 R; P1 = А полная /t = IE = I2 (R + r). Произведя все действия, получаем формулу КПД: n = А полезная / А полная = Р2 / P1 =U / E = R / (R +r). У этой формулы получается, что R выше бесконечности, а n выше 1, но при всем этом ток в цепи остается в низком положении, и его полезная мощность мала.

Каждый желает найти КПД повышенного значения. Для этого необходимо найти условия, при которых P2 будет максимален. Оптимальные значения будут: dP2 / dR = 0. Далее определить КПД можно формулами: P2 = I2 R = (E / R + r)2 R; dP2 / dR = (E2 (R + r)2 — 2 (r + R) E2 R) / (R + r)4 = 0; E2 ((R + r) -2R) = 0. В данном выражении Е и (R + r) не равны 0, следовательно, ему равно выражение в скобках, то есть (r = R). Тогда получается, что мощность имеет максимальное значение, а коэффициент полезного действия = 50 %. Как видно, найти коэффициент полезного действия электрической цепи можно самостоятельно, не прибегая к услугам специалиста. Главное –соблюдать последовательность в расчетах и не выходить за рамки приведенных формул.

Примеры расчета КПД

Пример 1. Нужно рассчитать коэффициент для классического камина. Дано: удельная теплота сгорания березовых дров – 107Дж/кг, количество дров – 8 кг. После сгорания дров температура в комнате повысилась на 20 градусов. Удельная теплоемкость кубометра воздуха – 1,3 кДж/ кг*град. Общая кубатура комнаты – 75 кубометров.

Чтобы решить задачу, нужно найти частное или отношение двух величин. В числителе будет количество теплоты, которое получил воздух в комнате (1300Дж*75*20=1950 кДж ). В знаменателе – количество теплоты, выделенное дровами при горении (10000000Дж*8 =8*107 кДж). После подсчетов получаем, что энергоэффективность дровяного камина – около 2,5%. Действительно, современная теория об устройстве печей и каминов говорит, что классическая конструкция не является энергоэффективной. Это связано с тем, что труба напрямую выводит горячий воздух в атмосферу.

Для повышения эффективности устраивают дымоход с каналами, где воздух сначала отдает тепло кладке каналов, и лишь потом выходит наружу. Но справедливости ради, нужно отметить, что в процессе горения камина нагревается не только воздух, но и предметы в комнате, а часть тепла выходит наружу через элементы, плохо теплоизолированные – окна, двери и т.д.

Расчет коэффициента полезного действия.

Пример 2. Автомобиль проделал путь 100 км. Вес машины с пассажирами и багажом – 1400 кг. При этом было затрачено14 литров бензина. Найти: КПД двигателя.

Для решения задачи необходимо отношение работы по перемещению груза к количеству тепла, выделившемуся при сгорании топлива. Количество тепла также измеряется в Джоулях, поэтому не придется приводить к другим единицам. A будет равна произведению силы на путь( A=F*S=m*g*S). Сила равна произведению массы на ускорение свободного падения. Полезная работа = 1400 кг x 9,8м/с2 x 100000м=1,37*108 Дж

Удельная теплота сгорания бензина – 46 МДж/кг=46000 кДж/кг. Восемь литров бензина будем считать примерно равными 8 кг. Тепла выделилось 46*106*14=6.44*108 Дж. В результате получаем η ≈21%.

 

КПД в механике

Главный секрет заключается в том, что эта формула подойдет для всех видов КПД.

Запоминаем!КПД не может быть больше 100%. В реальной жизни и 100 не встречается, но больше сотни даже в задачах нет. Это значит, что если в задаче получается значение больше 100%, то мы в ответ пишем 100. И никак иначе.

КПД

η = (Aполезная/Aзатраченная) * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа [Дж]

Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Дальше мы просто заменяем полезную и затраченную работы на те величины, которые ими являются.

Давайте разберемся на примере задачи.

Задача

Чтобы вкатить санки массой 4 кг в горку длиной 12 метров, мальчик приложил силу в 15 Н.2

За счет чего процесс происходит?

За счет мальчика, он же тянет санки. Значит затраченная работа равна механической работе

Механическая работа

А = FS

A — механическая работа [Дж]

F — приложенная сила [Н]

S — путь [м]

Заменим формуле КПД полезную работу на потенциальную энергию, а затраченную — на механическую работу:

η = Eп/A * 100% = mgh/FS * 100%

Подставим значения:

η = 4*9,8*2/15*12 * 100% = 78,4/180 * 100% ≃ 43,6 %

Ответ: КПД процесса приблизительно равен 43,6 %

КПД в термодинамике

В термодинамике КПД — очень важная величина. Она полностью определяет эффективность такой штуки, как тепловая машина.

  • Тепловой двигатель (машина) – это устройство, которое совершает механическую работу циклически за счет энергии, поступающей к нему в ходе теплопередачи.

Схема теплового двигателя выглядит так:

У теплового двигателя обязательно есть нагреватель, который (не может быть!) нагревает рабочее тело, передавая ему количество теплоты Q1 или Qнагревателя (оба варианта верны, это зависит лишь от учебника, в котором вы нашли формулу).

  • Рабочее тело — это тело, на котором завязан процесс (чаще всего это газ). Оно расширяется при подводе к нему теплоты и сжимается при охлаждении. Часть переданного Q1 уходит на механическую работу A. Из-за этого производится движение.

Оставшееся количество теплоты Q2 или Qхолодильника отводится к холодильнику, после чего возвращается к нагревателю и процесс повторяется.

КПД такой тепловой машины будет равен:

КПД тепловой машины

η = (Aполезная/Qнагревателя) * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа (механическая) [Дж]

Qнагревателя — количество теплоты, полученное от нагревателя[Дж]

Если мы выразим полезную (механическую) работу через Qнагревателя и Qхолодильника, мы получим:

A = Qнагревателя — Qхолодильника.

Подставим в числитель и получим такой вариант формулы.

КПД тепловой машины

η = Qнагревателя — Qхолодильника/Qнагревателя * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Qнагревателя — количество теплоты, полученное от нагревателя[Дж]

Qхолодильника — количество теплоты, отданное холодильнику [Дж]

А возможно ли создать тепловую машину, которая будет работать только за счет охлаждения одного тела?

Точно нет! Если у нас не будет нагревателя, то просто нечего будет передавать на механическую работу. Любой такой процесс — когда энергия не приходит из ниоткуда — означал бы возможность существования вечного двигателя.

Поскольку свидетельств такого процесса в мире не существует, то мы можем сделать вывод: вечный двигатель невозможен. Это второе начало термодинамики.

Запишем его, чтобы не забыть:

Невозможно создать периодическую тепловую машину за счет охлаждения одного тела без изменений в других телах.

Задача

Найти КПД тепловой машины, если рабочее тело получило от нагревателя 20кДж, а отдало холодильнику 10 кДж.

Решение:

Возьмем формулу для расчета КПД:

η = Qнагревателя — Qхолодильника/Qнагревателя * 100%

Подставим значения:

η = 20 — 10/20 *100% = 50%

Ответ: КПД тепловой машины равен 50%

Идеальная тепловая машина: цикл Карно

Давайте еще чуть-чуть пофантазируем: какая она — идеальная тепловая машина. Кажется, что это та, у которой КПД равен 100%.

На самом деле понятие «идеальная тепловая машина» уже существует. Это тепловая машина, у которой в качестве рабочего тела взят идеальный газ. Такая тепловая машина работает по циклу Карно. Зависимость давления от объема в этом цикле выглядит следующим образом

А КПД для цикла Карно можно найти через температуры нагревателя и холодильника.

КПД цикла Карно

η = Tнагревателя — Tхолодильника /Tнагревателя *100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Tнагревателя — температура нагревателя[Дж]

Tхолодильника — температура холодильника [Дж]

КПД в электродинамике

Мы каждый день пользуемся различными электронными устройствами: от чайника до смартфона, от компьютера до робота-пылесоса — и у каждого устройства можно определить, насколько оно эффективно выполняет задачу, для которой оно предназначено, просто посчитав КПД.

Вспомним формулу:

КПД

η = Aполезная/Aзатраченная *100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа [Дж]

Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Для электрических цепей тоже есть нюансы. Давайте разбираться на примере задачи.

Задачка, чтобы разобраться

Найти КПД электрического чайника, если вода в нем приобрела 22176 Дж тепла за 2 минуты, напряжение в сети — 220 В, а сила тока в чайнике 1,4 А.

Решение:

Цель электрического чайника — вскипятить воду. То есть его полезная работа — это количество теплоты, которое пошло на нагревание воды. Оно нам известно, но формулу вспомнить все равно полезно

Количество теплоты, затраченное на нагревание

Q = cm(tконечная-tначальная)

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

m — масса [кг]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

Работает чайник, потому что в розетку подключен.2)/R *t = UIt

A — работа электрического тока [Дж]

I — сила тока [А]

U — напряжение [В]

R — сопротивление [Ом]

t — время [c]

То есть в данном случае формула КПД будет иметь вид:

η = Q/A *100% = Q/UIt *100%

Переводим минуты в секунды — 2 минуты = 120 секунд. Теперь намм известны все значения, поэтому подставим их:

η = 22176/220*1,4*120 *100% = 60%

Ответ: КПД чайника равен 60%.

Давайте выведем еще одну формулу для КПД, которая часто пригождается для электрических цепей, но применима ко всему. Для этого нужна формула работы через мощность:

Работа электрического тока

A = Pt

A — работа электрического тока [Дж]

P — мощность [Вт]

t — время [c]

Подставим эту формулу в числитель и в знаменатель, учитывая, что мощность разная — полезная и затраченная. Поскольку мы всегда говорим об одном процессе, то есть полезная и затраченная работа ограничены одним и тем же промежутком времени, можно сократить время и получить формулу КПД через мощность.

КПД

η = Pполезная/Pзатраченная *100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Pполезная — полезная мощность [Дж]

Pзатраченная — затраченная мощность [Дж]

 

Физическая формула КПД

Существует определенная формула для нахождения КПД. Она звучит следующим образом: чтобы найти КПД в физике, нужно количество энергии разделить на проделанную системой работу. То есть КПД — это отношение затраченной энергии к выполненной работе. Отсюда можно сделать простой вывод, что тем лучше и эффективнее система или тело, чем меньше энергии затрачивается на выполнение работы.

Сама формула выглядит кратко и очень просто Ƞ будет равняться A/Q. То есть Ƞ = A/Q. В этой краткой формулы и фиксируют нужные нам элементы для вычисления. То есть A в этом случае является использованной энергией, которая потребляется системой во время работы, а большая буква Q, в свою очередь, будет являться затраченной A, или опять же затраченной энергией.

В идеале КПД равен единице. Но, как это обычно бывает, он её меньше. Так происходит по причине физики и по причине, конечно же, закона о сохранении энергии.

Все дело в том, что закон сохранения энергии предполагает, что не может быть получено больше А, чем получено энергии. И даже единице этот коэффициент будет равняться крайне редко, поскольку энергия тратится всегда. И работа сопровождается потерями: к примеру, у двигателя потеря заключается в его обильном нагреве.

Итак, формула КПД:

Ƞ=А/Q, где

  • A — полезная работа, которую выполняет система.
  • Q — энергия, которую потребляет система.

Применение в разных сферах физики

Примечательно, что КПД не существует как понятие нейтральное, для каждого процесса есть свой КПД, это не сила трения, он не может существовать сам по себе.

Рассмотрим несколько из примеров процессов с наличием КПД.

К примеру, возьмем электрический двигатель. Задача электрического двигателя — преобразовывать электрическую энергию в механическую. В этом случае коэффициентом будет являться эффективность двигателя в отношении преобразования электроэнергии в энергию механическую. Для этого случая также существует формула, и выглядит она следующим образом: Ƞ=P2/P1. Здесь P1 — это мощность в общем варианте, а P2 — полезная мощность, которую вырабатывает сам двигатель.

Нетрудно догадаться что структура формулы коэффициента всегда сохраняется, меняются в ней лишь данные, которые нужно подставить. Они зависят от конкретного случая, если это двигатель, как в случае выше, то необходимо оперировать затрачиваемой мощностью, если работа, то исходная формула будет другая.

Теперь мы знаем определение КПД и имеем представление об этом физическом понятии, а также об отдельных его элементах и нюансах. Физика — это одна из самых масштабных наук, но её можно разобрать на маленькие кусочки, чтобы понять. Сегодня мы исследовали один из этих кусочков.

Видео

Это видео поможет вам понять, что такое КПД.

Как устроен тепловой двигатель

Любой тепловой двигатель состоит из трех основных частей:

  • рабочего тела;
  • нагревателя;
  • холодильника.

В основе работы двигателя лежит циклический процесс.

Нагреватель с помощью, например, сгорания топливной смеси выделяет большое количество теплоты и передает ее рабочему телу.

Рабочее тело, например пар, газ или жидкость, при нагревании расширяется и совершает работу, к примеру, вращает турбину или перемещает поршень.

Холодильник нужен, чтобы вернуть рабочее тело в начальное состояние. Он поглощает часть энергии рабочего тела. Таким образом обеспечивается цикличность, и тепловой двигатель работает непрерывно.

Идеальный тепловой двигатель Карно

Модель двигателя Карно разработал французский физик С. Карно

Рабочая часть двигателя Карно — поршень в заполненном газом цилиндре. Двигатель Карно — идеальная машина, она возможна только в теории. Поэтому в ней силы трения между поршнем и цилиндром и тепловые потери считаются равными нулю.

Механическая работа максимальна, если рабочее тело выполняет цикл, состоящий из двух изотерм и двух адиабат. При изотермическом расширении работа газа совершается за счет внутренней энергии нагревателя. При адиабатном процессе — за счет внутренней энергии расширяющегося газа. В этом цикле нет контакта тел с разной температурой, поэтому исключена теплопередача без совершения работы. Такой цикл называют циклом Карно.

Адиабатический процесс — это термодинамический процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой (Q=0).

Изотермический процесс — это термодинамический процесс, происходящий при постоянной температуре. Так как у идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры, то переданное газу количество тепла Q идет полностью на совершение работы A (Q=A).

Функционирует двигатель Карно следующим образом:

  1. Цилиндр вступает в контакт с горячим резервуаром, и газ расширяется при постоянной температуре. На этой фазе газ получает от горячего резервуара тепло.
  2. Цилиндр окружается теплоизоляцией, за счет чего количество тепла, имеющееся у газа, сохраняется. Газ продолжает расширяться, пока его температура не упадет до температуры холодного теплового резервуара.
  3. На третьей фазе теплоизоляция снимается. Газ в цилиндре, будучи в контакте с холодным резервуаром, сжимается, отдавая при этом часть тепла холодному резервуару.
  4. Когда сжатие достигает определенной точки, цилиндр снова окружается теплоизоляцией. Газ сжимается за счет поднятия поршня до тех пор, пока его температура не сравняется с температурой горячего резервуара. После этого теплоизоляция удаляется, и цикл повторяется вновь с первой фазы.

Примечание

Чем больше разница между температурами нагревателя и холодильника, тем больше КПД двигателя Карно.

Трактовка понятия

Электродвигатель и другие механизмы выполняют определённую работу, которая называется полезной. Устройство, функционируя, частично растрачивает энергию. Для определения эффективности работы применяется формула ɳ= А1/А2×100%, где:

  • А1 — полезная работу, которую выполняет машина либо мотор;
  • А2 — общий цикл работы;
  • η – обозначение КПД.

Показатель измеряется в процентах. Для нахождения коэффициента в математике используется следующая формула: η= А/Q, где А — энергия либо полезная работа, а Q — затраченная энергия. Чтобы выразить значение в процентах, КПД умножается на 100%. Действие не несёт содержательного смысла, так как 100% = 1. Для источника тока КПД меньше единицы.

В старших классах ученики решают задачи, в которых нужно найти КПД тепловых двигателей. Понятие трактуется следующим образом: отношение выполненной работы силового агрегата к энергии, полученной от нагревателя. Расчет производится по следующей формуле: η= (Q1-Q2)/Q1, где:

  • Q1 — теплота, полученная от нагревательного элемента;
  • Q2 — теплота, отданная холодильной установке.

Максимальное значение показателя характерно для циклической машины. Она оперирует при заданных температурах нагревательного элемента (Т1) и холодильника (Т2). Измерение осуществляется по формуле: η= (Т1-Т2)/Т1. Чтобы узнать КПД котла, который функционирует на органическом топливе, используется низшая теплота сгорания.

Плюс теплового насоса как нагревательного прибора заключается в возможности получать больше энергии, чем он может затратить на функционирование. Показатель трансформации вычисляется путём деления тепла конденсации на работу, затрачиваемую на выполнение данного процесса.

Чему равен кпд бензинового двигателя

На чтение 15 мин. Просмотров 76 Обновлено

Среди множества характеристик механизмов в автомобиле важное значение имеет КПД двигателя. Наверняка многие автовладельцы задаются вопросом: что собой представляет классический ДВС и его КПД, ведь от этого показателя напрямую зависит работа силового агрегата – чем он выше, тем эффективнее его работа. Сегодня самым эффективным считается электрический тип мотора, его КПД способен достигать 90-95 %, а вот двигатели внутреннего сгорания, будь то бензин или дизель, по этому значению далеки от идеала.

КПД двигателя – что это такое

КПД двигателя внутреннего сгорания означает значение соотношение двух величин: мощность, подающаяся в процессе функционирования мотора на коленчатый вал к мощности, которая получается поршнем посредством давления газов, образовавшихся при воспламенении топлива. Проще говоря, это преобразование тепловой или термической энергии, которая образуется при сгорании топливной смеси (бензин и воздух) в механическую.

На эффективность КПД двигателя влияют совокупность различных механических потерь, возникающих на разных стадиях функционирования, а также движение отдельных деталей двигателя, вызывающих трение. Эти детали вызывают наибольшие потери, составляющие примерно 70 % от их общего количества. К ним частям относятся поршни, поршневые кольца, подшипники. Помимо этого, потери возникают от функционирования таких механизмов, как магнето, насосы и пр., которые могут достигать до 20%. Наименьшую часть потерь составляют сопротивления, возникающие в процессе впуска/выпуска в топливной системе.

Сравнение КПД двигателей – бензин и дизель

Если сравнить КПД дизельного и бензинового моторов – эффективнее из них, конечно, дизель, причина в следующем:

  1. Бензиновый агрегат преобразует лишь 25 % энергии в механическую, в то же время дизельный до 40%.
  2. Дизельный двигатель, оснащенный турбонаддувом, достигнет 50-53% КПД, а это уже существенно.

Так в чем заключается эффективность дизельного мотора? Все очень просто – не смотря на практически идентичный тип работы (оба мотора являются ДВС) дизель функционирует намного эффективнее. Топливо у него воспламеняется совсем по другому принципу, а также у него большее сжатие. Дизель меньше нагревается, соответственно, происходит экономия на охлаждении, так же у него меньше клапанов (значительная экономия на трении). Кроме этого, у такого агрегата нет свечей, катушек, а значит, нет и энергетических затрат от генератора. Функционирует дизельный двигатель с меньшими оборотами (коленвал не приходится раскручивать). Все это его делает чемпионом по КПД.

КПД дизельного двигателя – заметная эффективность

Показатель КПД для разных двигателей отличается и зависит от некоторых факторов. Бензиновые агрегаты имеют относительно низкий КПД, поскольку для них характерно большое количество тепловых и механических потерь, образующихся в процессе функционирования силовой установки данного типа.

Второй фактор – трение, возникающее в результате взаимодействия сопряженных деталей. Дополнительные потери вызваны работой других систем, механизмов и навесного оборудования и т.д.

Если сравнить дизельный мотор и бензиновый, то КПД дизеля значительно превышает КПД бензиновой установки. Бензиновые моторы имеют КПД в пределах 25% от количества полученной энергии. Иными словами, из потраченных в процессе функционирования мотора двигателя 10 л бензина только 3 л израсходованы на выполнение полезной для системы работы. Остальная часть энергии, образовавшаяся от сгорания бензина, разошлась на различные потери.

Что касается КПД дизельного агрегата атмосферного, то этот показатель достаточно высокий и составляет до 40%. Установка современного турбокомпрессора позволяет эту отметку увеличить до внушительных 50%. Современные системы топливного впрыска, установленные на дизельных ДВС, в совокупности с турбиной позволяют добиться КПД даже 55%.

Такая существенная разница в производительности конструктивно похожих дизельных и бензиновых ДВС обусловлена рядом факторов, к ним относятся:

  • Вид топлива.
  • Способ образования топливно-воздушной смеси.
  • Реализация воспламенения заряда.

Агрегаты, работающие на бензине, более оборотистые, чем дизельные, но имеют более существенные потери, которые вызваны расходом энергии на тепло. Соответственно, полезная энергия бензина менее эффективно преобразуется в полноценную механическую работу, в то же время большая доля рассеивается системой охлаждения.

Мощность и крутящий момент

Когда показатели рабочего объема одинаковые, мощность атмосферного бензинового двигателя выше, но достигается только при более высоких оборотах. Агрегат нужно сильнее «крутить», при этом потери возрастают, соответственно увеличивается расход топлива. Кроме этого, стоит упомянуть крутящий момент, под воздействием которого повышается сила, которая передается от двигателя на колеса и способствует движению автомобиля. Бензиновые двигатели выходят на максимальный уровень крутящего момента лишь высоких оборотах.

Атмосферный дизель с такими же параметрами достигает пика крутящего момента лишь при низких оборотах. Это способствует меньшему расходу топлива, необходимого для выполнения работы, в результате чего, КПД более высокий и топливо расходуется экономнее.

В равнении с бензином, дизельное топливо образует больше тепла, так как температура сгорания дизтоплива значительно выше, что способствует более высокой детонационной стойкости. Получается, у дизельного мотора полезная работа, произведенная на конкретном количестве топлива гораздо больше.

Энергетическая ценность солярки и бензина

В состав солярки входит больше тяжелых углеводородов, нежели в бензин. Меньший КПД такого мотора сравнительно с дизельным агрегатом обусловлен энергетической составляющей бензина и способом его сгорания. При сгорании равного количества бензина и солярки большее количество тепла характерно для бензина. Тепло в дизельном агрегате более полноценно преобразуется в механическую энергию. Соответственно, при сжигании равного количества топлива за определенное количество времени именно дизельный мотор выполнит больше работы.

Помимо этого, нужно учитывать особенности впрыска и условия, способствующие качественному сгоранию смеси. В дизельный агрегат топливо поступает отдельно от воздуха и впрыскивается напрямую цилиндр в конце сжатия, минуя впускной коллектор. Результатом этого процесса становится температура, более высокая, чем у бензинового мотора и максимальное сгорание топливно-воздушной смеси.

Подробнее о потерях

Если сравнивать бензиновый и дизельный и ДВС, можно сказать что КПД бензинового мотора находится на более низком уровне – в пределах 20-25 %. Это обусловлено рядом причин. Если, к примеру, взять поступающее в ДВС топливо и «перевести» его в проценты, то получится как бы «100% энергии», которая передается мотору, а дальше, потери КПД:

  1. Топливная эффективность. Далеко не все потребляемое топливо сгорает, его большая часть уходит с отработанными газами. Потери на этом уровне составляют до 25% КПД. Сегодня, конечно, топливные системы усовершенствуются, появился инжектор, но и это не решает проблему на 100%.
  2. Второе – это тепловые потери. Часть тепла уходит из ДВС с выхлопными газами, кроме этого, мотор прогревает себя и ряд других элементов: свой корпус, жидкость в ДВС, радиатор. На все это приходится еще в пределах 35%.
  3. Третье, на что расходуется КПД – это механические потери. К ним относятся составляющие силового агрегата, где есть трение: шатуны, кольца, всякого рода поршни и т.д. Также сюда можно отнести потери, обусловленные нагрузкой от генератора, к примеру, чем больше электричества он вырабатывает, тем сильнее он притормаживает вращение коленвала. Конечно, различные смазки для ДВС играют свою роль, но все-таки полностью проблему трения они не решают, а это еще дополнительные потери до 20 % КПД.

Таким образом, в остатке КПД не более 20%. Сегодня существует бензиновые варианты, у которых показатель КПД несколько увеличен – до 25%, но, к сожалению, их не так много. К примеру, если автомобиль расходует 10 л топлива на 100 км, то всего лишь 2 л уйдут на работу двигателя, а все остальные – это потери.

Конечно, есть вариант увеличить мощность за счет расточки головки, но к нему прибегают довольно редко, поскольку это вносит определенные изменения в конструкцию ДВС.

Конструкторы постоянно стремятся увеличить КПД как бензинового, так и дизельного агрегатов. Увеличение количества выпускных/впускных клапанов, управление топливным впрыском (электронное), дроссельная заслонка, активное использование систем изменения фаз газораспределения и другие эффективные решения позволяют значительно повысить КПД. Конечно, в большей степени это относится к дизельным установкам.

С помощью таких усовершенствований современный дизель способен практически полностью сжечь дизтопливо в цилиндре, выдав максимальный показатель крутящего момента. Именно низкие обороты означают незначительные потери во время трения и возникающее в результате этого сопротивление. По этой причине дизельный двигатель является одним из производительных и экономичных, КПД которого довольно часто превышает отметку в 50%.

Коэффициент полезного действия (КПД) является величиной, которая в процентном отношении выражает эффективность того или иного механизма (двигателя, системы) касательно преобразования полученной энергии в полезную работу.

Что касается двигателя внутреннего сгорания (ДВС), такой силовой агрегат осуществляет преобразование тепловой энергии. Данная высвобождающаяся энергия является результатом сгорания топлива в цилиндрах двигателя. КПД мотора представляет собой фактически совершенную механическую работу, которая состоит в соотношении полученной поршнем энергии от сгорания топлива и конечной мощности, которая отдается установкой на коленчатом валу ДВС.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какой моторесурс имеет дизельный двигатель по сравнению с бензиновым. Из этой статьи вы узнаете об основных факторах, влияющих на ресурс ДВС до первого капитального ремонта.

Почему КПД дизеля выше

Показатель КПД для различных двигателей может сильно отличаться и зависит от ряда факторов. Бензиновые моторы имеют относительно низкий КПД благодаря большому количеству механических и тепловых потерь, которые возникают в процессе работы силового агрегата данного типа.

Вторым фактором выступает трение, возникающее при взаимодействии сопряженных деталей. Большую часть расхода полезной энергии составляет приведение в движение поршней двигателя, а также вращение деталей внутри мотора, которые конструктивно закреплены на подшипниках. Около 60% энергии сгорания бензина расходуется только на обеспечение работы этих узлов.

Дополнительные потери вызывает работа других механизмов, систем и навесного оборудования. Также учитывается процент потерь на сопротивление в момент впуска очередного заряда топлива и воздуха, а далее выпуска отработавших газов из цилиндра ДВС.

Если сравнить дизельную установку и мотор на бензине, дизельный двигатель имеет заметно больший КПД сравнительно с бензиновым агрегатом. Силовые агрегаты на бензине имеют КПД на отметке около 25-30% от общего количества полученной энергии.

Другими словами, из потраченных на работу двигателя 10 литров бензина только 3 литра израсходованы на выполнение полезной работы. Остальная энергия от сгорания топлива разошлась на потери.

Что касается КПД атмосферного дизельного агрегата, то этот показатель составляет около 40%. Установка турбокомпрессора позволяет увеличить отметку до внушительных 50%. Использование современных систем топливного впрыска на дизельных ДВС в сочетании с турбиной позволило добиться КПД около 55%.

Такая разница в производительности конструктивно схожих бензиновых и дизельных ДВС напрямую связана с видом топлива, принципом образования рабочей топливно-воздушной смеси и последующей реализацией воспламенения заряда. Бензиновые агрегаты более оборотистые по сравнению с дизельными, но большие потери связаны с расходами полезной энергии на тепло. Получается, энергия бензина менее эффективно превращается в полноценную механическую работу, а большая доля попросту рассеивается системой охлаждения в атмосферу.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как увеличить мощность дизельного двигателя при помощи чип-тюнинга. Из этой статьи вы узнаете о том, что такое прошивка ЭБУ двигателя и какие результаты достигаются путем изменения штатных параметров контроллера.

Мощность и крутящий момент

При одинаковом показателе рабочего объёма, мощность атмосферного бензинового мотора выше, но достигается при более высоких оборотах. Двигатель нужно «крутить», потери возрастают, увеличивается расход топлива. Также необходимо упомянуть крутящий момент, под которым в буквальном смысле понимается сила, которая передается от мотора на колеса и движет автомобиль. Бензиновые ДВС выходят на максимум крутящего момента при более высоких оборотах.

Аналогичный атмосферный дизель выходит на пик крутящего момента при низких оборотах, при этом расходует меньше солярки для выполнения полезной работы, что означает более высокий КПД и экономию топлива.

Солярка образует больше тепла по сравнению с бензином, температура сгорания дизтоплива выше, показатель детонационной стойкости более высокий. Получается, у дизельного ДВС произведённая полезная работа на определенном количестве топлива больше.

Энергетическая ценность солярки и бензина

Дизельное топливо состоит из более тяжелых углеводородов, чем бензин. Меньший КПД бензиновой установки сравнительно с дизелем также заключаются в энергетической составляющей бензина и особенности его сгорания. Полное сгорание равного количества солярки и бензина даст больше тепла именно в первом случае. Тепло в дизельном ДВС более полноценно преобразуется в полезную механическую энергию. Получается, при сжигании одинакового количества топлива за единицу времени именно дизель выполнит больше работы.

Также стоит учитывать особенности впрыска и создание надлежащих условий для полноценного сгорания смеси. В дизель топливо подается отдельно от воздуха, впрыскивается не во впускной коллектор, а напрямую в цилиндр в самом конце такта сжатия. Результатом становится более высокая температура и максимально полноценное сгорание порции рабочей топливно-воздушной смеси.

Наверное, каждый задавался вопросом о КПД (Коэффициенте Полезного Действия) двигателя внутреннего сгорания. Ведь чем выше этот показатель, тем эффективнее работает силовой агрегат. Самым эффективным на данный момент времени считается электрический тип, его КПД может достигать до 90 – 95 %, а вот у моторов внутреннего сгорания, будь то дизель или бензин он мягко сказать, далек от идеала …

ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ

Если честно, то современные варианты моторов намного эффективнее своих собратьев, которые были выпущены лет так 10 назад, и причин этому масса. Сами подумайте раньше вариант 1,6 литра, выдавал всего 60 – 70 л.с. А сейчас это значение может достигать 130 – 150 л.с. Это кропотливая работа над увеличением КПД, в который каждый «шажок» дается методом проб и ошибок. Однако давайте начнем с определения.

КПД двигателя внутреннего сгорания – это значение отношения двух величин, мощности которая подается на коленчатый вал двигателя к мощности получаемой поршнем, за счет давления газов, которые образовались путем воспламенения топлива.

Если сказать простым языком, то это преобразование термической или тепловой энергии, которая появляется при сгорании топливной смеси (воздух и бензин) в механическую. Нужно отметить что такое уже бывало, например у паровых силовых установок — также топливо под воздействием температуры толкало поршни агрегатов. Однако там установки были в разы больше, да и само топливо было твердое (обычно уголь или дрова), что затрудняло его перевозку и эксплуатацию, постоянно нужно было «поддавать» в печь лопатами. Моторы внутреннего сгорания намного компактнее и легче «паровых», да и топливо намного проще хранить и перевозить.

Подробнее о потерях

Если забегать вперед, то можно уверенно сказать что КПД бензинового двигателя находится в пределах от 20 до 25 %. И на это много причин. Если взять поступающее топливо и пересчитать его на проценты, то мы как бы получаем «100% энергии», которая передается двигателю, а дальше пошли потери:

1) Топливная эффективность. Не все топливо сгорает, небольшая его часть уходит с отработанными газами, на этом уровне мы уже теряем до 25% КПД. Конечно, сейчас топливные системы улучшаются, появился инжектор, но и он далек от идеала.

2) Второе это тепловые потери. Двигатель прогревает себя и множество других элементов, такие как радиаторы, свой корпус, жидкость которая в нем циркулирует. Также часть тепла уходит с выхлопными газами. На все это еще до 35% потери КПД.

3) Третье это механические потери. НА всякого рода поршни, шатуны, кольца – все места, где есть трение. Сюда можно отнести и потери от нагрузки генератора, например чем больше электричества вырабатывает генератор, тем сильнее он тормозит вращение коленвала. Конечно, смазки также шагнули вперед, но опять же полностью трение еще никому не удалось победить – потери еще 20 %

Таким образом, в сухом остатке, КПД равняется около 20%! Конечно из бензиновых вариантов есть выделяющиеся варианты, у которых этот показатель увеличен до 25%, но их не так много.

ТО есть если ваш автомобиль расходует топлива 10 литров на 100 км, то из них всего 2 литра уйдут непосредственно на работу, а остальные это потери!

Конечно можно увеличить мощность, например за счет расточки головки, смотрим небольшое видео.

Если вспомнить формулу то получается:

У какого двигателя самый большой КПД?

Теперь хочу поговорить о бензиновом и дизельном вариантах, и выяснить кто же из них наиболее эффективный.

Если сказать простыми, языком и не лезть в дебри технических терминов то – если сравнить два КПД бензинового и дизельного агрегатов – эффективнее из них, конечно же дизель и вот почему:

1) Бензиновый двигатель преобразует только 25 % энергии в механическую, а вот дизельный около 40%.

2) Если оснастить дизельный тип турбонаддувом, то можно достигнуть КПД в 50-53%, а это очень существенно.

Так почему он так эффективен? Все просто — не смотря на схожей тип работы (и тот и другой являются агрегатами внутреннего сгорания) дизель выполняет свою работу намного эффективнее. У него большее сжатие, да и топливо воспламеняется от другого принципа. Он меньше нагревается, а значит происходит экономия на охлаждении, у него меньше клапанов (экономия на трении), также у него нет, привычных нам, катушек зажигания и свечей, а значит не требуется дополнительные энергетические затраты от генератора. Работает он с меньшими оборотами, не нужно бешено раскручивать коленвал — все это делает дизельный вариант чемпионом по КПД.

О топливной эффективности дизеля

ИЗ более высокого значения коэффициента полезного действия – следует и топливная эффективность. Так, например двигатель 1,6 литра может расходовать по городу всего 3 – 5 литров, в отличие от бензинового типа, где расход 7 – 12 литров. У дизеля намного больше крутящий момент, сам двигатель зачастую компактнее и легче, а так же в последнее время и экологичнее. Все эти положительные моменты, достигаются благодаря большему значению степени сжатия, есть прямая зависимость КПД и сжатия, смотрим небольшую табличку.

Однако не смотря на все плюсы у него также много и минусов.

Как становится понятно, КПД двигателя внутреннего сгорания далек от идеала, поэтому будущее однозначно за электрическими вариантами – осталось только найти эффективные аккумуляторы, которые не боятся мороза и долго держат заряд.

На этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ.

(21 голосов, средний: 4,05 из 5)

Коэффициент полезного действия механизмов: расчет, формула + примеры

 

Известно, что вечный двигатель невозможен. Это связано с тем, что для любого механизма справедливо утверждение: совершённая с помощью этого механизма полная работа (в том числе на нагревание механизма и окружающей среды, на преодоление силы трения) всегда больше полезной работы.

Например, больше половины работы двигателя внутреннего сгорания совершается впустую тратится на нагревание составных частей двигателя; некоторое количество теплоты уносят выхлопные газы.

Часто необходимо оценивать эффективность механизма, целесообразность его использования. Поэтому, чтобы рассчитывать, какая часть от совершённой работы тратится впустую и какая часть с пользой,  вводится специальная физическая величина, которая показывает эффективность механизма.

Эта величина называется коэффициентом полезного действия механизма

Коэффициент полезного действия механизма равен отношению полезной работы к полной работе. Очевидно, коэффициент полезного действия всегда меньше единицы. Эту величину часто выражают в процентах. Обычно её обозначают греческой буквой η (читается «эта»). Сокращённо коэффициент полезного действия записывают КПД.

η = (А_полн /А_полезн) * 100 %,

где η КПД, А_полн полная работа, А_полезн полезная работа.

Среди двигателей наибольший коэффициент полезного действия имеет электрический двигатель (до 98 %). Коэффициент полезного действия двигателей внутреннего сгорания 20 % — 40 %, паровой турбины примерно 30 %.

Отметим, что для увеличения коэффициента полезного действия механизма часто стараются уменьшить силу трения. Это можно сделать, используя различные смазки или шарикоподшипники, в которых трение скольжения заменяется трением качения.

Примеры расчета КПД

Рассмотрим пример. Велосипедист массой 55 кг поднялся на велосипеде массой 5 кг на холм, высота которого 10 м, совершив при этом работу 8 кДж. Найдите коэффициент полезного действия велосипеда. Трение качения колёс о дорогу не учитывайте.

Решение. Найдём общую массу велосипеда и велосипедиста:

m = 55 кг + 5 кг = 60 кг

Найдем их общий вес:

P = mg = 60 кг * 10 Н/кг = 600 Н

Найдём работу, совершённую на подъём велосипеда и велосипедиста:

Aполезн = РS = 600 Н * 10 м = 6 кДж

Найдём КПД велосипеда:

= А_полн /А_полезн  * 100 %  = 6 кДж / 8 кДж * 100 % = 75 %

Ответ: КПД велосипеда равен 75 %.

Рассмотрим ещё один пример. На конец  плеча рычага подвешено тело массой m. К другому плечу прилагают силу F, направленную вниз, и его конец опускается на h. Найдите, насколько поднялось тело, если коэффициент полезного действия рычага равен η %.

Решение. Найдём работу, совершённую  силой F:

A = Fh

 η % от этой работы совершено на то, чтобы поднять тело массой m. Следовательно, на поднятие тела затрачено  Fhη / 100. Так как вес тела равен mg, тело поднялось на высоту Fhη / 100 / mg.

Ответ: тело поднялось на высоту Fhη / 100 / mg.

Нужна помощь в учебе?



Предыдущая тема: Приложение закона равновесия рычага к блоку: золотое правило механики
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspЭнергия: потенциальная и кинетическая энергия

КПД источника тока: формулы

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%.

КПД электрической цепи

Рассматриваемый коэффициент полезного действия в первую очередь связан с физическими величинами, характеризующими скорость преобразования или передачи электроэнергии. Среди них на первом месте находится мощность, измеряемая в ваттах. Для ее определения существует несколько формул: P = U x I = U2/R = I2 x R.

В электрических цепях может быть различное значение напряжения и величина заряда, соответственно и выполняемая работа тоже отличается в каждом случае. Очень часто возникает необходимость оценить, с какой скоростью передается или преобразуется электроэнергия. Эта скорость представляет собой электрическую мощность, соответствующую выполненной работе за определенную единицу времени. В виде формулы данный параметр будет выглядеть следующим образом: P=A/∆t. Следовательно, работа отображается как произведение мощности и времени: A=P∙∆t. В качестве единицы измерения работы используется джоуль (Дж).

Для того чтобы определить, насколько эффективно какое-либо устройство, машина электрическая цепь или другая аналогичная система, в отношении мощности и работы используется КПД – коэффициент полезного действия. Данная величина определяется как отношение полезно израсходованной энергии, к общему количеству энергии, поступившей в систему. Обозначается КПД символом η, а математически определяется в виде формулы: η = A/Q x 100% = [Дж]/[Дж] х 100% = [%], в которой А – работа выполненная потребителем, Q – энергия, отданная источником. В соответствии с законом сохранения энергии, значение КПД всегда равно или ниже единицы. Это означает, что полезная работа не может превышать количество энергии, затраченной на ее совершение.

Таким образом, определяются потери мощности в какой-либо системе или устройстве, а также степень их полезности. Например, в проводниках потери мощности образуются, когда электрический ток частично превращается в тепловую энергию. Количество этих потерь зависит от сопротивления проводника, они не являются составной частью полезной работы.

Существует разница, выраженная формулой ∆Q=A-Q, наглядно отображающей потери мощности. Здесь очень хорошо просматривается зависимость между ростом потерь мощности и сопротивлением проводника. Наиболее ярким примером служит лампа накаливания, КПД у которой не превышает 15%. Остальные 85% мощности превращаются в тепловое, то есть в инфракрасное излучение.

Что такое КПД источника тока

Рассмотренный коэффициент полезного действия всей электрической цепи, позволяет лучше понять физическую суть КПД источника тока, формула которого также состоит из различных величин.

В процессе перемещения электрических зарядов по замкнутой электрической цепи, источником тока выполняется определенная работа, которая различается как полезная и полная. Во время совершения полезной работы, источника тока перемещает заряды во внешней цепи. При полной работе, заряды, под действием источника тока, перемещаются уже по всей цепи.

В виде формул они отображаются следующим образом:

  • Полезная работа – Аполез = qU = IUt = I2Rt.
  • Полная работа – Аполн = qε = Iεt = I2(R +r)t.

На основании этого, можно вывести формулы полезной и полной мощности источника тока:

  • Полезная мощность – Рполез = Аполез /t = IU = I2R.
  • Полная мощность – Рполн = Аполн/t = Iε = I2(R + r).

В результате, формула КПД источника тока приобретает следующий вид:

  • η = Аполез/ Аполн = Рполез/ Рполн = U/ε = R/(R + r).

Максимальная полезная мощность достигается при определенном значении сопротивления внешней цепи, в зависимости от характеристик источника тока и нагрузки. Однако, следует обратить внимание на несовместимость максимальной полезной мощности и максимального коэффициента полезного действия.

Исследование мощности и КПД источника тока

Коэффициент полезного действия источника тока зависит от многих факторов, которые следует рассматривать в определенной последовательности.

Для определения величины тока в электрической цепи, в соответствии с законом Ома, существует следующее уравнение: i = E/(R + r), в котором Е является электродвижущей силой источника тока, а r – его внутренним сопротивлением. Это постоянные величины, которые не зависят от переменного сопротивления R. С их помощью можно определить полезную мощность, потребляемую электрической цепью:

  • W1 = i x U = i2 x R. Здесь R является сопротивлением потребителя электроэнергии, i – ток в цепи, определяемый предыдущим уравнением.

Таким образом, значение мощности с использованием конечных переменных будет отображаться в следующем виде: W1 = (E2 x R)/(R + r).

Поскольку сила тока представляет собой промежуточную переменную, то в этом случае функция W1(R) может быть проанализирована на экстремум. С этой целью нужно определить значение R, при котором величина первой производной полезной мощности, связанная с переменным сопротивлением (R) будет равной нулю: dW1/dR = E2 x [(R + r)2 – 2 x R x (R + r)] = E2 x (Ri + r) x (R + r – 2 x R) = E2(r – R) = 0 (R + r)4 (R + r)4 (R + r)3

Из данной формулы можно сделать вывод, что значение производной может быть нулевым лишь при одном условии: сопротивление приемника электроэнергии (R) от источника тока должно достичь величины внутреннего сопротивления самого источника (R => r). В этих условиях значение коэффициента полезного действия η будет определяться как соотношение полезной и полной мощности источника тока – W1/W2. Поскольку в максимальной точке полезной мощности сопротивление потребителя энергии источника тока будет таким же, как и внутреннее сопротивление самого источника тока, в этом случае КПД составит 0,5 или 50%.

Задачи на мощность тока и КПД

Определение эффективности

Что такое эффективность?

Термин «эффективность» относится к пиковому уровню производительности, при котором используется наименьшее количество входных данных для достижения максимальной производительности. Эффективность требует сокращения количества ненужных ресурсов, используемых для получения определенного результата, включая личное время и энергию. Это измеримая концепция, которую можно определить с помощью отношения полезного выхода к общему входу. Это сводит к минимуму трату ресурсов, таких как физические материалы, энергия и время, при достижении желаемого результата.

Ключевые выводы

  • Эффективность достигается, когда вы сокращаете отходы для производства определенного количества товаров или услуг.
  • Вы можете измерить эффективность, разделив общий выпуск на общий ввод.
  • Существует ряд различных типов эффективности, включая экономическую эффективность, рыночную эффективность и операционную эффективность.
  • Эффективность — важный атрибут, потому что все ресурсы недостаточны.
  • Вы можете измерить эффективность своих инвестиций, используя показатель рентабельности инвестиций.

Понимание эффективности

Термин «эффективность» можно определить как способность достичь конечной цели практически без потерь, усилий или энергии. Быть эффективным означает, что вы можете достичь своих результатов, максимально используя имеющиеся у вас ресурсы. Проще говоря, что-то эффективно, если ничего не тратится зря и все процессы оптимизированы. Это включает использование денег, человеческого капитала, производственного оборудования и источников энергии.

Эффективность можно использовать по-разному для описания различных процессов оптимизации.Таким образом, анализ эффективности может помочь снизить затраты и увеличить чистую прибыль. Например:

  • Корпорации могут измерять эффективность своего производственного процесса, что может помочь им сократить расходы при одновременном увеличении выпуска, что может привести к увеличению продаж и доходов.
  • Потребители могут приобретать энергоэффективные приборы, чтобы сократить свои счета за электроэнергию и сократить выбросы парниковых газов.
  • Инвесторы могут определить эффективность своих инвестиций, используя показатель рентабельности инвестиций (ROI), который показывает доходность инвестиций относительно их стоимости.

Как отмечалось выше, эффективность измерима и может быть выражена в виде отношения или процента. Вы можете измерить его, используя следующую формулу:

Эффективность = Выход ÷ Вход

Выход (или объем работы) — это общий объем выполненной полезной работы без учета потерь и порчи. Если вы хотите выразить эффективность в процентах, просто умножив коэффициент на 100.

Эффективность измеряет любую производительность, которая использует минимальные входы для получения максимального количества выходов.Проще говоря, вы эффективны, если получаете больше, используя меньше.

Типы эффективности

Эффективность можно разделить на множество различных категорий. Ниже мы выделили некоторые из ключевых типов, включая экономическую эффективность, рыночную эффективность и операционную эффективность.

Экономическая эффективность

Экономическая эффективность означает оптимизацию ресурсов для наилучшего обслуживания каждого человека в этом экономическом состоянии. Отсутствие установленного порога определяет эффективность экономики, но показатели включают товары, поставляемые на рынок с наименьшими возможными затратами, и рабочую силу, обеспечивающую максимально возможный выпуск.

Эффективность рынка

Рыночная эффективность описывает, насколько хорошо цены объединяют доступную информацию. Это означает, что рынки эффективны, когда вся информация уже включена в цены. Невозможно превзойти рынок, поскольку отсутствуют недооцененные или переоцененные ценные бумаги.

Эффективность рынка была описана в 1970 году экономистом Юджином Фама, чья гипотеза эффективного рынка (EMH) гласит, что инвестор не может превзойти рынок.Фама также заявил, что рыночных аномалий не должно существовать, потому что они будут немедленно устранены арбитражем.

Операционная эффективность

Операционная эффективность измеряет степень получения прибыли в зависимости от операционных затрат. Чем выше операционная эффективность, тем прибыльнее фирма или вложение. Это связано с тем, что предприятие может получать больший доход или прибыль при тех же или более низких затратах, чем альтернатива. На финансовых рынках операционная эффективность достигается за счет снижения транзакционных издержек и комиссий.

Исторический образ

Прорывы в экономической эффективности часто совпадают с изобретением новых инструментов, дополняющих рабочую силу, в том числе:

  • Ошейник, который перераспределяет вес на спине лошади, чтобы она могла переносить большие грузы без чрезмерной нагрузки
  • Паровые машины и автомобили, появившиеся во время промышленной революции, позволившие людям преодолевать большие расстояния за меньшее время и способствовавшие повышению эффективности путешествий и торговли.
  • Более дешевые и эффективные источники энергии, такие как ископаемое топливо

Мы также увидели появление эффективности во времени.Рассмотрим заводскую систему, в которой каждый участник фокусируется на одной задаче на производственной линии. Эта система увеличила производительность при экономии времени.

Многие ученые разработали методы оптимизации выполнения конкретных задач. Одним из известных примеров является роман « Дешевле на дюжину » Фрэнка Банкера Гилбрета-младшего и Эрнестины Гилбрет Кэри. В книге Гилбрет-младший разрабатывает системы, позволяющие добиться максимальной эффективности даже в самых повседневных задачах, таких как чистка зубов.

Влияние эффективности

Эффективность — важный атрибут, потому что все ресурсы недостаточны.Время, деньги и сырье ограничены, и важно сохранить их при приемлемом уровне производства.

Эффективное общество способно лучше обслуживать своих граждан и действовать в условиях конкуренции. Товары, которые производятся эффективно, продаются по более низкой цене. Достижения в результате повышения эффективности способствовали повышению уровня жизни, например, благодаря обеспечению домов электричеством, водопроводом и предоставлению людям возможности путешествовать.

Эффективность снижает голод и недоедание, потому что товары перевозятся дальше и быстрее.Повышение эффективности также позволяет повысить производительность за более короткое время.

Пример эффективности

Индустрия 4.0 — это четвертая промышленная революция, характеризующаяся цифровизацией. Производственные процессы, производство и сфера услуг стали более эффективными благодаря более мощным компьютерам, облачным вычислениям, промышленному Интернету вещей (IoT), аналитике данных, робототехнике, искусственному интеллекту и машинному обучению.

Например, аналитика данных может применяться в промышленных условиях, чтобы информировать заводов или руководителей заводов, когда оборудование нуждается в обслуживании или замене.Такое профилактическое обслуживание может существенно снизить эксплуатационные расходы.

Исследование Accenture, на которое ссылаются Джей Ли, Чао Джин, Зонгчан Лю и Хоссейн Давари Ардакани в их статье «Введение в основанные на данных методологии прогнозирования и управления здравоохранением», показывает, что использование аналитики данных для прогнозируемого обслуживания приводит к снижению затрат на 30%. и на 70% меньше простоев оборудования. Менеджеры могут выявлять и исправлять неэффективные системы, используя регистрацию данных в реальном времени и исторические данные, накопленные с течением времени.

Как рассчитать эффективность?

КПД можно выразить в виде отношения, используя следующую формулу: Выход ÷ Вход.

Выход или объем работы — это общий объем выполненной полезной работы без учета потерь и порчи.

Вы также можете выразить эффективность в процентах, умножив коэффициент на 100.

Что такое эффективность распределения?

Эффективность распределения возникает на эффективном рынке. Здесь капитал распределяется наилучшим образом, чтобы принести пользу каждой заинтересованной стороне.Это позволяет равномерно распределять товары и услуги, финансовые услуги и другие ключевые элементы среди потребителей, предприятий и других организаций, чтобы их можно было использовать наилучшим образом. Эффективность распределения, которую также называют распределенной эффективностью, способствует принятию решений и экономическому росту.

Что такое пиковая эффективность?

Пиковая энергия — это наивысший уровень эффективности, которого вы можете достичь. Такая эффективность достигается, когда весь капитал, ресурсы и отдельные участники правильно распределены и полностью функциональны в меру своих возможностей.Например, максимальная экономическая эффективность достигается, когда экономика продуктивна и уровень жизни граждан высок.

Что такое энергоэффективность?

Энергоэффективность достигается, когда вы используете меньше энергии для достижения того же результата. Благодаря энергоэффективности сокращаются потери энергии и парниковые газы, а также снижается потребность в энергии. Это также помогает сократить счета и общие расходы за счет новых и более эффективных способов потребления энергии.

Например, потребители могут приобретать энергоэффективные приборы, чтобы сократить свои счета за электроэнергию, в то время как корпорации могут заменять старое производственное оборудование на новое, более эффективное, чтобы увеличить выпуск продукции при одновременном сокращении производственных затрат.

Что такое показатель эффективности инвестиций?

Показателем эффективности инвестиций является их окупаемость. Таким образом инвесторы и финансовые специалисты определяют, насколько эффективно инвестиции приносят прибыль. Этот показатель также можно использовать для сравнения одной инвестиции с другой или нескольких инвестиций в определенный класс, например паевые инвестиционные фонды, которые инвестируют в один и тот же класс активов. Рентабельность инвестиций может быть выражена в виде отношения, разделив доходность инвестиций на их стоимость.Его также можно выразить в процентах, умножив результат на 100.

Итог

Когда вы эффективны, это означает, что вы можете достичь своих целей с минимальными затратами денег и усилий, не производя слишком много отходов. По сути, вы используете очень мало, чтобы получить максимально возможный результат.

Эффективность важна как для бизнеса, так и для частных лиц. Эффективно работающие предприятия могут сократить свои расходы и улучшить свои финансовые показатели.Точно так же потребители, которые делают выбор в пользу повышения эффективности, например, выбирают энергоэффективные приборы или инвестиции, которые имеют наилучшую возможную отдачу при удовлетворении их инвестиционных потребностей, в конечном итоге экономят деньги и зарабатывают больше в долгосрочной перспективе.

Если вам нужны доказательства, просто используйте формулу, указанную выше, и используйте ее в качестве ориентира, который поможет вам принять некоторые важные решения, касающиеся вашего финансового здоровья.

Страница не найдена

  • Образование
    • Общий

      • Словарь
      • Экономика
      • Корпоративные финансы
      • Рот ИРА
      • Акции
      • Паевые инвестиционные фонды
      • ETFs
      • 401 (к)
    • Инвестирование / Торговля

      • Основы инвестирования
      • Фундаментальный анализ
      • Управление портфелем ценных бумаг
      • Основы трейдинга
      • Технический анализ
      • Управление рисками
  • Рынки
    • Новости

      • Новости компании
      • Новости рынков
      • Торговые новости
      • Политические новости
      • Тенденции
    • Популярные акции

      • Яблоко (AAPL)
      • Тесла (TSLA)
      • Амазонка (AMZN)
      • AMD (AMD)
      • Facebook (FB)
      • Netflix (NFLX)
  • Симулятор
  • Твои деньги
    • Личные финансы

      • Управление благосостоянием
      • Бюджетирование / Экономия
      • Банковское дело
      • Кредитные карты
      • Домовладение
      • Пенсионное планирование
      • Налоги
      • Страхование
    • Обзоры и рейтинги

      • Лучшие онлайн-брокеры
      • Лучшие сберегательные счета
      • Лучшие домашние гарантии
      • Лучшие кредитные карты
      • Лучшие личные займы
      • Лучшие студенческие ссуды
      • Лучшее страхование жизни
      • Лучшее автострахование
  • Советники
    • Ваша практика

      • Управление практикой
      • Непрерывное образование
      • Карьера финансового консультанта
      • Инвестопедия 100
    • Управление благосостоянием

      • Портфолио Строительство
      • Финансовое планирование
  • Академия
    • Популярные курсы

      • Инвестирование для начинающих
      • Станьте дневным трейдером
      • Торговля для начинающих
      • Технический анализ
    • Курсы по темам

      • Все курсы
      • Курсы трейдинга
      • Курсы инвестирования
      • Финансовые профессиональные курсы

Представлять на рассмотрение

Извините, страница, которую вы ищете, недоступна.Вы можете найти то, что ищете, используя наше меню или параметры поиска.

домой
  • О нас
  • Условия эксплуатации
  • Словарь
  • Редакционная политика
  • Рекламировать
  • Новости
  • Политика конфиденциальности
  • Связаться с нами
  • Карьера
  • Уведомление о конфиденциальности для Калифорнии
  • #
  • А
  • B
  • C
  • D
  • E
  • F
  • г
  • ЧАС
  • я
  • J
  • K
  • L
  • M
  • N
  • О
  • п
  • Q
  • р
  • S
  • Т
  • U
  • V
  • W
  • Икс
  • Y
  • Z
Investopedia является частью издательской семьи Dotdash.

Страница не найдена

  • Образование
    • Общий

      • Словарь
      • Экономика
      • Корпоративные финансы
      • Рот ИРА
      • Акции
      • Паевые инвестиционные фонды
      • ETFs
      • 401 (к)
    • Инвестирование / Торговля

      • Основы инвестирования
      • Фундаментальный анализ
      • Управление портфелем ценных бумаг
      • Основы трейдинга
      • Технический анализ
      • Управление рисками
  • Рынки
    • Новости

      • Новости компании
      • Новости рынков
      • Торговые новости
      • Политические новости
      • Тенденции
    • Популярные акции

      • Яблоко (AAPL)
      • Тесла (TSLA)
      • Амазонка (AMZN)
      • AMD (AMD)
      • Facebook (FB)
      • Netflix (NFLX)
  • Симулятор
  • Твои деньги
    • Личные финансы

      • Управление благосостоянием
      • Бюджетирование / Экономия
      • Банковское дело
      • Кредитные карты
      • Домовладение
      • Пенсионное планирование
      • Налоги
      • Страхование
    • Обзоры и рейтинги

      • Лучшие онлайн-брокеры
      • Лучшие сберегательные счета
      • Лучшие домашние гарантии
      • Лучшие кредитные карты
      • Лучшие личные займы
      • Лучшие студенческие ссуды
      • Лучшее страхование жизни
      • Лучшее автострахование
  • Советники
    • Ваша практика

      • Управление практикой
      • Непрерывное образование
      • Карьера финансового консультанта
      • Инвестопедия 100
    • Управление благосостоянием

      • Портфолио Строительство
      • Финансовое планирование
  • Академия
    • Популярные курсы

      • Инвестирование для начинающих
      • Станьте дневным трейдером
      • Торговля для начинающих
      • Технический анализ
    • Курсы по темам

      • Все курсы
      • Курсы трейдинга
      • Курсы инвестирования
      • Финансовые профессиональные курсы

Представлять на рассмотрение

Извините, страница, которую вы ищете, недоступна.Вы можете найти то, что ищете, используя наше меню или параметры поиска.

домой
  • О нас
  • Условия эксплуатации
  • Словарь
  • Редакционная политика
  • Рекламировать
  • Новости
  • Политика конфиденциальности
  • Связаться с нами
  • Карьера
  • Уведомление о конфиденциальности для Калифорнии
  • #
  • А
  • B
  • C
  • D
  • E
  • F
  • г
  • ЧАС
  • я
  • J
  • K
  • L
  • M
  • N
  • О
  • п
  • Q
  • р
  • S
  • Т
  • U
  • V
  • W
  • Икс
  • Y
  • Z
Investopedia является частью издательской семьи Dotdash.

Страница не найдена

  • Образование
    • Общий

      • Словарь
      • Экономика
      • Корпоративные финансы
      • Рот ИРА
      • Акции
      • Паевые инвестиционные фонды
      • ETFs
      • 401 (к)
    • Инвестирование / Торговля

      • Основы инвестирования
      • Фундаментальный анализ
      • Управление портфелем ценных бумаг
      • Основы трейдинга
      • Технический анализ
      • Управление рисками
  • Рынки
    • Новости

      • Новости компании
      • Новости рынков
      • Торговые новости
      • Политические новости
      • Тенденции
    • Популярные акции

      • Яблоко (AAPL)
      • Тесла (TSLA)
      • Амазонка (AMZN)
      • AMD (AMD)
      • Facebook (FB)
      • Netflix (NFLX)
  • Симулятор
  • Твои деньги
    • Личные финансы

      • Управление благосостоянием
      • Бюджетирование / Экономия
      • Банковское дело
      • Кредитные карты
      • Домовладение
      • Пенсионное планирование
      • Налоги
      • Страхование
    • Обзоры и рейтинги

      • Лучшие онлайн-брокеры
      • Лучшие сберегательные счета
      • Лучшие домашние гарантии
      • Лучшие кредитные карты
      • Лучшие личные займы
      • Лучшие студенческие ссуды
      • Лучшее страхование жизни
      • Лучшее автострахование
  • Советники
    • Ваша практика

      • Управление практикой
      • Непрерывное образование
      • Карьера финансового консультанта
      • Инвестопедия 100
    • Управление благосостоянием

      • Портфолио Строительство
      • Финансовое планирование
  • Академия
    • Популярные курсы

      • Инвестирование для начинающих
      • Станьте дневным трейдером
      • Торговля для начинающих
      • Технический анализ
    • Курсы по темам

      • Все курсы
      • Курсы трейдинга
      • Курсы инвестирования
      • Финансовые профессиональные курсы

Представлять на рассмотрение

Извините, страница, которую вы ищете, недоступна.Вы можете найти то, что ищете, используя наше меню или параметры поиска.

домой
  • О нас
  • Условия эксплуатации
  • Словарь
  • Редакционная политика
  • Рекламировать
  • Новости
  • Политика конфиденциальности
  • Связаться с нами
  • Карьера
  • Уведомление о конфиденциальности для Калифорнии
  • #
  • А
  • B
  • C
  • D
  • E
  • F
  • г
  • ЧАС
  • я
  • J
  • K
  • L
  • M
  • N
  • О
  • п
  • Q
  • р
  • S
  • Т
  • U
  • V
  • W
  • Икс
  • Y
  • Z
Investopedia является частью издательской семьи Dotdash.

Страница не найдена

  • Образование
    • Общий

      • Словарь
      • Экономика
      • Корпоративные финансы
      • Рот ИРА
      • Акции
      • Паевые инвестиционные фонды
      • ETFs
      • 401 (к)
    • Инвестирование / Торговля

      • Основы инвестирования
      • Фундаментальный анализ
      • Управление портфелем ценных бумаг
      • Основы трейдинга
      • Технический анализ
      • Управление рисками
  • Рынки
    • Новости

      • Новости компании
      • Новости рынков
      • Торговые новости
      • Политические новости
      • Тенденции
    • Популярные акции

      • Яблоко (AAPL)
      • Тесла (TSLA)
      • Амазонка (AMZN)
      • AMD (AMD)
      • Facebook (FB)
      • Netflix (NFLX)
  • Симулятор
  • Твои деньги
    • Личные финансы

      • Управление благосостоянием
      • Бюджетирование / Экономия
      • Банковское дело
      • Кредитные карты
      • Домовладение
      • Пенсионное планирование
      • Налоги
      • Страхование
    • Обзоры и рейтинги

      • Лучшие онлайн-брокеры
      • Лучшие сберегательные счета
      • Лучшие домашние гарантии
      • Лучшие кредитные карты
      • Лучшие личные займы
      • Лучшие студенческие ссуды
      • Лучшее страхование жизни
      • Лучшее автострахование
  • Советники
    • Ваша практика

      • Управление практикой
      • Непрерывное образование
      • Карьера финансового консультанта
      • Инвестопедия 100
    • Управление благосостоянием

      • Портфолио Строительство
      • Финансовое планирование
  • Академия
    • Популярные курсы

      • Инвестирование для начинающих
      • Станьте дневным трейдером
      • Торговля для начинающих
      • Технический анализ
    • Курсы по темам

      • Все курсы
      • Курсы трейдинга
      • Курсы инвестирования
      • Финансовые профессиональные курсы

Представлять на рассмотрение

Извините, страница, которую вы ищете, недоступна.Вы можете найти то, что ищете, используя наше меню или параметры поиска.

домой
  • О нас
  • Условия эксплуатации
  • Словарь
  • Редакционная политика
  • Рекламировать
  • Новости
  • Политика конфиденциальности
  • Связаться с нами
  • Карьера
  • Уведомление о конфиденциальности для Калифорнии
  • #
  • А
  • B
  • C
  • D
  • E
  • F
  • г
  • ЧАС
  • я
  • J
  • K
  • L
  • M
  • N
  • О
  • п
  • Q
  • р
  • S
  • Т
  • U
  • V
  • W
  • Икс
  • Y
  • Z
Investopedia является частью издательской семьи Dotdash.

Что такое эффективность? Определение и значение

Эффективность смотрит на то, что производится в настоящее время, и сравнивает это с тем, что может быть достигнуто при существующем потреблении ресурсов, то есть рабочей силы, времени, денег, оборудования и т. Д. Это один из основных факторов при определении производительности — однако, производительность ориентирована на количество, а эффективность — на качество и устранение расточительности. Это означает уровень производительности, который описывает процесс, который использует минимум входных данных для создания максимального количества выходных данных, т.е.е. получать больше из меньшего.

Проще говоря, эффективность — это способность — часто измеряемая — не тратить впустую энергию, деньги, усилия, материалы и время на выполнение чего-либо или на получение желаемого результата. Умение делать вещи безупречно и без потерь — умение делать их хорошо.

Эффективность — это наилучшее использование имеющихся ресурсов. Эффективные компании максимизируют отдачу от заданных вложений, тем самым сводя к минимуму свои затраты. Когда эффективность компании повышается, ее затраты снижаются, а ее конкурентоспособность повышается, если основное внимание уделяется также производительности.

Dictionary.com использует следующее определение «эффективности»:

«1. Состояние или качество эффективности или способности выполнить что-либо с наименьшей тратой времени и усилий; компетентность в исполнении. 2. Выполнение работы или способность выполнить работу с минимальными затратами времени и усилий ».



Эффективность в сравнении с производительностью

В простейшей форме разница между производительностью и эффективностью — это разница между количеством и качеством.Достичь 100% качества при максимальном уровне производства не всегда возможно.

Компаниям необходимо найти правильное сочетание эффективности и производительности, чтобы оптимизировать производительность и в то же время минимизировать отходы.

Производительность: обычно измеряется как выпуск за сопоставимые периоды — производство за минуту, час, день, неделю и т. Д. Например, если рабочий производит 100 рубашек за одну неделю, а затем 110 рубашек на следующей неделе, его или ее производительность увеличилась на 10%.

Производственная эффективность заключается в производстве продуктов и предоставлении услуг с оптимальным сочетанием затрат для получения максимального результата при минимальных затратах. Это уровень, на котором экономика больше не может производить больше товаров без снижения объемов производства другого товара.

Эффективность: оценивает качество проделанной работы, что обычно включает создание продукции с меньшими отходами, меньшими затратами денег и меньшими ресурсами.

Иногда эффективность более желательна, чем производительность.Например, представьте себе двух человек, Джудит и Боба, они оба продают промышленную арматуру. Боб продает клапаны на сумму 20 000 долларов каждую неделю и требует 3 000 долларов на покрытие деловых расходов. Он посещает клиентов, водит их на обед, устраивает выставки, арендует площадки, нанимает специализированных докладчиков и т. Д.

Юдифь продает клапаны только на сумму 21 000 долларов каждую неделю. Однако все это она делает по телефону, никогда не вставая со своего рабочего места. Ее расходы меньше 50 долларов.

В то время как производительность Боба — производительность на одного сотрудника — выше, Джудит более эффективна, она тратит меньше денег.Джудит зарабатывает больше денег для своей компании.

Билл Гейтс, соучредитель Microsoft, которая стала крупнейшей в мире компанией-разработчиком программного обеспечения для ПК, однажды сказал: «Первое правило любой технологии, используемой в бизнесе, заключается в том, что автоматизация, применяемая к эффективной работе, увеличит эффективность. Во-вторых, автоматизация, применяемая к неэффективным операциям, увеличивает неэффективность ». (Изображение: twitter.com/BillGates)

Как эффективность может быть связана с качеством? Эффективность связана с количеством отходов — чем меньше отходов, тем эффективнее компания или сотрудник.Если John Doe Ltd. производит 1000 клапанов каждую неделю со 100 сотрудниками, а Mary Smith Inc. производит 1100 клапанов каждую неделю со 100 рабочими, Mary Smith Inc. явно демонстрирует превосходную производительность.

Однако, если Мэри Смит производит 200 неисправных клапанов каждую неделю по сравнению с 20 клапанами Джона Доу, Джон Доу более эффективен — Джон Доу заканчивает каждую неделю с 980 клапанами хорошего качества, которые можно продать по сравнению с 900 клапанами Мэри Смит.

Уравновешивание эффективности с производительностью

Иногда слишком много внимания уделяется производительности — выплата комиссионных и бонусов за проданные или произведенные объемы — может подвергать риску качество.Когда люди слишком стараются повысить продуктивность, они могут стать менее осторожными.

Олдос Хаксли (1894-1963), британский писатель, философ и видный член семьи Хаксли, однажды сказал: «Злейший враг жизни, свободы и обычных приличий — это полная анархия; их второй злейший враг — полная эффективность ». (Изображение: mmlafleur.com)

Если качество вашей продукции превышает количество имеющихся у вас проблем, это может быть неплохо.

Например, если вы будете настаивать на резком увеличении выпуска, количество дефектов и возвратов может вырасти на 10%.Однако если работа с такой скоростью означает, что увеличение производства качественных единиц того стоит, то производительность — это хорошо.

Чрезмерная концентрация на эффективности может подорвать продуктивность работников до такой степени, что они будут слишком бояться совершать ошибки и работать медленными темпами, чтобы ничего не случилось. Однако это приводит к экспоненциальному снижению производительности, а это плохо для любого бизнеса.

Что такое КПД блока питания?

Что такое КПД блока питания

КПД — это отношение общей выходной мощности к входной, выраженное в процентах.Обычно это указывается при полной нагрузке и номинальном входном напряжении.

Эффективность источника питания — это количество фактической мощности, подаваемой на компоненты, деленное на электрическую мощность, потребляемую из сетевой розетки.

Если для подачи мощности 50 Вт на нагрузку требуется источник питания с КПД 50%, он потребляет 100 Вт от стены. Остальные 50% тратятся на тепло и другие потери. Если используется источник с эффективностью 90%, он будет потреблять 56 Вт для обеспечения той же нагрузки, что означает, что он имеет меньше потерь и потребляет меньше энергии из сети для обеспечения той же выходной мощности.

Источники питания не имеют постоянного КПД; он варьируется в зависимости от различных факторов, таких как условия окружающей среды и нагрузки. Источники достигают максимальной эффективности при работе с 50% своей нагрузки. Фактически производители гарантируют максимальную эффективность только при 50% нагрузке.

Это означает покупку блока питания большей мощности, который может быть дороже. Однако у него есть некоторые преимущества, такие как снижение счетов за электроэнергию; компьютер не сильно нагревается, что снижает охлаждение и шум вентилятора.Источники питания, как правило, имеют более высокий КПД при подключении к 230 В по сравнению с 110 В переменного тока.

Кривая эффективности Изображение предоставлено: Corsair

Потери в КПД источника питания

Невозможно достичь 100% эффективности источника питания из-за потерь энергии, но при правильной конструкции и выборе компонентов возможен высокий КПД от 95% до 97%. Потери в источниках питания происходят из-за потерь мощности пассивных и активных компонентов и больше в линейных источниках питания, чем в SMPS.В SMPS потери возникают в переключающих устройствах, таких как МОП-транзисторы, и других полупроводниках на основе переходов, таких как диоды. Другие потери возникают в конденсаторах и катушках индуктивности, особенно при использовании дешевых компонентов с высоким сопротивлением.

Потери пассивных компонентов

  • Потери I2R резистора
  • Потери индуктивности из-за потерь ИК-излучения в сердечнике и обмотке
  • Потери конденсатора

Потери активного компонента

  • Проводимость и коммутационные потери полевого МОП-транзистора и диодов

МОП-транзисторы и диоды несут ответственность за большую часть потерь мощности из-за потерь на проводимость и коммутацию.Потери проводимости возникают из-за сопротивления открытого МОП-транзистора и прямого напряжения диода. Диоды имеют большие потери проводимости, которые пропорциональны прямым токам.

alexxlab / 27.09.1983 / Разное

Добавить комментарий

Почта не будет опубликована / Обязательны для заполнения *