Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » В помощь начинающим электрикам, Энергосбережение, экономия энергии » Что такое коэффициент полезного действия (КПД)
Количество просмотров: 11135
Комментарии к статье: 4


Что такое коэффициент полезного действия (КПД)


Коэффициент полезного действия (сокращенно - КПД) электрической установки показывает, какая доля активной электрической энергии Q, безвозвратно расходуемой данной установкой, приходится на полезную работу A, совершаемую этой установкой по назначению (если речь идет о преобразователе или о потребителе), либо какая доля подводимой к установке механической энергии (или энергии иной формы, например химической или световой) преобразуется в ней в полезную энергию (работу).

Таким образом КПД является безразмерной величиной, значение которой всегда меньше единицы, и может быть записано в виде десятичной дроби, или в виде числа (количества процентов) - от 0% до 100%.

Коэффициент полезного действия

Нагревательные приборы

Наибольшим КПД (близким к 100%) обладают электрические нагревательные приборы, в которых энергия электрического тока преобразуется непосредственно в тепло. Практически это - так называемое джоулево тепло, которое выделяется по закону Джоуля-Ленца на нагревательном элементе (например на нихромовой спирали) при прохождении через него электрического тока, и является в данном случае полезной работой.

Пример такого прибора — масляный радиатор. Если, скажем, в электродвигателе или в трансформаторе нагрев обмоток является чистыми потерями, то в масляном радиаторе нагрев — это и есть полезная работа, других (неполезных) потерь здесь нет.

Смотрите по этой теме:

Современные нагревательные элементы

Устройство и приницп работы электрического конвектора

Какой нагреватель воздуха лучше: ТЭНовый или керамический

Асинхронные двигатели

У асинхронных электродвигателей КПД обычно не превышает 80-90%. Полезной работой здесь является механическая работа, выполняемая валом двигателя.

К двигателю подводится переменный ток из сети, этот ток, проходя по обмотке статора, порождает в магнитопроводе (статора) переменное магнитное поле, которое, действуя на ротор, вращает его. При этом неизбежно возникают активные потери мощности в проводе обмотки (джоулево тепло) и в магнитопроводе (вихревые токи, нагревающие металл статора и ротора).

По этой причине корпус работающего под нагрузкой двигателя всегда разогревается. Для отвода тепла, на роторе двигателя устанавливается крыльчатка вентилятора, а снаружи на корпусе делаются радиаторные ребра для лучшего охлаждения — для отвода тепловых потерь и сохранения рабочих характеристик двигателя на приемлемом уровне.

КПД электродвигателя можно узнать из шильдика (паспортной таблички). Подробнее об этом смотите здесь: Характеристики асинхронных двигателей

Электродвигатели с самым высоким КПД: Современные синхронные реактивные электродвигатели

Информация про электродвигатели в бытовых приборах: Бытовые двигатели и их использование

Светодиод

В осветительном светодиоде полезной работой является производство видимого света. КПД таких светодиодов достигает сегодня 35%, это значит, что 65% подводимой к нему электрической энергии все же теряется в форме тепла. Поэтому данные светодиоды всегда имеют металлическую подложку как часть корпуса, при помощи которой они плотно крепятся к радиатору, либо просто массивные выводы, чтобы обеспечить необходимый отвод тепла.

Подробнее про светодиоды:

Как устроены и работают светодиоды

Современные светодиоды - на что обратить внимание

Солнечная батарея

Рассмотрим случай генерации электроэнергии из солнечного света при помощи солнечной батареи на основе кремния. КПД обычной монокристаллической солнечной батареи находится в районе от 9 до 24%. Это значит, что в зависимости от количества падающих на солнечный элемент фотонов, ее КПД будет больше или меньше.

Так или иначе, не все фотоны, попадающие на элемент приводят к генерации электрического тока, а только те, что имеют наиболее адекватную для данного элемента длину волны. Другие фотоны просто отражаются, приводят к нагреву, или даже мешают генерации тока. Ученые многих стран мира непрерывно ведут исследования в поиске технологии создания более эффективных солнечных элементов.

Подробнее об этом смотрите здесь:

Как устроены и работают солнечные батареи

Солнечные батареи с наиболее высоким КПД

Солнечные батареи из перовскита

5 необычных солнечных батарей будущего

Источник тока

 

КПД реального источника тока сильно зависит от сопротивления нагрузки, а точнее — от соотношения между сопротивлением нагрузки R и внутренним сопротивлением источника тока r.

Например для щелочной батарейки, питающей маленький нагреватель, можно сказать, что подводится химическая энергия преобразуется в тепловую. Когда сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника тока, КПД равен 50%, причем в данных условиях источник отдает максимально возможную мощность, половина которой, однако, рассеивается в самом источнике.

А чем сопротивление нагрузки больше — тем выше КПД источника, так как в этом случае большая мощность приходится на сопротивление нагрузки, и меньшая — рассеивается в самом источнике. Это значит, что лучший КПД получается тогда, когда источник работает почти что «вхолостую», то есть когда сопротивление нагрузки сильно больше его внутреннего сопротивления.

Смотрите также про коэффициент полезного действия различных лампочек: Типы ламп для домашнего освещения - какие лучше и в чем разница

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории В помощь начинающим электрикам, Энергосбережение, экономия энергии

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Современные синхронные реактивные двигатели
  • Как обеспечить оптимальное нагревание и охлаждение электрических двигателей
  • Способы преобразования солнечной энергии и их КПД
  • Как устроены и работают солнечные батареи
  • Как отличить асинхронный двигатель от двигателя постоянного тока
  • Механические и электрические характеристики асинхронных электродвигателей
  • Характеристики солнечных батарей
  • Последовательное, параллельное и смешанное возбуждение в двигателях постоян ...
  • Полимерные солнечные батареи
  • Короткозамкнутый и фазный ротор - в чем различие
  • Категория: В помощь начинающим электрикам, Энергосбережение, экономия энергии

    Электрическая энергия, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Михаил |

    Коэффициент полезного действия (к. п. д.) какого-либо прибора или машины — отношение энергии, отданной прибором, к той энергии, которая к прибору подведена. Чем меньше потери энергии внутри самою прибора, тем большую часть подведенной энергии он отдает и тем больше его к. п. д.

      Комментарии:

    #2 написал: Павел |

    Коэффициент полезного действия — главный показатель работы любой электростанции. Чем он выше, тем дешевле обходится энергия, тем меньше сгорит угля, нефти или газа в топках котлов, урана — в ядерных реакторах. Тем чище будет воздух городов и промышленных районов, меньше тепловое загрязнение окружающей среды.

      Комментарии:

    #3 написал: Иван Иваныч |

    Электродвигатели потребляют более половины мирового производства электроэнергии. Их эффективность в целом считается очень хорошей. Но даже это не совсем так, как подтверждает следующий пример: Небольшие двигатели с экранированными полюсами имеют КПД менее 10%. В то же время миллионы из них эксплуатируются в мире, например, в качестве приводов для небольших вентиляторов для ванных комнат или вытяжек. Заменить их можно было бы уже сейчас с гораздо меньшим энергопотреблением и значительно более высоким КПД. Повысить эффективность электрических вращающихся машин в целом, т.е. двигателей и генераторов можно за счет увеличения скорости, снижения активных потерь, в частности за счет использования сверхпроводящих материалов, снижения потерь в магнитных цепях, например, за счет использования постоянных магнитов, снижения потерь на трение, особенно в подшипниках и зубчатых колесах, за счет увеличения доли веса «активной обмотки» к общему весу машины. Для преобразования электрической энергии в механическую энергию и наоборот важна только та часть машины, через которую протекает этот ток, т.е. «активная обмотка». Например, в классической электрической машине с цилиндрическим ферромагнитным ротором и проводниками «активная обмотка» составляет всего около 1% массы всей машины.

      Комментарии:

    #4 написал: Sergey |

    Коэффициент полезного действия (КПД) - это характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Он как определил отношение к полезной работе, которую выполняет система, к затраченной работе, умноженной на 100%. КПД может быть выражена как в долевом отношении, так и в процентах. КПД может использоваться для оценки эффективности передачи энергии, например, в машинах.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.