Quel est le coefficient de performance (COP)

L'efficacité (abrégée - Efficacité) d'une installation électrique montre quelle proportion d'énergie électrique active Q irrévocablement consommée par cette installation tombe sur le travail utile A effectué par cette installation pour sa destination (si nous parlons d'un convertisseur ou d'un consommateur), ou quelle proportion à l'installation de l'énergie mécanique (ou de l'énergie d'une forme différente, par exemple chimique ou lumineuse) est convertie en énergie utile (travail) en elle.

Ainsi, l'efficacité est une quantité sans dimension, dont la valeur est toujours inférieure à l'unité, et peut être écrite sous la forme d'une fraction décimale, ou sous la forme d'un nombre (nombre de pour cent) - de 0% à 100%.

Radiateurs

Les radiateurs électriques, dans lesquels l'énergie du courant électrique est convertie directement en chaleur, ont le rendement le plus élevé (près de 100%). En pratique, il s'agit de la chaleur dite de Joule, qui est libérée selon la loi Joule-Lenz sur un élément chauffant (par exemple, sur une spirale nichrome) lorsqu'un courant électrique le traverse, et c'est un travail utile dans ce cas.

Un exemple d'un tel dispositif est un refroidisseur d'huile. Si, par exemple, dans un moteur électrique ou dans un transformateur, le chauffage des enroulements est une perte nette, alors le chauffage dans un refroidisseur d'huile est un travail utile, il n'y a pas d'autres pertes (non rentables).

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Moteurs asynchrones

Pour les moteurs électriques asynchrones, le rendement ne dépasse généralement pas 80 à 90%. Le travail utile ici est le travail mécanique effectué par l'arbre du moteur.

Un courant alternatif est fourni au moteur par le réseau, ce courant traversant l'enroulement du stator génère un champ magnétique alternatif dans le circuit magnétique (stator) qui, agissant sur le rotor, le fait tourner. Dans ce cas, des pertes de puissance active se produisent inévitablement dans le fil de bobinage (chaleur Joule) et dans le circuit magnétique (courants de Foucault chauffant le métal du stator et du rotor).

Pour cette raison, le carter du moteur tournant sous charge est toujours chauffé. Pour éliminer la chaleur, une turbine de ventilateur est installée sur le rotor du moteur et des ailettes de radiateur sont fabriquées à l'extérieur pour un meilleur refroidissement - pour éliminer les pertes de chaleur et maintenir les performances du moteur à un niveau acceptable.

L'efficacité du moteur se trouve sur la plaque signalétique (plaque signalétique). En savoir plus à ce sujet ici: Caractéristiques des moteurs asynchrones

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LED

Dans l'éclairage LED, le travail utile est de produire de la lumière visible. L'efficacité de ces LED atteint aujourd'hui 35%, ce qui signifie que 65% de l'énergie électrique qui leur est fournie est toujours perdue sous forme de chaleur. Par conséquent, ces LED ont toujours un substrat métallique dans le boîtier, avec lequel elles sont fermement fixées au radiateur, ou simplement des fils massifs pour fournir la dissipation thermique nécessaire.

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Batterie solaire

Prenons le cas de la production d'électricité à partir de la lumière solaire à l'aide d'une cellule solaire à base de silicium. L'efficacité d'une batterie solaire monocristalline conventionnelle est de l'ordre de 9 à 24%. Cela signifie qu'en fonction du nombre de photons incidents sur la cellule solaire, son efficacité sera plus ou moins.

D'une manière ou d'une autre, tous les photons incidents sur un élément ne conduisent pas à la génération d'un courant électrique, mais uniquement ceux qui ont la longueur d'onde la plus appropriée pour cet élément. D'autres photons réfléchissent simplement, conduisent à la chaleur ou interfèrent même avec la génération de courant. Les scientifiques de nombreux pays du monde mènent constamment des recherches à la recherche de technologies pour créer des cellules solaires plus efficaces.

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Source actuelle

L'efficacité d'une source de courant réelle dépend fortement de la résistance de charge, ou plutôt du rapport entre la résistance de charge R et la résistance interne de la source de courant r.

Par exemple pour pile alcaline, alimentant un petit radiateur, on peut dire que l'énergie chimique est fournie, est convertie en chaleur. Lorsque la résistance de charge est égale à la résistance interne de la source de courant, le rendement est de 50%, et dans ces conditions, la source donne la puissance maximale possible, dont la moitié, cependant, est dissipée dans la source elle-même.

Et plus la résistance de charge est élevée, plus le rendement de la source est élevé, car dans ce cas, plus de puissance tombe sur la résistance de charge, et moins est dissipée dans la source elle-même. Cela signifie que le meilleur rendement est obtenu lorsque la source est presque vide, c'est-à-dire lorsque la résistance de charge est bien supérieure à sa résistance interne.

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