Какъв е коефициентът на ефективност (COP)

Ефективността (съкратено - КПД) на електрическа инсталация показва каква част от активната електрическа енергия Q, безвъзвратно консумирана от тази инсталация, се отчита от полезната работа A, извършена от тази инсталация по предназначение (ако говорим за преобразувател или потребител), или каква пропорция за инсталиране на механична енергия (или енергия с различна форма, например химическа или светлина) се превръща в полезна енергия (работа) в нея.

По този начин, ефективността е безразмерно количество, чиято стойност винаги е по-малка от единство и може да бъде записана под формата на десетичен дроб или под формата на число (числото на процентите) - от 0% до 100%.

отоплителни уреди

Електрическите нагреватели, при които енергията на електрическия ток се преобразува директно в топлина, имат най-висока ефективност (близо до 100%). На практика това е така наречената топлина на Джоул, която се отделя съгласно закона на Джоул-Ленц върху нагревателен елемент (например върху спирала от нихром), когато електрически ток преминава през него и това е полезна работа в този случай.

Пример за такова устройство е масленият охладител. Ако, да речем, в електродвигател или в трансформатор загряването на намотките е нетна загуба, тогава отоплението в масления охладител е полезна работа, няма други (нерентабилни) загуби.

Вижте тази тема:

Модерни нагревателни елементи

Устройство и принцип на работа на електрически конвектор

Кой въздушен нагревател е по-добър: PETN или керамичен

Индукционни двигатели

При асинхронните електродвигатели ефективността обикновено не надвишава 80-90%. Полезната работа тук е механичната работа, извършена от вала на двигателя.

Променлив ток се подава към двигателя от мрежата, като този ток, преминаващ през намотката на статора, генерира променливо магнитно поле в магнитната верига (статора), което, действайки върху ротора, го върти. В този случай загубите на активна мощност неминуемо възникват в намотката на проводника (джоул топлина) и в магнитната верига (вихрови токове, загряващи метала на статора и ротора).

Поради тази причина корпусът на двигателя, работещ под товар, винаги се нагрява. За да се отстрани топлината, на ротора на двигателя е инсталирано вентилатор на вентилатора, а отвън се правят перки на радиатора за по-добро охлаждане - за премахване на топлинните загуби и поддържане на работата на двигателя на приемливо ниво.

Ефективността на двигателя може да се намери на табелката (табелка). Прочетете повече за това тук: Характеристики на индукционни двигатели

Електродвигатели с най-висока ефективност: Модерни синхронни реактивни двигатели

Информация за електрически двигатели в домакински уреди: Домакински двигатели и тяхното използване

светодиод

При LED осветлението полезната работа е да се произвежда видима светлина. Ефективността на такива светодиоди днес достига 35%, което означава, че 65% от електрическата енергия, доставена към него, все още се губи под формата на топлина. Следователно, тези светодиоди винаги имат метална подложка като част от корпуса, с която те са плътно прикрепени към радиатора или просто масивни изводи, за да осигурят необходимото разсейване на топлината.

Повече за светодиодите:

Как са подредени и работят светодиодите

Модерни светодиоди - какво да търсите

Слънчева батерия

Помислете за случая с генериране на електричество от слънчева светлина с помощта на слънчева клетка на основата на силиций. Ефективността на конвенционална монокристална слънчева батерия е в района от 9 до 24%. Това означава, че в зависимост от броя на фотоните, попаднали в слънчевата клетка, нейната ефективност ще бъде повече или по-малка.

Така или иначе, не всички фотони, падащи върху елемент, водят до генериране на електрически ток, а само тези, които имат най-подходящата дължина на вълната за този елемент. Други фотони просто отразяват, водят до топлина или дори пречат на текущото поколение. Учени от много страни по света непрекъснато провеждат изследвания в търсене на технология за създаване на по-ефективни слънчеви клетки.

Вижте повече за това тук:

Как са подредени и работят слънчевите панели?

Слънчеви панели с най-висока ефективност

Перовските слънчеви панели

5 необичайни слънчеви панела на бъдещето

Източник на ток

Ефективността на реален източник на ток силно зависи от съпротивлението на натоварването или по-скоро от съотношението между съпротивлението на товара R и вътрешното съпротивление на източника на ток r.

Например за алкална батериякойто захранва малък нагревател, можем да кажем, че доставената химическа енергия се преобразува в топлина. Когато съпротивлението на натоварването е равно на вътрешното съпротивление на източника на ток, ефективността е 50% и при тези условия източникът дава максималната възможна мощност, половината от която обаче се разсейва в самия източник.

И колкото по-голямо е съпротивлението на натоварването, толкова по-висока е ефективността на източника, тъй като в този случай по-голяма мощност пада върху съпротивлението на товара и по-малко мощност се разсейва в самия източник. Това означава, че най-добрата ефективност се получава, когато източникът е почти „бездействащ“, тоест когато съпротивлението на натоварването е много по-голямо от неговото вътрешно съпротивление.

Вижте и за ефективността на различните крушки: Видове лампи за домашно осветление - кои са по-добри и каква е разликата