«Высокая мощность тока»?» — Яндекс Кью

Популярное

Сообщества

ФизикаЭлектричествоЭлектродинамика

Анонимный вопрос

1 июня 2019  ·

242,4 K

Ответить2Уточнить

Asutpp

1,3 K

⚡Информационный сайт «ASUTPP». Статьи и рекомендации по ремонту электрооборудования…  · 6 февр 2020  · asutpp.ru

Отвечает

Юрий Макаров

Ток и напряжение – это различные величины одного явления. Первое, что является основополагающим фактором для любых электрических процессов в цепи – это напряжение или разность потенциалов. Для лучшего понимания рассмотрим простой пример – в розетке имеется два вывода (фаза и ноль), если к этим выводам не подключено никакое оборудование, то ток в розетке не протекает, хотя бытовое напряжение в 220В присутствует.

Обязательным условием для протекания электрического тока в любой цепи является наличие замкнутого контура, поэтому напряжение первично, а ток является следствием подачи напряжения на какой-то участок электрической цепи.

По поводу того, что убивает сила тока – это также правильное утверждение, для человека считается смертельным от 100мА и более переменного тока и от 300мА и более постоянного тока. Даже наличие напряжения, приложенного к человеку, еще не говорит о том, что через тело обязательно будет протекать ток – если ноги изолированы от земли, даже при наличии высокого потенциала ток протекать не будет. Поэтому разрушающее воздействие на человека оказывает именно направленное движение заряженных частиц через его тело. По поводу мощности вы не корректно отметили, ток и мощность взаимосвязаны друг с другом через напряжение, поэтому говоря о большой мощности, вы будете подразумевать и большой ток или высокое напряжение.

Подводя итог, следует отметить, что величину тока в каждом конкретном случае определяет сопротивление человека и величина приложенного к нему напряжения. Поэтому на табличке и указывается, что в данной электроустановке используется высокое напряжение, а какой ток это напряжение может обуславливать, будет зависеть от ряда индивидуальных факторов.

Больше полезной информации по электрике вы можете найти на нашем сайте:

Перейти на asutpp.ru

1 эксперт согласен

10,1 K

Виктор

8 марта 2020

Сила тока это величина тока измеряемая в Амперах. Убивает не сила тока, а протекающий ток., который не так большой… Читать дальше

Комментировать ответ…Комментировать…

Антон Ткачев

Физика

1,2 K

Физик-экспериментатор  · 21 авг 2022

Пишут «высокое напряжение» на табличках, потому что сила тока зависит от напряжения. Человеческое тело имеет электрическое сопротивление примерно 1 кОм. Ток в 100 мА вызывает фибрилляцию желудочков сердца, ток в 1 А — смертельный (немного округляю значения для наглядности). Итак, чтобы вызвать сбой сердечного ритма, необходим мощный источник напряжения примерно на 100… Читать далее

Комментировать ответ…Комментировать…

Виктор Михайлович Акимов

Физика

67

Учитель физики средней школы, астрономии, начальных классов Придумываю нескучные…  · 29 дек 2021

Говорят, что убивает сила тока. Почему тогда на табличках пишут: «Осторожно высокое напряжение?» Не разумнее было бы писать:«Высокая мощность тока»? Убивает не сила тока. Чтобы убить кого -то, нужно его бить, колотить, совершать над ним работу. Электрический ток, опасен тем, сто может совершать работу! A=i*U*t, здесь i- работа сила ( величина) тока, U- напряжение, t – t… Читать далее

Эмиль Пилецкий

9 января 2022

Ответ повеселил 🙂 Но всё-таки, разве тепловой ожег убивает? Если очень много тепла, то да, но убивает ещё и.

.. Читать дальше

Комментировать ответ…Комментировать…

Сервис-центр

225

Ремонт ноутбуков. Ремонт материнских плат ноутбуков.Замена Видео чипов- мостов-…  · 20 нояб 2021  · notebyte.ru

Отвечает

sergey trofimow

Осторожно злая собака- это то же самое.

Не пишут почему то — укус собаки или зубы собаки опасны.

Просто предупреждение человеку разумному.

свт sergey trofimow

Перейти на notebyte.ru.

82,1 K

Александр Яковлев

19 декабря 2021

Может, напряжение это всё же величина постоянная для электроустановки, а ток может быть как малым так и большим, в… Читать дальше

Комментировать ответ…Комментировать…

Юрий Романов

Технологии

202

Интересно всё обо всём. Не самая плохая эрудиция. Образование среднее техническое…  · 27 янв 2022

Напряжение — явление широко известное, батарейка не «дерётся», а розетка — очень даже, потому что в розетке высокое напряжение. Это знают даже дети. Сила тока, в свою очередь, для рядового пользователя, понятие загадочное, закон Ома внятно сформулировать могут далеко не все, а уж про то, что это значит на самом деле, вообще единицы. Табличка, в свою очередь, рассчитана… Читать далее

Комментировать ответ…Комментировать…

Дмитрий

83

электромеханник. электромонтаж, философия, художественные книги, политика и семья.  · 17 авг 2021

Таблица предупреждает об опасности. Опасность представляет именно напряжение, поскольку его наличие говорит о возможном ударе током. Когда возникает опасный для жизни ток, то поздно предупреждать. Поэтому, согласно русскому языку, указывается именно опасность напряжения.

1 эксперт согласен

Тимур Кошкаров

подтверждает

24 августа 2021

Напряжение уже есть. А будет ли ток — зависит от человека.

Комментировать ответ…Комментировать…

Naeel Maqsudov

Топ-автор

8,0 K

IT, телеком, телефония, базы данных, интеграционные решения, естествознание, образование  · 2 июн 2019

Предостерегающая надпись обязана соблюдать баланс между * лаконичностью, и ясностью высказывания; * понятностью для читателя независимо от его бэкраунда; * и, конечно же, технической или научной точностью. Последний пункт, обратите внимание, на последнем месте, так как цель таблички вовсе не образовательная или просветительская. Высокое напряжение (разность потенциалов)… Читать далее

14,5 K

Сергей Смирнов

4 июня 2019

«Бьёт напряжение, а убивает ток».

Так в бессмертном оригинале выживших

Комментировать ответ…Комментировать…

Алексей Малахов

25

инженер по радиотехнике, садовод-любитель  · 15 дек 2021

Не вдаваясь в физические подробности процесса поражения человека переменным электрическим током, хочу заметить, что сама формулировка «Высокая мощность тока» не верна, правильно: «Высокая сила тока». Кстати, высокая сила тока через тело человека может возникнуть только при достаточно высоком (более 40 В) напряжении в сети, так что наличие высокого напряжения в этом… Читать далее

Владимир Яшагин

16 декабря 2021

Автор вопроса решил блеснуть не корректной отсебятиной. Автор ответа понимает , что предупреждающие и запрещающие… Читать дальше

Комментировать ответ…Комментировать…

Страшко Юрий

410

Препресс для шелкотрафарета, программирование, интернет-магазин   · 1 июн 2019

Потому что если напряжение есть, это не означает что и ток тоже есть. Цепь может быть разомкнута. Но чем выше напряжение, тем сильнее будет ток, если замкнуть цепь. Зависимость линейная.

Alf R.

29 февраля 2020

Есть еще такая хренотень, называется внутренним сопротивлением источника. Например- зажигалка газовая с пьезоэлемен… Читать дальше

Комментировать ответ…Комментировать…

Andrey Sevostianov

42

Инженер. Увлекаюсь физикой, информатикой.  · 17 янв 2022

Для того, чтобы не писать неправду. Наличие напряжения — опасный фактор, который имеет место для подключенного прибора или цепи. Про это можно писать на табличке. А вот опасного тока не будет до тех пор, пока человека им не ударило. Поэтому писать о наличии мощного тока — вводить в заблуждение. Если писать на табличке про ток, то нужно писать примерно следующее: Опасно… Читать далее

Комментировать ответ…Комментировать…

Учет влияния реактивной мощности на напряжение при расчете мощности КУ

Такой учет включает в себя четыре аспекта, поэтому если утверждается, что расчет проведен с учетом влияния КУ на напряжение, следует уточнить, учет каких аспектов имеется в виду

Первый аспект. Так как потери мощности и энергии в сети зависят от напряжений в узлах, то при их расчете до и после установки КУ при учете происходящего при этом повышении напряжения эффект от их установки будет выше, чем при расчете по номинальному напряжению, как это сделано в предыдущих разделах.

Второй аспект. При выбранной мощности КУ напряжения в узлах должны находиться в технически допустимых пределах. Теоретически можно представить, что в некоторых узлах КУ экономически не окупаются, но их приходится ставить, чтобы поднять напряжение выше нижнего допустимого предела. Вместе с тем соотношение стоимостей КУ и электроэнергии таково, что даже при учете в расчете эффекта только от снижения потерь электроэнергии (без учета эффекта от увеличения пропускной способности сети) экономически целесообразная мощность КУ оказывается больше необходимой по техническим условиям. Поэтому обычно нет необходимости проверять соблюдение технических условий на каждом шаге итерационного процесса, достаточно проверить это в конце расчета.

Третий аспект. Так как установка КУ приводит к увеличению напряжений в узлах и, следовательно, к дополнительному снижению потерь мощности и энергии, то при расчете производных потерь следовало бы учесть влияние Q на U (производные станут больше, а следовательно, и оптимальная мощность КУ получится несколько больше, чем определенная без учета этого влияния).

Если производную потерь мощности по Q определить с учетом влияния Q на U, получим выражение:

 

где X — реактивное сопротивление сети;

 σ_Q — составляющая, отражающая снижение потерь мощности в сети из-за снижения Q, а σ_U — из-за повышения напряжения.

Повышение напряжения вызывает снижение потерь от передачи как реактивной, так и активной мощности, что и видно из выражения для составляющей σ_U . При учете влияния Q на U минимальные потери наблюдаются уже не при Q = 0, как было бы при учете только первого слагаемого, а при Q, определяемом из (7. 28) при приравнивании его нулю. Сокращая при этом общий множитель 2R/U², получим:

 

где ΔQ0 — потери реактивной мощности при Q0 = ΔQo.

Из уравнения (7.29) следует, что Qo = —ΔQo. Это означает, что минимальные потери в линии будут не при нулевой реактивной мощности, а при генерации в ее конце реактивной мощности, равной ее потерям в линии при нагрузке Р + jQo, то есть в режиме, обеспечивающем нулевую реактивную мощность не в конце (в нагрузке), а в начале линии. Решая квадратное уравнение (7.29), получим:

 

Физическому решению соответствует знак «+» перед корнем.

Например, при передаче по линии 220 кВ длиной 100 км (Х  = 40 Ом) мощности Р = 60 МВт по уравнению (7.30) получим Qo  = -2,9 Мвар, то есть минимальные потери в линии будут при генерации в ее конце реактивной мощности 2,9 Мвар. При учете затрат на КУ режим с перекомпенсацией, естественно, не будет оптимальным, однако определение производных с учетом влияния Q на Uприведет к некоторому увеличению оптимальной мощности КУ.

В приведенном расчете мы не учли еще одно обстоятельство: в линии происходят не только потери реактивной мощности на сопротивлении X, но и ее генерация Qc. При учете только одного участка линии на потери в линии в соответствии с П-образной схемой замещения на расчете сказывается только половина этой генерации, относимая к ее конечному узлу. При расчете производных в узлах сложной сети в расчете будут участвовать полные генерации реактивной мощности всеми линиями, относимые своими половинами к узлам присоединения, за исключением половины генерации линиями, присоединенными к ЦП (балансирующему узлу).

При учете емкостной генерации оптимальная мощность КУ в конце рассматриваемой одной линии не только снизится на Qc/2, но и в производной (7.28) дополнительно появится отрицательное слагаемое σ_Uc = —2 Qc RX/U⁴. При потреблении в конце линии 220 кВ с указанными выше параметрами реактивной мощности Q = 30 Мвар и генерации реактивной мощности, отнесенной к конечному узлу, Qc= 6,5 Мвар слагаемые производной (7. 28) при начальных условиях составят (без сомножителя R • 10-³):σ_Q  = 0,97; σ_U = 0,14; σ_Uc = 0,0013.

Сопоставление этих цифр показывает, что при расчете производных в данном случае учет влияния Q на U необходим в части влияния U на потери в линии (σ = 0,97 + 0,14 = 1,11) и практически несущественен в части влияния U на емкостную генерацию.

Четвертый аспект. Он касается учета статических характеристик нагрузки (СХН). Под СХН понимается зависимость мощности, потребляемой нагрузкой неизменного состава, от напряжения в узле. При увеличении напряжения на вводах ЭП возрастает потребление ими и активной, и реактивной мощности. Что касается активной мощности, то увеличение ее потребления нельзя рассматривать как увеличение потерь. Электроприемник выполняет при этом большую работу, чем до повышения напряжения. Если это ЭП периодического действия (например, насос), то он будет включаться на меньшее время для выполнения той же работы, потребляя ту же электроэнергию. Некоторые ЭП имеют трудно контролируемую полезность (например, вентиляторы), и часто специалисты считают нерациональным увеличение потребления ими электроэнергии (чуть меньше дуют, ну и что, зато меньше платим за электроэнергию!). При таком подходе можно рекомендовать выключить вентиляторы совсем (хоть и душно, ну и что!) — будет существенная экономия электроэнергии. Возможно, некоторые ЭП работают зря (например, двигатели на холостом ходу, которые надо бы на эти периоды отключать).

Учет СХН активной мощности при выборе КУ еще мог применяться во времена, когда частота в сетях постоянно была ниже 50 Гц из-за превышения суммарной мощностью потребителей располагаемой мощности электростанций. Он был продиктован желанием с помощью централизованного воздействия снизить бесхозяйственное (а заодно и полезное) потребление электроэнергии. При целевой установке потреблять как можно меньше, конечно, надо работать при минимально допустимом напряжении. Однако при этом надо оценить технологический ущерб (снижение производства продукции).

Что касается реактивной мощности, то увеличение ее потребления в соответствии с СХН надо учитывать только в диапазоне ступени РН трансформатора в ЦП. Если напряжение в ЦП при установке КУ выйдет за поддерживаемое значение, то будет изменено рабочее ответвление трансформатора и напряжение опять снизится до прежнего предела (подробно эти вопросы рассмотрены в гл. 8). При этом в сети, внешней по отношению к ЦП, напряжение при установке КУ поднимется и обеспечит дополнительное снижение потерь электроэнергии.

Резюмируя изложенное, можно сказать, что учет СХН по активной мощности необоснован, а по реактивной мощности может быть применен, но с учетом РН трансформаторами. В частности, при установке КУ в сети 0,4 кВ необходимо учитывать СХН по реактивной мощности, так как КУ изменяют напряжение на вводах ЭП в этой сети и слабо влияют на напряжение в сетях более высоких напряжений. При выборе же КУ в сетях энергоснабжающих организаций учет СХН ошибочен. После установки КУ при существенном их влиянии на напряжения в узлах рабочие ответвления трансформаторов 220-35/6-10 кВ будут изменены и потребление энергии опять вернется на прежний уровень. Поэтому при проведении расчетов по выбору КУ с помощью программ расчета УР (а они имеют возможность учитывать СХН) такой учет не должен осуществляться.

Как рассчитать рассеиваемую мощность | Блоги

Понимание рассеиваемой мощности отдельного компонента, электрического блока или даже всей электронной системы очень важно для инженеров-электронщиков. Важно не только избежать превышения максимальных пределов компонентов, но и рассчитать неизвестные параметры на входе или выходе, поскольку рассеиваемая мощность связана с напряжением и током системы. В этой статье я описываю свои методы анализа рассеиваемой мощности в электронных устройствах.

Сначала я расскажу об основах рассеивания мощности, на которых основаны все мои методы анализа. Первое правило, относящееся к мощности, звучит так: Входная мощность системы всегда больше выходной мощности, и никогда не может быть наоборот, т.е. всегда есть некоторая потеря мощности (Ploss) в компонентах, и это ее мощность рассеяния. Тогда формула рассеивания мощности будет выглядеть так: Pin – Pout.

Основной поток рассеиваемой мощности представлен на рисунке 1. Если мы вводим мощность в систему, часть этой мощности теряется внутри системы на нагрев, и выходная мощность уменьшается. Таким образом, выходная мощность должна быть меньше входной мощности.

Рисунок 1. Системный график рассеяния мощности

Большая часть потерь мощности в конечном итоге превращается в тепло внутри компонента; обычно считается, что это рассеивание мощности. В случае активных компонентов часть всей мощности может передаваться в другие формы энергии, что обычно считается потребляемой мощностью. Например, в светодиодах мощность состоит из излучаемого света (потребляемая мощность) и тепла (рассеиваемая мощность). Таким образом, рассеиваемая мощность — это тепло, а потребляемая мощность — это мощность, которую мы хотели получить от системы. В формулах рассеивания мощности мы не анализируем передачу мощности, например, от электричества к свету, а только то, насколько система или компонент рассеивают мощность.

Второе правило — зависимость электрической мощности от напряжения и тока. Как известно, это добавленное напряжение, умноженное на потребляемый системой ток, т.е. P = UI. Связь между напряжением и током представляет собой сопротивление или импеданс, что соответствует известному закону Ома U = RI или U = ZI. С помощью этих двух уравнений и их комбинаций мы делаем все следующие расчеты рассеиваемой мощности. Полезно помнить, что эти законы действуют всегда. Мы имеем точно такую ​​же электрическую мощность, если добавленное напряжение составляет 5 В, а ток составляет 1 А через резистор 5 Ом, или добавленное напряжение составляет 1 В, но потребляемый ток составляет 5 А через резистор 0,2 Ом. В обоих случаях рассеиваемая мощность составляет 5 Вт, независимо от того, рассчитываем ли мы ее по напряжению и току или по току и сопротивлению. В текущих расчетах мы получаем P = RI², где P = 5 Ом * 1 A² = 5 Вт или P = 0,2 Ом * 5 A² = 5 Вт.

Третьим важным параметром при анализе рассеиваемой мощности является КПД, ƞ. Эффективность показывает, насколько хорошо энергия передается от входа к выходу.

• ƞ = Pout/ Pin

Поскольку выходная мощность всегда меньше входной мощности, КПД всегда меньше 1. В спецификациях многих «силовых» компонентов указан КПД, и с помощью этого числа мы можем оценить количество мощности, передаваемой от входа к выходу, и, таким образом, рассчитать уровни напряжения и тока. Четвертый важный момент, который нужно знать, это то, что меняется в системе; это напряжение, ток или и то, и другое? Как правило, пассивные компоненты и светодиоды представляют собой «системы», в которых напряжение меняется от входа к выходу, а ток остается прежним. В активных системах могут изменяться либо ток, либо напряжение, либо и то, и другое. Например, импульсные преобразователи обычно имеют разные входные напряжения и токи по сравнению с выходными.

Часто рассеиваемая мощность непостоянна, а периодически меняется во времени. В этих ситуациях мы по-прежнему используем те же принципы для анализа рассеиваемой мощности, но мы должны понимать, что нужно рассчитывать. Если изобразить мощность рассеяния в зависимости от времени для средней и пиковой мощности рассеяния, то получится нечто похожее на то, что представлено на рисунке 2. Средняя мощность рассеяния постоянна во времени, но при переменной мощности рассеяния мы видим пики мощности на графике . Рассеиваемая мощность представляет собой временной интеграл периода [1], [2], а для случаев на рисунке 2 рассеиваемая мощность равна T = t3.

На практике интеграл вычисляет площадь, ограниченную кривыми мощности. На Рисунке 2 рассеиваемая мощность на переменном уровне обозначена как A2, а рассеиваемая постоянная мощность — на A1. Если обе рассеиваемые мощности измеряются одним и тем же устройством, интегральный расчет дает одинаковый результат для обоих случаев, так что площадь A2 равна площади A1.

Рисунок 2. Средняя и пиковая рассеиваемая мощность в зависимости от времени.

При анализе формул рассеяния мощности нам необходимо понимать, как учитывать рассеяние мощности при переменном токе в наших расчетах. Усреднение суммирует всю мощность, рассеянную за период, и равномерно распределяет ее в течение этого периода. Пиковое рассеивание мощности – это максимальное рассеивание мощности в конкретный момент, т.е. максимум p(t) в уравнении (1) [1]. Средняя рассеиваемая мощность включает пиковую рассеиваемую мощность, а также моменты, когда рассеиваемая мощность меньше или равна нулю. Таким образом, средняя рассеиваемая мощность полезна, когда нас интересует мощность, которая нагревает компонент. Пиковое рассеивание мощности полезно, когда мы используем его для анализа пиков тока и напряжения. Согласно ссылке [3], некоторые мультиметры измеряют в режиме переменного тока среднеквадратичное значение (RMS) сигнала, и это значение имеет прямое отношение к средней рассеиваемой мощности. Ссылки [1] & [2] показывают, как средняя рассеиваемая мощность коррелирует с измеренными среднеквадратичными значениями сигналов переменного тока, и это соотношение:

• Pᴬⱽᴱ = Iᴿᴹˢ * Uᴿᴹˢ

Если мы вычисляем среднюю рассеиваемую мощность, мы можем проверить расчеты, просто измерив переменные токи и напряжения, используя настройки переменного тока мультиметра. Конечно, если мы знаем, что в нашей системе есть условия постоянного тока, нам необходимо измерить ток и напряжение в режиме постоянного тока.

Первый пример прост, но подходит для всех электронщиков: регулятор LDO. Эти регуляторы могут быть смоделированы аналогично рисунку 3. Мы также можем быстро определить, что входной ток и выходной ток почти одинаковы, но напряжения на входе и выходе различаются. Для систем с очень малым потреблением тока ток покоя LDO становится важным, но если выходной ток намного больше, чем ток покоя, мы можем его игнорировать.

Рисунок 3. Пример схемы LDO.

В этом примере у нас есть входное напряжение 5 В, регулируемое выходное напряжение 3,6 В и выходной постоянный ток 140 мА. Расчет рассеиваемой мощности для этого LDO следующий:

• Ploss = Pin – Pout
• = Вин * Вх — Вых * Iвых
• = 5 В * 0,14 А — 3,6 В * 0,14 А
• = 0,7 Вт – 0,504 Вт
• = 0,196 Вт

Эффективность равна

• ƞ = 0,504 Вт/0,7 Вт = 0,72

На рисунке 4 мы видим реальные результаты измерений для этого примера LDO. Мы видим, что входной и выходной ток одинаковы, а входное и выходное напряжение разные.

Рисунок 4. Измеренные напряжения и токи для примера LDO

Мы видим, что критическим параметром с точки зрения рассеиваемой мощности в системах с постоянным током является разница напряжений между входом и выходом. Для них вы должны тщательно проанализировать падение напряжения по отношению к току и заметить, что оно заканчивается теплом. Вы должны убедиться, что выбранный компонент может выдержать расчетную рассеиваемую мощность, и спроектировать его на 80 % от максимума, указанного в спецификации. Точно так же мы можем анализировать рассеиваемую мощность пассивных компонентов, светодиодов, диодов, транзисторов и т. д.

Наш второй пример более сложен: импульсный регулятор. Понижающе-повышающий преобразователь, представленный на рисунке 5, представляет собой систему, в которой изменяются как напряжение, так и ток. В этом примере диапазон входного напряжения составляет от 10 до 20 В, входной ток неизвестен, так как он также зависит от входного напряжения, расчетное выходное напряжение зафиксировано на уровне 13,5 В, а требуемый выходной ток нагрузки составляет 80 мА.

Рисунок 5. Пример повышающе-понижающего преобразователя.

Мы начнем анализ рассеиваемой мощности с оценки входного тока, который потребляет преобразователь. Для этого мы используем вычисление мощности на основе закона Ома и формулы КПД. Выходная мощность преобразователя

• Pвых = Vвых* Iвых

Для этого складываем уравнение КПД и получаем

• Vвых * Iвых = ƞ * Пин

Продолжая вычисления с вещественными числами (Vin 20В), представленными ранее, получаем:

• 13,5В*0,08А = ƞ * 20В* Iin
• 1,08 Вт = ƞ * 20 В* Iin

У нас есть два неизвестных параметра, и из таблицы данных импульсного преобразователя нам нужно проверить эффективность для используемых диапазонов напряжения и тока. В этом случае он примерно равен ƞ = 0,85. Теперь мы можем рассчитать входной ток нашего импульсного стабилизатора:

• Iin = 1,08 Вт/(0,85*20 В) = 64 мА

Теперь у нас есть все параметры для расчета рассеиваемой мощности импульсного преобразователя, и получаем формулу:

• Ploss = Pin – Pout = 0,064A*20V – 0,08A*13,5V = 1,28W – 1,08W = 0,2W

Реальное измерение подтверждает правильность расчетов, как показано на рисунке 6. Мы видим, что эффективность в этом реальном образце немного лучше, чем в наших расчетах, но в целом мы видим, что эта модель анализа полностью точна.

Рисунок 6. Измерения напряжения и тока в режиме buck повышающе-понижающего преобразователя.

Точно так же, как мы можем рассчитать рассеиваемую мощность в форсированном режиме, мы снова можем увидеть корреляцию между нашим расчетом и реальными измерениями, как показано на рисунке 7. Теперь проанализированный входной ток равен

• Iin = 13,5 В * 0,08 А. / 0,85 * 10 В = 0,129 А

Рассеиваемая мощность в форсированном режиме тогда:

• Ploss = Pin – Pout = 0,129A*10V – 0,08A*13,5V = 1,29Вт – 1,08 Вт = 0,21 Вт

Рисунок 7. Измерения напряжения и тока в повышающем режиме повышающе-понижающего преобразователя.

Импульсный преобразователь является примером рассеиваемой мощности электрического блока. Он не учитывает рассеяние мощности отдельных компонентов, а только рассеивание мощности всей системы.

Рассеиваемая мощность тесно связана с нагревом компонента, и важно проводить расчеты для всех компонентов, которые мы считаем критическими. Этими компонентами могут быть стабилизаторы напряжения, транзисторы, диоды, светодиоды и пассивы. Для критических компонентов мы должны проверять минимально экстремальные максимальные условия, что обычно происходит при максимальном среднеквадратичном потреблении тока. Нам необходимо сравнить рассчитанное максимальное значение с максимальным значением компонента и убедиться, что оно ни в коем случае не превышается при нормальной работе продукта.

Во-вторых, нам необходимо проанализировать рассеиваемую мощность критически важных электронных блоков, таких как импульсные преобразователи, схемы драйверов и силовые каскады. Для этого мы можем использовать расчеты рассеиваемой мощности в качестве базовой проектной работы, как мы видели в примере с импульсным преобразователем. Кроме того, расчетную рассеиваемую мощность стоит сравнивать со значениями из таблицы данных, но выбор отдельных компонентов для блоков электроники должен основываться на дизайне и моделировании.

Также нам необходимо проанализировать рассеивание мощности всей электронной системы. Нужно просуммировать все рассчитанные мощности рассеяния блоков электроники и сравнить с возможностями блока питания. Таким образом, мы можем гарантировать, что наш блок питания может обеспечить необходимую мощность для устройства во всем диапазоне питающего напряжения.

И последнее, но не менее важное: мы должны помнить, что большая часть этой рассеиваемой мощности становится теплом, и нам нужно проанализировать, требует ли электроника дополнительного охлаждения или мы можем с этим жить.

Ссылки

[1] Joe Wolfe, Среднеквадратичное значение и мощность в одно- и трехфазных цепях переменного тока , статья в Интернете в Университете Нового Южного Уэльса, Сидней, Австралия.

[2] Фредди Альферинк, Теория и определения: Энергия и мощность.

[3] Блог на веб-сайте Fluke: что такое true-RMS?

Заряд, ток, напряжение и энергия

Центр знаний » GCSEs » GCSE Physics » Заряд, ток, напряжение и энергия

17 августа 2022 г.

В этом посте

Три концепции заряда, тока и напряжения очень тесно связаны между собой. Здесь мы исследуем то, как они соотносятся друг с другом и распределяют энергию.

Заряд

Ток представляет собой поток электрического заряда. Заряд переносится электронами, которые текут по цепи. Количество электрического заряда, перемещающегося по цепи, зависит от силы тока и продолжительности его течения. Единицей электрического заряда является кулон (Кл). Один кулон — это количество заряда, переносимого силой тока в один ампер за одну секунду. Уравнение, используемое для расчета заряда:

   

Вы должны знать и уметь использовать это уравнение, поскольку оно не будет представлено на экзамене.

Пример

Рассчитайте заряд, если ток 8 А протекает через цепь в течение 10 секунд.

Заряд = 8A x 10 секунд

Заряд = 80C

Ток

Ток () является мерой количества заряда (), пронесенного через точку за определенный период времени (t). Это называется скоростью потока заряда и измеряется в амперах или амперах (А). Ток любой цепи можно определить, измерив количество заряда (Q), которое проходит через точку за определенный период времени, и используя значения в преобразованном уравнении для заряда, как показано ниже:

   

Пример

Рассчитайте ток в цепи, если заряд 200°C проходит через цепь в течение 20 секунд.

Ток = 200 ÷ 20 секунд

Ток = 10 А

Энергия, переданная

Количество энергии, переданной компоненту в цепи, может быть измерено с использованием значений заряда и напряжения, как показано в уравнении ниже:

   

   

Передаваемая энергия измеряется в джоулях (Дж). Заряд измеряется в кулонах (Кл), а напряжение в вольтах (В). Вы должны знать и уметь использовать это уравнение, так как оно не будет представлено на экзамене.

Пример

Рассчитайте передаваемую энергию, если заряд равен 75 Кл, а напряжение равно 2,5 В.

Передаваемая энергия = 75 Кл x 2,5 В

Передаваемая энергия = 187,5 Дж

Напряжение

Напряжение также иногда называют разностью потенциалов и является мерой энергии, передаваемой на единицу пройденного заряда. Напряжение можно рассчитать по следующей формуле:

   

   

Напряжение измеряется в вольтах (В), где 1 вольт равен 1 джоулю энергии на кулон. Следовательно, если что-то имеет напряжение 10 вольт, оно должно передавать 10 джоулей энергии на единицу пройденного заряда. (Это то же самое, что сказать 10 джоулей на кулон, поскольку 1 кулон соответствует 1 единице переданного заряда.)

Пример

Рассчитайте напряжение, необходимое для передачи 200 Дж энергии при заряде 50 Кл.

   

Напряжение = 4 В

Понимание связи между током, напряжением и сопротивлением

Может быть немного сложно понять связь между током, напряжением и сопротивлением. Одна распространенная аналогия, которая поможет вам понять термины, использует пример резервуара для воды. Количество воды представляет собой заряд, давление воды представляет собой напряжение, а скорость потока воды представляет ток. В конце этого резервуара для воды находится шланг, через который проходит вода. Диаметр шланга может быть изменен, что соответствует тому, как может варьироваться размер провода, используемого в цепи.

Размер или толщина провода влияет на сопротивление цепи. Сопротивление является мерой того, насколько легко электрический заряд может течь по проводу. Более тонкий провод имеет гораздо более высокое сопротивление и замедляет скорость потока электрического заряда. Более толстый провод имеет меньшее сопротивление, а значит, скорость протекания заряда может увеличиться.

Течение представлено скоростью потока воды. Чтобы измерить это, мы смотрим на объем воды, вытекающей из шланга за определенный период времени. В электрической цепи это эквивалентно количеству заряда, протекающего по цепи каждую секунду. Измерение потока говорит нам, сколько воды прошло через точку — так же, как ток говорит нам, сколько заряда проходит через точку в цепи.

Сравнивая два разных резервуара для воды со шлангами разного диаметра, мы можем оценить влияние изменения диаметра на скорость потока воды. Если два резервуара содержат одинаковое количество воды, но имеют разные диаметры шлангов, то тот, у которого шланг большего диаметра, пропустит больше воды за один раз.

Это аналогично эффекту изменения толщины проводов в электрической цепи. Цепь с более тонким проводом имеет более высокое сопротивление. Если цепь имеет высокое сопротивление, то она замедляет скорость протекания электрического заряда так же, как использование шланга меньшего диаметра замедляет скорость протекания воды.

Чтобы уменьшить влияние сопротивления меньшего шланга, мы можем добавить в бак больше воды. Это увеличивает давление в шланге, заставляя воду вытекать быстрее, как показано на диаграмме ниже:

Затем количество воды в двух баках уменьшается с одинаковой скоростью, что означает, что поток воды равен.