Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Информацию о рейтинговой системе, используемой в спорте, см. Спортивная рейтинговая система .

В электротехнике и машиностроении , то номинальная мощность оборудования является высокая мощность входного сигнала может протекать через конкретного оборудования. В зависимости от дисциплины термин «мощность» может относиться к электрической или механической мощности. Номинальная мощность также может включать среднюю и максимальную мощность, которая может варьироваться в зависимости от типа оборудования и его применения.

Пределы номинальной мощности обычно устанавливаются производителями в качестве руководства для защиты оборудования и упрощения конструкции более крупных систем, обеспечивая такой уровень работы, при котором оборудование не будет повреждено, но с учетом определенного запаса прочности.

Типы оборудования [ править ]

Диссипативное оборудование [ править ]

В оборудовании, которое в основном рассеивает электроэнергию или преобразует ее в механическую энергию, например резисторы и динамики , указанная номинальная мощность обычно является максимальной мощностью, которая может безопасно рассеиваться оборудованием. Обычно причиной этого ограничения является тепло , хотя в некоторых электромеханических устройствах, особенно в динамиках, это необходимо для предотвращения механических повреждений. Когда тепло является ограничивающим фактором, легко рассчитать номинальную мощность. Во-первых, необходимо рассчитать количество тепла, которое может безопасно рассеиваться устройством . Это связано с максимальной безопасной рабочей температурой., температура окружающей среды или температурный диапазон, в котором устройство будет работать, а также способ охлаждения . Если это максимальная безопасная рабочая температура устройства, это температура окружающей среды и полное тепловое сопротивление между устройством и окружающей средой, то максимальное тепловыделение определяется выражением

Если вся мощность в устройстве рассеивается в виде тепла, то это также номинальная мощность.

Механическое оборудование [ править ]

Оборудование обычно оценивается по мощности, которую оно передает, например, на валу электрического или гидравлического двигателя. Потребляемая мощность оборудования будет больше из-за менее 100% КПД устройства. [1] [2] [3] Эффективность устройства часто определяется как отношение выходной мощности к сумме выходной мощности и потерь. В некоторых типах оборудования можно напрямую измерить или рассчитать потери. Это позволяет рассчитать КПД с большей точностью, чем отношение входной мощности к выходной мощности, где относительно небольшая погрешность измерения сильно повлияет на результирующий расчетный КПД.

Оборудование для преобразования энергии [ править ]

В устройствах, которые в основном преобразуют между различными формами электроэнергии, например трансформаторы , или транспортируют ее из одного места в другое, например, по линиям передачи , номинальная мощность почти всегда относится к максимальному потоку мощности через устройство, а не к рассеянию внутри него. Обычной причиной ограничения является тепло, а максимальное тепловыделение рассчитывается, как указано выше.

Номинальная мощность обычно указывается в ваттах для реальной мощности и в вольт-амперах для полной мощности , хотя для устройств, предназначенных для использования в больших энергосистемах, оба значения могут быть даны в системе на единицу . Кабели обычно рассчитываются по максимальному напряжению и допустимой нагрузке . [4] Поскольку номинальная мощность зависит от метода охлаждения, для воздушного, водяного и т. Д. Могут быть указаны разные значения. [4]

Среднее против максимума [ править ]

Для устройств, работающих от переменного тока (например, коаксиального кабеля , громкоговорителей ), может быть даже два номинальных значения мощности: максимальная (пиковая) мощность и средняя номинальная мощность. [5] [6] Для таких устройств номинальная пиковая мощность обычно определяет низкую частоту или энергию импульса, в то время как средняя номинальная мощность ограничивает высокочастотную работу. [5] Расчет средней мощности зависит от некоторых предположений о том, как устройство будет использоваться. Например, метод оценки EIA для громкоговорителей использует сформированный шумовой сигнал, который имитирует музыку и допускает пиковый скачок в 6 дБ, поэтому рейтинг EIA 50 Вт соответствует пиковому значению 200 Вт. [6]

Максимальный непрерывный рейтинг [ править ]

Максимальный непрерывный рейтинг ( MCR ) определяется как максимальная мощность (МВт), которую электростанция способна непрерывно производить при нормальных условиях в течение года. В идеальных условиях фактическая мощность может быть выше MCR. [7]

В рамках судоходства суда обычно работают с номинальным постоянным рейтингом ( NCR ), который составляет 85% от 90% MCR. 90% MCR обычно является контрактной мощностью, на которую рассчитан гребной винт. Таким образом, обычная производительность, на которой работают суда, составляет от 75% до 77% от MCR. [8]

Другие определения [ править ]

В некоторых областях техники используется даже более сложный набор номинальных мощностей. Например, двигатели вертолетов рассчитаны на постоянную мощность (которая не имеет ограничений по времени), номинальную мощность при взлете и висении (определяется как полчаса или час работы), максимальную мощность в непредвиденных обстоятельствах (которая может поддерживаться в течение двух-трех минут), и аварийный (полминуты) номинальная мощность. [9]

Для электродвигателей аналогичную информацию передает коэффициент обслуживания , который представляет собой множитель, который при применении к номинальной выходной мощности дает уровень мощности, который двигатель может поддерживать в течение более коротких периодов времени. Эксплуатационный коэффициент обычно находится в диапазоне 1,15–1,4, при этом этот показатель ниже для двигателей большей мощности. За каждый час работы при номинальной мощности, скорректированной с учетом эксплуатационного фактора, двигатель теряет от двух до трех часов срока службы при номинальной мощности, то есть его срок службы сокращается до менее чем половины при продолжении работы на этом уровне. [4] [10] Коэффициент обслуживания определен в стандарте ANSI / NEMA MG 1 , [11] и обычно используется в США.[12] Не существуетстандарта IEC для коэффициента обслуживания. [13]

Превышение номинальной мощности устройства на величину, превышающую предел безопасности, установленный производителем, обычно приводит к повреждению устройства, вызывая превышение его рабочей температурой безопасных уровней. В полупроводниках непоправимый ущерб может произойти очень быстро. Превышение номинальной мощности большинства устройств в течение очень короткого периода времени не является вредным, хотя регулярное выполнение этого может иногда вызывать кумулятивный ущерб.

Номинальная мощность электрических аппаратов и линий передачи зависит от продолжительности предполагаемой нагрузки и температуры окружающей среды; например, линия электропередачи или трансформатор могут выдерживать значительно большую нагрузку в холодную погоду, чем в жаркую погоду. Кратковременные перегрузки, вызывающие высокие температуры и ухудшение изоляции, могут считаться приемлемым компромиссом в аварийных ситуациях. Номинальная мощность переключающих устройств варьируется в зависимости от напряжения в цепи, а также от силы тока. В некоторых аэрокосмических или военных приложениях устройство может иметь гораздо более высокий рейтинг, чем принятый в устройствах, предназначенных для работы в течение длительного срока службы.

Примеры [ править ]

Усилители звука [ править ]

Основная статья: Мощность звука

Номинальные значения мощности аудиоусилителя обычно устанавливаются путем приведения в действие тестируемого устройства до начала ограничения , до предопределенного уровня искажений, варьируемого в зависимости от производителя или линейки продуктов. Повышение уровня искажений усилителя до 1% даст более высокий рейтинг, чем его доведение до уровня искажений 0,01%. [14] Аналогичным образом, тестирование усилителя на одной средней частоте или тестирование только одного канала двухканального усилителя даст более высокий рейтинг, чем если бы он был протестирован во всем предполагаемом диапазоне частот с обоими рабочими каналами. Производители могут использовать эти методы для продажи усилителей, опубликованная максимальная выходная мощность которых включает некоторое ограничение для отображения более высоких значений. [14]

Например, Федеральная торговая комиссия (FTC) установила рейтинговую систему усилителя, в которой устройство тестируется с обоими каналами, работающими во всем заявленном частотном диапазоне, не более чем на опубликованном уровне искажений. Однако рейтинговая система Ассоциации электронной промышленности (EIA) определяет мощность усилителя путем измерения одного канала на частоте 1000 Гц, с уровнем искажений 1% - ограничением 1%. Использование метода EIA оценивает усилитель на 10–20% выше, чем метод FTC. [14]

Фотоэлектрические модули [ править ]

Основная статья: пик Ватта

Номинальная мощность фотоэлектрического модуля определяется путем измерения тока и напряжения при изменении сопротивления при определенном освещении. Условия указаны в таких стандартах, как IEC 61215, IEC 61646 и UL 1703; в частности, интенсивность света составляет 1000 Вт / м 2 , со спектром, подобным солнечному свету, падающему на поверхность земли на широте 35 ° северной широты летом ( воздушная масса  1,5), и температуре ячеек 25 ° C. Мощность измеряется при изменении резистивной нагрузки на модуле между разомкнутой и замкнутой цепью.

Максимальная измеренная мощность - это номинальная мощность модуля в ваттах. В просторечии это также пишется как «W p »; этот формат является разговорным, поскольку он выходит за рамки стандарта, добавляя суффиксы к стандартизированным единицам . Номинальная мощность, деленная на мощность света, приходящуюся на модуль (площадь x 1000 Вт / м 2 ), и есть эффективность .

См. Также [ править ]

  • Эффективная излучаемая мощность , нормативный аналог для VHF, UHF и FM вещания.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Энтони Г. Аткинс; Тони Аткинс; Марсель Эскудье (2013). Словарь по машиностроению . Издательство Оксфордского университета . п. 269. ISBN. 978-0-19-958743-8.
  2. ^ Альберт Туманн (2010). Руководство для инженеров и руководителей предприятий по энергосбережению . Fairmont Press, Inc. стр. 320. ISBN 978-0-88173-657-1.
  3. ^ Уильям Дж. Экклс (2008). Прагматическая власть . Издатели Morgan & Claypool. п. 74. ISBN 978-1-59829-798-0.
  4. ^ a b c Мукунд Р. Патель (2012). Введение в электроэнергетику и силовую электронику . CRC Press . С. 54–55. ISBN 978-1-4665-5660-7.
  5. ^ a b Джерри К. Уитакер, изд. (2005). Справочник по электронике, второе издание . CRC Press. С. 314–315. ISBN 978-1-4200-3666-4.
  6. ^ а б Гэри Дэвис; Ральф Джонс (1989). Справочник по звукоусилению (2-е изд.). Хэл Леонард Корпорейшн . п. 232. ISBN. 978-1-61774-545-4.
  7. ^ "IESO" . Архивировано из оригинала на 2013-09-03.
  8. ^ Датское предложение по проектированию индекса CO2 для новых судов Международной морской организации ООН (IMO) от Морских властей Дании [ постоянная мертвая ссылка ]
  9. ^ Джон М. Седдон; Саймон Ньюман (2011). Основы аэродинамики вертолета (3-е изд.). Джон Вили и сыновья . п. 231. ISBN. 978-1-119-97272-3.
  10. ^ Майкл Р. Линдебург, ЧП (2013). Справочное руководство по машиностроению для экзамена PE . www.ppi2pass.com. С. 72–. ISBN 978-1-59126-414-9.
  11. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 22 февраля 2014 года . Проверено 11 февраля 2014 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  12. ^ Хамид А. Тольят; Джеральд Б. Климан (2004). Справочник по электродвигателям . CRC Press. п. 181. ISBN. 978-0-8247-4105-1.
  13. ^ Стив Сенти (2012). Основы управления двигателем . Cengage Learning. п. 81. ISBN 978-1-133-70917-6.
  14. ^ a b c Квилтер, Патрик (2004). «Как сравнить номинальную мощность усилителей». Архивировано 11 января 2010 года на Wayback Machine Sound and Song . Проверено 18 марта 2010 г.