Determinarea eficienței alimentării cu energie electrică
Sursele de alimentare moderne sunt caracterizate prin pretenții de eficiență din ce în ce mai mare, dar proiectanții se pot baza pe specificațiile fișei tehnice, întreabă Bernhard Erdl, PULS Power
Măsurarea precisă a eficienței alimentării cu energie este esențială pentru inginerii de proiectare. Specificațiile de eficiență sunt furnizate de producători, dar cum sunt determinate valorile? Poate un utilizator final să facă măsurători și ce ar implica acest lucru?
Din ce în ce mai mulți designeri de sistem își dau seama că eficiența unei surse de alimentare are o influență directă asupra fiabilității acesteia. Este esențial - în special în cazul dispozitivelor răcite prin convecție - să se echilibreze dimensiunile necesare pentru sursa de alimentare cu fiabilitatea sau durata de viață a produsului final. Fără ventilație suplimentară, căldura poate fi disipată doar într-un grad limitat, iar proiectantul unei surse de alimentare trebuie să fie foarte atent pentru a obține cea mai mică generare posibilă de căldură. Alte elemente esențiale ale sistemului vor beneficia, de asemenea, de pierderi reduse de energie și de o generare minimă de căldură din sursa de alimentare.
Cinci recomandări
Următoarele trebuie să aibă cea mai mare prioritate atunci când se măsoară eficiența. S-au dovedit a fi indispensabile în practică.
Folosiți contoare de precizie. Dacă este posibil, analizatoare de putere sau wattmetre precise;
Asigurați cablarea corectă la configurarea măsurătorii și că se măsoară tensiunea corectă;
Când efectuați măsurători de curent alternativ, utilizați întotdeauna o sursă electronică de curent alternativ, dacă este disponibilă;
Evitați interferențele EMC de la dispozitivul testat;
Luați în considerare influențele de temperatură și timp.
Eficiența este o cifră care îi ajută pe proiectanți să realizeze o comparație adecvată a diferitelor surse de alimentare. Cu toate acestea, proiectanții de sisteme și utilizatorii de surse de alimentare sunt și mai interesați de căldura care rămâne în sursa de alimentare, adică pierderile de putere. Deoarece aceste pierderi de putere nu pot fi măsurate electric într-un mod direct, se poate lua în considerare doar diferența dintre puterea de intrare și de ieșire.
În prezent, majoritatea valorilor de eficiență se situează la aproximativ 95%, ceea ce corespunde unei pierderi de 5%. Cu toate acestea, erorile mici de măsurare la puterea de intrare și ieșire duc la erori mari la calcularea pierderii de putere. Dacă există o eroare de măsurare de doar 0,5%, adică în total 1%, calculul pierderii de energie ar fi greșit cu 20%. (Vezi Figura 1)
Figura 1: Impactul unei erori de măsurare de 1% în modificarea pierderilor fără sarcină, cu o eficiență crescândă
De asemenea, este important să rețineți că diferențele aparent mici de eficiență înseamnă o diferență mare în pierderile de putere. Valorile surselor de alimentare moderne se situează între 92 și 95%. Utilizatorul ar putea avea impresia că o diferență de 1 sau 2% nu va fi semnificativă. Aceasta este o concepție greșită; nu este valoarea absolută a eficienței, ci mai degrabă diferența față de valoarea ideală de 100% care contează cel mai mult.
Ca exemplu pentru sursele de alimentare comparabile cu ieșire 48V/5A, PULS QS10 are o eficiență de 92,0%, iar PULS CP10, introdus 10 ani mai târziu, are o eficiență de 95,5%. La prima vedere, diferența nu pare să fie o mare îmbunătățire. Cu toate acestea, pierderile de putere ale CP10 au fost reduse cu 41% în comparație cu modelul QS10.
Aceasta înseamnă că, la randamente mari, chiar și creșteri mici produc o reducere semnificativă a pierderilor fără sarcină. Odată cu creșterea eficienței, precizia măsurătorilor câștigă tot mai multă importanță, deoarece altfel ar fi imposibil să se determine pierderile de sarcină în mod corespunzător.
evitand erorile
Cu cât dezvoltatorul se apropie de eficiența de 100%, cu atât devine mai greu să măsoare cu precizie. Precizia de măsurare absolută este, prin urmare, esențială pentru a da o declarație exactă despre pierderile fără sarcină dintr-o sursă de alimentare. Multe erori ar putea fi evitate printr-o bună pregătire și măsurare profesională.
Cele mai frecvente surse de eroare sunt, principiul de măsurare incorect din cauza contoarelor necorespunzătoare, contoare inexacte, configurarea defectuoasă a măsurătorilor și neglijarea condițiilor de mediu.
Selectarea instrumentului ales
Există o serie de instrumente de măsurare care sunt utilizate pentru a determina eficiența. Cu toate acestea, toleranțele de măsurare și capacitățile instrumentelor de măsurare la măsurarea diferitelor semnale (AC sau DC) variază considerabil.
Multimetre care măsoară tensiunea și curentul intrărilor și ieșirilor pur DC. Tensiunea poate fi măsurată cu mare precizie direct la intrarea și ieșirea sursei de alimentare. Mulți multimetri au, de asemenea, capacitatea încorporată de a măsura curentul, dar acest lucru poate avea o inexactitate de 1% sau mai mult, intervalul de măsurare multimetru este limitat la 10A. În schimb, curentul ar trebui măsurat prin rezistențe de șunt de înaltă precizie cu o toleranță de 0,01%. Cu toate acestea, detectarea nesincronă a valorilor poate fi problematică, deoarece duce la erori dacă sunt prezente condiții fluctuante.