Нажмите "Enter", чтобы перейти к содержанию

Как рассчитать блок питания: Калькулятор мощности — найди лучший бесшумный БП be quiet!

Содержание

Как рассчитать питание компьютера — FAQHard.RU

Еще полгода назад считалось, что блока питания мощностью 350 W за глаза хватит для питания любого, самого навороченного домашнего компьютера.

Бери БП помощнее от известного производителя, и можешь хоть обвешаться различными девайсами — ничего считать не нужно.

Но сумасшедшая гонка за мегагерцами и fps’ами вносит свои коррективы: на рынке появился новый видеоускоритель от nVidia — GeForce 6800 Ultra, ATI готовит ответный удар, и юзеру уже рекомендуют запастись БП мощностью 480 W!

Закономерно возникает вопрос: «Без замены блока питания апгрейд теперь невозможен?».

Ответить на этот вопрос не так сложно — надо посчитать мощность машины.
Уметь вычислить потребляемую мощность системы полезно и при сборке и при апгрейде компьютера любой конфигурации.
Как выяснить, почему не включается компьютер, или выдержит ли noname блок на 230 W дополнительный HDD?
Об этом мы попытаемся рассказать ниже.

Принцип работы блока питания

Очень часто на железных форумах можно встретить грустные истории про то, как у кого-то сгорел блок питания и прихватил с собой на тот свет материнскую плату, процессор, видеокарту, винчестер и кота Мурзика.

Почему же горят БП?
И почему горит синим пламенем нагрузка aka начинка системного блока?
Чтобы ответить на эти вопросы, кратко рассмотрим принцип работы импульсного блока питания.

В компьютерных блоках питания применяется метод двойного преобразования с обратной связью.
Преобразование происходит за счет трансформации тока с частотой не 50 Гц, как в бытовой сети, а с частотами выше 20 кГц, что позволяет использовать компактные высокочастотные трансформаторы при той же выходной мощности.

Поэтому компьютерный блок питания гораздо меньше, чем классические трансформаторные схемы, которые состоят из понижающего трансформатора довольно внушительных размеров, выпрямителя и фильтра пульсаций.
Если бы компьютерный блок питания был бы сделан по этому принципу, то при требуемой выходной мощности он был бы размером с системный блок и весил бы в 3-4 раза больше (достаточно вспомнить телевизионный трансформатор с мощностью 200-300 Вт).

Импульсный БП имеет более высокий КПД за счет того, что работает в ключевом режиме, а регулирование и стабилизация выходных напряжений происходит методом широтно-импульсной модуляции.
Если не вдаваться в подробности, то принцип работы заключается в том, что регулирование происходит путем изменения ширины импульса, то есть его длительности.

Вкратце принцип работы импульсного БП прост, чтобы использовать высокочастотные трансформаторы, нам необходимо преобразовать ток из сети (220 вольт, 50 Гц) в высокочастотный ток (порядка 60 кГц).
Ток из электрической сети идет на входной фильтр, который отсекает импульсные высокочастотные помехи, образующиеся при работе.

Далее — на выпрямитель, на выходе которого стоит электролитический конденсатор для сглаживания пульсаций.
Далее выпрямленное постоянное напряжение порядка 300 вольт поступает на преобразователь напряжения, который преобразует входное постоянное напряжение в переменное напряжение с прямоугольной формой импульсов высокой частоты.

В состав преобразователя входит импульсный трансформатор, который обеспечивает гальваническую развязку от сети и понижение напряжения до требуемых значений.
Эти трансформаторы изготавливаются очень маленькими по сравнению с классическими, в них малое количество витков, а вместо железного сердечника используется ферритовый.

Затем снимаемое с трансформатора напряжение идет на вторичный выпрямитель и высокочастотный фильтр, состоящий из электролитических конденсаторов и индуктивностей.
Для обеспечения стабильного напряжения и работы используются модули, обеспечивающие плавное включение и защиту от перегрузок.

Итак, как ты мог заметить из вышесказанного, в схеме компьютерного блока питания протекает ток очень высокого напряжения: ~300 вольт.
Теперь давай представим, что будет, если какой-либо ключевой элемент схемы выйдет из строя, и защита не сработает.

Ток высокого напряжения кратковременно поступит в нагрузку (пока БП не выгорит), и часть содержимого системного блока, скорее всего, этого не перенесет.

Почему же горит БП?
Есть много причин: остановился вентилятор, упал внутрь винтик, внутренности забились пылью и т.д.
Но нас интересует другой момент.

Импульсный блок питания забирает из сети столько энергии, сколько потребляет нагрузка.
Соответственно, если потребляемая нагрузкой мощность будет выше мощности, на которую рассчитан БП, то сила тока, протекающего по цепям блока, также будет выше той, на которую рассчитаны проводники и элементы, что приведет к сильному нагреву и, в итоге, к выходу блока питания из строя.

Именно поэтому на выходе БП стоит датчик выходной мощности, и защитная схема сразу отключит блок питания, если расчетная мощность нагрузки будет больше максимальной мощности БП.

Итак, если необдуманно перегрузить блок питания, то в лучшем случае он просто не включится, а в худшем — сгорит, поэтому всегда полезно хотя бы прикинуть мощность нагрузки.

1 2 3 4

Как рассчитать мощность блока питания для светодиодной ленты?

В настоящее время для питания светодиодных лент применяются импульсные унифицированные блоки питания. Они легкие, компактные, с отлично стабилизированным выходным напряжением и надежной защитой.

 

Благодаря экономности энергопотребления, комплект подсветки окупает себя за 5-6 лет. Чтобы обеспечить безотказную работу в течение такого срока, необходимо правильное электропитание. Это, кстати, касается любого электроустройства. Мы не будем Вас утомлять сложными формулами и теоретическими выкладками, но подойдем к вопросу основательно и с практической точки зрения.

Далее блок питания будем обозначать буквами БП.

1. Основные параметры БП

На корпусе любого БП Вы увидите маркировку, которая содержит номинальные параметры. «Номинальные» означает, что при таких параметрах устройство будет без проблем выполнять все свои функции. Если маркировки нет, что бывает редко, смотрите документацию на бумаге или в Сети.

1.1. Входные параметры

Обозначаются «INPUT:». Это параметры электроэнергии переменного тока, подающейся на вход. С ними, как раз, проблем меньше всего:

Входное напряжение в вольтах (V). Например: 180-240 V. Означает, что если на входе БП будет напряжение в этих пределах, то на выходе мы всегда получим то, что нужно.

Частота в герцах (Gz). Например: 50-60 Gz. В нашем случае не актуально.

1.2. Выходные параметры. ВАЖНО!

Обозначаются «OUTPUT:». Это параметры электроэнергии, получаемой на выходе. Мы всегда получаем на выходе постоянный ток. Поэтому имеем 2 провода: «+» (обычно красный) и «-» (обычно черный). Выходные характеристики для нас наиболее важны.

Выходное напряжение в вольтах (V). Например: 12V. Большинство LED лент питаются постоянным напряжением 12V или 24V. Выходное напряжение БП должно точно соответствовать напряжению питания ленты. Если взять БП с выходным напряжением 9V и запитать от него ленту, то диоды, скорее, светить будут, но тускло. Превышать питающее напряжение вообще не советуем – диоды (LED) засветятся ярко и ненадолго.

Выходная мощность в ваттах (W) или вольт-амперах (VA). Например: 25W или 25VA. Для постоянного тока W и VA одно и то же. Можно догадаться – наиболее важный показатель БП в нашем случае. Здесь, как и с напряжением, ошибаться нельзя, но в меньшую сторону. В большую – сколько угодно. Скажем, вся лента потребляет 75W. Смело ставьте БП с выходной мощностью 100W – дольше прослужит.

Выходная сила тока в амперах (A). Иногда указывается в миллиамперах (mA). Например: 0.8A или 800mA. Для нас интересен лишь тем, что если вдруг не указана выходная мощность, мы можем легко ее рассчитать, умножив силу тока на напряжение. Например, выходная мощность БП 24V, 2A будет равна 48VA (24х2=48).

2. Определение параметров питания светодиодной ленты

Теперь, когда мы вооружены сведениями о БП, можно приступить к определению характеристик реальной ленты конкретной длины, необходимых для правильного выбора БП.

2.1. Напряжение питания LED ленты.

Обязательно спросите у продавца, какое напряжение питания. Чаще это 12V или 24V. Можете определить и по диодам, которыми оснащена лента. Присмотритесь к лицевой стороне ленты. От дорожек, идущих по краю вдоль всей ленты, отходят поперечные дорожки, на которых смонтированы несколько LED-диодов и сопротивление. Если на поперечной дорожке смонтировано 3 светодиода, то напряжение питания ленты 12V; 6 светодиодов – 24V.

2.2. Потребляемая мощность светодиодной ленты.

Проще всего узнать у продавца. Уточните: вам называют мощность всей стандартной ленты (длина 5 метров) или 1-го погонного метра. Если не у кого узнавать, не беда. Самостоятельно пересчитайте все светодиоды на 1 метре ленты и воспользуйтесь составленной нами таблицей ниже, чтобы определить потребляемую мощность 1-го диода.

Обратите внимание: светодиоды 5730-5 и 5030-1 внешне очень похожи. Попробуйте определить вид по маркировке диода.

Теперь умножьте количество элементов (LED-диодов) на 1 метре ленты на мощность 1-го LED-диода. Получите мощность 1-го метра ленты. Осталось умножить мощность 1-го метра на суммарную длину всей ленты.

Пример: суммарная длина ленты 15м, диодов на 1м насчитали 30, каждый диод SMD 5050 мощностью 0,2 W. Считаем: 15x30x0,2=90W. Теоретически нам нужен БП с выходной мощностью не менее 90 W.

3. Подбор конкретного БП

Найти БП, который по мощности точно равен мощности конкретной ленты, скорее всего, не удастся. Да это и не требуется. Просто выберите блок, который примерно на 25%-35% мощнее ленты. Этим обеспечивается необходимый запас надежности.

Обратите внимание на диапазон входного напряжения БП (пункт 1.1). Чем он больше, тем БП дороже и тем лучше защищает ленту от перепадов напряжения питающей сети.

Как подключить блок питания к светодиодной ленте

Светодиодные ленты представляют собой гибкие печатные платы со светодиодами, расположенными на равном удалении друг от друга. Это гениальное изобретение в области светотехники почти сразу вызвало интерес дизайнеров. С их помощью стало возможным быстро решать самые сложные задачи, связанные с освещением фасадов и помещений.

К сегодняшнему дню удобство и эффективность — не единственные преимущества светодиодных лент. Помимо технических плюсов они отличаются доступной ценой. Вариантов их применения бесконечно много, спектр решений ограничен только фантазией покупателя. Как правило, гибкие LED-ленты подбирают для подсветки:

  • стеллажей и витрин в магазинах и торговых центрах;
  • целого помещения или его отдельных рабочих зон;
  • отдельных элементов интерьера и фасадов зданий;
  • салона автомобиля (фоновая подсветка).

В зависимости от поставленной задачи выбирают гибкую печатную плату с LED-элементами нужной мощности, температуры и другими характеристиками. Четкое понимание задачи и требований — это залог правильной покупки ленты.

Светодиодные ленты и их типы

По технологии изготовления современные гибкие печатные платы со светодиодами подразделяются на два основных типа — SMD и DIP. В любом из этих вариантов электрический ток, проходящий через полупроводниковые кристаллы, вызывает их свечение. Разница же кроется в конструкции самой ленты.

Технология DIP предполагает наличие стеклянной колбы с полупроводниковым кристаллом и управляющим электронным чипом. Катодными и анодными контактами сосуд припаивается к печатной плате, а область между светодиодами и платой заполняется герметиком. Эта особенность делает платы DIP более стойкими к воздействию влаги. Максимальная яркость светодиодов DIP составляет 14 000 кд/м2.

В случае с SMD LED-элементы припаяны или приклеены прямо к подложке, в которую уже вмонтированы контакты. Они не имеют «ножек» и обычно подсоединяются прямо к плате, что обеспечивает компактность систем освещения, основанных на этой технологии. Максимальная яркость светодиодов типа SMD составляет около 8000 кд/м2. Как правило, именно эти изделия используют для любой подсветки внутри помещений.

Общие характеристики светодиодных лент

Среди основных факторов, влияющих на выбор, наиболее важны:

  1. Характеристики светодиода. LED-элементы типа SMD обозначаются двумя парами цифр, например, 3528. В числе указаны размеры используемых в плате светодиодов (в этом примере применены элементы типа 3,5 и 2,8 мм). От размера светодиода напрямую зависит мощность создаваемого им освещения.
  2. Количество LED-элементов в одном метре. Очевидно, что чем меньше расстояние между ними, тем их больше и тем выше суммарная мощность всей гибкой платы. Так, если у SMD 3528, рассмотренной выше, 60 светодиодов на 1 м2, то участок ленты этой длины обеспечит мощность 4,8 Вт. Если их 120, то она будет составлять 9,6 Вт.
  3. Цветовая температура, цвет. В качестве основного источника освещения чаще всего выбирают белый цвет подходящей температуры, для декоративной подсветки нередко применяют цветные ленты. Также существуют RGB-ленты, в которых цвет можно регулировать в широком диапазоне значений встроенным RGB-контроллером.

Также принимают во внимание марку производителя, напряжение питания, наличие нужного уровня защиты от пыли и влаги (IP), ширину гибкой платы и ее длину на катушке.

Нужен ли блок питания и контроллер?

Светодиодные ленты работают от источника постоянного тока с напряжением 5, 12 (стандартное) или 24 В. Соответственно, для нормального функционирования такой системы требуется импульсный блок питания, преобразующий сетевой переменный ток в постоянный.

Большинство покупателей выбирают 12-вольтовые светодиодные ленты по причине их широкого распространения и самой доступной цены. С таким напряжением вы можете быть уверены в том, что легко найдете необходимые комплектующие для создания LED-системы освещения.

Заметим, что попытка подключения ленты к бытовой сети переменного тока (220 В) лишена всяческого смысла. Результатом этого необдуманного поступка станет сгоревшая гибкая плата, которую после этого можно будет выкинуть.

Что касается контроллеров, то они требуются для плавного управления яркостью и цветом LED-элементов гибкой платы. Часто эти приборы поставляются с пультом дистанционного управления, позволяющим удаленно изменять параметры светодиодов.

Как рассчитать мощность блока питания для светодиодной ленты?

Ответ на вопрос, как выбрать блок питания для светодиодной ленты, прежде всего зависит от мощности, которую она потребляет. Если ее длина составляет 5 метров, а мощность одного метра — 4,8 Вт, значит суммарное значение будет 5 х 4,8 = 24 Вт. Точное значение для конкретной ленты указано на упаковке, самой плате. В крайнем случае его нетрудно найти в интернете.

Теперь перейдем к вопросу, как рассчитать блок питания для светодиодной ленты. Правило простое — он должен иметь запас мощности, равный 30 % от максимально возможной нагрузки. В рассматриваемом случае эта характеристика будет равна 24 Вт + 30 % = 31,2 Вт. Если приобрести прибор меньшей мощности, то он будет работать на пределе своих возможностей со всеми вытекающими из этого проблемами.

Какой выбрать БП?

Существует несколько вариантов исполнения блоков питания, доступных в магазинах светотехники. Рассмотрим плюсы и минусы каждого из них:

  1. Компактные герметичные в пластиковом корпусе. Этот вариант идеален, если в приоритете небольшие размеры, малый вес и защита от воздействия влаги. Такие свойства особенно важны в задачах, связанных с подсветкой интерьеров, где блок питания желательно спрятать. Главный и единственный минус — максимальная мощность 75 Вт.
  2. Герметичные в металлическом корпусе. В отличие от предыдущего варианта, они обеспечивают мощность в 100 Вт — значение, которого достаточно для энергоснабжения двух светодиодных лент. Минус — достаточно крупные размеры, которые сужают область применения такого блока питания. Плюс — высокая надежность и отличная защита от воздействия погодных факторов.
  3. Типовые негерметичные (открытые). Такие приборы представлены в широком диапазоне значений мощности, она может составлять 100 и более Вт. Открытые блоки питания отличаются самыми крупными размерами, из-за чего их становится сложнее спрятать в элементах интерьера. Главные преимущества открытых приборов — самая доступная цена и широкий выбор моделей.

Как подключить LED-ленту

Светодиоды на гибкой плате расположены группами по несколько элементов, при этом разрезать их допускается строго по пунктирной линии. Если это делать правильно, то на каждом отрезке ленты сохранятся контактные площадки равных размеров. Если же разрезать группу LED-элементов, то они не будут гореть. Есть и другие нюансы, связанные с подключением:

  1. Будьте аккуратны при сгибании ленты. Делая это в малом радиусе, можно легко сломать токопроводящие дорожки. При невозможности ограничить его двумя сантиметрами, лучше разрезать гибкую плату в точке сгиба и соединить образованные отрезки с помощью коннекторов.
  2. Не стоит рассчитывать только на клей. Состав, который нанесен на обратную сторону ленты, постепенно перестает действовать. По этой причине тяжелые ленты следует дополнительно фиксировать специальными желобами, что повышает надежность системы освещения.
  3. Контролируйте температуру LED-элементов. Когда она имеет высокие значения длительное время, срок службы светодиодов существенно уменьшается. Чтобы избежать их ускоренного износа, следует предусмотреть отвод нагретого воздуха и располагать ленту вдали от источников тепла.

Простой монтаж светодиодной ленты к блоку питания

Выполнять эту процедуру необходимо строго по схеме, указанной в инструкции. При этом дополнительные участки освещения монтируют только параллельно, сопротивление соединительных проводов максимально уменьшают, а от нагревающихся LED-элементов обязательно отводят нагретый воздух. Это можно сделать с помощью алюминиевых профилей, не забывая про необходимость дополнительного крепления ленты на саморезы.

У опытного электрика не должно возникнуть вопроса, как подключить блок питания к светодиодной ленте, поскольку клеммы в приборе всегда подписаны и объединены в группы. Необходимо правильно подвести потенциалы фазы и нуля на входных цепях, при этом допускается их поменять местами. Также в выходных цепях важно правильно подать плюс и минус от блока питания на плюс и минус гибкой ленты.

Как выбрать оптимальный блок питания для компьютера

Покупка компьютера и его сборка сопровождается необходимостью грамотно подобрать достаточно большое количество комплектующих.

Причём в большинстве случаев покупатель начинает с видеокарты, процессора, выбирает подходящую материнскую плату. Увы, но порой даже оптическому приводу уделяется больше внимания, нежели блоку питания. А ведь это основообразующий компонент, без которого ничего работать не будет.

Задача блока питания (БП) заключается в подаче напряжения на все потребители. За счёт этого они работают стабильно и корректно.

Функции блоков питания

Если говорить коротко, то у блока питания есть 2 основные функции. А именно:

  • Выполнение задачи по выпрямлению тока. В бытовой сети, то есть в обычной розетке, протекает переменный ток. Но для работы компонентов компьютера требуется использовать постоянный ток. Чтобы из переменного сделать постоянный, как раз и устанавливается промежуточное звено между розеткой и начинкой ПК в виде питающего блока.
  • Доставка питания к потребителям с разными потребностями. Различные компоненты ПК потребляют определённое напряжение для своей работы. И оно не везде одинаковое. В БП предусмотрено 3 линии напряжения. Это 3,3, 5 и 12 В. Самые мощные потребители подключены к линиям 5 и 12 В. Это видеокарта, процессор и пр.

Всё это говорит о том, что существование ПК без БП является невозможным. И при этом блок выступает как очень важный компонент для любого компьютера. К его выбору необходимо подходить предельно внимательно.

Критерии выбора

Теперь подробнее о том, как правильно выбрать для компьютера блок питания и на какие характеристики необходимо будет обратить особое внимание.

Здесь нет смысла углублённо рассматривать схемы и изучать теорию в области электрики. Достаточно узнать лишь то, что пригодится рядовому пользователю.

Грамотного покупателя закономерно будет интересовать, как верно рассчитать мощность подходящего блока питания для компьютера, чтобы последний мог работать стабильно и эффективно. Избыточная мощность не нужна. Но и слишком маленький показатель приведёт к нарушению стабильности. Банально БП не сможет питать всех потребителей, и о нормальной работе компьютера говорить не придётся.

Размышляя над тем, как подобрать соответствующий характеристиками компьютера блок питания, нужно акцентировать внимание на таких характеристиках и параметрах:

  • мощность;
  • КПД;
  • сила тока;
  • форм-фактор, размеры и вес;
  • система охлаждения;
  • производитель;
  • гарантии и прочее.

Несколько дополнительных параметров будут рассмотрены внутри перечисленных характеристик. Они также заслуживают к себе внимания.

Мощность

Выполняя расчёт подходящего блока питания для собираемого компьютера, основной упор делается именно на его мощность. Это основная характеристика, которая измеряется в Вт (ватты).

Правильный выбор мощности блока питания для ПК делается исходя из простой закономерности. Мощность должна быть не ниже того значения, которое потребует система в режиме максимальной нагрузки. Самыми активными потребителями являются такие компоненты как процессор и видеокарта. Все остальные элемент требуют намного меньше мощности.

Если вам нужно подобрать правильный и подходящий блок питания для ПК, тогда нужно суммировать параметры энергопотребления всех компонентов, и добавить к полученному значению ещё 20% для запаса. Этот резерв пригодится при максимальных нагрузках. Также это полезно, если в планах присутствует замена некоторых комплектующих на более мощные в перспективе.

Чтобы питание было достаточным по мощности, взгляните в технические характеристики процессора и видеокарты. Ещё можно взять во внимание разъёмы на видеокарте, ориентируясь на их предельные значения по передаче мощности:

  • PCI-E 16x может передавать до 75 Вт;
  • у 6-pin этот показатель также 75 Вт;
  • у разъёма видеокарты 6+2 pin достигает 150 Вт.

В теории, если у видеокарты имеется 2 разъёма 6 и 6+2 pin, она может потреблять до 300 Вт.

Теперь ещё несколько наглядных примеров.

  • Материнская плата. Важный комплектующий элемент компьютера, поскольку на нём располагается весь нужный апгрейд. Энергопотребление зависит от числа фаз питания, дополнительных модулей, типа регулятора напряжения и чипсета. В среднем у материнских плат для ПК потребление энергии составляет 40-50 Вт. Но у топовых моделей, когда подбирается блок питания для игрового компьютера, материнская плата может требовать порядка 80 Вт. И тогда лучше выбрать более мощный БП.
  • Оптический привод. Сейчас это не самый востребованный компонент. Но его лучше тоже принять в расчёт. На работу оптического привода может уходить максимум 30 Вт.
  • Накопители данных. Они же жёсткие диски (HDD), либо твердотельные накопители (SSD). Их показатели энергопотребления достаточно низкие. У SSD не более 3 Вт на один диск, а у HDD порядка 8-10 Вт.
  • Система охлаждения. Почему-то энергопотреблению этого компонента ПК уделяют мало внимания. Это не совсем правильно, поскольку под систему охлаждения рекомендуется заранее выделить 15-20 Вт. А это может существенно повлиять на окончательный выбор.
  • Оперативная память. Практически ничего не потребляет. Самый слабый энергопотребитель. Но всё же на каждую из планок лучше заложить по 5 Вт мощности.

Чтобы не изучать параметр энергопотребления каждого отдельного компонента компьютера и не утруждать себя расчётами, можно воспользоваться специальными калькуляторами в режиме онлайн. Они доступны непосредственно на сайтах производителе БП.

Чтобы сделать промежуточные выводы, стоит отталкиваться от таких рекомендаций:

  • От 300 до 400-450 Вт. Такой мощности БП хватит для работы офисного компьютера, ПК с интегрированными или откровенно слабыми видеокартами.
  • 450-600 Вт. Подойдёт для производительных ПК, а также игровых компьютеров начального уровня с 1 видеокартой. Но при разгоне этой мощности уже может не хватить.
  • 600-750 Вт. Оптимально для игрового ПК с 1 видеокартой, когда нужен ещё и хороший запас мощности под разгон.
  • От 750 Вт и выше. Самые мощные ПК с 2 видеокартами, используемыми для создания сервера, майнинга и пр.

Некоторым пользователям уже этих значений будет достаточно, чтобы сориентироваться в предлагаемом ассортименте, и сделать правильный выбор. Но спешить не стоит.

КПД

Некоторым это может показаться странным, но если вы не знаете, как подобрать подходящий блок питания для ПК, то точно не лишним будет обратить внимание на такую характеристику как КПД.

Даже если у БП будет высокая мощность, это ещё не означает качественную работу и образцовую эффективность. Эффективность во многом отображается в таком параметре как КПД.

КПД у БП демонстрирует, какая часть сетевого питания передаётся системе. Чем выше будет КПД, тем меньше греется блок, и энергия расходуется эффективнее. Поскольку сильный нагрев не происходит, то компьютер работает в оптимальном температурном режиме, функционирует тихо из-за отсутствия необходимости принудительно сильнее раскручивать вентиляторы.

Для оценки КПД используется стандарт 80 Plus. У него есть несколько уровней, отражающих эффективность. От лучшего к худшему этот рейтинг выглядит так:

  • Titanium
  • Platinum
  • Gold
  • Silver
  • Bronze
  • White/Standart

Тут работает вполне очевидная закономерность. Чем выше уровень, тем и выше будет стоимость. Но она оправдана меньшим энергопотреблением компьютера. А это необходимость меньше платить за электроэнергию в доме. Плюс снижается нагрузка на компьютер, меньше нагружаются системы охлаждения. То есть смысл переплатить за БП с более высоким уровнем КПД действительно имеется.

Сила тока и линии

Суммарная мощность компьютерного блока питания формируется исходя из показателей мощности, которые БП способен обеспечить для отдельных линий. Если превысить предельную нагрузку на одну из силовых линий, устройство перестанет работать стабильно. Такое возможно даже при условии, когда потребляемая мощность существенно отличается от номинальной, и запас есть.

Ранее уже было сказано, что у БП есть 3 силовые линии.

  • 3,3В. Она подаётся на оперативную память, а также питает саму материнскую плату.
  • 5В. Это количество Вольт идёт к материнской плате, подаётся на накопители, а также поступает к оптическим приводам.
  • 12В. Основными источниками потребления с этой линии являются процессор и видеокарта. Именно эту линию блок должен обеспечивать наибольшей мощностью.

Соответствующую информацию о характеристиках силовых линий можно узнать их техпаспорта блока, либо же в прилагающейся к нему документации.

Модуль коррекции

Не стоит забывать о модуле коррекции фактора мощности (PFC), который способен поднимать КПД БП. Это специальный компонент, который редактирует коэффициент мощности и ориентируется на то, чтобы защищать сеть.

Модули бывают пассивными и активными. Активный создан для выравнивания входного напряжения. С его помощью все устройства работают стабильнее. Этот тип модуля объективно лучше. Но потому он и дороже.

Размеры, вес и форм-фактор

В настоящее время для массового сегмента потребителей используется стандарт ATX. С его помощью обеспечивается совместимость со всеми стандартными ATX-корпусами для компьютеров. Плюс они полностью соответствуют характеристикам материнских плат типа ATX.

Если говорить о пользователях и покупателях ПК на постсоветском пространстве, то тут в основном нужно ориентироваться на обозначение ATX 12V 2x. У стандартного блока размеры составляют 150х86 мм. А вот по длине модели могут отличаться друг от друга.

Когда пространство под установку комплектующих ограничено, и используется компактный корпус для ПК, тогда стоит обратить внимание на форм-фактор SFX-L или SFX. Они полностью соответствуют стандартам ATX 12V2x, но при этом обладают небольшими размерами.

Что же касается веса, то тут масса во многом отображает качество используемых комплектующих. И чем вес окажется больше, тем эффективнее будет устройство. Хотя массу не стоит относить к основополагающим характеристикам.

СОВЕТ. Не рекомендуется покупать блоки питания, которые откровенно лёгкие. Это указывают на их максимальную бюджетность.

Отсюда и соответствующее качество, низкая эффективность, сомнительный КПД. Плюс такие БП и вовсе могут не соответствовать заявленным характеристикам.

Блоки питания и соединение кабелей

Блоки питания делятся на 3 категории в зависимости от того, как происходит соединение блока с кабелями:

  • Non-modular. Это немодульная конструкция. Все кабели установлены изначально, отсоединять их нельзя. Если используются не все разъёмы, в системном блоке образуется бардак.
  • Semi-modular. Частично модульные устройства. Здесь несъёмными остаются только основные кабели. Все остальные можно отключать по мере необходимости.
  • Full-modular. Полностью модульный корпус. Каждый кабель отключается. Очень удобно и практично. Но это ещё и самый дорогой тип.

Нельзя сказать, что это серьёзно влияет на рабочие характеристики или производительность. Но вот в плане удобства и опрятности системного блока лучше выбрать частично или полностью модульные конструкции.

Разъёмы

Ещё обязательно посмотрите на то, какими разъёмами комплектуется приобретаемый блок питания. Не все из них позволят подключить комплектующие, которые выходят за рамки стандартного набора.

Лучше заранее учесть комплектацию системного блока, и предусмотреть возможность подключения всего оборудования через приобретаемый блок питания.

Производители

Важно понимать, что целый ряд крупных брендов собственным производством не оснащены. Они заказывают их сборку у других OEM-компаний. Потому БП разных марок по факту могут производиться одним и тем же предприятием.

Но при этом каждый бренд дорожит своей репутацией. Это заставляет внимательно подходить к вопросу производства, контролировать качество сборки, чтобы конечный потребитель не был разочарован своим выбором.

Можно выделить несколько фирм, на которые стоит обратить внимание:

  • Corsair
  • EVGA
  • ExeGate
  • AeroCool
  • DeepCool
  • Seasonic
  • Cooler Master
  • Enermax
  • Chieftec
  • Silverstone
  • NZXT
  • Thermaltake

Выбирать правильно не по имени, а по характеристикам. Сначала ориентируйтесь на основные технические параметры и только потом смотрите на бренд. Продукцию сомнительных фирм и неизвестных производителей лучше не брать.

Гарантия

Помимо бренда, эксплуатационных характеристик и прочих параметров, стоит взглянуть, на какой период распространяется гарантия.

Фактически гарантия отображает уверенность производителя в качестве своей продукции. БП нельзя считать разными материалами, поскольку служат они обычно столько же, сколько и сам компьютер. Иногда их переставляют на новые ПК, где блок продолжает стабильно работать.

Самые дешёвые БП обычно предлагаются с гарантией на 2-3 года. Да, для определённых компонентов это уже много. Но не в случае с блоком питания. Ведущие производители дают гарантию 5-10 лет. И они отлично справляются со столь длительной эксплуатацией.

Маркетинговые уловки

Ещё несколько слов о том, как покупателей пытаются заманить, обмануть или ввести в заблуждение.

Существует ряд маркетинговых приёмов, делающих продукцию более привлекательной, нежели она есть на самом деле. Рассмотрим популярные примеры:

  • Использование японских конденсаторов. Это хорошо. Но лишь при условии, что на остальных компонентах не сэкономили. Одни только конденсаторы на качество серьёзно повлиять не могут.
  • Применение всех видов защиты. По умолчанию все БП должны иметь защиту от перенапряжения и перегрузки. Просто реализовано она у всех по-разному.
  • Активный PFC. Сейчас это уже уловка, поскольку более 95% современных БП отказались от пассивных PFC.
  • Использование преобразователей DC-DC. Это свидетельствует об отказе от старой групповой стабилизации. Опять же, сейчас у большинства БП это схема уже не используется. Причём даже на бюджетных моделях. Преобразователи есть почти везде.

Вот и получается, что за красивыми надписями скрываются вполне очевидные характеристики.

Подведение итогов

Только сам покупатель может решить, какой блок питания лучше подходит именно для его компьютера, а потому выбрать он должен исходя из предъявляемых требований и финансовых возможностей.

Не стоит недооценивать значимость БП. Но в большей степени это касается мощных игровых компьютеров.

Для обычных ПК офисного назначения, для простых игр и работы в Интернете достаточно купить средний по всем показателям блок. И его будет достаточно для обеспечения всех потребностей. Гнаться за самыми дорогими и эффективными блоками питания нужно при покупке соответствующих мощных и дорогостоящих комплектующих для ПК.

Какой БП используете вы? Почему отдали предпочтение именно этой модели/производителю? Какие блоки не советуете брать и по какой причине?

Ждём ваших ответов в комментариях.

Как подобрать блок питания для светодиодной ленты?

Как подобрать блок питания для светодиодной ленты?

Светодиодная лента питается низким выпрямленным и стабилизированным напряжением и не может быть подключена напрямую к сети 220В (это выведет её из строя), поэтому необходим блок питания. Но и они бывают разные, и возникает вопрос: какой нужен блок питания? Ответим на него в данной статье.

Блок питания должен подбираться в зависимости от параметров устанавливаемой светодиодной ленты, а именно: напряжения питания и мощности, а также от места установки.

Выходное напряжение блока питания

Светодиодные ленты чаще всего питаются напряжением 12, 24 или 36 вольт и выходное напряжение блока питания должно соответствовать напряжению питания ленты.

Расчет мощности блока питания

Остановимся подробнее на вопросе как рассчитать мощность блока питания. Для этого нужно знать мощность, потребляемую светодиодной лентой. Приведем таблицу мощности наиболее распространенных светодиодных лент.

Тип ленты

Напряжение (В)

Количество светодиодов на метр

Мощность на метр (Вт)

RT-5000 3528

12

60

4,8

RT-5000 2x 3528

12, 24, 36

120

9,6

RT-5000 2×2 3528

24, 36

240

19,6

RT-5000 5060

12

30

7,2

RT-5000 2x 5060

12, 24, 36

60

14,4

RT-5000 2×2 5060

24, 36

120

32

ULTRA-5000 5630

12

30

16

ULTRA-5000 2Х 5630

24

60

30

RS-5000 335 бок.свеч.

12

60

4,8

RS-5000 2x 335 бок.свеч.

12, 24

120

8,4

Чтобы рассчитать мощность блока питания необходимо умножить длину подключаемой ленты на мощность, потребляемую одним метром. Необходимо учитывать, что блок питания должен иметь запас по мощности, поэтому получившийся результат нужно увеличить на 10-25%. Получается следующая формула:

длина (м)  Х  мощность (Вт на 1м)  Х  25% 

Рассчитаем мощность блока питания на примере светодиодной ленты RT-5000 2x 5060 при подключении 15 метров ленты. Один метр такой ленты потребляет 14,4 Вт, катушка из 5 метров – 72 Вт, а 15 метров – 216 Вт.

14,4 Вт х 15 м = 216 Вт

К получившемуся результату прибавим 25%.

 216 х 1.25 = 270 Вт

Таким образом, для 15 метров ленты RT-5000 2x 5060 нужен блок питания мощностью 270 Вт. Но т.к. блоков питания с именно такой  мощностью нет, то выбираем блок с ближайшей большей мощностью, например, 300 Вт.

Либо можно пойти другим путем и использовать для каждого отдельного отрезка ленты свой блок питания, например, для каждой катушки по 5 метров.

14,4 х 5 м = 72 Вт; 72 х 1.25 = 90 Вт

Соответственно, для 3 отрезков светодиодной ленты нужны 3 блока питания по 100 Вт.

При подключении светодиодной ленты важно помнить и про влияние соединительного кабеля между блоком питания и лентой – необходимо правильно подобрать его сечение. Оно зависит от напряжения питания, мощности ленты и длины провода. Если выбрать провод слишком маленького сечения, на нём может упасть часть питающего напряжения и до ленты дойдёт уже не 12 или 24 вольта, а меньше. В результате лента будет светить слабее и возможно неравномерное свечение. Особенно чувствительна к напряжению питания, а соответственно и сечению кабеля, цветная лента. При понижении напряжения питания спектр её свечения смещается в красную область. Для расчета оптимального сечения провода можно воспользоваться удобным калькулятором на нашем сайте.

Герметичность (влагозащищенность) блока питания

Выбор блока питания зависит, в том числе, и от места его размещения. Блоки питания могут быть негерметичными – в защитном кожухе, либо герметичными – в пластиковом или металлическом корпусе. Для сухих и непыльных помещений и конструкций подойдут блоки питания в защитном кожухе. 

А для пыльных, грязных и влажных помещений и для размещения на улице подойдут только герметичные блоки питания. 

Но блоки питания в защитном кожухе отличаются от герметичных не только влагозащищенностью. Герметичные блоки гораздо компактнее, благодаря чему их можно располагать в ограниченных пространствах, например, нишах. Блоки питания в защитном кожухе не рекомендуется устанавливать в закрытые и плохо вентилируемые помещения, т.к. рассчитаны на охлаждение воздухом, герметичные же блоки питания могут работать и при более высоких температурах. Блоки питания в защитном кожухе рассчитаны на постоянную нагрузку, поэтому при диммировании (изменении яркости) и изменении цветов свечения светодиодной ленты обычно появляется неприятный писк. Поэтому в жилых помещениях рекомендуется устанавливать герметичные блоки питания. Преимуществом блоков питания в защитном кожухе по сравнению с герметичными является их большая мощность и меньшая стоимость. Но следует учесть, что для охлаждения негерметичных блоков питания мощностью более 200 Вт используется встроенный вентилятор, который при работе создаёт дополнительный шум.

В рассмотренном нами ранее примере нам необходимо было использовать блок питания мощностью 300 Вт. Дешевле в таком случае применить один блок питания в защитном кожухе соответствующей мощности. Но если вместо одного открытого использовать два герметичных блока питания мощностью по 150 Вт или 3 блока по 100 Вт, мы можем избавиться от неприятных призвуков при работе системы подсветки.  Кроме этого в такой системе зачастую проще расположить блоки питания в нишах, т.к. меньшие по мощности блоки имеют меньшие габаритные размеры.

При подборе блоков питания часто совершают ошибку, предполагая, что мощность блоков питания можно наращивать параллельным соединением. Стабилизированные блоки питания, которые не имеют специальной дополнительной функции объединения, соединять параллельно ни в коем случае нельзя. Связано это с тем, что напряжение на выходе двух или более соединяемых блоках питания хоть и очень близко, но никогда не бывает абсолютно одинаковым. При параллельном соединении схема стабилизации напряжения каждого из блоков начнёт «перетягивать» в свою сторону. В результате будет происходить дополнительный нагрев блоков и через некоторое время они выйдут из строя. Иногда при таком соединении блоки питания даже не могут нормально включиться в работу, в результате чего получаем моргающую ленту.

Но, несмотря на это, при использовании 24-х вольтовой ленты всё же существует возможность объединения двух блоков питания для увеличения мощности. При этом используются два блока питания с выходным напряжением 12 вольт и их выходы соединяются последовательно. При таком соединении максимальный ток, которые могут выдать блоки питания остается прежним, а напряжение и, соответственно мощность, удваиваются. 

Использованию блоки питания таким образом следует только в крайних случаях, т.к. в некоторых моделях блоков иногда возникают проблемы при диммировании ленты – может появиться слегка заметное мерцание.


Моделируем и паяем линейный блок питания

Любой, кто пытался сделать линейный блок питания, знает, что задача это несколько сложнее, чем преподносится в книжках. Схема-то простая. Но как понять, каковы должны быть номиналы компонентов в ней? Какой ток сможет выдавать БП при использовании заданных компонентов? Сегодня мы сделаем линейный блок питания на 5 В и в процессе попробуем ответить на эти вопросы.

Важно! Электричество — опасная штука. Знайте, что неосторожное обращение с ним может привести к вашей смерти. Не допускается повторять проект, если вы не знакомы с техникой безопасности при работе с 220 В.

Построение модели

Было решено построить модель будущего БП в LTspice. Вот что получилось:

Модель можно скачать здесь. Схема и принцип ее работы описаны во многих источниках, поэтому не будем задерживаться на этом моменте.

Небольшой трансформатор китайского производства под названием «EI-35*15 230V 50Hz 6V 3VA» у меня уже был. Измеренные сопротивление и индуктивность вторичной обмотки составили 3 Ом и 18.84 мГн соответственно, первичной — 1.4 кОм и 17.77 Гн. Эти значения и были использованы в модели. Коэффициент 0.995 взят с потолка. Он отражает потери на трансформаторе и должен быть чуть меньше единицы.

Емкость C1 была подобрана так, чтобы выходное напряжение при потреблении нагрузкой 200 мА держалось в пределах 5-6 В:

Минимальное и RMS значение напряжения:

На диодах D1-D4 при включении БП видим ток до 1.3 А, и после заряда конденсатора C1 — до 0.65 А. Похоже, что можно использовать диоды 1N4001. Они способны выдерживать прямой ток до 1 А, а импульсный ток — аж до 30 А. Но БП планировалось нагружать выше расчетного лимита. Поэтому были использованы диоды 1N5408. Они рассчитаны на прямой ток 3 А и импульсный ток до 200 А.

Также из модели мы узнаем, что ток через R2 может достигать 1.2 А. Поскольку это сопротивление вторичной обмотки трансформатора, то в реальной схеме R2 не будет. Но на его месте будет стоять предохранитель. Значит, предохранитель должен быть где-то на 2 A.

Само собой разумеется, напряжением V(out) как на скриншоте мы ничего питать не можем. Я хотел использовать какой-нибудь линейный стабилизатор с низким падением напряжения (LDO). Но оказалось, что к подходящим для задачи LDO, доступным в локальных магазинах, не так-то просто найти модель для LTspice. Поэтому в модели пришлось обойтись без LDO.

Пайка и тестирование

Блок питания у меня получился таким:

Стенд сделан из оргстекла, склеенного прозрачным эпоксидным клеем. В качестве LDO был использован L4941BV. Он выдает напряжение 5 В и ток до 1 А. Согласно даташиту [PDF], при токе 200 мА падение напряжения составляет лишь 0.15 В. Сам же стабилизатор при этом потребляет около 10 мА. Ожидалось, что в итоге БП сможет выдавать 150-180 мА.

Полная схема (кликабельно):

Блок питания тестировался при помощи 5-ваттных резисторов. Их номиналы уменьшались, то есть, ток увеличивался, до тех пор, пока на осциллографе не появилась рябь (ripple) в 60 мВ:

Произошло это на нагрузке 23 Ом. Соответственно, ток составил 217 мА, а мощность — 1.085 Вт.

Для измерения потребляемой мощности и коэффициента мощности был использован ваттметр МЕГЕОН 71017:

Согласно прибору, на такой нагрузке БП потребляет 2.75 Вт. Эффективность составила:

>>> 1.085/2.75
0.39454545454545453

Мы можем посчитать активную мощность (active power) в LTspice, как среднее от произведения входного тока на входное напряжение. Эта величина уже учитывает коэффициент мощности вместе с любыми искажениями в кривой потребляемого тока. Выходная мощность нам известна, она составляет 5 В умножить на 200 мА, или 1 Вт. Но такие расчеты дают эффективность не более 32%.

Также при использовании директивы .four 50 I(V1) модель выводит коэффициент мощности в SPICE Error Log:

Total Harmonic Distortion: 13.259803% PF=0.441966

Однако прибор показывает PF равный 0.925. В общем, такая упрощенная модель не подходит для оценки эффективности и коэффициента мощности.

Заключение

Сегодня мы многое узнали о линейных блоках питания. А именно — как понять, какие диоды нужно использовать в диодном мосту, на какой ток должен быть предохранитель, какой емкости должен быть конденсатор, а также как измерить КПД блока питания.

«Наивная» модель может быть использована для подбора номиналов компонентов. Однако если вы хотите оценить эффективность или коэффициент мощности блока питания, то моделировать его нужно вместе с LDO. За более точную модель придется заплатить лишними ограничениями на выбор компонентов.

Был изготовлен линейный блок питания на 5 В и 200 мА. Его эффективность не высока. Однако ценят линейные блоки питания не за эффективность, а за простоту, надежность и отсутствие ВЧ-наводок.

Метки: Электроника.

какая мощность блока питания реально нужна обычному ПК

Время чтения 4 мин.Просмотры 104Опубликовано

При покупке компьютера нужно продумать, насколько мощным должен быть блок питания, чтобы снабжать электрическим током все компоненты компьютера и при этом, чтобы техника работала стабильно. Для этого нужно произвести расчет мощности блока питания, в зависимости от всех составляющих компьютера и рассчитать энергопотребление.

Что делает блок питания

Блок питания — это электрическое устройство, один из компонентов системы компьютера, без которого она не будет работать. Он обеспечивает преобразование переменного напряжения из сети в необходимые для работы ПК стабилизированные напряжения.

От надежности блока питания зависит длительное и бесперебойное функционирование всей системы. Например, из 220 вольт на входе получаем 3 линии на выходе: 3.3 В, 5 В и 12 В.

Мощность – это основная характеристика блока питания.

Мощность блока питания рассчитывается как сумма мощности всех компонентов компьютера + 30%.

Почему больше не лучше

При работе блока питания некая часть преобразуется в тепло и чем меньше эта часть тем выше КПД. Наилучшее значение КПД блока находится примерно в середине — 50%.

Поэтому, если поставить слишком сильный блок питания в слабую систему, будет только хуже. Во-первых, у вас будет накручиваться переплата за ватты, а во-вторых, останется низкая эффективность. При подборе блока следует рассчитывать насколько он будет работать при всех предполагаемых условиях.

Не считайте «на глаз»

Прикидывать на глаз, что свойственно опытным пользователям, не стоит. При таком способе можно упустить некоторые важные нюансы и сделать ошибку в расчетах.

А в итоге получить неутешительный результат: отключение системы при нагрузке и неправильный расчет потребления электроэнергии компьютером. Поэтому при сборке компьютера лучше заранее оценить риски и рассчитать мощность БП, чтобы точно не ошибиться с выбором.

Считайте на калькуляторе

Ответить на вопрос: «Как рассчитать мощность блока питания?» поможет расчет на специальном калькуляторе. Обычно на таких сервисах собрана вся информации об энергопотреблении всех комплектующих для компьютера.

Калькулятор может не только посчитать необходимую мощность, но и подсказать подходящие модели блоков питания именно для вашего компьютера.

Существует несколько проверенных калькуляторов:

  1. Be quiet! — данный калькулятор позволяет выбрать только основные комплектующие, накопители и систему охлаждения, а все остальное считает автоматически.
  2. Shop.kz — интернет-магазин республики Казахстан по продаже бытовой техники и электроники, канцтоваров, а онлайн-калькулятор это просто дополнительный сервис.
  3. Outervision — ещё один онлайн-калькулятор, в котором помимо основных характеристик нужно учитывать потребление монитора и время использования компьютера.
  4. Power Supply Calculator — отличная программа для подсчета потребления электроэнергии. Кроме того, она позволяет рассчитать необходимую мощность источника бесперебойного питания.
  5. Seasonic — калькулятор от популярного производителя БП.

Иногда меньше лучше

Возьмем блоки питания с бронзовым сертификатом, то есть золотую середину. Качество стабилизации напрямую зависит от уровня сертификации блока. КПД бронзового блока составляет от 81% до 85% в зависимости от уровня нагрузки.

Если представить, что игровая система с максимальным энергопотреблением 600 ватт, а блок питания с заявленной максимальной мощностью 750 ватт. Он будет потреблять 732 ватта. А если взять блок из сертификации platinum, он будет потреблять на 80 ватт в час меньше. Если посчитать выгоду, то в год это 720кВт, умноженное на сумму электроэнергии. Соответственно, излишняя мощность ни к чему.

Производители качественных блоков питания

Компании Seasonic и Corsair выпускают качественные блоки питания, но по очень высокой цене, а более доступные модели уступают в качестве другим брендам.

Топовыми являются блоки питания компании Be quiet: у них адекватные цены и достаточно качественные и бесшумные модели.

Одними из лучших по соотношению цена/качество являются блоки питания Thermaltake и Chieftec. Они надежны и популярны среди не очень дорогих вариантов.

И наконец бренд Zalman, в линейке товаров которого можно подобрать неплохие блоки питания в разных ценовых категориях.

Что в итоге

При подходе к выбору блока питания и расчете энергопотребления компьютера, лучше всего брать сертифицированный блок с меньшей мощностью, чем дешевый блок питания, но с мощностью побольше. Также при подборе стоит учитывать назначение компьютера.

Для офисных и игровых компьютеров нужны разные мощности БП.

Полезное видео о выборе блока питания

Учебное пособие по закону

Ом и мощность в электрических цепях

Георг Ом обнаружил, что при постоянной температуре электрический ток, протекающий через фиксированное линейное сопротивление, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению, а также обратно пропорционален сопротивлению. Эта взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением составляет основу закона об омах и показана ниже.

Отношение закона Ома

Зная любые два значения величин напряжения, тока или сопротивления, мы можем использовать закон Ом , чтобы найти третье пропущенное значение. Закон Ома широко используется в формулах и расчетах электроники, поэтому «очень важно понимать и точно помнить эти формулы».

Чтобы найти напряжение, (В)

[В = I x R] В (вольты) = I (амперы) x R (Ом)

Чтобы найти ток, (I)

[I = V ÷ R] I (амперы) = V (вольты) ÷ R (Ом)

Чтобы найти сопротивление, (R)

[R = V ÷ I] R (Ω) = V (вольт) ÷ I (амперы)

Иногда легче запомнить эту взаимосвязь по закону Ома с помощью картинок.Здесь три величины V, I и R наложены в треугольник (ласково называемый треугольником закона Ом ), дающий напряжение вверху с током и сопротивлением внизу. Это расположение представляет собой фактическое положение каждой величины в формулах закона Ома.

Треугольник закона Ома

Транспонирование стандартного уравнения закона Ома, приведенного выше, даст нам следующие комбинации того же уравнения:

Затем, используя закон Ома, мы можем увидеть, что напряжение 1 В, приложенное к резистору 1 Ом, вызовет протекание тока 1 А, и чем больше значение сопротивления, тем меньше тока будет течь при заданном приложенном напряжении.Любое электрическое устройство или компонент, которые подчиняются «закону Ома», то есть ток, протекающий через него, пропорционален напряжению на нем (I α V), например, резисторы или кабели, называются «омическими» по своей природе, а устройства, которые этого не делают, такие как транзисторы или диоды, называются «неомическими» устройствами .

Электроэнергия в цепях

Электрическая мощность (P) в цепи — это скорость, с которой энергия поглощается или производится в цепи. Источник энергии, такой как напряжение, будет производить или передавать мощность, в то время как подключенная нагрузка поглощает ее.Например, лампочки и обогреватели поглощают электроэнергию и преобразуют ее либо в тепло, либо в свет, либо и то, и другое. Чем выше их значение или номинальная мощность в ваттах, тем больше электроэнергии они могут потреблять.

Обозначение величины мощности — P, это произведение напряжения на ток с единицей измерения Вт (Вт). Префиксы используются для обозначения различных кратных или подкратных значений ватта, например: милливатт (мВт = 10 -3 Вт) или киловатт (кВт = 10 3 Вт).

Затем, используя закон Ома и подставляя значения V, I и R, формулу для электрической мощности можно найти как:

Чтобы найти силу (P)

[P = V x I] P (Вт) = V (вольты) x I (амперы)

Также:

[P = V 2 ÷ R] P (Вт) = V 2 (вольт) ÷ R (Ом)

Также:

[P = I 2 x R] P (Вт) = I 2 (амперы) x R (Ом)

Опять же, три величины были наложены в треугольник, на этот раз названный Треугольник мощности с мощностью вверху и током и напряжением внизу.Опять же, это расположение представляет собой фактическое положение каждой величины в формулах мощности закона Ома.

Треугольник власти

и снова, транспонирование основного уравнения закона Ома, приведенного выше для мощности, дает нам следующие комбинации одного и того же уравнения для нахождения различных индивидуальных величин:

Итак, мы видим, что есть три возможных формулы для расчета электрической мощности в цепи. Если рассчитанная мощность положительна, (+ P) по значению для любой формулы компонент поглощает мощность, то есть потребляет или использует мощность.Но если расчетная мощность отрицательна, (–P) по значению компонент производит или генерирует энергию, другими словами, это источник электроэнергии, такой как батареи и генераторы.

Номинальная электрическая мощность

Электрическим компонентам дается «номинальная мощность» в ваттах, которая указывает максимальную скорость, с которой компонент преобразует электрическую мощность в другие формы энергии, такие как тепло, свет или движение. Например, резистор 1/4 Вт, лампочка 100 Вт и т. Д.

Электрические устройства преобразуют одну форму энергии в другую.Так, например, электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую силу, а электрический генератор преобразует механическую силу в электрическую. Лампочка преобразует электрическую энергию в свет и тепло.

Кроме того, теперь мы знаем, что единицей мощности является WATT , но некоторые электрические устройства, такие как электродвигатели, имеют номинальную мощность в старом измерении «лошадиная сила» или л.с. Соотношение между мощностью и мощностью определяется следующим образом: 1 л.с. = 746 Вт.Так, например, двигатель мощностью две лошадиные силы имеет мощность 1492 Вт (2 x 746) или 1,5 кВт.

Круговая диаграмма закона Ом

Чтобы помочь нам понять взаимосвязь между различными значениями немного дальше, мы можем взять все уравнения закона Ома, указанные выше для определения напряжения, тока, сопротивления и, конечно, мощности, и сжать их в простую круговую диаграмму закона Ом для использования в цепях переменного и постоянного тока и расчетах, как показано.

Круговая диаграмма закона Ом

Помимо использования приведенной выше круговой диаграммы закона Ома , мы также можем поместить отдельные уравнения закона Ома в простую матричную таблицу, как показано для удобства при вычислении неизвестного значения.

Таблица закона Ома

Закон Ома Пример №1

Для схемы, показанной ниже, найдите напряжение (В), ток (I), сопротивление (R) и мощность (P).

Напряжение [В = I x R] = 2 x 12 Ом = 24 В

Ток [I = V ÷ R] = 24 ÷ 12Ω = 2A

Сопротивление [R = V ÷ I] = 24 ÷ 2 = 12 Ом

Мощность [P = V x I] = 24 x 2 = 48 Вт

Питание в электрической цепи присутствует только при наличии ОБА напряжения и тока .Например, в состоянии разомкнутой цепи напряжение присутствует, но нет тока I = 0 (ноль), поэтому V * 0 равно 0, поэтому мощность, рассеиваемая в цепи, также должна быть 0. Аналогично, если у нас есть состояние короткого замыкания, ток присутствует, но нет напряжения V = 0, поэтому 0 * I = 0, так что мощность, рассеиваемая в цепи, снова равна 0.

Поскольку электрическая мощность является произведением V * I, мощность, рассеиваемая в цепи, одинакова, независимо от того, содержит ли цепь высокое напряжение и низкий ток или низкое напряжение и большой ток.Как правило, электрическая мощность рассеивается в виде тепла, (нагреватели), механической работы, , например, двигателей, энергии, в виде излучаемой (лампы) или в виде накопленной энергии (батареи).

Электрическая энергия в цепях

Электрическая энергия — это способность выполнять работу, а единица работы или энергии — джоуль (Дж). Электрическая энергия — это произведение мощности на время, в течение которого она была потреблена. Итак, если мы знаем, сколько энергии в ваттах потребляется, и время в секундах, в течение которого она используется, мы можем найти общую потребляемую энергию в ватт-секундах.Другими словами, энергия = мощность x время и мощность = напряжение x ток. Следовательно, электрическая мощность связана с энергией, и единица измерения электрической энергии — ватт-секунды или джоулей .

Электрическая мощность также может быть определена как скорость передачи энергии. Если один джоуль работы либо поглощается, либо доставляется с постоянной скоростью в одну секунду, тогда соответствующая мощность будет эквивалентна одному ватту, поэтому мощность можно определить как «1 Джоуль / сек = 1 Вт».Тогда мы можем сказать, что один ватт равен одному джоулю в секунду, а электрическая мощность может быть определена как скорость выполнения работы или передачи энергии.

Электроэнергетика и энергетический треугольник

или найти различные индивидуальные количества:

Ранее мы говорили, что электрическая энергия определяется как ватт в секунду или джоулей . Хотя электрическая энергия измеряется в Джоулях, она может стать очень большой величиной при использовании для расчета энергии, потребляемой компонентом.

Например, если 100-ваттная лампочка остается включенной на 24 часа, потребляемая энергия будет 8 640 000 Дж (100 Вт x 86 400 секунд), поэтому префиксы, такие как килоджоулей, (кДж = 10 3 Дж) или мегаджоулей (МДж = 10 6 Дж), и в этом простом примере потребляемая энергия будет 8,64 МДж (мегаджоули).

Но имея дело с джоулями, килоджоулями или мегаджоулями для выражения электрической энергии, задействованная математика может закончиться некоторыми большими числами и множеством нулей, поэтому гораздо проще выразить потребляемую электрическую энергию в киловатт-часах.

Если потребляемая (или генерируемая) электрическая мощность измеряется в ваттах или киловаттах (тысячах ватт), а время измеряется в часах, а не в секундах, то единицей измерения электрической энергии будет киловатт-час (кВтч). Тогда наша 100-ваттная лампочка, показанная выше, будет потреблять 2400 ватт-часов или 2,4 кВт-ч, что намного легче понять в 8 640 000 джоулей.

1 кВт-ч — это количество электроэнергии, потребляемое устройством мощностью 1000 Вт за один час, которое обычно называют «единицей электроэнергии».Это то, что измеряется счетчиком коммунальных услуг, и это то, что мы, как потребители, покупаем у наших поставщиков электроэнергии, когда получаем свои счета.

киловатт-часов — это стандартные единицы энергии, используемые электросчетчиком в наших домах для расчета количества потребляемой электроэнергии и, следовательно, того, сколько мы платим. Таким образом, если вы включите электрический камин с нагревательным элементом мощностью 1000 Вт и оставите его включенным на 1 час, вы израсходуете 1 кВт-час электроэнергии. Если вы включите два электрокамина с элементами по 1000 ватт на полчаса, общее потребление будет равно количеству электроэнергии — 1 кВт · ч.

Итак, потребление 1000 Вт в течение одного часа потребляет такое же количество энергии, как 2000 Вт (вдвое больше) в течение получаса (половина времени). Затем, чтобы 100-ваттная лампочка потребляла 1 кВтч или одну единицу электроэнергии, ее нужно было бы включить в общей сложности на 10 часов (10 x 100 = 1000 = 1 кВтч).

Теперь, когда мы знаем, какова взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в цепи, в следующем руководстве, посвященном цепям постоянного тока, мы рассмотрим стандартные электрические единицы, используемые в электротехнике и электронике, чтобы мы могли рассчитать эти значения и убедитесь, что каждое значение может быть представлено кратными или частичными значениями стандартной единицы.

Как я могу рассчитать рабочий ток питания и рассеиваемую мощность? | Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation

Рассеиваемая мощность должна быть рассчитана на основании следующих двух значений:

  • Статический ток питания
  • Динамический ток питания

Рассеиваемая мощность может быть получена умножением указанного выше тока на напряжение, приложенное к ИС.

Статическое рассеяние мощности: P S
В то время как логические ИС КМОП находятся в статическом состоянии (т. Е. Пока его входной сигнал остается неизменным), в нем протекает небольшой ток, за исключением крошечного тока утечки, который протекает через внутреннюю обратную цепь. смещенный pn переход (известный как статический ток питания, I CC ). Статическая рассеиваемая мощность равна I CC , умноженная на напряжение питания.

P S = V CC x I CC
V CC : напряжение, приложенное к логической микросхеме
I CC : Статический ток питания указан в техническом описании

.

Динамическое рассеяние мощности
Динамический ток питания — это ток, который протекает в логике CMOS, когда его вход переходит между высоким и низким.Этот ток протекает во время зарядки и разрядки емкости. Необходимо учитывать как паразитную емкость (внутреннюю эквивалентную емкость), так и емкость нагрузки. Динамическое рассеяние мощности достигается умножением этого тока на напряжение, приложенное к P-канальному или N-канальному МОП-транзистору. Здесь для простоты значение V CC , при котором протекает максимальный ток, используется для расчета мощности.

Динамическое рассеяние мощности из-за емкости нагрузки (C L ): P L
P L рассеивается, когда внешняя нагрузка заряжается и разряжается, как показано на правом рисунке.
Количество заряда (Q), накопленного на емкости нагрузки, рассчитывается следующим образом:

QL = C L x V CC
C L : Емкость нагрузки

Пусть частота выходного сигнала равна f OUT (= 1 / TOUT). Тогда средний ток (IL) выражается следующим образом:

IL = QL / T = C L * V CC * f ВЫХОД

Следовательно, динамическое рассеивание мощности (P L ) составляет:

P L = V CC * IL = C L * V CC ^ 2 * f OUT

Если ИС имеет несколько выходов, ее динамическое рассеивание мощности можно рассчитать следующим образом:

P L = V CC ^ 2 * Σ (C Ln * f OUTn

Как оценить потребность в электроэнергии

Когда вы получаете счет за электроэнергию каждый месяц, вы можете не понимать, как именно была рассчитана общая сумма.Каждое устройство в вашем доме вносит свой вклад в общую сумму счета. Чтобы выяснить, какие приборы и устройства потребляют больше всего энергии, вы можете оценить общие требования к мощности для каждого устройства. Эта оценка также полезна для оценки требований к мощности для альтернативной или резервной системы энергоснабжения.

Оценить потребности в энергии и затраты на питание электронного устройства или прибора очень просто. На задней панели каждого устройства есть этикетка с указанием потребляемой мощности.Это число, которое вам понадобится, чтобы вычислить потребление энергии и требования. Наряду с ваттами вам нужно будет оценить количество часов в день, в течение которых устройство или прибор используется. Если вы предпочитаете не проверять все свои устройства вручную, вы можете приобрести устройство, которое поможет вам оценить потребление энергии. Эти устройства варьируются от простых устройств для измерения мощности до сложных решений для домашнего мониторинга. В этом посте мы предполагаем, что у вас нет доступа к сложному решению для домашнего мониторинга.Если вы новичок в чтении этикеток с энергопотреблением на задней панели своих приборов и устройств, просмотрите следующие несколько разделов с справочной информацией, чтобы получить представление об основах электротехники и терминологии.

Предпосылки: основы электротехники

Чтобы понять электрические термины, перечисленные на этикетках прибора или устройства, необходимо понять несколько электрических терминов. Основные термины: напряжение, ток и сопротивление:

.

Напряжение (Вольт): Разница в потенциальной энергии (заряде) между двумя точками в цепи.Одна точка имеет больше энергии, чем другая, и разница между точками называется напряжением. Напряжение измеряется в вольтах.
Ток (Ампер): Поток электронов (заряд) между двумя точками в цепи. Сила тока измеряется в амперах.
Сопротивление (Ом): Сопротивление — это электрическое сопротивление (сложность) между двумя точками проводника. Сопротивление измеряется в Ом.

Напряжение, ток и сопротивление связаны уравнением, называемым законом Ома:

V = I x R

где V — вольт, I — ток, а R — сопротивление.При описании напряжения, тока и сопротивления часто используется аналогия «вода, текущая в трубе». Ток аналогичен потоку воды, а напряжение — это давление в трубе. Когда напряжение (давление) выше, будет течь более сильный ток. На рисунке 1 показана аналогия с водой с (а) давлением (напряжением) без тока и (б) давлением (напряжением) и током.

Рисунок 1. Механическое изображение напряжения и тока.

Электроэнергия также может быть выражена в единицах мощности, называемых Вт .Ватт — это единица электрической мощности, представленная током в один ампер в цепи с разностью потенциалов в 1 вольт. Мощность связана с напряжением и током следующим уравнением:

P = I x V

где P — мощность, I — ток, а V — вольты. Мощность (электрическая энергия) измеряется в ваттах или киловаттах. Его также можно измерить с течением времени. Например, лампочка мощностью 60 Вт потребляет 60 Вт в определенный момент времени.Киловатт-час (кВтч) — это электрическая энергия, равная мощности, подаваемой одним киловаттом за один час.

Справочная информация: напряжение переменного и постоянного тока

Электрические концепции, которые мы описали до сих пор, являются примерами постоянного тока (DC) . Постоянный ток (DC) — это электрический ток, который течет линейно в постоянном направлении. Существует также другой тип тока, называемый переменным током (AC) , который отличается от постоянного тока, потому что он меняет направление.Рисунок 2 иллюстрирует разницу между этими двумя концепциями. Как показано, постоянное напряжение постоянно. Напряжение переменного тока имеет синусоидальную форму, что означает, что оно изменяется со временем.

Рисунок 2. Визуальная разница между постоянным и переменным напряжением.

Мы можем использовать предыдущую аналогию с водой для описания переменного тока; вместо воды, текущей по трубе, вода в трубе перемещается вперед и назад с помощью рукоятки, соединенной с поршнем.На рисунке 3 показана иллюстрация этой концепции. Брызги жидкости могут быть очень быстрыми — 50 или 60 циклов в секунду (50 или 60 Гц). Устройства с питанием от топливных элементов или батарей используют питание постоянного тока; однако устройства, которые подключаются к стене в наших домах, используют переменный ток.

Рисунок 3. Переменный ток Аналогия напряжения (напряжения) и тока.

Проверка необходимой энергии

Чтобы оценить использование энергии в вашем доме, могут помочь следующие источники:

• Счета за электричество
• Рейтинг оборудования
• Ожидаемые профили нагрузки

Посмотрев на свой счет за электроэнергию, вы можете увидеть, как ваши ватты меняются от месяца к месяцу в течение года.Ваше потребление энергии носит сезонный характер и зависит от того, где вы живете. Например, если вы живете в холодном климате, ваши зимние счета могут быть намного выше, чем ваши летние, из-за необходимости в тепле зимой. В жарком климате ваш летний счет может быть намного выше, чем ваш зимний, из-за того, что кондиционер работает все лето.

Каждый прибор или электронное устройство имеет паспортную табличку, на которой указаны напряжение, сила тока, частота и мощность. Обычно они расположены на задней панели устройства.Эти характеристики представляют собой максимальное количество мощности, которое может быть поставлено; следовательно, номинальная мощность, указанная на паспортной табличке, теоретически соответствует 100-процентному использованию. Многие устройства не работают со 100-процентной загрузкой; поэтому использование номинальных значений на паспортной табличке может привести к завышению требований к мощности. Пример паспортной таблички показан на Рисунке 4.

Рисунок 4. Паспортные таблички электронного устройства.

Хотя потребление энергии можно рассчитать на основе ваших счетов за электроэнергию и паспортных табличек устройства, фактические измерения дадут более точные данные.Фактические измерения нагрузки можно получить с помощью ватт-часов. Эти фактические измерения нагрузки часто используются для проектирования систем PV , топливных элементов и систем резервного питания от батарей. Фактическая нагрузка необходима для определения размера и стоимости системы альтернативной энергии . Часто разработчики систем рекомендуют потребителю изменить свои методы энергопотребления, чтобы минимизировать потребление энергии, чтобы фотоэлектрическая система могла быть спроектирована с учетом этих требований вместо установки более крупной системы для компенсации пикового использования.

Расчет потребления энергии

Общее количество энергии, потребляемой вашим домом, можно легко рассчитать с помощью шести простых шагов:

1. Укажите количество ватт для каждого устройства или электронного устройства (это называется «нагрузкой» для каждого устройства). Все существующие и планируемые электрические нагрузки должны быть идентифицированы.
2. Оцените среднесуточное использование (количество часов в день, в течение которых прибор или электронное устройство работают)
3. Умножьте мощность устройства на количество часов, в течение которых вы его используете (это даст вам определенное количество «ватт-часов»). Например, если вы используете телевизор на 120 Вт в течение двух часов в день. Вы можете умножить мощность на количество часов, используемых в день, чтобы получить 240 ватт-часов в день.
4. В вашем счете за электричество электричество указано в киловатт-часах. Чтобы сравнить потребление энергии в киловатт-часах, нам нужно будет преобразовать ватт-часы в киловатт-часы. Поскольку 1 киловатт равен 1000 ватт, разделите на 1000, чтобы преобразовать ватт-часы (Втч) в киловатт-часы (кВтч):

240 Втч / 1000 = 0.24 кВтч

5. Чтобы сравнить эти числа с вашим счетом за электроэнергию, нам нужно преобразовать это число в количество часов, которые прибор или устройство использует в месяц. Например, 0,24 кВтч x 30 дней = 7,2 кВтч в месяц.
6. Чтобы рассчитать затраты на электроэнергию и сравнить затраты с вашим счетом за электричество, посмотрите на свой счет за электричество, чтобы определить, сколько вы платите за киловатт-час. Если в вашем счете указано, что вы платите 0,12 доллара за киловатт-час, стоимость может быть оценена следующим образом: 7.2 кВтч в месяц x 0,12 доллара США за кВтч = 0,86 доллара США в месяц.

Вы можете организовать эти числа, как в Таблице 1 ниже.

Электрическая нагрузка Мощность (Вт) Среднее ежедневное использование (ч) Средняя дневная энергия (ватт-часы) Средняя дневная энергия (киловатт-часы) Среднемесячная энергия (киловатт-часы) Стоимость в месяц ($)
Телевидение 120 2 240 0.24 7,2 0,86

Таблица 1. Таблица для расчета среднесуточной энергии.

Заполнив Таблицу 1, вы можете получить хорошую оценку количества электроэнергии, которое вы используете каждый месяц, и связанных с этим затрат. Чтобы определить размер системы накопления энергии, вам также нужно будет посмотреть на требуемую пиковую мощность (максимальное количество энергии, которое может потребоваться в день) и продолжительность средней мощности (самый продолжительный период времени, в течение которого средняя мощность нужный).Среднее потребление энергии определяет общее количество энергии, потребляемой за день.

Заключение

В этом посте мы рассмотрели основные электрические термины, такие как напряжение, ток, сопротивление, мощность, постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Затем мы использовали эти концепции для расчета потребности в энергии для прибора или устройства. Эти потребности в энергии можно использовать для оценки общего потребления энергии и связанных с этим затрат на эту энергетическую нагрузку. Расчет этих требований может помочь вам сократить ваши счета за электроэнергию и помочь вам определить размер фотоэлектрической, резервной аккумуляторной батареи или другой альтернативной энергетической системы.

Автор: Д-р Коллин Шпигель

Доктор Коллин Шпигель — консультант по математическому моделированию и техническому письму (президент SEMSCIO) и профессор, имеющий докторскую степень. и степень магистра инженерных наук. Она имеет семнадцатилетний опыт работы в области инженерии, статистики, обработки данных, исследований и технического письма для многих компаний в качестве консультанта, сотрудника и независимого владельца бизнеса. Она является автором книг « Designing and Building Fuel Cells » (McGraw-Hill, 2007) и «PEM Fuel Cell Modeling and Simulation using MATLAB» (Elsevier Science, 2008).Ранее она владела Clean Fuel Cell Energy, LLC, организацией по топливным элементам, которая обслуживала ученых, инженеров и профессоров по всему миру.

Как рассчитать длину светодиодной ленты, которой будет управлять светодиодный блок питания

В этом видео мы покажем, как рассчитать длину светодиодной ленты, которую вы можете установить на свой блок питания.

Посмотрите наш новый видеоблог выше.

Сначала определите мощность светодиодной ленты на метр. Затем разделите общую мощность вашего блока питания на мощность на метр вашей полосы, чтобы определить, сколько метров этой полосы вы можете запустить от блока питания.

Мощность источника питания ÷ Мощность светодиодной ленты = Общее количество метров, которые вы можете использовать с этой полосы

E.G. Блок питания 200 Вт ÷ 12 Вт на метр светодиодной ленты = 16,6 м светодиодной ленты максимум для этого источника питания

Note : мы рекомендуем оставлять 10% запаса для блоков питания (это необязательно, но это помогает продлить срок службы блока питания). Таким образом, вы уберете 10% от суммы счета.

E.G. Источник питания 200 Вт ÷ 12 Вт на метр светодиодной ленты = 16,6 м светодиодной ленты максимум для этого источника питания — 10% = максимум 14,94 метра, включая дополнительный запас высоты

Какую мощность потребляет каждый метр моих светодиодных лент?

Если у вас уже есть светодиодная лента, но вы не знаете, какую мощность на метр используют ленты, вот общее руководство:

Напряжение обычно указывается на печатной плате светодиодной ленты в каждой точке разреза (12 В или 24 В).

Если напряжение не на плате, то посмотрите, сколько светодиодов находится между каждой точкой разреза — если на каждую точку разреза приходится 3 светодиода, полоски будут иметь напряжение 12 В, а если 6 светодиодов на точку разреза, то они будут 24в,

Убедитесь, что вы всегда используете правильное напряжение! Посмотри, что будет, если тебя здесь нет.

60 светодиодов на метр, ширина 8 мм = 4,8 Вт на метр

120 светодиодов на метр, ширина 8 мм = 9,6 Вт на метр

240 светодиодов на метр, ширина 10 мм / 12 мм = 19,2 Вт на метр

60 светодиодов на метр, ширина 10 мм / 12 мм = 14.4 Вт м / м

120 светодиодов на метр, ширина 10 мм / 12 мм = 24 Вт на метр

Это общее руководство, но оно будет правильным для подавляющего большинства светодиодных лент.

Если светодиоды мигают, причиной может быть используемое напряжение. Прочтите этот блог, чтобы узнать, почему …

Как рассчитать мощность моего блока питания, используя только силу тока и напряжение

Если у вас есть блок питания, который не отображает всю информацию, необходимую для вашей установки, вы можете определить недостающие числа, используя эти вычисления!

Ампер x напряжение = мощность

E.G. 8,33 А x 24 В = 199,9 Вт

Мощность ÷ напряжение = А

E.G. 200 Вт ÷ 24 В = 8,33 А

Почему InStyle LED?

Мы храним все наши светодиодные ленты для доставки на следующий день.

Вы можете предоставить нам любые эскизы / планы, и мы посоветуем наиболее экономичный способ подключения / управления.

Мы можем поговорить с любыми установщиками до, во время и после вашего проекта, чтобы ответить на любые вопросы.

Позвоните нам сегодня по телефону 0116 2799083 или по электронной почте [email protected]

Что нужно знать?

Даже если киловатты не то, о чем вы думаете каждый день, это определенно то, что влияет на вашу повседневную жизнь. Видите ли, ватт — это основная единица измерения электроэнергии. Термин «ватт» происходит от Джеймса Ватта из Шотландии, инженера, предпринимателя, мастера, производителя инструментов и ученого, которого часто называют отцом промышленной революции.Одно из его самых заметных достижений было около 1775 года, когда он изобрел паровой двигатель Ватта. Сегодня паровые турбины на тепловых электростанциях используют ту же технологию для преобразования тепловой энергии в механическую. Мы измеряем эту электрическую мощность в киловаттах.

В этом руководстве мы берем сложный вопрос о киловаттах и ​​упрощаем его до более понятных терминов. Здесь вы лучше поймете, что такое киловатты, а также мы рассмотрим такие вещи, как то, что мы измеряем в киловаттах, как мы конвертируем и вычисляем киловатты, и чем киловатты отличаются от киловатт-часов, мегаватт и гигаватт.

Что такое ватт?
Что такое киловатт?

источник

Прежде чем мы поговорим о киловаттах, давайте поговорим о ваттах (Вт). Ватты — это основная единица мощности, используемая для измерения электрической, тепловой и механической мощности. Один ватт равен одному джоулю, а также одному вольт-ампера. Все эти термины измеряют электрическую мощность.

Теперь давайте более подробно рассмотрим, что такое киловатт (кВт). Проще говоря, киловатт — это еще один термин, используемый для измерения мощности.Чаще всего мы используем киловатты для измерения мощности в жилых и коммерческих помещениях.

Имейте в виду, что приставка «килограмм» означает тысячу. Возможно, вам будет легче вспомнить, что один киловатт равен 1000 ватт электроэнергии, если задумываться о значении приставки. Например, микроволновая печь с этикеткой мощностью 1000 Вт требует для работы 1000 Вт мощности (или 1 кВт).

Как преобразовать ватты в киловатты?
Как перевести киловатты в ватты?

Преобразование ватт в киловатты настолько простое, как вы, возможно, догадались.Мы находим мощность в киловаттах P (кВт), разделив мощность в ваттах P (Вт) на 1000.

Вот формула для преобразования ватт в киловатты:

Например, если вы хотите преобразовать вашу посудомоечную машину мощностью 1500 Вт в киловатты, вы должны выполнить следующий расчет:

  • P (кВт) = 1500 Вт / 1000 = 1,5 кВт

Вот еще один способ подумать об этом, который может упростить математические вычисления. Добавьте десятичную точку в конце целого числа. В данном случае это 1500.Затем, поскольку в 1000, которая является числом, на которое вы делите, есть три нуля, вы переместите десятичную запятую на три цифры или три пробела влево. В итоге вы получите 1.500 или 1.5. Этот трюк позволяет легко преобразовать ватты в киловатты с помощью некоторых быстрых вычислений в уме.

Вот формула для преобразования киловатт в ватты:

Поскольку мы знаем, что один киловатт эквивалентен 1000 ватт, мы отменяем описанные выше операции, чтобы решить это уравнение.

Например, если вы знаете, что ваша посудомоечная машина потребляет 1,5 кВт, вы должны выполнить приведенное ниже уравнение, чтобы определить, что ваша посудомоечная машина имеет мощность 1500 Вт или для работы ей требуется мощность 1500 Вт.

  • Преобразование 1,5 кВт в ватт:
  • P (Вт) = 1000 × 1,5 кВт = 1500 Вт

Сколько киловатт в мегаватте?

источник

Мы используем мегаватты при измерении мощности в гораздо большем масштабе. Если вы хотите узнать, сколько энергии вырабатывает электростанция или сколько электроэнергии требуется для питания всего города, вы должны использовать мегаватты.Например, мощность типичной угольной электростанции составляет около 600 МВт.

Чтобы продолжить путь к простоте, используйте ту же формулу, которая использовалась выше, для преобразования киловатт в мегаватты (МВт). Это почему? Ну, потому что 1000 киловатт равны — как вы уже догадались — одному мегаватту.

Вот формула для преобразования киловатт в мегаватты:

Эта формула также означает, что если вы хотите преобразовать ватты в мегаватты, вы должны добавить в уравнение еще три нуля.Мощность в мегаваттах P (МВт) можно найти, разделив мощность в ваттах P (Вт) на 1000000.

Вот формула для преобразования ватт в мегаватты:

  • P (МВт) = P (Вт) / 1000000

Например, если вы конвертируете 100-ваттную лампочку в мегаватты, вы выполните следующий расчет:

  • P (МВт) = 100 Вт / 1000000 = 0,000100 МВт

Сколько мегаватт в гигаватте?

Предположим, вы ищете еще большую единицу измерения.В этом случае вы захотите использовать гигаватты, которые мы используем для измерения мощности, которую могут вырабатывать вместе большие электростанции или несколько станций. В 2012 году общая мощность электростанций США составляла около 1100 ГВт.

Вы, наверное, заметили здесь формирующийся узор. В этом случае у вас может быть хорошее представление о формуле преобразования мегаватт в гигаватты (ГВт). Если вы догадались, что в одном гигаватте 1000 мегаватт, вы будете правы. Этот забавный факт означает, что 1 гигаватт составляет 1 000 000 киловатт, а 1 гигаватт — 1 000 000 000 ватт.Ух!

Что такое киловатт-часы?
Киловатт-часы отличаются от киловатт?

источник

А вот здесь все может немного запутаться. Киловатт-час (кВтч) — это показатель того, сколько энергии используется. Однако на самом деле это не то же самое, что измерение количества киловатт, которое вы используете в час, потому что мощность и энергия не одно и то же. Вместо этого киловатт-час измеряет количество времени или количество энергии, необходимое для использования одного киловатта мощности.

Количество энергии, используемой при работе прибора на 1000 ватт в течение одного часа, равно одному киловатт-часу. Чем ниже мощность предмета, тем лучше.

Вот пример: если бы вы использовали 100-ваттную лампочку, она бы потребляла один киловатт-час энергии после 10 часов использования. Но если вы перешли на более энергоэффективную лампочку, которой требуется всего 40 Вт для производства того же количества света, для использования одного кВтч энергии потребуется 25 часов. Представьте себе, какой экономии энергии вы можете добиться, отключив все лампочки в доме.

Как и при измерении энергопотребления, при расчете количества потребляемой или производимой энергии в более крупном масштабе вы должны использовать мегаватт-часы (МВтч) или гигаватт-часы (ГВтч).

Как рассчитать энергопотребление электрического прибора?

Как рассчитывается мое потребление энергии в киловатт-часах?

Подобно тому, как один киловатт равен 1000 ватт мощности, один киловатт-час эквивалентен 1000 ватт, или джоулям, энергии, потребляемой в течение одного часа.Если вы хотите преобразовать ватты в киловатт-часы, чтобы узнать, сколько энергии ваша кофеварка потребляет каждый день, вам нужно умножить потребляемую мощность в ваттах на количество использованных часов. Затем разделите это число на 1000.

Вот формула для расчета ватт в киловатт-часах:
  • кВтч = (Вт × час) ÷ 1000

Например, чтобы найти 1 200 Вт кВтч за 3 часа:

  • кВтч = (1,200 × 3) ÷ 1,000

Как преобразовать потребление энергии в киловатт-часах в ватты?

Предположим, вы хотите сделать обратное, чтобы определить, сколько ватт у вашей кофеварки, исходя из ее киловатт-часов.В этом случае вы легко можете сделать это, внеся несколько простых изменений в формулу.

Для этого преобразования умножьте использованную энергию в кВтч на 1000, чтобы найти потребление энергии в ватт-часах. Затем вы должны разделить это число на количество часов, в течение которых вы его использовали.

Вот формула для расчета киловатт-часов в ватты:

  • Вт = (кВт · ч × 1000) ÷ час

Например: давайте найдем мощность в ваттах для 3.6 кВтч энергии используется за 3 часа.

  • Вт = (3,6 кВтч × 1000) ÷ 3 часа

Сколько стоит один киловатт-час электроэнергии?

источник

Большинство коммунальных предприятий рассчитывают ваш счет за электроэнергию на основе того, сколько киловатт-часов или единиц энергии вы используете каждый месяц. Поскольку научная единица энергии измеряется в джоулях, вы часто будете видеть потребление энергии, указанное в джоулях, в вашем счете за электроэнергию. Помните, что один джоуль равен одному ватту.Если вы можете преобразовать ватты в киловатт-час, вы можете предсказать, сколько может стоить работа ваших различных электроприборов и устройств.

На основе последних данных о ценах на электроэнергию, предоставленных Управлением энергетической информации США, был составлен отчет о тарифах Choose Energy®. В отчете показано, сколько затрат на электроэнергию зависит от вашего местоположения.

В 2020 году жители Айдахо платили самые низкие средние тарифы на электроэнергию в США — 9,67 цента за кВтч. Напротив, больше всех платили жители Гавайев: их средний тариф на электроэнергию в 2020 году составил около 28.84 цента за кВтч.

Как рассчитать потребление электрического прибора?
Как мне оценить, какой будет мой счет за электричество?

Давайте возьмем среднюю национальную ставку около 13 центов за кВтч, чтобы рассчитать, сколько стоит электричество 100-ваттной лампочки каждый час. Поскольку для работы требуется 100 ватт мощности — чтобы преобразовать мощность в ваттах в киловатт-часы, — вы умножите 100 ватт на один час. Затем вы разделите на 1000, чтобы найти потребление энергии в кВтч.

  • Энергия = (100 × 1) ÷ 1000
  • Почасовая стоимость = стоимость электроэнергии за кВтч ÷ потребление энергии в кВтч
  • Почасовая стоимость = 0,13 долл. США ÷ 0,1 кВтч
  • Почасовая стоимость = 1,3 цента

Если электричество стоит 13 центов за киловатт-час, то 100-ваттная лампочка будет стоить 1,3 цента за каждый час работы. Большинство счетов за электричество рассчитываются ежемесячно. Чтобы оценить ежемесячные расходы, выполните следующие действия:

  1. Оцените, сколько часов в день вы в среднем используете эту лампочку.(Допустим, 5 часов).
  2. Умножьте мощность лампочки в ваттах на среднее количество часов, которые вы используете в день вместо одного часа, указанного в приведенной выше формуле. (Скажем, ваша лампочка мощностью 60 Вт, значит, вы рассчитали 60 Вт x 5 часов).
  3. Решите приведенное выше уравнение, используя фактическую мощность вашей лампочки и фактическое среднее количество часов, которые вы используете эту лампочку в день. (60 x 5 = 300 ÷ 1000 = 0,3 кВтч).
  4. Разделите среднюю стоимость электроэнергии в вашем районе на среднюю дневную мощность вашей лампочки в кВтч.(0,13 $ ÷ 0,3 кВтч = 43 цента в день.
  5. Умножьте свой ответ на 30, чтобы получить среднемесячное значение кВтч для этой лампочки. В этом случае 0,43 доллара США x 30 дней = 3,90 доллара США. Если вы оставите 60-ваттную лампочку включенной в среднем на 5 часов в день, каждый день, вам будет стоить 3,90 доллара в месяц.
  6. Повторите это уравнение для всех лампочек, приборов и других электрических устройств в вашем доме.
  7. Сложите итоговую сумму, чтобы найти расчетные ежемесячные затраты на электроэнергию в киловатт-часах.Вы можете быть удивлены, увидев, как быстро все это складывается.

Сколько киловатт-часов используется в среднем домохозяйством в США в день?

источник

Теперь, когда вы знаете все о том, как рассчитать потребляемую вами энергию в кВтч, было бы интересно сравнить ваше энергопотребление с другими в Соединенных Штатах. Средний дом в США в 2019 году потреблял 887 киловатт-часов (кВтч) электроэнергии в месяц, что составляет почти 30 кВтч в день.Если вам интересно узнать, где вы находитесь по сравнению с другими в вашем регионе или штате, ознакомьтесь с этими данными, предоставленными Управлением энергетической информации США.

Сколько киловатт должен быть генератор, чтобы управлять домом?

Если вы живете в районе, подверженном погодным условиям, которые могут привести к отключению электроэнергии, вы можете немного успокоиться, купив генератор. Морозильные камеры, светильники, холодильники и колодезные насосы — это лишь некоторые из устройств, которые вы можете продолжать использовать во время отключения электроэнергии.

Наиболее ответственное домашнее оборудование может работать с генератором мощностью от 5000 до 7500 Вт. Если вы хотите, чтобы весь ваш дом продолжал работать, вам, вероятно, придется увеличить его. Если у вас меньше бытовой техники, возможно, вам удастся обойтись чем-то меньшим. Определение мощности необходимой вам техники поможет вам выяснить, какой размер генератора вам понадобится.

В чем разница между ваттами и усилителями?

Ватты и амперы, также известные как амперы, — это единицы измерения, используемые для измерения потребления или производства электроэнергии.Энергопотребление всех электронных устройств указано на этикетке в ваттах или амперах. Если на этикетке вашего устройства указаны усилители, вы можете рассчитать мощность, используя простую формулу.

Вот формула для расчета ампер в ватты:

Мощность = Ампер x 120

Например, если у вас есть устройство на 120 В с меткой на 20 А, это эквивалентно мощности 2400. В форме уравнения: 20 А x 120 В = 2400 Вт

Что такое пик в киловаттах?

источник

Пиковая мощность (кВт) — это скорость, с которой система может генерировать энергию во время максимальной производительности, то есть когда она работает с максимальной мощностью.Чаще всего мы используем кВт для солнечных систем электроснабжения. Эти системы имеют маркировку в пиковых киловаттах (кВт), чтобы потребители могли сравнить выходную мощность и размер различных фотоэлектрических панелей.

Система мощностью 2 кВт будет производить 2 кВт электроэнергии только при ярком солнечном свете, когда все условия оптимальны. Стандартные модули занимают около 6,25 квадратных метров площади на крыше на каждый кВт. Модули с более высокой эффективностью занимают всего пять квадратных метров кровельного пространства.

Как технологии меняют энергетику

Нет никаких сомнений в том, что технологии стремительно совершенствовались с годами. В энергетике дела обстоят точно так же. Давайте посмотрим на два отличных примера.

Сколько стоит зарядить Tesla?

Tesla существует с 2003 года, но теперь, когда электромобили становятся все более распространенными, они также становятся более доступными. Поскольку цены на газ растут, стоимость зарядки электромобилей снижается.Взгляните на этот пример, который объясняет, сколько стоит зарядить Tesla Model 3 на домашней зарядной станции:

  • Емкость аккумулятора составляет 75 кВт, а наш текущий средний тариф на электроэнергию, который мы собираемся использовать, составляет 13 центов за кВт · ч
  • Это означает, что ваша стоимость зарядки равна 75 x 0,13 доллара = 9,75 доллара за полную «заправку», которая позволит вам проехать примерно 240 миль.
  • Сравните зарядку Tesla с заправкой меньшего автомобиля с 12-галлонным бензобаком.Когда мы используем стоимость бензина в 3,85 доллара за галлон, становится ясно, что 46,20 доллара, которые вы тратите на заправку автомобиля (12 x 3,85 доллара = 46,20 доллара), намного дороже, чем использование зарядной станции Tesla. Это может дать вам 300-400 миль времени в пути, но даже двойная зарядка Tesla составляет менее половины стоимости одного бака бензина.
  • Бонус: управляя электромобилем, вы уменьшите выбросы углекислого газа и станете участником борьбы с изменением климата.

Измерить потребление энергии просто с помощью интеллектуального счетчика

Интеллектуальные счетчики автоматически отправляют ваши дневные и почасовые данные об энергопотреблении в центральную компьютерную систему вашей коммунальной компании. Эта технология предоставляет данные в режиме реального времени, позволяя обеим сторонам подробно изучить текущие привычки использования, устраняя необходимость в показаниях счетчиков.

Интеллектуальные счетчики позволяют потребителям получать информацию о том, как, когда и где используются коммунальные услуги, что упрощает внесение изменений при необходимости.

Теперь вы знаете киловатт

источник

Теперь, когда вы знаете, как использовать свои новые знания о киловаттах для экономии энергии, вам может быть интересно узнать о других способах экономии на счетах за электроэнергию. Посетите рынок энергосбережения, где легко изучить варианты энергопотребления, а также узнайте больше о том, как начать свой путь к энергосбережению уже сегодня.

Принесено вам justenergy.com

Все изображения лицензированы Adobe Stock.
Рекомендуемое изображение:

Калькулятор одно- и трехфазного переменного тока

— Blackhawk Supply

Измерения должны быть точными при выборе электрооборудования или при работе с цепями. Если вы не любите считать кВт и ампер вручную — у нас есть решение! Наш онлайн-калькулятор мощности переменного тока может помочь вам преобразовать электрическую мощность в ток и наоборот для однофазной и трехфазной электроэнергии.

Ниже мы научим вас пользоваться нашим калькулятором мощности и расскажем о формулах для этих измерений.Давайте нырнем!

Как пользоваться калькулятором мощности?

Вы хотите преобразовать амперы в кВт (или наоборот) без математических вычислений? Без проблем!

Наш вычислитель однофазной и трехфазной мощности прост в использовании. Просто заполните поля необходимыми данными, включая тип тока, напряжение и коэффициент мощности. Калькулятор сделает все автоматически.

Калькулятор мощности переменного тока — от кВт до А

  • Тип тока
    • AC — Расчет однофазной мощности
    • AC — Расчет трехфазной мощности
    • DC
  • Ток в амперах
  • Тип напряжения
    • Между линиями
    • Линия-нейтраль
  • Напряжение (в вольтах)
  • Введите коэффициент мощности
  • Показатели мощности (милливатты)
  • Результаты мощности (Вт)
  • Мощность (киловатт)

Амперы (А или ампер) и киловатты (кВт) — это два разных параметра электричества.Что они имеют в виду?

Ампер указывает количество тока, потребляемого нагрузкой. Киловатты — это количество энергии, потребляемой нагрузкой в ​​любой момент времени. Короче говоря, амперы измеряют ток, а киловатты измеряют мощность.

Как преобразовать токи в киловатты для электроэнергии трехфазного, однофазного переменного (AC) или постоянного (DC) тока?

киловатт не могут быть напрямую преобразованы в усилители. Величина тока или мощности зависит от коэффициента мощности, типа тока и типа напряжения.

Однако вы можете получить точные измерения, преобразовав эти показатели с помощью формул. В качестве альтернативы вы можете использовать наш трехфазный преобразователь киловатт в ампер, а также калькулятор однофазной мощности и мощности постоянного тока.

Что такое однофазная электроэнергия?

Фаза означает распределение электрической нагрузки от однофазного или трехфазного источника питания.

Однофазная электроэнергия обычно используется в бытовых электросетях, жилых домах и небольших офисах.Другими словами, он работает с приборами, которым требуется небольшое количество энергии (холодильники, лампы, обогреватели, телевизоры и тому подобное).

Стандарт однофазного распределения электроэнергии в США составляет 120 В переменного тока при частоте 60 Гц. Каждый герц означает количество изменений электричества, происходящих в проводе каждую секунду. Следует отметить, что питание переменного тока может переключать полярность, в отличие от питания постоянного тока.

Как рассчитать однофазную мощность?

Вот формулы, которые можно использовать для расчета однофазной мощности.

Киловатт от усилителя

кВт = PF × A × V / 1000

В этой формуле количество мощности (в кВт) равно коэффициенту мощности нагрузки (PF), умноженному на фазный ток, измеренному в амперах (A), умноженному на действующее значение напряжения (В) и разделенному на 1000.

Ампер от Киловатта

A = 1000 × кВт / (PF × V)

A означает фазный ток, который равен кВт (мощности), умноженному на 1000, затем разделенному на коэффициент мощности (PF), умноженный на действующее значение напряжения (V).

Что такое трехфазное питание переменного тока?

Трехфазная электроэнергия — это распространенный тип генерации и распределения электроэнергии переменного тока, широко используемый для нагрузок мощностью более 1000 Вт. В отличие от однофазного источника питания, трехфазное питание требует меньше алюминия или меди, имеет больший КПД проводника и выдерживает большие силовые нагрузки. Это также обеспечивает большую общую плотность, оптимизируя тем самым потребление энергии.

Для более точного расчета мощности формула для трехфазных приложений должна учитывать тип конфигурации мощности.Две наиболее распространенные конфигурации — это треугольник (используется только три провода) и wey (имеет четвертый нейтральный провод).

Трехфазный источник питания обычно используется в коммерческих и промышленных объектах с большими двигателями, производственным оборудованием, мощными кондиционерами и другими приложениями с большими нагрузками.

Теперь по основной теме. Как перевести амперы в киловатты в трехфазных цепях переменного тока (и наоборот)?

Как рассчитать 3-х фазную мощность?

Вот уравнения, которые можно использовать для расчета трехфазной мощности.Имейте в виду, что формула трехфазной мощности будет отличаться для линейного и нейтрального напряжений.

Киловатт от ампер (линейное напряжение)

кВт = √3 × PF × A × V / 1000

Мощность (кВт) равна квадратному корню из трех (√3), умноженному на коэффициент мощности (PF), умноженному на ток (амперы или А), умноженному на линейное среднеквадратичное напряжение (В), деленное на 1000.

Киловатт от ампера (линейное напряжение)

кВт = 3 × PF × A × V / 1000

Вы можете рассчитать трехфазную мощность от ампер до кВт с линейным напряжением так же, как с линейным напряжением.Единственное отличие состоит в том, что квадратный корень из трех (√3) заменяется числом три (3), а среднеквадратичное значение между фазами заменяется среднеквадратичным напряжением между фазами и нейтралью в уравнении.

Ампер в киловаттах (линейное напряжение)

A = 1000 × кВт / (√3 × PF × V)

Фазный ток (А) равен 1000 киловатт (кВт), деленных на квадратный корень из трех, умноженный на коэффициент мощности (PF), умноженный на линейное действующее значение напряжения (В).

А в Киловаттах (линейное напряжение)

A = 1000 × кВт / (3 × PF × V)

Для расчета трехфазного источника питания необходимо умножить 1000 на мощность (кВт), разделенную на троекратный коэффициент мощности, умноженный на среднеквадратичное напряжение между фазой и нейтралью (В).

Что такое коэффициент мощности?

Итак, мы несколько раз упоминали коэффициент мощности (PF) в формулах. Он относится к соотношению между реальной и кажущейся мощностью, рассеиваемой цепью переменного тока, к изделию с электрическим приводом.

Реальная мощность означает электрическую мощность, используемую устройствами, в то время как полная мощность означает электричество, подаваемое в цепь.

Значение коэффициента мощности колеблется от нуля до единицы, в зависимости от резистивной и реальной нагрузки.

  • Коэффициент мощности равен нулю (0), когда вся мощность является реактивной.
  • Коэффициент мощности равен единице (1), когда вся мощность является реальной (без реактивной мощности).

Как рассчитать коэффициент мощности?

Существует множество уравнений коэффициента мощности в зависимости от типа мощности и тока. Давайте рассмотрим все формулы коэффициента мощности.

Коэффициент мощности для синусоидального тока равен абсолютному значению косинуса полной фазы мощности. Фазовый угол кажущейся мощности будет обозначен как φ в формулах ниже.

Для расчета реальной мощности в ваттах:

Вт = | ВА | × PF = | VA | × | cos φ |

Реальная мощность равна полной мощности в вольт-амперах (ВА), умноженной на коэффициент мощности.

Активная импедансная нагрузка

PF (резистивная нагрузка) = P / | S | = 1

Реальная мощность резистивных импедансных нагрузок равна полной мощности (S) с коэффициентом мощности (PF), равным 1 (единице).

Вольт-ампер реактивный

Q = | ВА | × | sin φ |

Реактивная мощность (Q) в вольт-амперах, реактивная равна полной мощности в вольт-амперах (ВА), умноженной на синус фазового угла.

Однофазное питание

PF = | cos φ | = 1000 × кВт / (В × A)

Чтобы рассчитать коэффициент мощности для однофазной цепи, необходимо умножить 1000 на мощность в киловаттах (кВт), разделенную на действующее значение напряжения (В), умноженное на фазный ток в амперах (А).

Трехфазное питание (линейное)

PF = | cos φ | = 1000 × кВт / (√3 × В × A)

Расчет линейной трехфазной мощности для коэффициента мощности: 1000, умноженное на мощность в киловаттах (кВт), затем разделенное на квадратный корень из трех, умноженное на линейное среднеквадратичное напряжение (В), умноженное на фазный ток в усилители (А).

Трехфазное питание (фаза-нейтраль)

PF = | cos φ | = 1000 × кВт / (3 × В × А)

Чтобы измерить коэффициент мощности для трехфазной мощности между фазой и нейтралью, умножьте 1000 на киловатты (кВт), затем разделите на трехкратное действующее значение напряжения между фазой и нейтралью (В), умноженное на амперы (A).

Преобразование кВт в амперы

Вы хотите перевести киловатты в амперы? Эти данные можно рассчитать, используя простую формулу (при условии, что вам известен коэффициент мощности). Формула:

I = P / (√3 × PF × V)

В этом уравнении I означает ток (в амперах), P означает соответствующую мощность (измеренную в ваттах), PF — коэффициент мощности, а V — напряжение.

Если ваша мощность измеряется в тысячах ватт, будет проще преобразовать данные в ватты, умножив их на 1000. Вам также необходимо убедиться, что ваше напряжение измеряется в киловольтах (кВ).

Приведем пример, использующий формулу выше. Если ваш коэффициент мощности равен 0,8, мощность 1,5 кВт (1500 Вт) и постоянное напряжение 220 (В), расчет будет:

I = 1500 / (√3 × 0,8 × 220) = 4,92 А

Так же вы можете переводить ватты и киловатты в амперы.

Преобразование ампер в кВт

А теперь давайте сделаем наоборот. Для преобразования ампер в киловатты используйте следующую формулу:

P = √3 × PF × I × V

Маркировка здесь такая же. P — мощность, коэффициент мощности — PF, I — ток (в амперах), а V — напряжение.

В нашем следующем примере мы будем использовать то же напряжение (220 В) и коэффициент мощности (0,8), а ток — 4,92 А. А теперь конвертируем амперы в киловатты:

.

P = √3 × 0.8 × 4,92 × 220 = 1500 Вт = 1,5 кВт

Заключение

Как видите, вычислить и преобразовать амперы в киловатты и наоборот довольно просто. Однако использование формул для расчета полной трехфазной мощности может занять немного времени.

Если вы хотите получить точные измерения без каких-либо проблем — воспользуйтесь нашим онлайн-калькулятором мощности переменного тока, так как он поможет вам найти лучшие источники электропитания для ваших систем.

Blackhawk Supply предлагает широкий ассортимент климатического, сантехнического и электрического оборудования.Выбирайте реле, корпуса, трансформаторы, блоки питания и другие устройства!

Руководство по расчету рассеиваемой мощности полевого МОП-транзистора в мощных транзисторах

Аннотация: Силовые полевые МОП-транзисторы являются неотъемлемой частью любых импульсных источников питания большой мощности, используемых в портативных устройствах. Кроме того, эти полевые МОП-транзисторы сложно подобрать для ноутбуков с минимальной способностью к рассеиванию тепла. В этой статье представлены пошаговые инструкции для расчета рассеиваемой мощности этих полевых МОП-транзисторов и определения температуры, при которой они работают.Затем он иллюстрирует эти концепции, поэтапно рассмотрев конструкцию одной фазы 30 А многофазного синхронно-выпрямленного понижающего источника питания ядра ЦП.

Пожалуй, самая сложная проблема, с которой сталкиваются разработчики портативных источников питания, — это питание современных высокопроизводительных процессоров. В последнее время токи питания ЦП удваиваются каждые два года. Фактически, сегодняшним портативным основным источникам питания может потребоваться до 60 А или более при напряжении от 0,9 В до 1,75 В. Но в то время как текущие требования неуклонно росли, места, доступного для источников питания, не стало — факт, который привел к тому, что тепловые конструкции были доведены до предела и даже дальше.

Источники питания с таким высоким током обычно разбиты на две или более фазы, при этом каждая фаза обрабатывается в диапазоне от 15 до 30 А. Такой подход упрощает выбор компонентов. Например, источник на 60 А по сути становится двумя источниками на 30 А. Но поскольку такой подход не создает дополнительного пространства на плате, он вряд ли облегчит задачу теплового проектирования.

МОП-транзисторы — это наиболее сложные для спецификации компоненты для сильноточных источников питания. Это особенно верно для портативных компьютеров, в которых радиаторы, вентиляторы, тепловые трубки и другие средства отвода тепла обычно предназначены для самого процессора.Таким образом, источник питания часто сталкивается с ограниченным пространством, неподвижным воздухом и теплом от соседних компонентов. Более того, нет ничего, что могло бы способствовать рассеиванию мощности, кроме минимального количества меди на печатной плате под источником питания.

Выбор полевого МОП-транзистора начинается с выбора устройств, способных выдерживать требуемый ток при соответствующем пути рассеивания тепла. Выбор заканчивается количественной оценкой необходимого тепловыделения и обеспечением пути рассеяния. В этой статье представлены пошаговые инструкции для расчета рассеиваемой мощности этих полевых МОП-транзисторов и определения температуры, при которой они работают.Затем он иллюстрирует эти концепции, поэтапно рассмотрев конструкцию одной фазы 30 А многофазного синхронно-выпрямленного понижающего источника питания ядра ЦП.

Расчет рассеиваемой мощности полевого МОП-транзистора

Чтобы определить, подходит ли полевой МОП-транзистор для конкретного применения, вы должны рассчитать его рассеиваемую мощность, которая состоит в основном из резистивных потерь и потерь переключения:

PD УСТРОЙСТВО ВСЕГО = PD РЕЗИСТИВНОЕ + PD КОММУТАЦИЯ

Поскольку Рассеиваемая мощность полевого МОП-транзистора во многом зависит от его сопротивления в открытом состоянии, R DS (ON) , расчет R DS (ON) кажется хорошим местом для начала.Но R DS (ON) MOSFET зависит от температуры его перехода, T J . В свою очередь, T J зависит как от мощности, рассеиваемой в полевом МОП-транзисторе, так и от теплового сопротивления, JA , полевого МОП-транзистора. Так что трудно понять, с чего начать. Поскольку несколько членов при расчете рассеиваемой мощности взаимозависимы, для определения этого числа полезен итерационный процесс (, рис. 1, ).


Рис. 1. Эта блок-схема представляет итерационный процесс, с помощью которого выбирается каждый из полевых МОП-транзисторов (синхронный выпрямитель и переключающий полевой МОП-транзистор).Во время этого процесса предполагается температура перехода каждого полевого МОП-транзистора, и рассчитываются рассеиваемая мощность полевого МОП-транзистора и допустимая температура окружающей среды. Процесс заканчивается, когда допустимая температура окружающей среды равна или немного превышает максимальную температуру, ожидаемую внутри корпуса, в котором находится блок питания и схемы, которые он питает.

Итерационный процесс начинается с того, что сначала предполагается температура перехода для каждого полевого МОП-транзистора, а затем вычисляется индивидуальная рассеиваемая мощность каждого полевого МОП-транзистора и допустимая температура окружающей среды.Процесс заканчивается, когда допустимая температура окружающего воздуха равна или немного превышает ожидаемую максимальную температуру внутри корпуса, в котором находится блок питания и другие схемы, которые он питает.

Может показаться заманчивым сделать расчетную температуру окружающей среды как можно более высокой, но обычно это не лучшая идея. Для этого потребуются более дорогой полевой МОП-транзистор, больше меди под полевым МОП-транзистором или перемещение большего количества воздуха с помощью более крупного и более быстрого вентилятора — все это неоправданно.

В некотором смысле, предположение о температуре перехода MOSFET и последующий расчет соответствующей температуры окружающей среды влечет за собой работу в обратном направлении.В конце концов, температура окружающей среды определяет температуру перехода полевого МОП-транзистора, а не наоборот. Однако вычисления, необходимые при запуске с предполагаемой температурой перехода, выполнить легче, чем при запуске с предполагаемой температурой окружающей среды и работе оттуда.

Как для переключающего полевого МОП-транзистора, так и для синхронного выпрямителя выберите максимально допустимую температуру перехода кристалла T J (HOT) , чтобы использовать ее в качестве отправной точки для этого итеративного процесса. В большинстве таблиц данных MOSFET указано максимальное значение R DS (ON) при + 25 ° C.Но недавно в некоторых документах на полевые МОП-транзисторы указаны максимальные значения при + 125 ° C. MOSFET R DS (ON) увеличивается с ростом температуры, демонстрируя типичные температурные коэффициенты в диапазоне от 0,35% / ° C до 0,5% / ° C (, рис. 2, ).


Рисунок 2. Типичные температурные коэффициенты сопротивления открытого МОП-транзистора мощности находятся в диапазоне от 0,35% на градус (черная линия) до 0,5% на градус (красная линия).

В случае сомнений используйте более неблагоприятный температурный коэффициент и спецификацию MOSFET + 25 ° C (или ее спецификацию + 125 ° C, если имеется), чтобы рассчитать приблизительный максимум R DS (ON) при выбранном вами T J (HOT) :

RDS (ON) HOT = R DS (ON) SPEC [1 + 0.005 × (T J (HOT) — T SPEC )]

где R DS (ON) SPEC — сопротивление открытого МОП-транзистора, используемое для расчета, а T SPEC — температура, при которой R DS (ON) SPEC указан. Используйте рассчитанное значение R DS (ON) HOT для определения рассеиваемой мощности синхронного выпрямителя и переключаемых полевых МОП-транзисторов, как описано ниже.

В следующих параграфах обсуждается расчет рассеиваемой мощности каждого полевого МОП-транзистора при его предполагаемой температуре кристалла с последующими дополнительными шагами для завершения этого итеративного процесса.(Вся процедура подробно описана на рисунке 1.)

Рассеиваемая мощность синхронного выпрямителя

Для всех нагрузок, кроме самых легких, напряжение сток-исток полевого МОП-транзистора синхронного выпрямителя ограничивается задерживающим диодом во время включения и выключения. Таким образом, синхронный выпрямитель не несет потерь на переключение, что упрощает расчет его рассеиваемой мощности. Следует учитывать только резистивные потери.

Наихудшие потери возникают при максимальной скважности синхронного выпрямителя, которая возникает, когда входное напряжение достигает максимума.Используя синхронный выпрямитель R DS (ON) HOT и его коэффициент заполнения, а также закон Ома, вы можете рассчитать его приблизительную рассеиваемую мощность:

PD SYNCHRONOUS RECTIFIER = [I LOAD ² × R DS (ON) HOT ] × [1 — (V OUT / V INMAX )]

Рассеиваемая мощность переключаемого полевого МОП-транзистора

Резистивные потери переключающего MOSFET рассчитываются так же, как и у синхронного выпрямителя, с использованием его (другого) коэффициента заполнения и R DS (ON) HOT :

PD RESISTIVE = [I LOAD ² × R DS (ON) HOT ] × (V OUT / V IN )

Расчет потерь переключения переключаемого MOSFET затруднен, поскольку он зависит от многих трудно поддающихся количественной оценке и обычно неуказанных факторов, которые влияют как на включение, так и выключение.Используйте грубое приближение в следующей формуле в качестве первого шага в оценке полевого МОП-транзистора и проверьте производительность на лабораторном стенде:

PD ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ = (C RSS × V IN ² × f SW × I НАГРУЗКА ) / I GATE

, где C RSS — емкость обратной передачи полевого МОП-транзистора (параметр из таблицы данных), f SW — частота переключения, а I GATE — приемник драйвера затвора полевого МОП-транзистора. / истоковый ток на пороге включения полевого МОП-транзистора (V GS плоской части кривой заряда затвора).

После того, как вы сузили выбор до определенного поколения полевых МОП-транзисторов на основе стоимости (стоимость полевого МОП-транзистора во многом зависит от конкретного поколения, к которому он принадлежит), выберите устройство в этом поколении, которое минимизирует рассеиваемую мощность. Это устройство с равными резистивными и коммутационными потерями. Использование полевого МОП-транзистора меньшего размера (более быстрого) больше увеличивает резистивные потери, чем снижает потери переключения; устройство большего размера (с низким R DS (ON) ) увеличивает коммутационные потери больше, чем снижает резистивные потери.

Если V IN меняется, рассчитайте рассеиваемую мощность переключаемого MOSFET как для V IN (MAX) , так и для V IN (MIN) . В худшем случае рассеяние мощности полевого МОП-транзистора произойдет при минимальном или максимальном уровне входного напряжения. Рассеивание является суммой двух функций: рассеиваемого сопротивления, которое является самым высоким при V IN (MIN) (более высокий коэффициент заполнения), и рассеяния при переключении, которое является наибольшим при V IN (MAX) (из-за член В IN ²).Оптимальный выбор имеет примерно равные рассеяния на крайних значениях V IN , уравновешивая резистивные и коммутационные рассеяния во всем диапазоне V IN .

Если рассеивание на V IN (MIN) значительно выше, то преобладают резистивные потери. В этом случае рассмотрите возможность переключения MOSFET большего размера (или нескольких параллельно включенных) для более низкого R DS (ON) . Но если потери на V IN (MAX) значительно выше, рассмотрите возможность уменьшения размера переключаемого MOSFET (или удаления MOSFET, если используется несколько устройств), чтобы позволить ему переключаться быстрее.

Если резистивные и коммутационные потери сбалансированы, но все еще слишком высоки, есть несколько способов действовать:

  • Измените определение проблемы. Например, переопределите диапазон входного напряжения.
  • Измените частоту переключения, чтобы снизить потери переключения, что, возможно, позволит использовать больший и меньший R DS (ON) переключающий полевой МОП-транзистор.
  • Увеличьте ток драйвера затвора, возможно, снизив коммутационные потери. Собственное внутреннее сопротивление затвора полевого МОП-транзистора, которое в конечном итоге ограничивает ток драйвера затвора, накладывает практический предел на этот подход.
  • Используйте улучшенную технологию MOSFET, которая может одновременно переключаться быстрее, имеет более низкое R DS (ON) и меньшее сопротивление затвора.
Точная настройка размера полевого МОП-транзистора сверх определенной точки может оказаться невозможной из-за ограниченного выбора устройств. В конечном счете, необходимо рассеивать наихудшую мощность полевого МОП-транзистора.

Термическое сопротивление

Следующим шагом является расчет температуры окружающего воздуха, окружающей каждый полевой МОП-транзистор, что приведет к достижению предполагаемой температуры перехода полевого МОП-транзистора.(См. Итерационный процесс определения правильных полевых МОП-транзисторов как для синхронного выпрямителя, так и для переключающего полевого МОП-транзистора на рис. 1 выше.) Для выполнения этого расчета сначала определите тепловое сопротивление перехода к окружающей среде, JA , каждого полевого МОП-транзистора. .

Термическое сопротивление трудно оценить. Хотя относительно легко измерить JA отдельного устройства на простой печатной плате, может быть трудно предсказать тепловые характеристики в реальном источнике питания в системе, где многие источники тепла конкурируют за ограниченные пути рассеивания.Если несколько полевых МОП-транзисторов используются параллельно, вы можете рассчитать их комбинированное тепловое сопротивление так же, как эквивалентное сопротивление двух или более параллельно подключенных резисторов.

Начните со спецификации MOSFET Θ JA . Для 8-выводных корпусов SO MOSFET с одним кристаллом значение JA обычно составляет около 62 ° C / Вт. Для других упаковок с тепловыми язычками или открытыми тепловыми пробками она может находиться в диапазоне от 40 ° C / Вт до 50 ° C / Вт (, таблица 1, ).

Таблица 1. Типичное термическое сопротивление корпусов полевых МОП-транзисторов

Упаковка JA (° C / Вт)
Минимальная занимаемая площадь
JA (° C / Вт)
1 дюйм 2 из 2 унций
Медь
JA (° C / Вт)
СОТ-23 (термическое усиление) 270 200 75
СОТ-89 160 70 35
СОТ-23 110 45 15
µMAX-8 / Micro8
(термическое усиление)
160 70 35
ЦСОП-8 200 100 45
SO-8
(термически усиленный)
125 62.5 25
Д-ПАК 110 50 3
D2-PAK 70 40 2
Примечание. Термическое сопротивление различается для отдельных устройств в одном и том же типе корпуса и среди аналогичных корпусов от разных производителей, в зависимости от механических характеристик корпуса, размера кристалла, а также метода монтажа и соединения. Внимательно изучите тепловую информацию в паспорте полевого МОП-транзистора.

Чтобы рассчитать превышение температуры кристалла полевого МОП-транзистора выше температуры окружающей среды, используйте следующее уравнение:

T Дж (ПОДЪЕМ) = PD ВСЕГО УСТРОЙСТВА × Θ JA

Затем вычислите температуру окружающей среды, при которой кристалл будет достигают предполагаемого T J (HOT) :

T AMBIENT = T J (HOT) — T J (RISE)

Если расчетное T AMBIENT ниже, чем максимальное заданное значение окружающей среды для шкафа температуры (это означает, что максимальная заданная температура окружающей среды корпуса приведет к превышению предполагаемого значения T J (HOT) полевого МОП-транзистора), вы должны выполнить одно или несколько из следующих действий:

  • Увеличьте предполагаемое значение T J (HOT) , но не выше максимума, указанного в паспорте.
  • Уменьшите рассеиваемую мощность полевого МОП-транзистора, выбрав более подходящий МОП-транзистор.
  • Уменьшите Θ JA за счет увеличения воздушного потока или количества меди вокруг полевого МОП-транзистора.
Пересчитайте T AMBIENT . (Использование электронной таблицы упрощает несколько итераций, которые обычно требуются для выбора приемлемой конструкции.)

В качестве альтернативы, если расчетное значение T AMBIENT на значительную величину выше максимальной заданной температуры окружающей среды шкафа, можно выполнить любые или все следующие дополнительные шаги. приниматься:

  • Уменьшите предполагаемое значение T J (HOT) .
  • Уменьшите количество меди, выделяемой для рассеивания мощности полевого МОП-транзистора.
  • Используйте менее дорогой полевой МОП-транзистор.
Эти последние шаги являются необязательными, поскольку в этом случае полевой МОП-транзистор не будет поврежден чрезмерной температурой. Однако эти шаги уменьшают как площадь платы, так и стоимость, пока расчетная T AMBIENT остается выше максимальной температуры корпуса с некоторым запасом.

Самый большой источник неточности в этой процедуре — фунтов стерлингов JA . Внимательно прочтите все примечания в техническом паспорте, связанные со спецификацией Θ JA .Стандартные технические характеристики предполагают, что устройство установлено на медной плите 1 на 2 унции. Медь выполняет большую часть рассеиваемой мощности, и различное количество меди резко меняет Θ JA . Например, Θ JA D-Pak может иметь температуру 50 ° C / Вт при 1 дюйм² меди. Но с медью, лежащей только в основании корпуса, JA более чем удваивается (Таблица 1).

При параллельном подключении нескольких полевых МОП-транзисторов, JA зависит в основном от медной поверхности, к которой они монтируются.Эквивалент Θ JA для двух устройств может быть вдвое меньше, чем для одного устройства, но только если площадь медных проводов также увеличена вдвое. То есть добавление параллельного полевого МОП-транзистора без дополнительных медных половин R DS (ON) , но гораздо меньше изменений Θ JA .

Наконец, в спецификациях Θ JA предполагается, что никакие другие устройства не выделяют тепло в площадь рассеивания меди. При высоких токах каждый компонент в цепи питания, даже медь на печатной плате, выделяет тепло. Чтобы избежать перегрева полевых МОП-транзисторов, внимательно оцените значение q JA , которое реально может быть достигнуто в физической ситуации, и примите во внимание следующее:

  • Изучите доступную тепловую информацию выбранного полевого МОП-транзистора.
  • Проверьте, есть ли место для дополнительных медных проводов, радиаторов и других устройств.
  • Определите, возможно ли увеличить поток воздуха.
  • Посмотрите, вносят ли другие устройства значительный вклад в предполагаемый путь рассеивания тепла.
  • Оценить избыточный нагрев или охлаждение от близлежащих компонентов и помещений.

Пример проектирования

Блок питания ядра ЦП, показанный на , рис. 3 выдает 1,5 В при 60 А. Два идентичных силовых каскада на 30 А, работающих на частоте 300 кГц, обеспечивают выходной ток 60 А.ИС MAX1544 управляет двумя ступенями в одном решении, используя две фазы, которые не совпадают по фазе на 180 °. Диапазон входного напряжения составляет от 7 В до 24 В с указанной максимальной температурой окружающей среды корпуса + 60 ° C.


Рис. 3. Полевые МОП-транзисторы для этого понижающего импульсного стабилизатора были выбраны с использованием итерационного процесса, описанного в этой статье. Разработчики плат обычно используют этот тип импульсного стабилизатора для питания современных высокопроизводительных процессоров.

Синхронный выпрямитель состоит из двух параллельно включенных полевых МОП-транзисторов IRF6603 с общим максимальным значением R DS (ON) , равным 2.75 мОм при комнатной температуре и примерно 4,13 мОм при + 125 ° C (предполагаемое значение T J (HOT) ). При максимальном коэффициенте заполнения 94%, токе нагрузки 30 А и максимальном сопротивлении R DS (ON) 4,13 мОм эти параллельно включенные полевые МОП-транзисторы рассеивают около 3,5 Вт. Поставляемый с медным покрытием 2 дюйма² для рассеивания этой мощности, общий Θ JA должен быть около 18 ° C / Вт. Обратите внимание, что это значение термического сопротивления взято из таблицы данных MOSFET. Повышение температуры комбинированных полевых МОП-транзисторов составит примерно + 63 ° C, поэтому такая конструкция будет работать при температуре окружающей среды до + 60 ° C.

Коммутирующий полевой МОП-транзистор имеет два параллельно включенных МОП-транзистора IRF6604 с суммарным максимальным сопротивлением R DS (ON) 6,5 мОм при комнатной температуре и примерно 9,75 мОм при + 125 ° C (предполагаемое значение T J (HOT) ). Комбинированный C RSS — 380 пФ. Драйверы затвора MAX1544 с сопротивлением 1 Ом выдают примерно 1,6 А. При V IN = 7 В резистивные потери составляют 1,63 Вт, а потери при переключении составляют примерно 0,105 Вт. При напряжении V IN = 24 В резистивные потери составляют 0,475 Вт, а потери переключения составляют приблизительно 1.23Вт. Общие потери в каждой рабочей точке входа примерно равны, и в худшем случае общие потери составляют 1,74 Вт при минимальном V IN .

При JA около 28 ° C / Вт ожидаемое повышение температуры составляет + 46 ° C, что позволяет работать при температуре окружающей среды около + 80 ° C. При температуре окружающей среды выше, чем максимальная заданная температура корпуса, разработчик может решить уменьшить площадь меди, выделенную для полевого МОП-транзистора, хотя этот шаг не является обязательным.Медные области в этом примере требуются только для полевых МОП-транзисторов. Если другие устройства будут рассеивать тепло в этих областях, вероятно, потребуется больше медной поверхности. Если места для дополнительной меди нет, уменьшите общую рассеиваемую мощность, распределите тепло в области с низким тепловыделением или используйте активные средства для отвода тепла.

Ваш комментарий будет первым

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.