Teljesítmény vs feszültség: Összehasonlító elemzés és tények

Ez a cikk részletesen tárgyalja a teljesítmény és a feszültség közötti kapcsolatot, például a teljesítmény és a feszültség, a meddő teljesítmény, a motor teljesítménye, a teljesítménytényező stb.

A teljesítmény és a feszültség összehasonlítása:

PowerFeszültség
A teljesítmény az elnyelt vagy szolgáltatott energia aránya az idő függvényében. A feszültség két pont közötti potenciálesés.
A teljesítmény matematikai meghatározása az áramkör pillanatnyi feszültségének és pillanatnyi áramának szorzata vagy szorzata. A feszültség matematikai meghatározása (mint Ohm törvénye) az áramkör útvonalának vagy ágának ellenállásának és áramának szorzata vagy szorzata.
P =VI V = IR

A teljesítmény egyenlő a feszültséggel?

A feszültség a két pont közötti potenciálesés, míg a teljesítmény az elnyelt vagy szolgáltatott energia sebessége az idő függvényében.

Bármely áramkör pillanatnyi (vagy azonnali) teljesítménye a pillanatnyi (vagy azonnali) áram (i) és a pillanatnyi (vagy azonnali) feszültség (v) szorzataként írható le. A teljesítmény mértékegysége (vagy összetevője) a watt. A feszültség az elektromotoros erő, mértékegysége a Volt.

Mi a kapcsolata a feszültséggel és a teljesítménnyel?

A teljesítmény az energiafelvétel és -nyújtás sebessége az idő függvényében, mértékegysége a watt.

A teljesítmény és a feszültség kapcsolatának fizikából való meghatározásához ezt tudjuk

p = dw/dt

 Ahol p a teljesítmény wattban, w az energia joule-ban, t pedig az idő másodpercben.

p = dw/dt = vi

tehát p =vi

Itt p a pillanatnyi teljesítmény, változó időmennyiség, v a pillanatnyi feszültség, i pedig a pillanatnyi áram.

Az áram iránya és a feszültség polaritása határozza meg a teljesítmény előjelét. Ha a teljesítmény pozitív előjelű, akkor a teljesítményt egy elem figyeli. Ha a teljesítmény negatív előjelű, akkor bármely elem táplálja.

Fájl:RMS feszültség átlagos power.svg
Kép: OmegatronRMS feszültség átlagos teljesítményCC BY-SA 4.0

A passzív előjel-egyezmény szerint az áram a feszültségforrás pozitív polaritásán keresztül lép be; ha a teljesítmény pozitív, ami az elnyelő teljesítményt jelenti, és ha a teljesítmény negatív, akkor az azt jelenti, hogy az elem energiát szabadít fel vagy szolgáltat.

Teljesítménykorlát vs magfeszültség

A magfeszültség és a teljesítménykorlát kifejezések a mikroprocesszorok definíciói.

Teljesítményhatár a rendszer által megtermelhető vagy fogyasztható teljesítmény maximális nagysága. Egyes esetekben, amikor az energiafogyasztás meghaladja a processzor fajlagos teljesítményhatárait, akkor a processzor automatikusan csökkenti a magfrekvenciát, hogy minimálisra csökkentse a teljesítményt a szükséges tartományban.

Ugyanabban az időben, Magfeszültség egy feszültségspecifikusan meghatározott feszültségellátás a mikroprocesszor processzormagjához. Minden mikroprocesszornak van egy meghatározott magfeszültség-tartománya, ami azt mutatja, hogy a magfeszültség tartománya a gyártótól vagy a mikroprocesszor típusától függően változhat, ami azt jelenti, hogy a gyártó beállíthatja a processzort úgy, hogy a meghatározott magfeszültség tartományán belül bármilyen feszültséget használjon.

Teljesítménytényező szabályozás vs feszültségszabályozás

A feszültség szintje szabályozható a termelési abszorpció és a meddő teljesítmény áramlás szabályozásával egy áramkörben.

Különféle eszközök vagy módszerek a feszültségkeresés vezérlésére, mint a meddő teljesítmény forrása vagy nyelője, mint pl

  • tolatás kondenzátor szinkron kondenzátor.
  • Söntreaktorok.
  • Statikus var kompenzátorok. 
  • Vonali reaktancia kompenzátorok, például soros kondenzátorok. 
  • Indukciós szabályozók.
  • Csapváltó transzformátorok.

Teljesítménytényező szabályozás felhasználható a teljesítménytényező terhelés növelésére, javítva az elosztórendszer hatékonyságát. A teljesítménytényező szabályozásához induktorok, kondenzátorok, egyenirányítók stb.

Vannak speciális berendezések, amelyeket a teljesítménytényező szabályozására használnak. Ezek:

  • Statikus kondenzátorok,
  • Szinkron kondenzátor,
  • Fázis haladó.

Teljesítményveszteség vs feszültségesés

A feszültségesés az elektromos potenciál esése vagy csökkenése az áramkörben, míg a teljesítményveszteség az elektromos energia pazarlása.

Feszültségesés áramkörben általában a vezetőn átfolyó áram ellenállása okozza, vagy a vezeték tetszőleges hosszúságú vagy méretű vezeték, amelynek van némi ellenállása. A vezetéken áthaladó áram pedig a vezeték hosszának növekedésével feszültségesést okoz, az ellenállás nő, ami jelentős feszültségesést eredményez az áramkörben. Ugyanakkor a teljesítményvesztést az áramkör bármely meghibásodása vagy a teljes áramkör alacsony hatékonysága okozhatja. Az áramkiesést általában rövidzárlat, lépcsőzetes meghibásodás, biztosíték, zaj, nem kívánt áramveszteség stb. okozzák.

Az áramkörön belüli feszültségesés az egész áramkör impedanciájának értékével határozható meg. Ugyanakkor az áramkör teljesítményvesztesége meghatározható az áramkör bemeneti és kimeneti teljesítményének különbségével.

A feszültség növekedésével minden áram növekszik az áramkörön keresztül, ami nagyobb teljesítményveszteséget okozhat az áramkör bármely alkatrészében vagy vezetékében.

teljesítmény vs feszültség
Kép: "Magasfeszültség" by ElleFlorio licenc alatt van CC BY-SA 2.0

Teljesítmény DB vs feszültség DB

Feszültség- vagy teljesítményerősítés, vagy bármilyen erősítés az elektronikában definiálható db-ban.

A DB-ben (vagyis decibelben) kifejezett feszültségnövekedést a bemeneti feszültségszint (vagy a kimeneti elektromos potenciál szint) decibelben kifejezett kimeneti feszültségszintje (vagy bemeneti elektromos potenciálszintje) közötti különbségként határozhatjuk meg. 

Az érték megegyezik a Vout kimeneti feszültség és a Vin bemeneti feszültség arányának 20-szorosával.

db= 20 log10 Vo/Vi

Ahol Vo a kimeneti feszültség, vi pedig a bemeneti feszültség

A DB-ben mért teljesítménynövekedés az áramkör kimenetén generált teljesítmény decibelben és az áramkör decibelben kifejezett bemeneti teljesítménye közötti különbségként írható le.

A teljesítménynövekedés értéke megegyezik az áramkör kimenetén termelt teljesítmény és az áramkör bemeneti teljesítménye arányának közös logaritmusának 10-szeresével.

db= 10 log10 Po/Pi

Ahol Po az áramkör kimenetén termelt teljesítmény.

A Pi pedig az áramkör bemeneti teljesítménye.

Teljesítményerősítés vs feszültségerősítés

Néha a teljesítménynövelés nem egyértelmű a bemeneti és a kimeneti teljesítmény tekintetében.

A teljesítménynyereség Az áramkör teljesítménye a generált kimeneti teljesítmény és az áramkörre adott bemeneti teljesítmény arányaként írható le. A feszültségnövelés az áramkörben termelt kimeneti feszültség és az áramkörre kapcsolt bemeneti feszültség arányaként határozható meg.

Teljesítményerősítő vs feszültségerősítő

Az erősítő egy olyan eszköz, amelyet a jel teljes teljesítményének növelésére vagy növelésére használnak.

A feszültségerősítő az erősítő kimenetén lévő feszültségszint (vagy elektromos potenciálszint) emelésére szolgál. Kisjel-erősítőnek is nevezik. Az ebben az erősítőben használt csatolás RC csatolás. Míg egy teljesítményerősítőt használnak az erősítő kimeneti teljesítményszintjének növelésére, ezt az erősítőt nagy jelerősítőként is ismerik. Az ebben az erősítőben használt csatolás transzformátor csatolás.

A bemeneti jel nagysága a erősítő viszonylag kiterjedtebb, mint egy feszültségerősítő bemeneti jele. Bármely teljesítményerősítő béta értéke sokkal magasabb, mint egy feszültségerősítőé. A teljesítményerősítő hőleadása nagyobb, mint a feszültségerősítőé. A terhelési impedancia viszonylag nagyobb egy feszültségerősítőnél, mint egy teljesítményerősítőnél.

Áramkondicionáló vs feszültségszabályozó

A tápfeszültség-kondicionáló olyan eszköz, amely megvédi a készüléket a túlfeszültségtől vagy tüskéktől.

A teljesítmény-kondicionáló főként az áram minőségének javítására szolgál, amelyet hamarosan a terhelésre szállítanak. Az energiakondicionálók általában elektromágneses interferencia (EMI) és rádiófrekvenciás interferencia (RFI) szűréssel is rendelkeznek.

Fájl: Feedback op-amp voltage amplifier.png
Kép: Brews ohareVisszacsatolásos op-amp feszültségerősítőCC0 1.0

A feszültség szabályozó egy olyan eszköz, amellyel a feszültséget állandó értéken vagy előre meghatározott tartományon belül tartják. Az alacsonyabb feszültség vagy túlfeszültség befolyásolhatja az elektronikus eszközök teljesítményét vagy állapotát.

Egyes esetekben a teljesítmény-kondicionáló feszültségszabályozóval is felszerelhető más áramkörökkel együtt, amelyek legalább egy másik funkciót is ellátnak az energiaminőség javítása érdekében, mint például a zajleválasztás, a teljesítménytényező korrekciója, a tranziens impulzusvédelem stb.

Kép: NanitFeszültségszabályozó visszahajtásCC0 1.0

Dinamikus teljesítmény vs feszültség

A CMOS áramkör teljes teljesítménydisszipációja a dinamikus és statikus vagy szivárgásos teljesítmény disszipáció összege.

A dinamikus teljesítmény a CMOS áramkör teljes teljesítménydisszipációjának összetevője, amikor a CMOS áramkör logikai állapotát egyik logikáról a másikra változtatja. A dinamikus teljesítmény a tápfeszültség kapcsolási frekvenciájának és a tranzisztor kimeneti terhelésének a függvénye.

A dinamikus teljesítmény disszipáció a tápfeszültség viszonylatában a következőképpen definiálható 

P = CV2

Ahol V a tápfeszültség és f a kapcsolási frekvencia.

És a tápfeszültség csökken, a dinamikus teljesítmény is csökken.

Elektromos teljesítmény vs feszültség

Az elektromos energia úgy definiálható, mint az időegység alatt eloszlatott vagy megtermelt energia. A teljesítmény mérési összetevője a watt.

A elektromos erő Az áramkör feszültsége (vagy elektromos potenciálenergia) és az áramkörön áthaladó áram szorzataként írható le. Az áramkörön keresztüli teljesítmény teljesítménymérővel mérhető.

Feszültség két pont közötti potenciálesésként írható le. A feszültség mértékegysége Volt. A feszültség a Volt és a töltés szorzataként definiálható. Egy áramkör feszültsége e mérhető voltmérővel.

Szivárgási teljesítmény vs feszültség

A szivárgási teljesítmény az alkalmazott feszültség küszöbfeszültségének és a tranzisztor méretének függvénye. A szivárgási teljesítmény alacsonyabb üzemi feszültséggel csökkenthető.

CMOS-ban szivárgási teljesítmény, az áramot akkor fogyasztják, amikor a tranzisztor a küszöb alatti tartományban van, ami a küszöbérték alatti áramfogyasztást jelenti (áram a forrás és a leeresztő között a tranzisztor küszöbértéke alatt), és a CMOS tranzisztorban lévő fordított előfeszítési diódát szivárgási teljesítménynek nevezik. A szivárgási teljesítmény függhet a változástól tranzisztor küszöb feszültség. A szivárgási teljesítmény a nem kívánt szivárgási áram eredménye a küszöbcsatornában, amikor a tranzisztor nem működik.

Motor teljesítmény vs feszültség

Az elektromos motor olyan gép, amely átalakítja vagy átalakítja az energia elektromos formátumát az energia mechanikai formátumán belül.

A motor teljesítménye definiálható az egységnyi idő alatt előállított energia megőrzési sebességének szorzatával.

A teljesítmény és a feszültség közötti kapcsolat úgy definiálható, hogy a pillanatnyi feszültség és a pillanatnyi áram szorzata egyenlő a pillanatnyi teljesítménnyel, ha a motor teljesítménye állandó. Ennek ellenére, ha a feszültség csökken, akkor a motor árama nő, és ha a feszültség nő, a motor által felvett áram vagy a motor által termelt hő csökken. Ennek ellenére a nagyfeszültség telítheti a motor mágneses alkatrészét.

E-Twow elektromos motor
Kép jóváírása: "E-Twow elektromos motor" by kasparsdambis licenc alatt van CC BY 2.0

Ha fáziskülönbség van a feszültség és az áramerősség között, akkor a motor teljesítményét a teljesítménytényező áram és feszültség szorzataként határozzuk meg.

Mindaddig, amíg a motor elegendő áramot vesz fel a tápegységből, ugyanannyi teljesítmény generálódik, különböző feszültségértékekkel, azaz magasabb feszültséggel, ez nem jelenti azt, hogy a motor több energiát termel.

RF teljesítmény vs feszültség

Az RF power a rádiófrekvenciás teljesítmény rövidítése. A rádiófrekvencia bármely elektromos, mágneses vagy elektromágneses mező váltakozó áramának vagy feszültségének nagy rezgési sebessége.

A rádiófrekvenciás (RF) teljesítményerősítő egy olyan típusú erősítő, amely átalakítja vagy módosítja a kis teljesítményű rádiófrekvenciás jelet egy nagy teljesítményű rádiófrekvenciás jelben. 

Általában RF teljesítményerősítőt használnak az adó antennájában. A rádiófrekvenciás (vagy RF) teljesítményt vagy az RF teljesítményt általános értelemben dBm-ben írják le (a dBm a rádió- és mikrohullámú elektronikában használt teljesítmény logaritmikus egysége), meghatározott impedanciájú feszültséggel.

Az elektronikában a teljesítményt mW-ban mérik, és a feszültségesés segítségével határozható meg impedancia az RF áramkör teljesítménye az RF áramkörön keresztül a következőképpen definiálható

P = VxV/z

Ahol P a teljesítmény, V a feszültség és Z az impedancia.

Meddő teljesítmény vs feszültség

Keresztül erőháromszög, meghatározható a látszólagos teljesítmény, a valós teljesítmény és a meddő teljesítmény kapcsolata.

Határozzuk meg a meddőteljesítmény és a feszültség összefüggését! Egyfázisban AC áramkör Z impedanciájú terhelésnél, akkor a pillanatnyi áram és feszültség a következőképpen definiálható

i – sin wt

ahol I = V/Z

Most a terhelésre leadott pillanatnyi teljesítmény definiálható

p = iv = 2VIsinωtsin(ωt-θ)

A fenti egyenletben az I sin théta áram kvadratúra komponense a 2\omega frekvenciájú lordhoz nulla átlagértékű teljesítménylengés összetevője. A teljesítménynek ezt az összetevőjét meddőteljesítménynek nevezik.

Reaktív teljesítmény definiálható a forrás és a terhelés reaktív része közötti energiacsere mértékeként is.

A meddőteljesítmény oda-vissza kerül átvitelre a forrás és a terhelés között, ami veszteségmentes cserét jelent a forrás és a terhelés között; A meddőteljesítmény az ellenállásos terhelésnél nulla, míg a kapacitív terhelésnél nullánál kisebb és az induktív terhelésnél nagyobb a nullánál.

A meddőteljesítményt Q jelöli, a meddő teljesítmény mértékegysége pedig volt-amper meddő.

Általában a feszültség a meddőteljesítmény növekedésével nő, míg a feszültség csökken a meddőteljesítmény csökkenésével, amely primer feszültség egyenesen arányos a meddőteljesítménnyel, wHa a meddőteljesítmény állandó, a feszültség csökken, ami az áramerősség növekedését okozza az áramellátás fenntartásához, ami azt eredményezi, hogy bármely rendszer több meddőteljesítményt fogyaszt, ami a feszültség további csökkenését eredményezi.

Az AC áramkörben a feszültség szabályozása a meddőteljesítmény termelésének és elnyelésének fenntartásával történik.

Írj hozzászólást

E-mail címed nem kerül nyilvánosságra. Kötelező kitölteni *

Lapozzon a lap tetejére