Capacitatea electrică a sursei de alimentare

Capacitatea electrică a sursei de alimentare este curentul maxim care trebuie furnizat de sursa de alimentare conectată la sarcină, păstrând toți parametrii enumerați în catalog (tensiune de ieșire, putere etc.) și funcționând conform specificațiilor în condiții ambientale (temperatura, umiditatea etc.).

Conform sistemului SI, curentul electric este exprimat în amperi (A). Curentul electric poate fi exprimat în miliamperi (mA).
1 mA este egal cu 1/1000 A, adică 1000 mA = 1 A (de ex. 600 mA = 0,6 A).

Figura 1: Fenomene între sursa de alimentare și sarcină

2 - Încărcare
U - Tensiune
I - Electricitate
R - Rezistență la sarcină
P - Puterea produsă de sarcină

Diagrama arată relația dintre sursa de alimentare (1) și sarcina (2). Sursa de energie electrică (sursa de alimentare) furnizează puterea consumată de rezistor. Sarcina prezentată în diagramă cu un semnal de rezistență are rezistență (R) și ieșire (P). Sarcina poate converti puterea electrică într-o altă formă de energie de ex. lumină (bec) sau căldură (filament).

Prin eficiență electrică se înțelege curentul maxim pe care sursa de alimentare îl poate furniza sarcinii și este strâns legat de puterea sarcinii. Aceasta este legea de bază a sistemelor electrice, adică legea Ohmului. Descrie relația dintre tensiune (V), curent (A), rezistență (R) sau putere (P).

O formulă mai utilă din legea lui Ohm pentru a calcula curentul maxim de ieșire al unei surse de alimentare este:

După conversie, obținem formula pentru puterea maximă de ieșire a sursei de alimentare:

I - curent de ieșire în amperi [A],
P - putere de ieșire în wați [W],
U - tensiune de ieșire în volți [V],
R - rezistența sarcinii.

Următorul este un exemplu de calcul al unei surse de alimentare de 12 V și 5 A (aplicarea legii lui Ohm).

Figura 2. Aplicarea legii lui Ohm (exemplu de calcul)

Avem o sursă de alimentare de 12V cu un curent de 10 A. Calculați-vă performanța maximă:

Având o sursă de alimentare cu tensiune de ieșire de 12 V și putere de 150 W. Calculați curentul:

În cazul în care sursa de alimentare este proiectată pentru funcționare continuă (24 de ore), se recomandă ca curentul nominal al sursei de alimentare să nu depășească 80% din curentul maxim. Acest lucru este strâns legat de temperatura produsă în acesta. Curentul (sau puterea) sursei de alimentare trebuie să fie întotdeauna legat de temperatura de funcționare - adică de temperatura ambiantă (aer) în care funcționează sursa de alimentare.

Nu folosiți niciodată dispozitivul la temperaturi peste 50 ° C (în mod ideal până la 40 ° C), deși producătorii specifică adesea temperaturi de funcționare mai ridicate. Există surse de alimentare în care producătorii specifică o temperatură maximă de 70 ° C. În acest caz, documentația tehnică trebuie analizată cu atenție. Există surse de alimentare la care temperatura maximă de funcționare este de 30 ° C.

Alimentare modulară excelentă 12 V/12,5 A/150 W. Temperatură de funcționare specificată: -10 ° C 70 ° C-IG. Cu toate acestea, în documentație, producătorii au plasat un grafic (Figura 3) în funcția de temperatură de funcționare pentru sarcina procentuală.

Figura 3. Graficul procentului de alimentare în funcție de temperatura de funcționare

Așa cum se arată în grafic, sursa de alimentare poate furniza putere maximă sarcinii, dar numai până la 50 ° C. Dacă funcționează la o temperatură exterioară de 70 ° C, dispozitivul poate fi încărcat până la 50%, adică cu jumătate din curentul maxim. Aceasta înseamnă că la o temperatură ambiantă de 70 ° C, eficiența sursei de alimentare este redusă la jumătate. În acest caz, scade de la 12,5 A la 6,25 A.

Alimentare modulară 12 V/5 A/60 W. Temperatura de funcționare specificată: -10 ° C 40 ° C. Cu toate acestea, producătorul a inclus în documentație un grafic (Figura 4) pentru curentul de ieșire permis (IN) al sursei de alimentare în funcție de temperatura ambiantă (tamb) (pentru sarcina curentă).

Figura 4. Graficul curentului de ieșire permis al sursei de alimentare (IN) în funcție de temperatura ambiantă (tamb) (pentru sarcina curentă).

Așa cum se arată în tabelul de mai sus, sursa de alimentare poate furniza curent maxim de sarcină, dar numai 30 ° C temperatura. Când funcționează la o temperatură exterioară de 40 ° C, dispozitivul poate fi încărcat până la 70%.
În acest caz:
- temperatura ambientala (tamb) 30 ° C - curent maxim 5A,
- temperatura ambientala (tamb) 40 ° C - curent maxim 3.5A.

Se poate presupune că calitatea înaltă a sursei de alimentare se caracterizează printr-o temperatură ridicată de funcționare la curent nominal maxim. În funcție de eficiența sursei de alimentare, o parte din energia furnizată dispozitivului se va pierde din cauza căldurii. Dacă sursa de alimentare cu eficiență redusă este plasată într-o carcasă închisă, subansamblurile electrice ale dispozitivului pot crește semnificativ temperatura din interiorul carcasei. Acest lucru are ca rezultat o reducere semnificativă a eficienței actuale a sursei de alimentare.

Mai jos (Figura 5) este un test de temperatură pentru o cameră modulară de alimentare cu tensiune redusă de 12 V/10 A cu surse de alimentare cu sarcină diferite la o temperatură ambiantă de 25 ° C.

Figura 5. Test de temperatură pentru o cameră cu senzor de temperatură modulară ieftină

A - Încărcați 10 A
B - Încărcați 8 A
C - Încărcați 5 A

După cum puteți vedea în imagini, unele părți ale sursei de alimentare ating temperaturi foarte ridicate. Supapa de accelerație de pe filtrul de ieșire se încălzește cel mai mult. Această sursă de energie este de eficiență redusă și pierde multă energie pentru căldură.

În cazul unei surse de alimentare cu control al tensiunii de ieșire, trebuie luat în considerare faptul că curentul, adică curentul maxim care alimentează sarcina, este specificat de producător pentru tensiunea nominală de ieșire. Dacă tensiunea de ieșire este crescută, curentul de ieșire trebuie redus.

Alimentare cu tensiune de ieșire de 12 V și putere de ieșire de 500 W, cu control al tensiunii de ieșire între 11,6 și 16,2 V. Puterea sa este calculată pentru o tensiune nominală de 12 V.

Dacă tensiunea de ieșire este crescută la 16,2 V, eficiența sursei de alimentare:

După cum puteți vedea, curentul maxim (adică eficiența sursei de alimentare) a scăzut cu mai mult de 10 A în comparație cu curentul nominal.