Что такое мощность прибора: Как определить потребляемую мощность электроприбора: 6 способов — Мир Антенн

Содержание

Расход электроэнергии, как его рассчитать

Электроэнергия — физический термин, широко распространённый в технике и в быту для определения количества электрической энергии, выдаваемой генератором в электрическую сеть или получаемой из сети потребителем.

За электроэнергию нужно платить, так же как и за любые другие ресурсы и услуги. Чтобы не дать себя обмануть при оплате, нужно научиться рассчитывать ее расход. Для этого есть специальные приборы, например, индивидуальный счётчик, который установлен в каждом доме или квартире. Однако он показывает общее потребление, а как рассчитать расход электричества отдельным прибором мы расскажем в этой статье.

Мощность, напряжение и ток

Основными характеристиками электроприборов являются напряжение, ток и мощность. При этом на корпусе либо в паспорте прибора могут указываться либо все три параметра, либо в избирательном порядке. В России и ближнем зарубежье используются электроприборы, рассчитанные под напряжение электросети 220В переменного тока, в Америке, для сравнения, может быть напряжение 110 или 120В.

Напомним:

Ток измеряется в Амперах (А), напряжение в Вольтах (В), а мощность в Ваттах (Вт). Если прибор маломощный — скорее всего мощность будет указана в Ваттах, для мощных потребителей, типа стиральной машины или кухонной электроплиты, указывают обычно в киловаттах (кВт). 1кВт = 1000Вт.

В паспорте прибора, в зависимости от конкретного случая, в явном виде мощность вообще может не указываться, а указываться потребление электроэнергии за какой-то период, например кВт в год или в день или за другой промежуток времени.

Итак, вы оплачиваете счета за электроэнергию согласно потребленными кВт/ч. Давайте более подробно рассмотрим, что такое киловатт часы и как их рассчитать.

Электросчетчик

Сейчас в каждой квартире установлен прибор учета электроэнергии или, говоря простыми словами, электросчетчик. На современных моделях есть дисплей, на котором указано количество кВт/ч, которое вы потребили с момента его установки.

На старых моделях это указывается на механическом дисплее-индикаторе из вращающихся барабанчиков с нанесенными на них цифрами.

Вы можете узнать потребление электроэнергии с помощью счетчика, если отключите все потребители и оставите тот, который вас интересует, например на 1 час, тогда вы сможете узнать, сколько Вт/ч или кВт/ч он потребляет. Но такой метод не всегда удобен и возможен.

Обратите внимание:

На большинстве счетчиков крайняя правая цифра обычно либо отделяется запятой, либо выделяется другим цветом, либо обозначается другим способом. Это десятая часть киловатта, при снятии показаний для оплаты она не учитывается.

Также стоит отметить, что далеко не все электрооборудование потребляет указанную в документации мощность в течение всего времени работы. Это связано с режимом работы. Например, стиральная машина потребляет ток в зависимости от того включен ли нагрев, работает ли насос, с какой скоростью вращается двигатель и так далее.

Немного позже мы рассмотрим простой способ определить реальный расход такого оборудования.

Расход электроэнергии по мощности

Если вам известна электрическая мощность прибора, то для расчетов расхода электричества нужно умножить мощность на количество часов. Приведем пример, допустим, у нас есть 2 лампочки — 100 и 60Вт и электрочайник мощностью 2.1 кВт. В день лампочки светят около 6 часов, а чайник закипает 5 минут, пьете чай вы 4 раза в день, значит, всего он работает 20 минут в день.

Рассчитаем расход электроэнергии все этим оборудованием.

Две лампочки:

100Вт*6ч=600Вт/ч

60Вт*6ч=360Вт/ч

Электрочайник работает 20 минут в день, так как нам нужно перевести в часы, то это 1/3 часа, тогда:

2100Вт*(1/3)ч=700Вт/ч

Итого:

600+360+700=1660Вт/ч

Переведем в кВт/ч:

1660/1000=1.66кВт/ч

В день этот набор электрооборудования расходует 1.66 кВт/ч.

Как перевести амперы в киловатты?

В случаях, когда в данных о параметрах электроприбора указаны только напряжение и ток типа:

220V 1A

Нужно перед расчетом потребления вычислить мощность, для этого воспользуемся формулой: P=U*I

Например:

220В*1А=220Вт

Если не вдаваться в подробности — это верно для нагрузки с cosФ равным единице, собственно и для большей части бытового электрооборудования. Дальнейшие расчёты аналогичны предыдущим.

Как узнать реальное потребление электроэнергии прибором?

Расчёты не покажут реальных значений, чтобы их узнать, нужно просто произвести измерения. Наиболее верным способом является использовать счётчик электроэнергии. Самым удобным вариантом является использование специального счётчика для розетки.

Их ещё называют энергометром или ваттметром, возможно, это поможет вам найти прибор в продаже.

Что может энергометр? Это универсальный измерительный прибор, обладающий следующим набором функций:

— Измерение мощности потребляемой в данный момент.

— Измерение потребления за промежуток времени.

— Измерение ток и напряжения.

— Расчёт расходов при заданных вами тарифах.

То есть вам нужно просто вставить его в розетку, а прибор, потребление которого нужно определить просто, подключить в розетку расположенную на энергометре. После этого вы можете наблюдать, как изменяется потребляемая мощность в процессе работы и сколько потребляется за один рабочий цикл.

Пример использования розеточного счетчика для определения расхода электроэнергии холодильником, изображен на видео.

<div id="yandex_rtb_3" class="lazy lazy-hidden yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744044-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744044-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_3",blockId:rtbBlockID,pageNumber:3,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_3").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_3");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script>

Заключение

Расчёт расхода электроэнергии может понадобиться в ряде ситуаций, например для проверки потребления новым оборудованием, или при совместном использовании мощных потребителей с соседей для равной её оплаты. Лучшим способом является установка индивидуального счетчика на прибор или его розеточную версию, как было описано выше.

Ранее ЭлектроВести писали, что в рамках налоговой реформы правительство Австрии планирует отменить налог на электроэнергию собственного производства для собственного потребления в размере 1,5 евроцента за кВтчас.

По материалам: electrik.info.

Киловатт и киловатт-час | Какая разница?

«киловатт» и «киловатт-час» – схожие в названии две большие разницы: «киловатт» – единица измерения мощности чего либо, «киловатт-час» – единица учёта электроэнергии.

«ватт»
«киловатт»
«киловатт-час»
Кому нужен «киловатт-час»
Как правильно писать «киловатт-час»
Обозначение мощности электроприборов
Единицы измерения мощности электроприборов
Разница между киловатт и киловатт-час
Разница в обозначении мощности
механических и тепловых электроприборов
Перевести киловатт-часы =>
в Джоули, калории и кратные им единицы

Киловатт

Киловатт – кратная единица, образованная от «Ватт»

Ватт

Ватт (Вт, W) – системная единица измерения мощности. Ватт – универсальная производная единица в системе СИ, имеющая специальное наименование и обозначение. Как единица измерения мощности, «Ватт» был признан в 1889г. Тогда же эта единица и была названа в честь Джеймса Уатта (Ватта).

Джеймс Ватт – человек, который придумал и сделал универсальную паровую машину. Как производная единица системы СИ, «Ватт» был включён в неё в 1960г. С тех пор, в Ваттах измеряется мощность всего подряд. В системе СИ, в Ваттах, допускается измерять любую мощность – механическую, тепловую, электрическую и т.д. Также допускается образование кратных и дольных единиц от исходной единицы (Ватт). Для этого рекомендовано использовать набор стандартных префиксов системы СИ, вида – кило, мега, гига и т.д.

Единицы измерения мощности, кратные ватт:

1 ватт
1000 ватт = 1 киловатт
1000 000 ватт = 1000 киловатт = 1 мегаватт
1000 000 000 ватт = 1000 мегаватт = 1000 000 киловатт = 1гигаватт

Киловатт-час

В системе СИ нет такой единицы измерения. Киловатт-час (кВт⋅ч, kW⋅h) – внесистемная единица, выведеная исключительно для учёта использованной или произведённой электрической энергии.

В киловатт-часах учитывается количество потреблённой или произведённой электроэнергии. Использование «киловатт-час», как единицы измерения, на территории России регламентирует ГОСТ 8.417-2002, в котором однозначно указано наименование, обозначение и область применения для «киловатт-час».

Скачать ГОСТ 8.417-2002 GOST-8.417-2002.pdf [510,78 Kb] (cкачиваний: 3343)

Выдержка из ГОСТ 8.417-2002 «Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин», п.6 Единицы, не входящие в СИ (фрагмент таблицы 5).

Внесистемные единицы, допустимые к применению наравне с единицами СИ

Наименование величины: Энергия
Наименование единицы: киловатт-час
Обозначение: kW·h (кВт·ч)
Соотношение с единицей СИ: 3,6×10⁶ Дж
Область применения: Для счётчиков электрической энергии

Для чего нужен киловатт-час

ГОСТ 8.417-2002 рекомендует использовать «киловатт-час», как основную единицу измерения для учёта количества использованной электроэнергии. Потому что «киловатт-час» – это наиболее удобная и практичная форма, позволяющая получать наиболее приемлемые результаты.

При этом, ГОСТ 8.417-2002 абсолютно не возражает против использования кратных единиц, образованных от «киловатт-час» в тех случаях, когда это уместно и необходимо. Например, при лабораторных работах или при учёте выработанной электроэнергии на электростанциях. Образованные кратные единицы от «киловатт-час» выглядят, соответственно:

1 киловатт-час = 1000 ватт-час,
1 мегаватт-час = 1000 киловатт-час.

Как правильно писать киловатт-час

Правописание термина «киловатт-час» по ГОСТ 8.417-2002:

полное наименование нужно писать через дефис:
ватт-час, киловатт-час
краткое обозначение нужно писать через точку:
Вт⋅ч, кВт⋅ч, kW⋅h
допускается упрощенное интернет-написание:
(точку заменяет звездочка)
Вт*ч, кВт*ч, kW*h

Аналоги ГОСТ 8.417-2002

Большинство национальных технических стандартов постсоветских стран увязаны со стандартами бывшего Союза. В метрологии постсоветского пространства существуют аналоги российского ГОСТ 8.417-2002, ссылки на него и переработанные варианты.

Обозначение мощности электроприборов

Общепринятая практика – обозначать мощность электроприборов на их корпусе. Возможно следующее обозначение мощности электрооборудования:

в ваттах и киловаттах (Вт, кВт, W, kW)
(обозначение механической или тепловой мощности электроприбора)
в ватт-часах и киловатт-часах (Вт⋅ч, кВт⋅ч, W⋅h, kW⋅h)
(обозначение потребляемой электрической мощности электроприбора)
в вольт-амперах и киловольт-амперах (VA, кVA )
(обозначение полной электрической мощности электроприбора)

Единицы измерения для обозначения мощности электроприборов

ватт и киловатт (Вт, кВт, W, kW): — единицы измерения мощности в системе СИ; Используются для обозначения общей физической мощности чего угодно, в том числе и электроприборов. Если на корпусе электроагрегата стоит обозначение в ваттах или киловаттах – это значит, что этот электроагрегат, во время своей работы, развивает указанную мощность. Как правило, в «ваттах» и «киловаттах» указывается мощность электроагрегата, который является источником или потребителем механического, теплового или иного вида энергии. В «ваттах» и «киловаттах» целесообразно обозначать механическую мощность электрогенераторов и электродвигателей, тепловую мощность электронагревательных приборов и агрегатов и т.д. Обозначение в «ваттах» и «киловаттах» производимой или потребляемой физической мощности электроагрегата происходит при условии, что применение понятия электрической мощности будет дезориентировать конечного потребителя. Например, для владельца электронагревателя важно количество полученного тепла, а уже потом – электрические расчёты.
ватт-час и киловатт-час (Вт⋅ч, кВт⋅ч, W⋅h, kW⋅h): — внесистемные единицы измерения потребляемой электрической энергии (потребляемой мощности). Потребляемая мощность – это количество электроэнергии, расходуемое электрооборудованием за единицу времени своей работы. Чаще всего, «ватт-часы» и «киловатт-часы» применяются для обозначения потребляемой мощности бытовой электротехники, по которой её собственно и выбирают.
вольт-ампер и киловольт-ампер (ВА, кВА, VA, кVA ): — Единицы измерения электрической мощности в системе СИ, эквивалентные ватт (Вт) и киловатт (кВт). Используются в качестве единиц измерения величины полной мощности переменного тока. Вольт-амперы и киловольт-амперы применяются при электротехнических расчётах в тех случаях, когда важно знать и оперировать именно электрическими понятиями. В этих единицах измерения можно обозначать электрическую мощность любого электроприбора переменного тока. Такое обозначение будет наиболее соответствовать требованиям электротехники, с точки зрения которой – все электроприборы переменного тока имеют активную и реактивную составляющие, поэтому общая электрическая мощность такого прибора должна определяться суммой её частей. Как правило, в «вольт-амперах» и кратным им единицам измеряют и обозначают мощность трансформаторов, дросселей и других, чисто электрических преобразователей.

Выбор единиц измерения происходит индивидуально, на усмотрение производителя. Встречаются бытовые микроволновки от разных производителей, мощность которых указана в киловаттах (кВт, kW), в киловатт-часах (кВт⋅ч, kW⋅h) или в вольт-амперах (ВА, VA ). И первое, и второе, и третье – не будет ошибкой. В первом случае производитель указал тепловую мощность (как нагревательного агрегата), во втором – потребляемую электрическую мощность (как электропотребителя), в третьем – полную электрическую мощность (как электроприбора).

Поскольку бытовое электрооборудование достаточно маломощное, чтобы учитывать законы научной электротехники, то на бытовом уровне, все три цифры – практически совпадают.

Разница «киловатт и киловатт-час»

Киловатт – единица ИЗМЕРЕНИЯ мощности, киловатт-час – единица УЧЕТА потребления электроэнергии. На бытовом уровне понятия киловатт и киловатт-час отождествляются с измерением производимой и потребляемой мощности электроприборов.
На уровне бытового прибора-электропреобразователя:
– в киловаттах измеряется выдаваемая тепловая или механическая мощность электроагрегата.
– в киловатт-часах измеряется потребляемая электрическая мощность электроагрегата.
Для бытового электроприбора цифры вырабатываемой (механической или тепловой) и потребляемой (электрической) энергии практически совпадают.
Связывание единиц измерения киловатт и киловатт-час применимо для случаев прямого и обратного преобразования электрической энергии в механическую, тепловую и т.д.
Недопустимо применять единицу измерения «киловатт-час» при отсутствии процесса преобразования электроэнергии.
Не правильно измерять «киловатт-час» производимую тепловую мощность дровяного отопительного котла, но, допустимо – потребляемую мощность электрического отопительного котла.
Принципиально, в «киловатт-час» не измеряют мощность электромотора.
В случае прямого или обратного преобразования электрической энергии в механическую или тепловую, увязать киловатт-час с другими единицами измерения энергии можно при помощи онлайн-калькулятора сайта tehnopost.kiev.ua:
Перевести киловатт-часы =>
в Джоули, калории и кратные им единицы

Разница в обозначении мощности механических и тепловых электроприборов

Для механических электроприборов (электродвигателей) указывают номинальную (рабочую) механическую мощность в ваттах или киловаттах, которую максимально может выдавать электромотор при своей нормальной работе. Реальная потребляемая электрическая мощность электромотора будет отличаться от указанной, в зависимости от его механической нагрузки. Например, при холстом ходе электродвигатель потребляет электричества, примерно 30% от номинальной мощности, а при максимальной нагрузке 101%…103% от номинала.

Для тепловых электроприборов (плиты, печки, обогреватели) указывают максимальную тепловую мощность, которую может выдать тепловой (нагревающий) элемент. Реальная потребляемая электрическая мощность электронагревателя будет отличаться от указанной, в зависимости от положения регулятора мощности.

Расчет примерной мощности электроприборов

Содержание

Простой способ расчёта мощности электроприборов

Мощность каждого электроприбора указана в техпаспорте и дублируется на прикрепленной к нему бирке или табличке. Самый простой способ расчёта — просуммировать мощности всех подключаемых к стабилизатору или ИБП потребителей.

Поправка: сейчас мы рассмотрели оборудование без электродвигателей. Оно обладает только активной составляющей мощности. К этой категории относятся электроплиты, кипятильники, лампы накаливания и др.

Холодильники, стиральные машины, дрели и прочее оборудование с электродвигателями обладает также реактивной составляющей мощности.

Для таких электроприборов необходимо вычислить полную мощность (измеряется в Вольт-Амперах (ВА)), которая, в отличие от описанного выше, не будет равна активной мощности. Соотношение между полной и активной мощностью выражается формулой:

P_полная = P_{активная} / cos (ф).

Сos(φ) указывается в документации и на бирке электроприбора (встречается обозначение PF – Power Factor). При отсутствии данных допустимо принять cos(φ) в пределах 0,7-0,8.

Например, если P активная мощность электродрели составляет 700 Вт, то P полная рассчитывается как 700 / 0,7 = 1000 ВА.

Вывод: для точного расчета суммарной мощности нагрузки нужно сложить полную мощность всех выбранных приборов (в Вольт-Амперах). Для электроприборов без двигателей полная мощность будет равна активной.

Рекомендуется подбирать стабилизатор с мощностью, превышающей полученное суммированием значение на 20-30%, что обеспечит следующие преимущества:

избавит оборудование от перегрузки;
позволит подключать дополнительных потребителей.

Пусковые токи электроприборов с реактивной нагрузкой

Не следует забывать, что при запуске оборудования, содержащего электродвигатель (насос, компрессор), его «пусковой ток» в 3-5 раз превышает номинальное значение. Соответственно, в этот момент происходит пропорциональный пусковому току «скачок» нагрузки в 3-5 раз.

При выборе стабилизатора или ИБП следует обязательно учитывать пусковые токи защищаемого оборудования и подбирать аппарат по максимальному, пусковому значению мощности.

Например, если для электродрели с активной мощностью в 700 Вт купить стабилизатор на 1 кВт, то в момент запуска он будет отключаться по причине перегруза. В данном случае необходимо изделие минимум с трехкратным превышением по мощности:

700 Вт × 3 = 2,1 кВт.

Узнать больше про ИБП с двойным преобразованием.

Как вычислить потребляемую мощность прибора

Мощность, напряжение и ток

Ток измеряется в Амперах (А), напряжение в Вольтах (В), а мощность в Ваттах (Вт) (смотрите – Сколько в ампере ватт, как перевести амперы в ватты и киловатты). Если прибор маломощный – скорее всего мощность будет указана в Ваттах, для мощных потребителей, типа стиральной машины или кухонной электроплиты, указывают обычно в киловаттах (кВт). 1кВт = 1000Вт.

Электросчетчик

Немного позже мы рассмотрим простой способ определить реальный расход такого оборудования.

Расход электроэнергии по мощности

Если вам известна электрическая мощность прибора, то для расчетов расхода электричества нужно умножить мощность на количество часов. Приведем пример, допустим, у нас есть 2 лампочки – 100 и 60Вт и электрочайник мощностью 2.1 кВт. В день лампочки светят около 6 часов, а чайник закипает 5 минут, пьете чай вы 4 раза в день, значит, всего он работает 20 минут в день.

Рассчитаем расход электроэнергии все этим оборудованием.

Электрочайник работает 20 минут в день, так как нам нужно перевести в часы, то это 1/3 часа, тогда:

Переведем в кВт/ч:

В день этот набор электрооборудования расходует 1. 66 кВт/ч.

Теперь можно посчитать, сколько денег вы тратите на его работу в день, неделю, месяц. Для этого умножим на тариф, например 4 рубля за 1 кВт/ч

Итого стоимость работы перечисленного оборудования равна:

Как перевести амперы в киловатты?

В случаях, когда в данных о параметрах электроприбора указаны только напряжение и ток типа:

Нужно перед расчетом потребления вычислить мощность, для этого воспользуемся формулой: P=U*I

Если не вдаваться в подробности – это верно для нагрузки с cosФ равным единице, собственно и для большей части бытового электрооборудования. Дальнейшие расчёты аналогичны предыдущим.

Как узнать реальное потребление электроэнергии прибором?

Их ещё называют энергометром или ваттметром, возможно, это поможет вам найти прибор в продаже.

Что может энергометр? Это универсальный измерительный прибор, обладающий следующим набором функций:

Измерение мощности потребляемой в данный момент.

Измерение потребления за промежуток времени.

Измерение ток и напряжения.

Расчёт расходов при заданных вами тарифах.

Заключение

Поделитесь этой статьей с друзьями:

Вступайте в наши группы в социальных сетях:

Расчет потребления электроэнергии в квартире

Для проведения расчета необходимо определить мощность бытовых приборов и их количество.

Проанализировав электроприборы, для расчета потребления электроэнергии в квартире составим ориентировочную таблицу потребителей. В таблицу введем данные по потребителям, которые используются в квартире, количество ламп и их работу за сутки. В таблице (ниже) указаны мощности сберегающих ламп в соответствии к лампам накаливания.

Потребление электроэнергии всех потребителей в таблице указано на основе тестирования и паспортных данных электроприборов.

Суммируя расход электроприемников применяем формулу W = Р · t · T, где: W – расход электроэнергии (кВт, мощность) t –время работы бытового прибора в день в часах. Т – количество суток электроприемника.

В настоявшем случае каждый бытовой прибор снабжен специальной биркой по электропотреблению, которая находится на задней стенке или внизу прибора,

К сожалению, с точностью подсчитать расход бытовой электроэнергии очень трудно, так как некоторые приборы могут задействовать разные режимы работы с различными нагрузками, например, стиральная машина или холодильник.

Так как стоимость потребления электроэнергии в каждом регионе России разная можно использовать 4 р. за 1 кВт-час.

Таблица соответствия мощностей ламп накаливания, люминесцентных и светодиодных ламп. Каждый проставляет свои данные касающиеся количества и времени работы ламп, затем по формулам можно провести несложные расчеты, по затрате энергии на освещение.

КАК РАССЧИТАТЬ РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Счетчик электроэнергии показывает количество потребленной энергии в киловатт-часах, то есть мощность в тысячу Ватт, которая расходовалась в течении одного часа — 1кВт-час.

КАК ИЗМЕРИТЬ РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Для измерения расхода электроэнергии за определенное время надо из текущих показаний счётчика вычесть предыдущие показания. Если последняя цифра справа отделена запятой, то она показывает десятые доли киловатт-часа и при списывании не учитывается. Десятые доли киловатт-часа – показания после запятой или показания в красном окошке после запятой не считаются.

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ

Иногда возникает необходимость узнать, сколько потребляют отдельные электроприборы в данный момент времени. Для этого необходимо отключить ненужные приборы, включить нужные. Далее посчитать количество оборотов диска или количество импульсов за одну минуту и рассчитать мощность нагрузки по формуле:

W = (n * 3600)/(Imp * t), кВт

где W — потребляемая мощность за час, n — количество импульсов или оборотов диска за определенный период времени, Imp — количество импульсов или оборотов диска соответствующих 1 кВт*ч, t — время в секундах.

РАСЧЕТ ТОКА НАГРУЗКИ

Если разделить мощность нагрузки на номинальное напряжение сети, то можно получить ток нагрузки.

Как рассчитать потребление электрической энергии

В эпоху, когда без электрических приборов трудно представить свою жизнь, а цена на энергоносители постоянно растёт, важно уметь планировать и рассчитывать. Расчёт расхода электроэнергии важен как для планирования будущих затрат на оплату счетов по электроэнергии, так и для определения убытка, нанесённого безучётным пользованием электроэнергией.

Варианты определения расхода электроэнергии.

Каждый электрический прибор содержит ярлык с указанием его технических характеристик, значение которое измеряется в Ваттах (W или Вт) это и есть электрическая мощность. На некотором оборудовании, например, микроволновой печи, может указываться диапазон значений, например, от 800 до 1000Вт в таком случае принято брать среднее значение 900 Вт.

Так же, известно приблизительное время работы каждого потребителя электрической энергии. Холодильник работает не более 8 часов в сутки и так по каждому прибору. Только время работы обогревателя, вентилятора и кондиционера могут существенно отличаться в зависимости от сезона. В таком случае точнее будет проводить разные расчёты для каждого времени года.

Далее, мощность каждого электроприбора умножается на время его работы, в часах за сутки. После чего находится суммарный расход по квартире (дому, предприятию) и делится на 1000, поскольку стандартная единица расхода кВт*ч, формула в этом случае достаточна, проста, и в результате подсчёта получается расход электроэнергии за сутки. Умножив число на количество дней в месяце или в году, можно определить месячный и годовой расход соответственно.

Дальнейший расчёт не отличается от первого варианта.

Как правило, электросчётчик достаточно точно рассчитывает количество потреблённой электроэнергии. Руководствуясь его показаниями можно достаточно точно определить объём потреблённой энергии. Для этого достаточно из текущих показаний прибора, вычесть предыдущие. Полученное значение и будет расход за конкретный период времени.

В случае со счётчиками непрямого измерения, то есть с трансформаторами тока и (или) напряжения, полученное число нужно умножить на коэффициент трансформации.

Среднеприведённые значения мощности электрических приборов

Порой в быту достаточно тяжело определить значение мощности указанное на бирках, а показания электросчётчика ставятся под сомнение. В таблице представлены типовые значения мощности распространённых электроприборов.

Наименование электроприбора Мощность, Вт

Микроволновая печь 1000

Лампа накаливания 75

Приведённые в таблице данные могут значительно отличаться от реальных, поскольку сейчас существует достаточно много модификаций одного и того же электроприбора.

В случае когда точную мощность прибора определить невозможно, отсутствуют паспортные данные, специалисты часто пользуются токоизмерительными приборами, амперметром или клещами.

Энергоснабжающие организации часто пользуются расчётом электропотребления в случае выявления безучётного потребления электроэнергии и бездоговорного потребления электроэнергии. В этом случае, расчет производится с применением специальных коэффициентов, и, как правило, значение получается выше реально потреблённой электроэнергии.

Правильно применяя вышеуказанные формулы и произведя обратный расчёт, можно без труда вычислить потребляемую мощность электроприборов, зная расход за месяц, и даже среднее значение тока. Эти данные помогут определить сечение токопроводящих жил и защитной аппаратуры.

Калькулятор расчета потребления электроэнергии

Результаты расчета

Количество бытовых приборов и гаджетов с каждым годом все увеличивается, поэтому оплата электроэнергии — важная строка расходов в семейном бюджете. Для грамотного планирования нагрузок на бюджет важно правильно рассчитывать расход электроэнергии. В этом вам поможет наш онлайн-калькулятор.

Учет электроэнергии

Электросчетчик — это специальный прибор учета электроэнергии переменного тока. Такие счетчики есть в каждом доме, и учитывают они не киловатты или амперы, а киловатт-часы. Итак, киловатт-час — внесистемная единица измерения, которая демонстрирует, какую мощность в киловаттах потребляет электроприбор за 1 час работы. Именно за киловатт-часы, которые регистрирует счетчик, мы платим производителю электроэнергии. Мы можем самостоятельно прикинуть средний дневной расход электроэнергии, чтобы спланировать свои траты на коммунальные услуги.

Вычисление потребляемой мощности

Все бытовые приборы имеют специальный шильдик или наклейку, где указаны основные электротехнические параметры. Чаще всего указывается максимальная мощность, которую прибор потребляет при пиковых нагрузках. Так как на максимум гаджеты и приборы работают лишь небольшую часть времени, то вы смело можете снизить среднюю мощность прибора на 25%. Пусть в квартире присутствуют следующие электроприборы:

Холодильник – 500 Вт;
Телевизор – 200 Вт;
Ноутбук – 400 Вт;
Стиральная машина – 2000 Вт;
Микроволновая печь – 900 Вт.

Это максимальный уровень потребления мощности из электросети. Причем, если телевизор в целом имеет ровное потребление, то стиральная машина потребляет разную мощность в зависимости от режима стирки. Зная, сколько примерно по времени в день или неделю работает каждый прибор, вы можете подсчитать киловатт-часы. Для этого выразите мощность в киловаттах и умножьте на среднее время работы:

Холодильник: 8 часов в день = 0,5 × 8 = 4 кВт/ч;
Телевизор: 2 часа в день = 0,2 × 2 = 0,4 кВт/ч;
Ноутбук: 6 часов в день = 0,4 × 6 = 2,4 кВт/ч;
Стиральная машина: 2 часа в неделю = 2 × 2 = 4 кВт/ч;
Микроволновая печь: 10 минут (0,16 часа) в день = 0,9 × 0,16 = 0,144 кВт/ч.

Для месячного расхода достаточно умножить каждое значение на 28. Стиральная машина работает 2 часа в неделю, а не в день, поэтому мощность «стиралки» умножим на 4. В итоге получим полный расход электроэнергии за месяц:

4 × 28 + 0,4 × 28 + 2,4 × 28 + 4 × 4 + 0,144 × 28 = 210,43

Таким образом, в неделю потребляется 210,43 кВт/ч электроэнергии. Зная стоимость одного кВт/ч легко подсчитать, сколько в месяц будет уходить на оплату электроэнергии. Однако не стоит забывать о таких гаджетах, как планшеты, электронные сигареты и мобильные телефоны. На них не указано, какую мощность потребляют эти устройства, но это легко узнать.

Определение мощности по потребляемому току

Как определить электропотребление мобильного устройства, если на нем не указана его максимальная мощность? Для этого требуется узнать напряжение и силу тока. Напряжение всех электросетей СНГ стандартное и составляет 220 В. Однако зарядные устройства используют напряжение силой всего 5 В.

Сила потребляемого тока может быть разной. Для мобильных телефонов или планшетов обычно используются зарядные устройства на 1 А, а для электронных парогенераторов (вейп-модов) — 2 А. Известно, что для полной зарядки устройства требуется в среднем 4 часа. Таким образом, мобильный телефон потребляет:

5 × 1 × 4 = 20 Вт∙ч,

а электронный парогенератор:

5 × 2 × 4 = 40 Вт∙ч

Следовательно, для зарядки мобильных устройств мы дополнительно тратим около 1 кВт/ч в месяц.

Наша программа использует подобный алгоритм расчета для определения расходов на электроэнергию. В данной статье мы вычисляли потребление энергии вручную. Калькулятор считает все автоматически. Вам потребуется только указать время работы в день/неделю/месяц и мощность выбранных электроприборов. После этого укажите стоимость одного кВт/ч в вашем регионе и нажмите кнопку «Рассчитать». Программа выдаст таблицу расхода электроэнергии и ее стоимость в день/неделю/месяц/год.

Вы также можете рассчитать стоимость электроэнергии по уже известному объему энергопотребления. Для этого выберите в меню калькулятора опцию «Потребление» и укажите потребление энергии в кВт/ч за 1 год. Например, если у вас есть распечатки поставщика электроэнергии за ваше потребление в течение предыдущего года, вы можете использовать это значение для работы нашего калькулятора.

Заключение

Оплата за электроэнергию — весомая строка коммунальных расходов. Для грамотного прогнозирования семейного бюджета рекомендуем использовать наш калькулятор расчета потребления электроэнергии, при помощи которого легко определить финансовые расходы на коммунальные услуги за определенный период времени.

Расчет потребления электроэнергии

Коммунальные платежи являются постоянной расходной частью семейного бюджета. Для кого-то суммы по счетам не являются ощутимыми при оплате предоставленных услуг, а некоторые категории граждан вынуждены подсчитывать каждую копейку.

В этой статье мы разберёмся с некоторыми теоретическими вопросами энергопотребления и способами экономии электроэнергии.

Расход электроэнергии бытовой техникой

На дворе 21 век и в практически каждой семье присутствует стандартный набор электроприборов, давайте рассмотрим потребление основной техники находящейся в доме.

Довольно сложно рассчитать точное количество потребляемой энергии для данного прибора, так как в первую очередь всё зависит от технических характеристик блока питания и установленной начинки.

В основной массе применяются блоки мощность от 250 для компьютеров офисного исполнения и 500 ватт для домашнего применения.

Таким образом, получается что, находясь в работе ежедневно по 2 часа в день, заплатить, придётся за 30 кВт/ч в конце месяца.

За время расчётного периода берётся 365 дней беспрерывной работы при напряжении 220 вольт и промышленной частотой 50 Гц с объёмом камеры сто литров.

Немаловажное значение на потребление оказывает и температура внешней среды, а так же количество продуктов, которые там хранятся. То есть если холодильник забит до отказа, то и потреблять соответственно будет больше среднего значения.

Данные по потреблению в зависимости от режима работы указываются в технической документации на изделие. Годовой расход составляет от 250 кВт/Ч. и может достигать 500 киловатт в год.

Таким образом, ежемесячное потребление будет порядка 21 кВт для небольших моделей и 45 кВт соответственно для более вместительных.

Условно можно разделить на два типа с электронно-лучевой трубкой и плазменные. Для первых потребление варьируется от 50 до 90 ватт в час.

Для вторых начинается от 220 ватт и дальше зависит только от диагонали экрана и класса энергопотребления.

Существенное влияние оказывают настройки телевизора, а именно яркости, так что чем ярче настроен экран, тем больше расход, таким образом, умножайте потребление написанное производителем смело на 1.4 и получите результат.

Если в доме находится несколько телевизоров, сложите полученные значения.

Расход потребляемой мощности данного электроприбора в первую очередь зависит от таких факторов, в каком режиме происходит стирка, загруженность машинки и материал белья.

Среднестатистическая модель потребляет от 1.8 кВт/Ч. — 3 кВ/Ч., но это максимальные значения, а на практике ограничивается половиной заявленной производителем мощности.

Утюг и чайник смело объединим в одну группу по причине, что по времени эти два прибора используются мало, а в конце месяца по суммарно потреблённой мощности могут дать фору любому находящемуся в доме прибору.

Как правило, изготавливаются чайники мощностью от 1- 2.5 кВт/Ч., таким образом, используя его в среднем 5 раз в день по 4 минуты можно заплатить минимум за 20 кВт в месяц.

Утюги существенно не отличаются от чайников по потребляемой мощности так что, используя утюг 6 раз в месяц можно накрутить порядка 15 кВт.

Не стоит забывать, что это только самые распространённые приборы и помимо них в доме может быть и микроволновая печь, посудомоечная машина, нагревательный бойлер, конвектора и много другой бытовой техники.

Экономичность бытовой техники

Развитие технологий позволило существенно снизить энергопотребление многих бытовых приборов по сравнению с изготовленными несколько десятилетий назад.

Например, холодильник советского производства потребляет где-то в 2 раза больше чем аналогичная по параметрам современная модель при тех же характеристиках. Так что для экономии выводы напрашиваются сами собой.

Для определения энергосберегающих свойств техники используется специальная маркировка:

Где A классифицируется самым высоким классом энергосбережения, а G соответственно низким.

Рассмотрим на примере телевизора категории (A) по степени энергосбережения который по сравнению со старой моделью с такой же диагональю экрана позволит сэкономить за год порядка 60 кВт/Ч.

Как измерить расход электроэнергии?

Существует несколько видов приборов для домашнего использования подобного рода:

Стационарного типа, устанавливаемый непосредственно в распределительный щиток и производящий учёт всех потребителей отходящих групп автоматов.
Локального назначения. Существенное отличие заключается в возможности проверить каждый электроприбор по отдельности, что в свою очередь является как положительным, так и отрицательным моментом. Вычислить суммарное потребление придётся путём нехитрых вычислений.

Если в вашем электрическом щитке не установлен стационарный измерительный прибор, то рекомендуется приобрести локального исполнения. После приобретения сверьтесь, что прибор показывает правильное потребление мощности.

Подключить измерительное устройство к розетке.
С помощью удлинителя и обычной лампы накаливания проверить показания.

При номинальной мощности лампочки в 100 ватт прибор не должен показывать отклонение 1% в большую или меньшую сторону. Таким образом, можно проверить все приборы, находящиеся в доме.

Расчет мощности нагрузки

Рассчитать суммарную потребляемую мощность жилого помещения несложно и потребует знаний элементарной математики:

Подсчитываете количество электроприборов находящихся в доме.
По заводским параметрам узнаёте потребляемое количество энергии в ваттах или киловаттах.
Производите суммирование значений.

Таким образом, получаете максимальное количество возможной потребляемой мощности в определённый период времени.

Понятие суммарной мощности подразумевает под собой что все приборы находящиеся в доме будут включены одновременно что практически никогда не бывает.

Заявленная производителем и реальная потребляема электроэнергия может существенно отличатся в зависимости от режима работы некоторых видов бытовых приборов.

Расчет тока нагрузки

Данный вид расчёта применяется для правильного выбора автоматики защит, приборов учёта, сечения токопроводящих частей и т.д.

Рассмотрим так сказать «народную методику» для определения значения тока нагрузки.

Для этого потребуется знание нескольких параметров:

Потребляемая потребителем мощность.
Напряжение в сети.

Мощность делим на напряжение и получаем приблизительное значение тока.

Как рассчитать электроэнергию по счетчику?

Для контроля потребляемой энергии потребуется вести самостоятельный учёт с записями по каждому отдельному месяцу, например первое и тридцать первое число.

Желательно подогнать свои записи таким образом, чтобы ваши записи совпадали с расчётными периодами по платёжным документам.

Про открытие учёта фиксируете показания, отображающиеся на табло перед запятой, и в конце периода проделываете эту же операцию. Разница и будет потреблённая электроэнергия за установленное время.

Как рассчитать оплату за электроэнергию?

В случае установленного прибора учёта работающего по двух тарифной сетке проделывается такая же процедура, как и с обычным счётчиком только с той разницей что киловатты, потреблённые в дневное время суток, умножаются на ставку указанную для светлого времени суток, а электроэнергия потреблённая ночью на ночной тариф, указанный в квитанции.

Двух тарифный счётчик имеет два специальных табло с дневными показаниями потреблённой энергии и соответственно для учёта в ночное время суток.

В создании этой статьи участвовала наша опытная команда редакторов и исследователей, которые проверили ее на точность и полноту.

Количество источников, использованных в этой статье: 14. Вы найдете их список внизу страницы.

Команда контент-менеджеров wikiHow тщательно следит за работой редакторов, чтобы гарантировать соответствие каждой статьи нашим высоким стандартам качества.

Мощность (в ваттах, Вт), потребляемую электроприборами, можно вычислить по простой формуле. Для этого нужно знать значение силы тока (в амперах, А) и значение напряжения (в вольтах, В). Это важные расчеты, потому что они позволят вам экономить энергию, а значит и деньги.

Сколько электричества расходует бытовая техника? » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии

Потребляемая мощность – одна из основных характеристик электроприборов. Поэтому на любом электроприборе или в инструкции к нему должна быть точная информация о количестве ватт, необходимых для его работы. Конечно, количество расходуемой электроэнергии может изменяться. Например, количество энергии, потребляемое компьютером, зависит от мощности блока питания и загруженности компьютера. В случае с холодильником, оно зависит от его объема и количества хранящихся в нем продуктов, а со стиральной машиной – от режима стирки, выставленной температуры, массы белья и т. д. Предлагаю вам список различных электроприборов с указанием их примерной мощности в ваттах, который поможет рассчитать потребляемую электроэнергию.

В приведенном ниже рейтинге указана приблизительная мощность бытовых электроприборов в порядке убывания:

1. Электрическая печь – 17 221 ватт
2. Центральный кондиционер – 5000 ватт
3. Сушильная машина для белья и одежды – 3400 ватт
4. Духовка электрическая – 2300 ватт
5. Посудомоечная машина – 1800 ватт
6. Фен – 1538 ватт
7. Обогреватель – 1500 ватт
8. Кофеварка – 1500 ватт
9. Микроволновая печь – 1500 ватт
10. Аппарат для приготовления попкорна – 1400 ватт
11. Тостер-печь (тостер овен) – 1200 ватт
12. Утюг – 1100 ватт
13. Тостер – 1100 ватт
14. Комнатный кондиционер – 1000 ватт
15. Электрическая кухонная плита – 1000 ватт
16. Пылесос – 650 ватт
17. Нагреватель воды – 479 ватт
18. Стиральная машина – 425 ватт
19. Кофеварка эспрессо (эспрессо-машина) – 360 ватт
20. Осушитель воздуха – 350 ватт
21. Плазменный телевизор – 339 ватт
22. Блендер – 300 ватт
23. Морозильная камера – 273 ватта
24. Жидкокристаллический телевизор (LCD) – 213 ватт
25. Игровая приставка – 195 ватт
26. Холодильник – 188 ватт
27. Обычный телевизор (с электронно-лучевой трубкой) – 150 ватт

28. Монитор – 150 ватт

29. Компьютер (блок питания) – 120 ватт
30. Портативный вентилятор – 100 Вт
31. Электрическое одеяло – 100 Вт
32. Стационарный миксер – 100 Вт
33. Электрическая открывалка для банок – 100 Вт
34. Плойка для завивки волос – 90 Вт
35. Потолочный вентилятор – 75 Вт
36. Увлажнитель воздуха – 75 Вт
37. Лампа накаливания (60-ваттная) – 60 Вт
38. Стереосистема – 60 Вт
39. Ноутбук – 50 Вт
40. Принтер – 45 Вт
41. Цифровой видеорегистратор (DVR) – 33 Вт
42. Аквариум – 30 Вт
43. Кабельная коробка – 20 Вт
44. Компактная люминесцентная лампа (энергосберегающая
лампа), эквивалентная 60-ваттной – 18 Вт
45. DVD-плеер – 17 Вт
46. Спутниковая антенна – 15 Вт
47. Видеомагнитофон – 11 Вт
48. Радиочасы – 10 Вт
49. Переносная стерео-система (бумбокс) – 7 Вт
50. Беспроводной роутер Wi-Fi – 7 Вт
51. Зарядка для мобильного телефона – 4 Вт
52. Беспроводной телефон – 3 Вт
53. Автоответчик – 1 Вт

Суммарная мощность бытовой техники составляет 47 782 Вт или 47,782 кВт.

Учитывая эти данные, 1000 ватт-часов (или 1 киловатт-часа) хватит для того, чтобы:

1. Получить 60 000 сообщений на автоответчик
2. Открыть 7200 банок электрическим консервным ножом
3. Прослушать 2143 песни на переносном
стереомагнитофоне
4. Напечатать 1333 страницы на принтере
5. Приготовить 400 коктейлей в блендере
6. Замесить миксером 300 порций теста
7. Зарядить мобильный телефон 278 раз
8. Послушать 250 песен через стереосистему
9. Приготовить 100 тостов в тостер-овене
10. Сделать 67 причесок с помощью плойки для волос
11. Приготовить 36 гренок в тостере
12. Разговаривать 15 дней по телефону
13. Использовать беспроводной
маршрутизатор Wi-Fi 6 дней
14. Использовать радио-часы 4 дня
15. Записать 45 фильмов на видеомагнитофон
16. Использовать спутниковую антенну 67 часов
17. Просмотреть 29 фильмов на DVD-плеере
18. Использовать энергосберегающую лампочку 56 часов
19. Использовать кабельную коробку 50 часов
20. Использовать аквариум 33 часа
21. Использовать цифровой видеорегистратор (DVR) 30 часов
22. Пользоваться ноутбуком 20 часов
23. Использовать 60-ваттную лампу накаливания 17 часов
24. Использовать увлажнитель воздуха 13 часов
25. Использовать потолочный вентилятор 13 часов
26. Пользоваться электрическим одеялом 1 ночь
27. Использовать портативный вентилятор 10 часов

28. Использовать компьютер (системный блок) 8 часов
29. Использовать монитор 7 часов
30. Посмотреть 13 серий ситкома по телевизору с ЭЛТ
31. Посмотреть 9 серий ситкома на ЖК-телевизоре (LCD)
32. Использовать холодильник 5 часов
33. Использовать игровую приставку 5 часов
34. Использовать осушитель воздуха 3 часа
35. Просмотреть 6 серий ситкома
на плазменном телевизоре
36. Использовать морозилку 4 часа
37. Разогреть 13 блюд в микроволновке
38. Приготовить эспрессо с помощью
эспрессо-машины 11 раз
39. Погладить утюгом 5 рубашек
40. Сделать 4 прически с помощью фена
41. Приготовить 4 пакета попкорна в попкорн-машине
42. Постирать белье в стиральной машине 3 раза
43. Заварить кофе в кофеварке 3 раза
44. Использовать нагреватель воды 2 часа
45. Приготовить 2 блюда на электроплите
46. Пылесосить полтора часа
47. Использовать комнатный кондиционер 1 час
48. Использовать обогреватель 40 минут
49. Испечь 1 раз кексы в духовке
50. Использовать центральный кондиционер 12 минут
51. Использовать электропечь 3 минуты
52. Использовать сушильную машину 18 минут
(хватает на 0,4 полного цикла сушки)
53. Пользоваться посудомойкой 33 минуты
(хватает на 0,3 цикла работы машины)

Источник: livejournal

Сколько потребляет обогреватель электроэнергии | Nobo

Расчеты потребления электроэнергии бытовыми приборами

Прежде, чем выяснить сколько потребляет обогреватель электроэнергии рассмотрим потребление других бытовых приборов. Все приборы, для работы которых требуется электрическая энергия, потребляют эту энергию в соответствии со своей мощностью. Однако не все подобные приборы работают одинаково и, соответственно, потребление электроэнергии происходит не одинаково. Такие приборы как электрический чайник, телевизор, различного вида осветительные приборы при включении начинают потреблять максимальное количество энергии. Это количество энергии указывается в технических характеристиках каждого прибора и называется – мощность.

Скажем, чайник, мощностью 2000 Вт, был включен для нагрева воды и проработал 10 минут. Тогда 2000 Вт делим на 60 минут (1 час) и получается 33,33 Вт — это столько потребляет чайник за одну минуту работы. В нашем случае чайник работал 10 минут. Тогда 33,33 Вт умножаем на 10 минут и получаем мощность, которую чайник израсходовал за время своей работы, т.е 333,3 Вт и именно за эту потребленную мощность и придётся заплатить.

Несколько по-другому происходит работа холодильника, электроплиты и электрического конвектора.

Расчеты потребления электроэнергии обогревателем

Давайте рассмотрим случай с работой конвектора мощностью 2000 Вт. Для начала на таком обогревателе необходимо выставить температуру воздуха, которую конвектор должен поддерживать, например, 25 С. После подачи на обогреватель электричества он будет работать на нагрев в режиме полной мощность, т.е 2000 Вт., и в таком режиме конвектор будет работать до тех пор (предположим, 20 минут), пока не будет достигнута температура воздуха, которая была задана первоначально, в нашем случае это — 25С. После этого сработает система контроля температуры и подача электричества на нагревательный элемент прекратиться, а значит и прекратится потребление электроэнергии.

Следующее включение обогревателя произойдет тогда, когда температура воздуха упадет ниже установленной, в нашем случае ниже 25С, (предположим, через 40 минут) и вновь отключится, когда температура воздуха достигнет снова 25С. Вот в таком режиме периодического включения/выключения будет происходить работа конвектора.

Сколько электроэнергии будет потреблять обогреватель за час работы при таком режиме как в нашем случае? Тогда 2000 Вт делим на 60 минут (1 час) и получается 33,33 Вт — это сколько потребляет конвектор за одну минуту работы. В нашем случае обогреватель работал 20 минут. Тогда 33,33 Вт умножаем на 20 минут и получаем мощность, которую конвектор израсходовал за время своей работы т.е 666,6 Вт. Именно за эту мощность придётся заплатить.

В каждом отдельном случае промежутки работы конвектора могут быль различные. Это зависит от того, насколько хорошо сделана теплоизоляция помещения; правильно ли подобраны конвекторы и правильно ли они размещены в самом помещении; от производителей таких конвекторов; от организации системы автоматического контроля и поддержания конвектором температуры воздуха в помещении и т.д.

Преимущества обогревателя Nobo при расчетах потребления электричества

Обогреватели бренда Nobo на сегодняшний день считаются самыми качественными и экономичными обогревателями. Испытания, проведенные на заводе-производителе в Норвегии, показали, что конвекторы Nobo нагревают помещение так же быстро, как и тепловентиляторы.

Температура в помещении в 9,5 кв. метров повышается на 10 градусов по Цельсию за 2 часа и 42 минуты — уходит на это 2290 Вт, а на рабочий режим конвектор выходит немного больше, чем за 7 минут. При дальнейшем поддержании температуры в течение 3 часов конвектор расходует 680 Вт/ч.

Семинар NOBO: Сколько потребляет обогреватель

Сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы

Сегодня затраты на электроэнергию составляют значительную часть семейного бюджета. Чтобы грамотно подходить к проблеме энергопотребления и связанным с ним расходам, необходимо знать, сколько электричества потребляют разные бытовые приборы и как рассчитать стоимость этих затрат.

Как провести расчёт потребления электроэнергии бытовыми приборами

На каждом приборе сзади или сбоку есть наклейка с его характеристиками. Мощность прибора указывается в ваттах (W или Вт). Если вы не нашли наклейку с обозначениями, характеристики можно посмотреть в инструкции. Чтобы вычислить потребление электроэнергии, нужно умножить мощность прибора на длительность его работы в часах.

Например, стиральная машина работает полтора часа за раз, а её мощность составляет 1 000 Вт. Тогда количество потреблённой энергии за одну стирку будет 1 000 × 1,5 = 1 500 Вт·ч. Разделив это значение на 1 000, вы переведёте Вт в кВт. Получится 1,5 кВт·ч. Дальше нужно умножить это значение на количество стирок в неделю или месяц. Возьмём 3 стирки в неделю, или 12 в месяц. Значит, стиральная машина в течение месяца использует 18 кВт·ч. Чтобы высчитать примерную стоимость, умножьте количество потреблённой энергии на тариф. Стоимость 1 кВт·ч проставляется в квитанции.

Сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы

Компьютер

Потребляемая компьютером общая мощность будет складываться из мощностей блока питания и монитора. Блок питания требует от 350 до 550 Вт, в том числе в зависимости от работы, которую выполняет устройство. Если вы переписываетесь в социальных сетях, потребление энергии будет минимальным. В то время как работа в сложных графических редакторах вроде Adobe Illustrator заставит компьютер сжигать больше энергии. Необходимая монитору мощность зависит от его размеров: 19-дюймовый монитор потребляет около 60 Вт, 24-дюймовый — 80 Вт. Всего в среднем получится около 500 Вт·ч, или 0,5 кВт·ч.

Ноутбук

Поскольку у ноутбука задействован только блок питания, то, какие бы функции он ни выполнял, энергопотребление у него будет ниже, чем у стационарного компьютера. В среднем — от 0,05 до 0,1 кВт·ч.

Телевизор

Энергопотребление телевизора напрямую зависит от размеров экрана и конструктивного устройства. Так, приборам с электронно-лучевой трубкой требуется от 60 до 100 Вт. Жидкокристаллическим моделям необходимо от 150 до 250 Вт, плазменным — 300‒400 Вт. Если выключить телевизор с помощью пульта, оставив его включённым в розетку, то прибор перейдёт в режим ожидания. При этом будет гореть маленькая красная лампочка. Энергопотребление в таком случае составит 2‒3 Вт для моделей с электронно-лучевой трубкой и 4‒6 Вт для жидкокристаллических и плазменных телевизоров.

Холодильник

Холодильник — это едва ли не единственный прибор, работающий 24 часа в сутки семь дней в неделю. Нужно помнить, что в зависимости от времени года и загруженности одной и той же модели будет требоваться разное количество энергии. В холодное время года прибор использует примерно в два раза меньше энергии, чем в жару. Заполненное устройство требует меньше топлива, чем пустое.

Все холодильники делятся на классы по энергопотреблению. У моделей с низким энергопотреблением необходимое количество энергии приблизительно равно объёму прибора в литрах. Например, холодильник объёмом 240 литров за год использует 240 кВт·ч. В среднем же этот показатель составляет от 230 до 460 кВт·ч в год. Точное значение для вашей модели можно посмотреть в инструкции. Чтобы рассчитать суточную норму, нужно годовое потребление разделить на 365. Получится от 0,6 до 1,2 кВт·ч в сутки.

Стиральная машина

Потребляемая стиральной машиной энергия зависит от режима стирки и массы белья. Больше всего энергии расходуется в процессе нагревания воды. В среднем в характеристиках устройства можно увидеть цифры от 2 до 2,5 кВт. Но в действительности мощность прибора будет меньше — порядка 1 или 1,5 кВт.

Утюг и чайник

Даже если в день эти приборы работают всего 10‒15 минут, за месяц они успевают истратить столько же энергии, что и стиральная машина. Чайник потребляет от 1,5 до 2,5 кВт·ч. Поскольку вода закипает примерно за 4 минуты, можно посчитать, что 1,5‒2,5 кВт·ч расходуются за 15 раз. Примерно столько же энергии нужно утюгу. Правда, вычислить точное энергопотребление утюга довольно сложно. Его мощность зависит от режима работы. Больше всего энергии тратится на первоначальный нагрев. Поэтому экономичнее утюжить вещи сразу на всю неделю.

Микроволновка

В зависимости от объёма, оснащения прибора и режима работы количество потребляемой микроволновкой энергии будет меняться. Быстрый разогрев с высокой мощностью потребует около 0,9 кВт·ч, а размораживание — от 0,2 до 0,4 кВт·ч. Важен и объём разогреваемого блюда. Чем больше еды нужно разогреть, тем дольше или при большей мощности это происходит.

Тёплый пол

Количество расходуемой тёплым полом энергии зависит от вида и качества теплоизоляции, режима обогрева, площади помещения, погодных условий, вида покрытия и ещё многих факторов. В среднем, если вы используете тёплый пол как единственный источник отопления, требуемое количество энергии на 1 м² — около 0,2 кВт·ч. Если же пол подогревается только для комфорта, а основной обогрев помещения происходит за счёт других источников тепла, то расход энергии на 1 м² помещения составит от 0,11 до 0,16 кВт·ч.

Чтобы посчитать сколько электроэнергии вы потратите в месяц, нужно расход энергии на 1 м² умножить на площадь помещения, затем умножить на 24 часа и на 30 дней. Полученное число нужно разделить на два, поскольку тёплый пол нагревается в течение часа, а следующий час остывает. Например, 0,15 кВт·ч × 12 м² × 24 ч × 30 дней × 0,5. Получится 648 кВт·ч.

Чтобы максимально точно измерить количество потребляемой электроэнергии, нужно воспользоваться ваттметром. Ваттметр подключается к розетке, а к нему присоединяется бытовой прибор. Устройство покажет вам, сколько энергии в кВт·ч вы потребляете. Умножив получившееся значение на тариф за 1 кВт·ч, вы узнаете стоимость ваших энергозатрат.

Источник: lifehacker.ru

Share the post «Сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы»

Прочитали: 27 671

ac — Учитывая ток и напряжение бытового электронного устройства, как рассчитать его потребляемую мощность?

Кроме того, совершенно неразумно, что мое зарядное устройство, которое использует переменный ток 1,5 А, будет потребляют 345 Вт и выводят только 19 В * 4,74 А = 90,06 Вт

Это было бы неразумно, но этого не происходит. Ток 1,5 А — это самое низкое напряжение питания переменного тока, которое может выдержать ваше зарядное устройство и которое все еще работает. Судя по тому, что вы говорите, это похоже на 110 В RMS. Итак, теперь ваша входная мощность составит 165 Вт, но это все еще звучит немного завышенно, так что, возможно, ваше зарядное устройство может работать на «общепринятых» «мировых стандартах» от 85 В до 265 В.При 85 В (среднеквадратичное значение) и 1,5 А входная мощность составляет 127,5 Вт, а энергоэффективность составляет: —

Энергоэффективность = 100% x выходная мощность / потребляемая мощность = 71%.

Кроме того, его КПД выше 80%, что не соответствует предыдущий расчет.

Если он рассчитан на КПД выше 80%, это может быть диапазон 230 В с КПД, снижающимся до 71% в нижней части диапазона. Или вы могли неправильно измерить значение.

Будь то постоянный или переменный ток, мгновенная мощность равна мгновенному напряжению x мгновенному току.Затем вы обнаруживаете, что если вы усредняете мгновенную мощность с течением времени, она становится реальной мощностью, за которую вам может быть выставлен счет. Вот различные сценарии: —

Как я могу рассчитать энергопотребление электрического устройства с учетом его тока? а напряжение переменного тока?

Если вы хотите сделать это точно, вы должны использовать ваттметр, и он дает вам истинную среднюю мощность — в основе любого ваттметра лежит устройство, которое умножает формы сигналов напряжения и тока.

В наши дни источники питания, подобные вашему, обычно называются «скорректированными по коэффициенту мощности», но если у вас источник более старого типа, формы сигналов тока и напряжения могут выглядеть совершенно по-разному и не совпадать по фазе. Это затрудняет простую оценку мощности.

Основы силовых полупроводниковых приборов: структуры, символы и операции

Структуры, электронные символы, основные операции и некоторые характеристики Представление силовых полупроводниковых устройств

Рекомендуемый уровень

Начинающий

Силовые электронные устройства, которые действуют как твердотельные переключатели

Эта техническая статья посвящена обзору следующих силовых электронных устройств, которые действуют как твердотельные переключатели в схемах.Они действуют как переключатель без какого-либо механического движения.

Силовые диоды
Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET)
Биполярный транзистор (BJT)
Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)
Тиристоры (SCR, GTO, MCT)

Твердотельные устройства полностью сделаны из твердого материала, и поток их зарядов ограничен этим твердым материалом. Это название «твердое состояние» часто используется, чтобы показать разницу с более ранними технологиями вакуумных и газоразрядных трубчатых устройств; а также исключить обычные электромеханические устройства (реле, переключатели, жесткие диски и другие устройства с движущимися частями).

Транзистор, разработанный Bell Labs в 1947 году, был первым твердотельным устройством, начавшим коммерческое использование в конце 1960-х годов. В этой статье описаны аналогичные твердотельные устройства, такие как силовой диод, силовой транзистор, MOSFET, тиристор и его двухтранзисторная модель, симистор, тиристор выключения затвора (GTO), биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) и их характеристики ( такие как характеристики iv и характеристики выключения). В схемах силовой электроники эти переключатели действуют в области насыщения и работают в линейной области в аналоговых схемах, таких как усилители мощности и линейные регуляторы.Это делает эти переключатели высокоэффективными, так как при обработке мощности возникают меньшие потери.

Силовые диоды

Силовой диод имеет структуру P-I-N по сравнению с сигнальным диодом, имеющим структуру P-N. Здесь I (в P-I-N) обозначает внутренний полупроводниковый слой, который выдерживает высокое обратное напряжение по сравнению с сигнальным диодом (n-, слой дрейфовой области, показанный на рис. 2). Однако недостатком этого внутреннего слоя является то, что он добавляет заметное сопротивление в условиях прямого смещения.Таким образом, силовой диод требует надлежащего устройства охлаждения для обработки большого рассеяния мощности. Силовые диоды используются во многих приложениях, включая выпрямители, фиксаторы напряжения, умножители напряжения и т. Д. Обозначение силового диода такое же, как у сигнального диода, показанного на рисунке 1.

Рис. 1. Символ силового диода

Рисунок 2. Структура силового диода

Другие функции, которые встроены в силовой диод, позволяющие ему выдерживать большую мощность:

(a) Использование защитных колец

(б) Покрытие слоя диоксида кремния

Защитные кольца p-типа, что предотвращает слияние их обедненного слоя с обедненным слоем обратносмещенного p-n перехода.Защитные кольца препятствуют тому, чтобы радиус кривизны границы обедненного слоя стал слишком узким, что увеличивает прочность на пробой. Покрытие слоя SiO ₂ помогает ограничить электрическое поле на поверхности силового диода.

Если толщина слаболегированного I слоя (n-слоя)> толщины обедненного слоя при пробое ⇒ Без пробивки силового диода.

(Это означает, что обедненный слой не пробил слаболегированный n-слой.)

Если толщина слоя I <толщины обедненного слоя при пробое ⇒ Пробить силовой диод.

Характеристики силового диода

Два типа характеристик силового диода показаны на Рис. 3 и Рис. 4, названные следующим образом:

(i) Вольт-амперная характеристика (i-v характеристика)

(ii) Характеристики отключения (или характеристики обратного восстановления)

Рисунок 3.Вольт-амперные характеристики силового диода

Напряжение включения — это значение минимального напряжения для В _A (анодное напряжение), при котором диод работает в режиме прямой проводимости. Напряжение включения сигнального диода составляет 0,7 В, а в силовом диоде — 1 В. Таким образом, его типичное падение прямой проводимости больше. В условиях прямого смещения ток сигнального диода увеличивается экспоненциально, а затем увеличивается линейно. В случае силового диода он почти линейно увеличивается с приложенным напряжением, поскольку все слои P-I-N остаются насыщенными неосновными носителями при прямом смещении.Таким образом, высокое значение тока приводит к падению напряжения, которое маскирует экспоненциальную часть кривой. В условиях обратного смещения небольшой ток утечки течет из-за неосновных носителей заряда до тех пор, пока не появится лавинный пробой, как показано на рис. 3.

Рисунок 4. Характеристики выключения силового диода: а) изменение прямого тока i _f; б) Изменение прямого падения напряжения v _f; в) Изменение потери мощности

После того, как прямой диод обнуляется, диод продолжает проводить в противоположном направлении из-за наличия накопленных зарядов в обедненном слое и p- или n-слое.Ток через диод протекает в течение времени обратного восстановления t _rr. Это время между моментом, когда ток прямого диода становится равным нулю, а мгновенный ток обратного восстановления спадает до 25% от его максимального значения в обратном направлении.

Время T _a: Заряды, накопленные в слое истощения, удалены.

Время T _b: Заряды из полупроводникового слоя удаляются.

Заштрихованная область на рис. 4.a представляет накопленные заряды Q _R, которые необходимо удалить в течение времени обратного восстановления t _rr.

Потери мощности на диоде = v _f * i _f (показано на рис. 4.c)

Как показано, основная потеря мощности в диоде происходит в период t _b.

Восстановление может быть резким или плавным, как показано на рис. 5. Чтобы узнать его количественно, мы можем использовать S-фактор.

Коэффициент T _b / T _a: коэффициент мягкости или S-фактор.

S-фактор: мера переходного напряжения, которое происходит во время восстановления диода.

S-фактор = 1 ⇒ низкий колебательный процесс обратного восстановления. (Мягко восстанавливающий диод)

S-фактор <1 ⇒ сильное колебательное перенапряжение (диод с быстрым восстановлением или диод с быстрым восстановлением).

В настоящее время существуют силовые диоды

с номинальным прямым током от 1 А до нескольких тысяч ампер с номинальным напряжением обратного восстановления от 50 В до 5000 В или более.

Рисунок 5. Характеристики обратного восстановления для силового диода

Диод Шоттки: имеет переход алюминий-кремний, где кремний является n-типом.Поскольку в металле нет отверстий, нет накопленного заряда и нет времени обратного восстановления. Таким образом, происходит движение только основных носителей заряда (электронов), и задержка выключения, вызванная процессом рекомбинации, устраняется. Он также может отключаться намного быстрее, чем диод с p-n переходом. По сравнению с диодом с p-n переходом он имеет:

(a) Нижнее напряжение включения

(б) Более высокий ток обратной утечки

Применение: высокочастотная аппаратура и импульсные источники питания.

Рис. 6. Символ диода Шоттки и кривая вольт-амперных характеристик

Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET)

MOSFET — это трехконтактное устройство с регулируемым напряжением с мажоритарной несущей (или униполярным). Его символы показаны на рис. 7 и 8. По сравнению с простым полевым МОП-транзистором с боковым каналом для сигналов малой мощности, силовой полевой МОП-транзистор имеет другую структуру.Он имеет вертикальную канальную структуру, в которой исток и сток находятся на противоположной стороне кремниевой пластины, как показано на рис. 10. Такое противоположное расположение истока и стока увеличивает способность силового полевого МОП-транзистора выдерживать большую мощность.

Рис. 7. Обозначение полевого МОП-транзистора

Рис. 8. Символы MOSFET для различных режимов

Во всех этих соединениях подложки имеют внутреннее соединение.Но в случаях, когда он подключен извне, символ изменится, как показано на MOSFET с n-канальным расширением на рис. 9. MOSFET с N-канальным расширением более распространен из-за высокой подвижности электронов.

Рис. 9. N-канальный полевой МОП-транзистор улучшенного типа с подложкой, подключенной извне

Рис. 10. Поперечное сечение силового полевого МОП-транзистора

Принципиальная принципиальная схема и выходные характеристики n-канального МОП-транзистора повышенной мощности с подключенной нагрузкой показаны на рис.11 и 12 соответственно.

Рис. 11. Структурный вид силового полевого МОП-транзистора с подключениями

Область дрейфа, показанная на рис. 11, определяет способность полевого МОП-транзистора блокировать напряжение.

Когда V _GS = 0,

⇒ V _DD обеспечивает обратное смещение, и ток не течет от стока к истоку.

Когда V _GS> 0,

⇒ Электроны образуют путь тока, как показано на рис.11. Таким образом, ток от стока к истоку течет. Теперь, если мы увеличим напряжение затвор-исток, ток стока также увеличится.

Рисунок 12. Кривые характеристик тока стока (I _D) в зависимости от напряжения сток-исток (В _DS)

Для более низкого значения V _DS, MOSFET работает в линейной области, где он имеет постоянное сопротивление, равное V _DS / I _D.Для фиксированного значения V _GS и напряжения, превышающего пороговое значение V _TH, полевой МОП-транзистор входит в область насыщения, где значение тока стока имеет фиксированное значение.

Рисунок 13. Выходные характеристики с линией нагрузки

Если XY представляет линию нагрузки, то точка X представляет точку выключения, а точка Y — точку включения, где V _DS = 0 (поскольку напряжение на замкнутом переключателе равно нулю) .Направление процесса включения и выключения также показано на рис. 13.

Помимо кривых выходных характеристик, на рис. 14 также показаны передаточные характеристики силового полевого МОП-транзистора.

Рис. 14. Характеристики напряжения затвор-исток в зависимости от тока стока для силового полевого МОП-транзистора

Здесь V _TH — это минимальное положительное напряжение между затвором и истоком, при превышении которого MOSFET переходит во включенное состояние из выключенного состояния.Это называется пороговым напряжением. Это также показано на кривой выходной характеристики на рис. 12.

При близком рассмотрении структурной схемы, представленной на рис. 11, видно, что существует фиктивный BJT и фиктивная диодная структура, встроенная в силовой полевой МОП-транзистор, как показано на рис. 15.

Поскольку источник подключен как к базе, так и к эмиттеру этого паразитного BJT, эмиттер и база BJT закорочены. Это означает, что этот BJT работает в отключенном состоянии.

Рисунок 15.Фиктивный BJT и фиктивный диод в силовом MOSFET

Анод фиктивного диода подключен к истоку, а его катод — к стоку. Итак, если мы подадим отрицательное напряжение V _DD на сток и исток, оно будет смещено в прямом направлении. Это означает, что у полевого МОП-транзистора отсутствует обратная блокировка. Таким образом, это может быть использовано в схеме инвертора для реактивных нагрузок без необходимости использования избыточного диода на переключателе. Условно это изображено на рис.16.

Рис. 16. Изображение MOSFET с внутренним диодом

Хотя внутренний диод MOSFET имеет достаточный ток и скорость переключения для большинства приложений, в некоторых случаях может потребоваться использование сверхбыстрых диодов. В таких случаях внешний диод с быстрым восстановлением подключается встречно параллельно. Но также требуется диод с медленным восстановлением, чтобы блокировать действие основного диода, как показано на рис.17.

Рис. 17. Реализация диода быстрого восстановления для силового полевого МОП-транзистора

Одним из важных параметров, влияющих на характеристики переключения, является основная емкость, существующая между его тремя выводами, то есть стоком, истоком и затвором. Его представление показано на рис. 18.

Рис. 18. Представление полевого МОП-транзистора с указанием емкостей перехода

Параметры C _GS, C _GD и C _DS являются нелинейными по своей природе и указаны в технических характеристиках конкретного полевого МОП-транзистора.Они также зависят от напряжения смещения постоянного тока и конструкции или геометрии устройства. Они должны заряжаться через ворота во время процесса включения, чтобы фактически включить полевой МОП-транзистор. Привод должен иметь возможность заряжать и разряжать эти емкости для включения или выключения полевого МОП-транзистора.

Таким образом, характеристики переключения силового полевого МОП-транзистора зависят от этих внутренних емкостей и внутреннего импеданса схем управления затвором. Кроме того, это зависит от задержки из-за переноса носителя через область дрейфа.Характеристики переключения силового полевого МОП-транзистора показаны на рисунках 19 и 20.

Рисунок 19. Характеристики включения силового полевого МОП-транзистора

Имеется задержка от t ₀ до t ₁ из-за заряда входной емкости до ее порогового напряжения V _TH. Ток стока в это время остается на нулевом значении. Это называется временем задержки. Имеется дополнительная задержка от t ₁ до t ₂, в течение которой напряжение затвора повышается до V _GS, напряжения, необходимого для перевода полевого МОП-транзистора во включенное состояние.Это называется временем нарастания. Эту общую задержку можно уменьшить, используя схему возбуждения с низким сопротивлением. Ток затвора в течение этого времени экспоненциально уменьшается, как показано. В течение времени, превышающего t ₂, ток стока I _D достиг своего максимального постоянного значения I. Когда ток стока достиг постоянного значения, напряжение затвор-исток также остается постоянным, как показано в передаточных характеристиках. полевого МОП-транзистора на рис. 20.

Рисунок 20.Передаточные характеристики силового полевого МОП-транзистора с рабочей точкой

Для характеристик выключения предположим, что полевой МОП-транзистор уже находится во включенном состоянии в установившемся состоянии. Поскольку t = t ₀, напряжение затвора уменьшается до нулевого значения; C _GS и C _GD начинают разряжаться через сопротивление затвора R _G. Это вызывает время задержки выключения до t ₁ от t ₀, как показано на рис. 21. Предполагая, что напряжение сток-исток остается фиксированным.В течение этого времени как V _GS, так и I _G уменьшаются по величине, ток стока остается на фиксированном значении, потребляя ток от C _GD и C _GS.

Рисунок 21. Характеристики отключения силового полевого МОП-транзистора

В то время, когда t ₂> t> t ₁, напряжение затвор-исток постоянно. Таким образом, весь ток теперь берется из C _GD.До момента времени t ₃ ток стока практически достигнет нулевого значения; который выключает MOSFET. Это время известно как время спада, когда входная емкость разряжается до порогового значения. После t ₃ напряжение затвора экспоненциально уменьшается до нуля, пока ток затвора не станет равным нулю.

Силовой биполярный транзистор (BJT)

Power BJT традиционно используется во многих приложениях. Тем не менее, IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) и MOSFET (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) заменили его для большинства приложений, но все же они используются в некоторых областях из-за его более низкого напряжения насыщения в диапазоне рабочих температур. .IGBT и MOSFET имеют более высокую входную емкость по сравнению с BJT. Таким образом, в случае IGBT и MOSFET схема управления должна быть способна заряжать и разряжать внутренние емкости.

Рисунок 22. (a) NPN BJT (b) PNP BJT

BJT представляет собой трехслойное полупроводниковое устройство с двумя переходами npn или pnp, как показано на рис. 22. (a) и (b).

Хотя BJT имеют меньшую входную емкость по сравнению с MOSFET или IGBT, BJT значительно медленнее реагируют из-за низкого входного импеданса.BJT используют больше кремния для той же производительности привода.

В случае MOSFET, изученного ранее, силовой BJT отличается по конфигурации от простого планарного BJT. В планарном BJT коллектор и эмиттер находятся на одной стороне пластины, в то время как в Power BJT они находятся на противоположных краях, как показано на рис. 23. Это сделано для увеличения возможностей управления мощностью BJT.

Рис. 23. Структура Power BJT PNP

Power n-p-n транзисторы широко используются в высоковольтных и сильноточных приложениях, которые будут рассмотрены позже.

Входные и выходные характеристики планарного БЮТ для конфигурации с общим эмиттером показаны на рис. 24. Это кривые вольт-амперных характеристик.

Рис. 24. Входные и выходные характеристики для конфигурации с общим эмиттером Planar BJT соответственно

Кривые для power BJT такие же, за исключением небольшой разницы в области его насыщения. Он имеет дополнительную рабочую область, известную как квазинасыщение, как показано на рис.25.

Рисунок 25. Кривая выходных характеристик силового биполярного транзистора

Эта область появляется из-за введения слаболегированной области дрейфа коллектора, где переход коллектор-база имеет низкое обратное смещение. Удельное сопротивление этой области дрейфа зависит от значения тока базы. В области квазинасыщения значение ß значительно уменьшается. Это связано с увеличением значения тока коллектора при повышении температуры.Но базовый ток по-прежнему контролирует ток коллектора из-за сопротивления, создаваемого областью дрейфа. Если транзистор входит в область жесткого насыщения, ток базы не контролирует ток коллектора из-за отсутствия области дрейфа и в основном зависит от нагрузки и значения V _CC.

Прямо смещенный p-n переход имеет две емкости, называемые емкостью обедненного слоя и диффузной емкостью. В то время как переход с обратным смещением имеет в действии только обедняющую емкость.Величина этих емкостей зависит от напряжения перехода и конструкции транзистора. Эти емкости играют роль во время переходных процессов, то есть операций переключения. Из-за этих емкостей транзистор не включается и не выключается мгновенно.

Коммутационная характеристика силового БЮТ представлена на рис.26. При подаче положительного базового напряжения базовый ток начинает течь, но ток коллектора отсутствует в течение некоторого времени. Это время известно как время задержки (t _d), необходимое для зарядки емкости перехода базы к эмиттеру до 0.7 В прибл. (известное как напряжение прямого смещения). При t> t _d ток коллектора начинает расти, а V _CE начинает падать с величиной 9/10 своего пикового значения. Это время называется временем нарастания и , необходимое для включения транзистора. Транзистор остается включенным, пока ток коллектора не меньше этого значения.

Для выключения BJT полярность базового напряжения меняется на обратную, и, таким образом, полярность базового тока также будет изменена, как показано на рис.26. Ток базы, требуемый во время установившегося режима работы, больше, чем ток, необходимый для насыщения транзистора. Таким образом, избыточные заряды неосновных носителей хранятся в базовой области, которые необходимо удалить во время процесса выключения. Время, необходимое для обнуления этого заряда, составляет , время хранения , t _с. Коллекторный ток все это время остается на том же значении. После этого ток коллектора начинает уменьшаться, и переход база-эмиттер заряжается до отрицательной полярности; базовый ток также уменьшается.

Рисунок 26. Характеристики включения и выключения BJT

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)

IGBT сочетает в себе физику BJT и силового MOSFET, чтобы получить преимущества обоих миров. Он контролируется напряжением на затворе. Он имеет высокое входное сопротивление, как у силового MOSFET, и низкие потери мощности в открытом состоянии, как в случае BJT. Нет даже вторичной поломки и не так много времени переключения, как в случае BJT.Он имеет лучшие характеристики проводимости по сравнению с MOSFET из-за биполярной природы. В нем нет внутреннего диода, как в случае MOSFET, но это можно рассматривать как преимущество использования внешнего диода с быстрым восстановлением для конкретных приложений. Они заменяют полевой МОП-транзистор в большинстве высоковольтных приложений с меньшими потерями проводимости. Его физическое поперечное сечение, структурная схема и эквивалентная принципиальная схема представлены на рис. 27–29. Он имеет три вывода, называемых коллектором, эмиттером и затвором.

Рис. 27. Вид структуры IGBT

Существует p + -подложка, которой нет в MOSFET и которая отвечает за инжекцию неосновных носителей в n-область. Усиление терминала NPN снижается из-за широкой эпитаксиальной базы и n + буферного слоя.

Существуют две структуры IGBT на основе легирования буферного слоя:

a) Сквозной IGBT: сильно легированный буферный слой n ➔ меньше времени переключения

b) IGBT без пробивки: слегка легированный буферный слой n увеличенный срок службы носителей ➔ повышенная проводимость дрейфовой области ➔ уменьшенное падение напряжения в открытом состоянии

(Примечание: ➔ означает подразумевает)

Рисунок 28.Эквивалентная схема для IGBT

Рисунок 29. Упрощенная эквивалентная схема для IGBT

Рисунок 30. Принципиальная электрическая схема для IGBT

На основе этой принципиальной схемы, представленной на рисунке 30, получены прямые и передаточные характеристики, которые представлены на рисунках 31 и 32. Его коммутационная характеристика также показана на рис. 33.

Рисунок 31.Прямые характеристики для IGBT

Рисунок 32. Передаточные характеристики IGBT

Рисунок 33. Характеристики включения и выключения IGBT

(Примечание: T _dn: время задержки; T _r: время нарастания; T _df: время задержки; T _f1: время начального спада; T _f2: время окончательного спада)

Тиристоры (SCR, GTO, MCT)

Тиристоры — это семейство твердотельных устройств, широко используемых в схемах силовой электроники, таких как SCR (кремниевый выпрямитель), DIAC (диод на переменном токе), TRIAC (триод на переменном токе), GTO (тиристоры отключения затвора), MCT. (Тиристор, управляемый МОП), RCT, PUT, UJT, LASCR, LASCS, SIT, SITh, SIS, SBS, SUS, SBS и т. Д.SCR — самый старший член и глава этой семьи; и обычно именуется «тиристор».

Они работают как бистабильные переключатели, которые работают либо в непроводящем, либо в проводящем состоянии. Традиционные тиристоры проектируются без возможности управляемого затвором отключения, при котором тиристор может перейти из проводящего состояния в непроводящее состояние, когда только анодный ток падает ниже тока удержания. В то время как GTO — это тип тиристора, который имеет возможность отключения с управляемым затвором.

SCR

SCR обычно имеет три вывода и четыре слоя чередующихся материалов p- и n-типа, как показано на рис. 34. Структура тиристора может быть разделена на две части: транзисторы npn и pnp для простых целей анализа, как показано на рис. 36 Он имеет три терминала, названные катодом, анодом и затвором.

Рисунок 34. Структурный вид тиристора

N-base — это область с высоким удельным сопротивлением, и ее толщина напрямую зависит от номинала прямой блокировки тиристора.Но большая ширина n-базы указывает на медленное время отклика на переключение. Условное обозначение тиристора приведено на рис. 35.

Рисунок 35. Схематическое обозначение тиристора

Рис. 36. Двухтранзисторная модель тиристора (A-анод, G-затвор и K-катод)

Конструкция Planar используется для маломощных тиристоров. В этом типе конструкции все стыки размыты.Для высокой мощности используется конструкция mesa , в которой внутренний слой рассеивается, а два внешних слоя сплавлены на нем.

Статическая характеристика, полученная для схемы, представленной на рис. 37, изображена на рис. 38. Он работает в трех режимах: в режиме прямой проводимости, режиме прямой блокировки и режиме обратной блокировки.

Минимальный анодный ток, который заставляет устройство оставаться в режиме прямой проводимости при переключении из режима прямой блокировки, называется током фиксации.Если SCR уже проводит и анодный ток снижается из режима прямой проводимости в режим прямой блокировки, минимальное значение анодного тока, которое остается в режиме прямой проводимости, известно как ток удержания.

Рисунок 37. Принципиальная схема для получения характеристик напряжения и тока тиристора

Рисунок 38. Кривая статических характеристик SCR

Коммутационные характеристики SCR показаны на рис.39. Учтите, что его нельзя выключить воротами. Это связано с положительной обратной связью или эффектом регенеративной обратной связи.

Рисунок 39. Характеристики включения и выключения SCR

GTO (запорный тиристор)

GTO может быть включен положительным импульсом тока затвора и выключен отрицательным импульсом тока затвора. Его способность отключаться обусловлена отклонением тока коллектора PNP затвором и, таким образом, нарушением эффекта регенеративной обратной связи.

Фактически конструкция GTO сделана таким образом, что приращение тока pnp GTO уменьшено. N пятен с высокой степенью легирования в p-слое анода формируют эффект закороченного эмиттера и, в конечном итоге, уменьшают коэффициент усиления по току GTO для регенерации меньшего тока, а также возможность блокировки обратного напряжения. Это снижение способности обратного блокирования может быть улучшено за счет диффузии золота, но это сокращает срок службы носителя. Кроме того, он требует специальной защиты, как показано на рис. 43.

Рис.40 показаны четыре слоя Si и три перехода GTO, а на рис. 41 показан его практический вид. Символ GTO показан на рисунке 42.

Рисунок 40. Четыре уровня и три соединения GTO

Рисунок 41. Практическая форма ГТО

Рисунок 42. Обозначение ГТО

Общая скорость переключения GTO выше, чем у тиристора (SCR), но падение напряжения GTO больше.Диапазон мощности GTO лучше, чем BJT, IGBT или SCR.

Статические вольт-амперные характеристики GTO аналогичны SCR, за исключением того, что ток фиксации GTO больше (около 2 А) по сравнению с SCR (около 100-500 мА).

Схема управления затвором с характеристиками переключения приведена на рисунках 43 и 44.

Рисунок 43. Цепь привода затвора для GTO

Рисунок 44.Характеристики включения и выключения GTO

MCT (тиристор с МОП-управлением)

IGBT является улучшением по сравнению с BJT, использующим MOSFET для включения или выключения анодного тока. Точно так же MCT является улучшением по сравнению с тиристором с парой полевых МОП-транзисторов для переключения тока. В семействе MCT есть несколько устройств, но обычно обсуждают p-канал. Его принципиальная схема и схема замещения приведены на рис. 45 и рис.46. Его условное обозначение приведено на рис. 47.

Рисунок 45. Принципиальная схема MCT типа P

Рисунок 46. Эквивалентная схема для MCT P-типа

Рисунок 47. Символ MCT типа P

Из-за структуры NPNP вместо PNPN анод действует как опорный элемент для затвора. Структура NPNP представлена транзистором Q1 NPN и транзистором Q2 PNP в эквивалентной схеме.

Мощность, необходимая для его включения или выключения, мала с низкими коммутационными потерями из-за его распределенной структуры по всей поверхности устройства. Время задержки из-за накопления заряда также невелико. Он также имеет низкое падение напряжения в открытом состоянии.

Когда MCT p-типа находится в состоянии прямой блокировки, его можно включить, подав отрицательный импульс на его затвор (относительно анода). Когда n-канальный MCT находится в режиме прямой блокировки, он может быть включен положительным импульсом затвора (относительно катода).Он будет оставаться включенным до тех пор, пока ток устройства не изменится на противоположное или на затвор не будет подан импульс выключения, то есть приложен положительный импульс затвора для MCT p-типа по отношению к аноду.

Это устройство может выдерживать большой ток и большие возможности $$ \ frac {di} {dt} $$. Но, как и любые другие устройства, его необходимо защитить от переходных напряжений и всплесков тока с помощью подходящих демпферов. Он используется в устройствах разряда конденсаторов, автоматических выключателях, преобразовании переменного тока в переменный или постоянного тока. Это идеальная замена GTO, поскольку для этого требуется гораздо более простой привод ворот и, безусловно, более эффективный.

Power Devices — Силовая электроника от А до Я

Введение: полупроводники

Рассмотрим проводимость трех распространенных материалов.
Медь, хороший проводник, имеет проводимость 0,59 × 10 ⁶ См / см;
Стекло, обычный изолятор, может находиться в диапазоне от 10 ^-16 до 10 ^-13 См / см;
В то время как кремний и германий (полупроводники) имеют проводимость от 10 ^-8 до 10 ^-1 См / см. Поскольку их проводимость находится между проводником и изолятором, они называются полупроводниками.

Что подразумевается под силовыми полупроводниковыми приборами или силовыми приборами?
Полупроводниковые приборы с высокими номинальными значениями напряжения и тока называются силовыми полупроводниковыми приборами. Они используются в силовых цепях (т. Е. В цепях высокого напряжения). Чтобы выдерживать высокое напряжение и ток, конструкция силового полупроводникового устройства отличается от полупроводникового устройства уровня сигнала.
Сравнение структур сигнальных диодов и силовых диодов поможет нам понять эту концепцию.Щелкните здесь, чтобы узнать об этом больше.

Силовые полупроводниковые приборы — это сердце современного силового электронного оборудования. Очень важно знать аббревиатуры и символы силовых устройств.

Силовые устройства классифицируются по различным параметрам, таким как возможность включения / выключения, выдерживаемое напряжение и т. Д.

Различные силовые устройства, такие как силовые диоды, силовой транзистор, кремниевые выпрямители (SCR), MOSFET, IGBT, MCT, TRIAC, DIAC и т. Д. Подробно обсуждаются в различных постах.

Применение устройств питания
Устройства питания используются в самых разных приложениях. Здесь мы приводим лишь несколько примеров.

Промышленное применение в основном состоит из двух областей: управления двигателями и источников питания. Управляемые двигатели варьируются от очень больших, используемых на сталелитейных заводах, до относительно небольших, например, в станках.
Потребительские приложения охватывают множество различных областей в доме, таких как усилители звука, регуляторы нагрева, миксеры для пищевых продуктов и системы безопасности.
Транспортные приложения, крупнейшими из которых являются моторные приводы для таких областей, как электромобили, локомотивы и вилочные погрузчики.Применения, не относящиеся к моторному приводу, такие как управление светофорами, электронное зажигание автомобиля и регулировка напряжения автомобиля.
Аэрокосмические и оборонные приложения включают передатчики СНЧ; Источники питания для космоса и самолетов; и переключение с помощью твердотельных реле и контакторов.

Будущие тенденции в энергетических устройствах

В зависимости от приложений диапазон мощности, обрабатываемой в силовой электронике, очень широк — от сотен милливатт до сотен мегаватт.
Таким образом, очень сложно найти один тип переключающего устройства для всех приложений силовой электроники.
Доступные сегодня силовые устройства обладают огромным диапазоном номинальной мощности и частоты, а также разнообразием.
Их номинальные токи в прямом направлении варьируются от нескольких ампер до нескольких киловольт, номинальное напряжение блокировки — от нескольких вольт до нескольких киловольт, а частота переключения — от нескольких сотен герц до нескольких мегагерц.
Устройства Power Semiconductor отличаются от полупроводниковых устройств уровня сигнала с точки зрения их структуры, диапазона значений напряжения и тока и т. Д.
В приложениях силовой электроники они используются в режиме нелинейного переключения, а не как линейные усилители.

Забудьте о текущих рейтингах устройств питания, подсчитайте потери приложений

Компании начинают осознавать потенциал новых рынков и возможности получения доходов от переработки, поскольку они исследуют более комплексную модель «переход от кремния к услугам», которая охватывает центр обработки данных и мобильную периферию. В частности, с сокращением ASP (средние цены продажи) и все более непомерно высокими затратами на проектирование на все более низких узлах многие компании ищут новые потоки доходов в широком диапазоне вертикалей, включая Интернет вещей (IoT).

Однако с учетом того, что количество установок Интернета вещей, как ожидается, будет увеличиваться примерно на 15–20% ежегодно до 2020 года, безопасность в настоящее время воспринимается как серьезная возможность, так и серьезная проблема для полупроводниковой промышленности.

Помимо услуг, концепция оборудования с открытым исходным кодом (OSH) и создание микросхем из разукрупненных, предварительно проверенных чиплетов начинает набирать обороты, поскольку компании стремятся сократить расходы и сократить время вывода на рынок гетерогенных конструкций.

Конкретные стратегии раскрытия всего потенциала кремния и услуг, несомненно, будут различаться, поэтому для нас важно исследовать будущее, в котором компании, производящие полупроводники, наряду с различными отраслями, организациями и правительственными учреждениями, будут играть открытую и совместную роль в помогая устойчиво монетизировать как микросхемы, так и услуги.

В 2016 и 2017 годах продолжались быстрые приобретения и консолидация отрасли:

Компания Analog Devices приобрела Linear Technology
Infineon приобрела International Rectifier
Компания ROHM приобрела Powervation
Renesas приобрела Intersil

Крупные производители полупроводников позиционируют себя, чтобы лучше конкурировать в нескольких вертикалях, включая облачные вычисления, искусственный интеллект (AI) и беспилотные автомобили.Согласно KPMG, многие компании все чаще рассматривают слияния и поглощения (M&A) как единственный способ стимулировать рост реальной выручки, делая новый акцент на вопросе «производить или покупать», при этом многие выбирают ответ «покупать».

Одновременно с этим продолжали расти расходы на разработку микросхем, что существенно влияло на количество разработок в усовершенствованных узлах. В частности, общее количество запусков SoC с расширенной производительностью многоядерных процессоров в первый раз практически не изменилось и выросло лишь незначительно за последние пять лет.Хотя цены на дизайн неуклонно растут с 40 нм, аналитиков больше всего беспокоит увеличение стоимости дизайна на 7 и 5 нм.

Как подтверждает Рич Вавжиняк, старший аналитик Semico Research, начало проектирования за пределами 10 нм будет сдерживаться ростом затрат на разработку. Хотя общее количество проектов, которые переносятся на новые узлы, может не сильно отличаться от предыдущих обновлений геометрии процесса, Вавжиняк говорит, что сроки для таких переходов большинством компаний будут более продолжительными.

Совершенно очевидно, что необходимы новые модели как для НИОКР, так и для доходов, поскольку усиление консолидации отрасли и ослабление АСП в долгосрочной перспективе невозможно. Именно поэтому отрасль стремится к Интернету вещей для создания дополнительных потоков доходов, и аналитики McKinsey Global Institute (MGI) оценивают, что IoT может иметь ежегодный экономический эффект от 3,9 до 11,1 триллиона долларов к 2025 году по нескольким вертикалям. Однако с учетом того, что количество установок Интернета вещей, как ожидается, будет увеличиваться примерно на 15–20% в год до 2020 года, безопасность считается как серьезной возможностью, так и проблемой для полупроводниковых компаний.

Таким образом, MGI рекомендует создавать решения безопасности, которые позволяют компаниям, производящим полупроводники, расширяться в смежные области бизнеса и разрабатывать новые бизнес-модели. Например, компании могут помочь создать предложения по обеспечению сквозной безопасности, которые необходимы для успеха Интернета вещей. В идеале, по мнению MGI, отрасль должна играть ведущую роль при разработке таких предложений, чтобы гарантировать, что они получат свою справедливую долю в цепочке создания стоимости.

С нашей точки зрения, решения для сквозной безопасности Интернета вещей, развернутые как платформа как услуга (PaaS), имеют решающее значение для помощи полупроводниковым компаниям в получении возобновляемых доходов от реализации конкретных услуг.Для клиентов PaaS предлагает простой способ безопасной разработки, запуска и управления приложениями и устройствами без сложностей, связанных с построением и обслуживанием сложной инфраструктуры.

Такие решения безопасности, которые также могут использовать аппаратный корень доверия, должны поддерживать идентификацию устройства и взаимную аутентификацию (верификацию), стандартные проверки аттестации, безопасные обновления устройств по беспроводной сети (OTA), аварийное восстановление и ключ управление, а также вывод из эксплуатации и переназначение ключей для лучшего управления устройствами и смягчения различных атак, включая распределенный отказ в обслуживании (DDoS).

Умные города

Недоступные микросхемы — такие как микросхемы, встроенные в инфраструктуру интеллектуального города Интернета вещей — могут предложить полупроводниковым компаниям возможность реализовать долгосрочную модель PaaS «кремний для обслуживания». Действительно, будущая инфраструктура умного города почти наверняка будет спроектирована с использованием микросхем в труднодоступных местах, включая подземные водопроводные трубы, воздуховоды для кондиционирования воздуха, а также под улицами и на парковках.

Интеллектуальное уличное освещение, гибкие вывески и Bluetooth-маяки нового поколения также требуют перспективных решений, чтобы избежать постоянного физического обслуживания и обновлений.Следовательно, микросхема, обеспечивающая питание инфраструктуры умного города, должна поддерживать безопасную конфигурацию функций в полевых условиях, а также различные услуги на основе PaaS, такие как расширенная аналитика, предупреждения о профилактическом обслуживании, алгоритмы самообучения и интеллектуальное проактивное взаимодействие с клиентами.

Умные дома

Прогнозируется, что к 2020 году глобальный рынок умного дома достигнет стоимости не менее 40 миллиардов долларов. По данным Markets and Markets, рост пространства умного дома можно объяснить множеством факторов, в том числе значительными достижениями в секторе Интернета вещей; возрастающие требования к удобству, безопасности и защищенности потребителей; более выраженная потребность в энергосберегающих решениях с низким уровнем выбросов углерода.Однако, как мы уже обсуждали ранее, крайне важно обеспечить реализацию безопасности Интернета вещей на этапе проектирования продукта, чтобы предотвратить использование злоумышленниками устройств умного дома и прерывание обслуживания.

В дополнение к потенциально прибыльным возможностям кибербезопасности для компаний, производящих полупроводники, устройства «умный дом» обещают создать повторяющиеся потоки доходов для поддержки устойчивой модели «кремний для обслуживания». В качестве примера Кристопер Дин из MarketingInsider выделяет популярные устройства Echo от Amazon.Поскольку уже продано не менее 15 миллионов устройств Echo, пользователи Echo, вероятно, станут активными потребителями Amazon, используя устройство для отслеживания списков желаний и поиска товаров, которые им впоследствии предлагается купить. Между тем, Nest использует данные термостата в качестве платформы для предложения услуг по управлению энергопотреблением коммунальным компаниям в Соединенных Штатах, при этом компании платят за значимую и действенную информацию о клиентах по подписке.

Автомобильная промышленность

По данным IC Insights, в период с 2016 по 2021 год продажи микросхем для автомобильных систем и Интернета вещей будут расти на 70% быстрее, чем общие доходы от IC.В частности, продажи интегральных схем для автомобилей и других транспортных средств, по прогнозам, вырастут с 22,9 млрд долларов в 2016 году до 42,9 млрд долларов в 2021 году, а доходы от функциональности Интернета вещей увеличатся с 18,4 млрд долларов в 2016 году до 34,2 млрд долларов в 2021 году.

Прогнозируемый рост продаж автомобильных микросхем неудивителен, поскольку современные автомобили по сути представляют собой сеть сетей, оснащенных рядом встроенных методов и возможностей связи. Однако это означает, что автомобили теперь более уязвимы для кибератак, чем когда-либо прежде.

Потенциальные уязвимости системы безопасности включают незащищенную связь между транспортными средствами, несанкционированный сбор информации о водителе или пассажирах, захват контроля над критически важными системами, такими как тормоза или акселераторы, перехват данных транспортного средства, вмешательство в работу сторонних ключей и изменение избыточного кода. обновления прошивки по воздуху (OTA). Что касается последнего, производители автомобилей сейчас сосредоточены на предоставлении безопасных обновлений OTA для различных систем, при этом глобальный рынок автомобильных обновлений OTA, по прогнозам, будет расти со среднегодовым темпом роста 18.2% с 2017 по 2022 год и достигнет 3,89 миллиарда долларов к 2022 году.

Производители автомобилей также работают над тем, чтобы в цепочке поставок транспортных средств не было украденных и поддельных компонентов. Тем не менее, широкий спектр устройств с серого рынка все еще можно найти для питания дорогостоящих модулей, таких как бортовые информационно-развлекательные системы и фары, а также в критически важных системах безопасности, включая модули подушек безопасности, тормозные модули и органы управления трансмиссией. Таким образом, защита периферийных устройств и компонентов транспортных средств от несанкционированного доступа за счет реализации ряда многоуровневых аппаратных и программных решений безопасности стала приоритетной задачей для ряда производителей автомобилей.

Помимо реализации многоуровневых решений безопасности, полупроводниковая промышленность явно выиграет от внедрения подхода IoT «как услуга» к автомобильному сектору. Например, компании могут развернуть сенсорные автомобильные системы, которые заблаговременно обнаруживают потенциальные проблемы и неисправности. Это решение, которое в своей наиболее оптимальной конфигурации сочетало бы в себе микросхемы и услуги, могло бы быть продано как аппаратный и программный продукт или развернуто как услуга с ежемесячной или ежегодной абонентской платой.

Медицина и здравоохранение

Имплантированные медицинские устройства с длительным сроком службы, несомненно, потребуют от полупроводниковой промышленности высокой степени готовности к будущему, чтобы избежать частых физических обновлений и технического обслуживания. Шрихари Яманур, специалист по дизайну в области исследований и разработок в Stellartech Research Corp., отмечает, что медицинские устройства в конечном итоге будут адаптированы для удовлетворения потребностей отдельных пациентов, что приведет к расширению применения точной медицины.

Кроме того, ожидается, что индустрия медицинского страхования будет использовать машинное обучение для оптимизации и снижения стоимости медицинского обслуживания, в то время как цифровые медицинские устройства также будут использоваться страховой отраслью для выявления пациентов из группы риска и оказания помощи.Поэтому медицинские устройства, особенно имплантируемые модели, должны быть спроектированы таким образом, чтобы поддерживать «модель перехода от кремния к услугам» через конфигурацию функций на местах и безопасные обновления OTA, а также услуги на основе PaaS, включая сбор и анализ соответствующих данных; проактивное обслуживание, продвинутые алгоритмы; и интуитивно понятный интерфейс как для пациентов, так и для врачей.

Аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом и дезагрегированные чиплеты

Наряду с услугами, оборудование с открытым исходным кодом, предлагаемое такими организациями и компаниями, как RISC-V и SiFive, начало положительно влиять на индустрию полупроводников, поощряя инновации, сокращая затраты на разработку и ускоряя время вывода продукта на рынок.

Успех программного обеспечения с открытым исходным кодом — в отличие от закрытого, огороженного сада — продолжает создавать важный прецедент для полупроводниковой промышленности. Столкнувшись с непомерно высокими затратами на разработку, ряд компаний предпочитают избегать ненужных сборщиков дорожных сборов, уделяя больше внимания архитектуре с открытым исходным кодом, поскольку они работают над созданием новых потоков доходов, ориентированных на услуги.

Помимо аппаратного обеспечения с открытым исходным кодом, концепция построения кремния из предварительно проверенных чиплетов начинает набирать обороты, поскольку полупроводниковая промышленность движется к снижению затрат и сокращению времени вывода на рынок гетерогенных конструкций.По словам Энн Стефора Мутчлер из Semiconductor Engineering, концепция чиплета некоторое время находилась в стадии разработки, хотя исторически она воспринималась как потенциальное направление будущего, а не реальное решение в тени убывающего закона Мура. Это восприятие начинает меняться по мере увеличения сложности конструкции, особенно в усовершенствованных узлах (10/7 нм), а также по мере объединения новых рынков, требующих частично настраиваемых решений.

Концепция предварительно проверенных чиплетов вызвала интерес U.Агентство перспективных исследовательских проектов S. Defense (DARPA), которое недавно развернуло свою программу Общей гетерогенной интеграции и стратегий повторного использования IP (CHIPS). В сотрудничестве с полупроводниковой промышленностью успешная реализация CHIPS позволила бы увидеть ряд IP-блоков, подсистем и микросхем, объединенных на переходнике в корпусе, подобном 2.5D.

Инициатива CHIPS заняла центральное место в августе 2017 года, когда участники из военного, коммерческого и академического секторов собрались в штаб-квартире DARPA на официальном стартовом совещании по программе Агентства по стратегии общей гетерогенной интеграции и повторного использования интеллектуальной собственности (ИС).

Как сообщил на конференции д-р Дэниел Грин из DARPA, программа направлена на разработку новой технологической структуры, в которой различные функции и блоки интеллектуальной собственности, в том числе хранение данных, вычисления, обработка сигналов, а также управление формой и потоком данных — можно разделить на небольшие чиплеты. Затем их можно смешивать, сопоставлять и комбинировать на промежуточном элементе, что-то вроде соединения частей головоломки. Фактически, говорит Грин, вся обычная печатная плата с множеством различных, но полноразмерных микросхем в конечном итоге может быть уменьшена до гораздо меньшего промежуточного устройства, содержащего кучу гораздо меньших микросхем.

Согласно DARPA, конкретные технологии, которые могут возникнуть в результате инициативы CHIPS, включают компактную замену целых печатных плат, сверхширокополосные радиочастотные (RF) системы и системы быстрого обучения для извлечения интересной и полезной информации из гораздо больших объемов обычных данных. .

Возможно, неудивительно, что полупроводниковая промышленность уже рассматривает дезагрегированный подход в виде микросхем SerDes и специализированных маломощных интерфейсов «кристалл-кристалл» для конкретных приложений.Безусловно, жизнеспособное разделение кремниевых компонентов может быть достигнуто путем перемещения высокоскоростных интерфейсов, таких как SerDes, на отдельные кристаллы в виде чиплетов SerDes, смещения IP аналогового датчика на отдельные аналоговые микросхемы и реализации перехода кристалла с очень низким энергопотреблением и малой задержкой. die интерфейсы через MCM или через переходник с использованием технологии 2.5D.

Помимо использования заведомо исправной матрицы для SerDes в более зрелых узлах (N-1) или наоборот, ожидается, что дезагрегация упростит создание нескольких SKU при оптимизации затрат и снижении риска.Точнее, дезагрегирование приведет к разбивке SoC на более высокопроизводительные и меньшие матрицы и позволит компаниям создавать определенные конструкции с несколькими вариантами. Действительно, интерфейсы «от кристалла к кристаллу» могут легче адаптироваться к различным приложениям, использующим память, логику и аналоговые технологии. Кроме того, для интерфейсов «от кристалла к кристаллу» не требуется согласованной скорости линии / передачи и количества дорожек, в то время как FEC может потребоваться или не потребоваться в зависимости от требований к задержке.

Следует отметить, что несколько компаний активно занимаются агрегацией SoC / ASIC для коммутаторов и других систем.Точно так же полупроводниковая промышленность разрабатывает ASIC с интерфейсами «кристалл-кристалл» на ведущих узлах FinFET, в то время как по крайней мере один серверный чип следующего поколения разрабатывается с дезагрегированным вводом-выводом на отдельном кристалле.

Заключение

За последние пять лет полупроводниковая промышленность столкнулась с множеством сложных проблем. К ним относятся увеличение затрат на разработку, размытие ASP, насыщение рынка и повышенная, но неустойчивая деятельность по слияниям и поглощениям. В течение 2018 года полупроводниковая промышленность продолжает стремиться к возвращению к стабильности и органическому росту в рамках параметров новой бизнес-парадигмы, одновременно жизнеспособной и основанной на сотрудничестве.В этом контексте компании, производящие полупроводники, осознают потенциал новых рынков и возможности получения дохода в дальнейшем, поскольку они исследуют более комплексную модель «кремний для обслуживания», которая охватывает центр обработки данных и мобильный терминал.

Сюда входят решения для сквозной безопасности IoT и услуги на основе PaaS, такие как конфигурация функций на месте, расширенная аналитика, предупреждения о профилактическом обслуживании, алгоритмы самообучения и интеллектуальное упреждающее взаимодействие с клиентами. Помимо услуг, концепция оборудования с открытым исходным кодом и создание микросхем из разукрупненных, предварительно проверенных микросхем начинает набирать обороты, поскольку компании переходят к сокращению затрат и сокращению времени вывода на рынок гетерогенных конструкций.

Конкретные стратегии раскрытия всего потенциала полупроводников, несомненно, будут различаться, поэтому для нас важно исследовать будущее, в котором отрасль, наряду с различными исследовательскими организациями и государственными учреждениями, будет играть открытую и совместную роль, помогая устойчивой монетизации и кремний, и сервисы.

Для получения дополнительной информации по этой теме посетите сайт Rambus.

Шрикант Лохокаре, доктор философии, является вице-президентом и исполнительным директором Global Semiconductor Alliance в Северной Америке.

Настоящая правда о домашних энергосберегающих устройствах

Бытовые энергосберегающие устройства — эффективны? Что на самом деле правда?

Бытовые энергосберегающие устройства низкого напряжения в последнее время привлекают большое внимание как потребителей, так и производителей. Обычно он используется в жилых домах для экономии энергии и уменьшения счетов за электроэнергию. Это небольшое устройство, которое следует подключать к любой розетке переменного тока в доме (в основном возле счетчика энергии). Более того, некоторые компании заявляют, что их энергосберегающие устройства экономят до 40% энергии.

Многие люди считают, что заявления компаний-производителей энергосберегающих устройств ложны. Почти все люди, которые покупают энергосберегающие устройства, делают это, чтобы уменьшить свои счета за электроэнергию на .

Многие люди, которые использовали эти энергосберегающие устройства, сказали, что они могут снизить свои счета за электроэнергию с помощью этих устройств; однако снижение оказалось не таким значительным, как они ожидали. Более того, они не могли понять, произошло ли сокращение счетов за электроэнергию из-за энергосбережения или из-за их усилий по сокращению потребления электроэнергии.Было несколько серьезных дискуссий о подлинности устройства.

В этой заметке мы попытаемся найти настоящую правду об этих энергосберегающих устройствах, которые утверждают, что экономят до 40% энергии.

Принцип работы устройства энергосбережения в соответствии с производством

Устройство энергосбережения — это устройство, которое подключается к розетке. Очевидно, просто оставив устройство подключенным, вы сразу же снизите потребление энергии. Типичные претензии — это экономия от 25% до 40%.

Известно, что электричество, которое приходит в наши дома, носит нестабильный характер.В этом токе много колебаний, подъемов и падений, а также скачков / скачков. Этот нестабильный ток не может использоваться ни одной бытовой техникой. Более того, флуктуирующий ток расходует электрический ток в цепи, преобразовывая электрическую энергию в тепловую.

Эта тепловая энергия не только попадает в атмосферу, но и наносит вред приборам и электрической цепи.

Бытовое устройство энергосбережения — Принципиальная схема

Энергосберегающее устройство накапливает электроэнергию внутри устройства с помощью системы конденсаторов и высвобождает его более плавным образом в нормальное состояние без скачков напряжения.Системы также автоматически удаляют нагар из контура, что также способствует более плавному электрическому потоку. Это означает, что у нас будет меньше скачков мощности. Больше электричества, протекающего по цепи, можно использовать для питания приборов, чем раньше.

В основном утверждается, что энергосберегающие устройства работают по принципу защиты от перенапряжения технологии . Энергосберегающие устройства работают над выпрямлением этого нестабильного электрического тока, чтобы обеспечить плавный и постоянный выход. Колебания напряжения непредсказуемы и не поддаются контролю.Однако энергосберегающие устройства используют колебания тока для обеспечения полезной мощности, действуя как фильтр и позволяя только плавному току проходить через цепь. В энергосберегающих устройствах для этой цели используются конденсаторы. Когда в цепи возникает скачок тока, конденсатор энергосберегающего устройства накапливает избыточный ток и высвобождает его при резком падении. Таким образом, из устройства выходит только плавный выходной ток.

Кроме того, энергосберегающий режим также удаляет любой углерод из системы, что способствует дальнейшему более плавному потоку.Основное преимущество энергосберегающих устройств заключается не в том, что они обеспечивают резервную систему в периоды слабого тока , а в том, что они защищают бытовую технику. Известно, что резкое повышение мощности может вывести из строя электроприбор. Таким образом, функция энергосбережения не только защищает прибор, но и увеличивает его срок службы. Кроме того, они также снижают потребление энергии и, следовательно, счета за электричество.

Количество энергии, сэкономленной энергосберегающим устройством, зависит от количества приборов в электрической цепи.Кроме того, системе требуется не менее недели, чтобы полностью адаптироваться к схеме, прежде чем она начнет демонстрировать максимальную производительность. Максимальная экономия напряжения будет видна в областях, где колебания тока самые высокие.

Обзор мошенничества с энергосберегающим устройством для дома

Коррекция коэффициента мощности для бытовых потребителей (домовладельцев) — это афера? В лучшем случае каждая единица стоит вложения. Коррекция коэффициента мощности имеет смысл для некоторых коммерческих / промышленных потребителей.

Многие компании продвигают и рекламируют, что их блок энергосбережения может снизить потребление электроэнергии в домашних условиях за счет применения метода «активной коррекции коэффициента мощности» на линии питания. Концепция кажется довольно впечатляющей, поскольку концепция верна и принята с юридической точки зрения. Но на практике мы обнаружим, что это невозможно.

Чтобы подтвердить вышеприведенное утверждение, сначала нам нужно понять три термина:

Тип электрической нагрузки дома,
Базовая терминология мощности (кВт, кВА, кВАр).
Методика тарифов на электроэнергию Электроэнергия предприятия для бытовых и промышленных потребителей.

В основном в каждом доме существует два типа нагрузки: одна резистивная, например лампы накаливания, обогреватели и т. Д., А другая — емкостная или индуктивная, например, переменного тока, холодильники, компьютеры и т. Д.

Коэффициент мощности Резистивная нагрузка как у тостера или обычной лампы накаливания — 1 (одна). Устройства с катушками или конденсаторами (например, насосы, вентиляторы и балласты люминесцентных ламп) — Реактивная нагрузка имеет коэффициент мощности меньше единицы.Когда коэффициент мощности меньше 1, ток и напряжение не в фазе. Это происходит из-за того, что энергия накапливается и высвобождается в индукторах (катушках двигателя) или конденсаторах в каждом цикле переменного тока (обычно 50 или 60 раз в секунду).

При работе с переменным (AC) питанием необходимо понимать три термина.

Первый термин — киловатт (кВт) и представляет реальной мощности. Настоящая мощность может выполнять работу. Счетчики коммунальных услуг на стороне дома измеряют это количество (реальную мощность), и энергетическая компания взимает за это плату.
Второй член — это реактивная мощность, измеряемая в кВАр. В отличие от кВт не может выполнять работу. Бытовые потребители не платят за KVAR, и коммунальные счетчики на домах тоже не регистрируют его.
Третий член — полная мощность, обозначаемая как кВА. Используя мультиметры, мы можем измерить ток и напряжение, а затем умножить показания и получить полную мощность в ВА.

Треугольник мощности

Коэффициент мощности = Реальная мощность (Вт) / Полная мощность (ВА)

Следовательно, Реальная мощность (Вт) = Полная мощность × PF = Напряжение × Ампер × PF .

В идеале коэффициент мощности = 1 , или единица, для устройства определяет чистое и желаемое энергопотребление, в основном бытовое оборудование (рассеиваемая выходная мощность становится равной приложенной входной мощности).

В приведенной выше формуле мы видим, что если коэффициент мощности меньше 1, амперы (потребление тока) приборов увеличиваются, и наоборот.

При резистивной нагрузке переменного тока напряжение всегда совпадает по фазе с током и представляет собой идеальный коэффициент мощности, равный 1.Однако при индуктивных или емкостных нагрузках форма волны тока отстает от формы волны напряжения и не является тандемной. Это происходит из-за присущих этим устройствам свойств накапливать и выделять энергию с изменяющейся формой волны переменного тока, и это вызывает общую искаженную форму волны, снижающую чистый коэффициент мощности устройства.

Производитель заявляет, что указанная выше проблема может быть решена путем установки хорошо рассчитанной цепи индуктивности / конденсатора и автоматического и соответствующего переключения для исправления этих колебаний.Блок энергосбережения предназначен именно для этой цели. Эта коррекция позволяет максимально приблизить уровень коэффициента мощности к единице, тем самым значительно улучшая кажущуюся мощность. Повышенная полная мощность будет означать меньшее потребление ТОКА всеми бытовыми приборами. .

Пока все выглядит нормально, но какой толк от вышеуказанного исправления? Счет за коммунальные услуги, который мы оплачиваем, никогда не основывается на полной мощности (КВА), а на реальной мощности (кВт). Счет за коммунальные услуги, который мы оплачиваем, никогда не выставляется за кажущуюся мощность, а за реальную мощность.
За счет снижения текущего потребления не снижает счета за электроэнергию бытовых потребителей.

Исследование энергосбережения при бытовой нагрузке
Давайте попробуем изучить на примере характеристики реактивно-резистивной электрической нагрузки и всплеска напряжения в домохозяйстве.
1. Энергосбережение при реактивной нагрузке дома
Возьмем один пример для реактивной нагрузки: холодильник с номинальной реальной мощностью 100 Вт при 220 В переменного тока имеет коэффициент мощности = 0,6. Итак, мощность = Вольт X Ампер X P.F становится 100 = 220 × A × 0,6 Следовательно, A = 0,75 ампер
Теперь предположим, что после установки энергосбережения, если коэффициент мощности доведен до примерно 0,9, приведенный выше результат теперь будет отображаться как: 100 = 220 × A × 0,9 и A = 0,5 ампер
Во втором выражении мы ясно показываем, что уменьшение потребления тока холодильником, но что интересно, в обоих вышеупомянутых случаях реальная мощность остается той же , то есть холодильник продолжает потреблять 100 Вт, и поэтому счет за коммунальные услуги остается прежним.Это просто доказывает, что хотя коррекция коэффициента мощности, выполняемая устройством энергосбережения, может снизить силу тока приборов, , она никогда не может снизить их энергопотребление и сумму счета , электрическую, .
Реактивная мощность не является проблемой для реактивной нагрузки бытовой техники, такой как переменный ток, заморозка, двигатель для ее работы. Это проблема для электроэнергетической компании, когда они взимают плату только за кВт. Если два потребителя используют одинаковое количество реальной энергии, но у одного коэффициент мощности равен 0.5, то этот покупатель также потребляет удвоенный ток. Этот повышенный ток требует, чтобы Энергетическая компания использовала более крупные трансформаторы, проводку и сопутствующее оборудование.
Для возмещения этих затрат Энергокомпания взимает штраф с промышленных потребителей за их низкий коэффициент мощности и дает им преимущества, если они улучшают коэффициент мощности. Бытовые потребители (дома) никогда не взимают дополнительную плату за их реактивную мощность.
2. Энергосбережение в резистивной нагрузке дома
Поскольку резистивная нагрузка не имеет коэффициента мощности, нет никаких проблем с фильтрацией напряжения и тока, поэтому мощность = напряжение x ток.

3. В условиях скачка / колебания напряжения бытовой техники
Приведенное выше обсуждение просто доказывает, что пока напряжение и ток постоянны, потребляемая мощность также будет постоянной. Однако если из-за колебаний входное напряжение возрастет, то, как объяснялось выше, ваши приборы будут вынуждены потреблять пропорциональное количество энергии. Это становится более очевидным, потому что ток, будучи функцией напряжения, также увеличивается пропорционально.Однако это повышение энергопотребления будет пренебрежимо малым; следующая простая математика докажет это.
Рассмотрим лампочку, потребляющую 100 Вт мощности при 220 вольт. Это просто означает, что при 240 вольт он потребляет около 109 ватт мощности. Рост составляет всего около 9%, и, поскольку такие колебания случаются довольно редко, это значение может быть уменьшено до менее 1%, что незначительно.
Таким образом, приведенные выше обсуждения убедительно доказывают, что энергосберегающие устройства никогда не могут работать, и эта концепция практически неосуществима.

Что происходит при установке энергосбережения?
На рис показан результат использования режима энергосбережения. Кондиционер (у которого есть большой двигатель компрессора) все еще потребляет реактивную мощность, но она питается от расположенного поблизости конденсатора (который находится в тех коробках «KVAR»). Если бы вы установили его на кондиционере и включили вместе с кондиционером, а также правильно рассчитали конденсатор, то на линии, идущей обратно к панели предохранителей, не было бы реактивной мощности.
Если провод между панелями предохранителей очень длинный и недостаточного размера, уменьшение тока приведет к тому, что он станет холоднее и будет иметь более высокое напряжение на кондиционере. Эта экономия за счет более прохладной проводки минимальна.
Что происходит при установке энергосбережения
Еще одна сложность заключается в том, что если вы установите блок «KVAR» на панели предохранителей, он ничего не сделает для тепловых потерь, кроме двух футов огромного провода между панелью предохранителей и счетчиком электроэнергии. . Многие блоки KVAR продаются как коробки, которые вы устанавливаете в одном месте.
Если ваш блок коэффициента мощности слишком велик, он будет обеспечивать реактивную мощность для чего-то еще, возможно, для вашего соседа.
Заключение
Устройства коррекции коэффициента мощности улучшают качество электроэнергии, но обычно не повышают энергоэффективность ( означает, что они не уменьшат ваш счет за электроэнергию. ). Есть несколько причин, по которым их заявления об энергоэффективности могут быть преувеличены.
Во-первых, с бытовых потребителей взимается плата не за кВА — час использования, а за использование киловатт — часов .Это означает, что любая экономия энергии не приведет напрямую к снижению счета за коммунальные услуги бытового пользователя.
Во-вторых, единственный потенциал для реальной экономии энергии мог бы возникнуть, если бы продукт был помещен в цепь только при работающей реактивной нагрузке (например, двигатель) и отключался от цепи, когда двигатель не работал. Это непрактично, учитывая, что в обычном доме есть несколько двигателей, которые могут включиться в любое время (холодильник, кондиционер, вентилятор HVAC, пылесос и т. Д.).), но само устройство Power Saver предназначено для постоянного автономного подключения рядом с панелью выключателя в доме.
И уж точно не так, как рекомендуют производители устанавливать, то есть постоянно подключая их к главной панели. Это приводит к увеличению емкостного коэффициента мощности, когда асинхронные двигатели выключены, и может создать некоторые реальные проблемы с вызывным напряжением.
KVAR должен иметь идеальный размер для балансировки индуктивных нагрузок. Поскольку наши двигатели периодически включаются и выключаются, и мы не используем кондиционер зимой, невозможно подобрать его надлежащего размера, если у нас нет чего-либо, чтобы контролировать линию и включать и выключать ее емкость (конденсаторы) по мере необходимости.
Добавление конденсатора может повысить линейное напряжение до опасного уровня, поскольку он взаимодействует с входящими линиями электропередачи. Добавление конденсатора в линию, на которой есть гармонические частоты (созданные некоторым электронным оборудованием), может привести к нежелательному резонансу и высоким токам.
Для коммерческих объектов коррекция коэффициента мощности редко бывает рентабельной, основанной только на экономии энергии. Основная часть экономии, которую может предложить коррекция коэффициента мощности, заключается в отказе от платы за коммунальные услуги при низком коэффициенте мощности .
Экономия энергии обычно ниже 1% и всегда ниже 3% от нагрузки, причем больший процент наблюдается там, где двигатели составляют значительную часть общей нагрузки объекта. Сама по себе экономия энергии не делает установку рентабельной.
Новый дизайн может значительно сократить потери энергии в электромобилях, центрах обработки данных и энергосистемах — ScienceDaily
Силовая электроника, которая может изменять напряжение или преобразовывать постоянный и переменный ток, есть повсюду.Они находятся в блоках питания, которые мы используем для зарядки наших портативных устройств; они находятся в аккумуляторных батареях электромобилей; и они находятся в самой электросети, где они выступают посредниками между высоковольтными линиями электропередачи и низкими напряжениями бытовых электрических розеток.
Преобразование энергии по своей сути неэффективно: преобразователь мощности никогда не будет выдавать столько энергии, сколько потребляет. Но в последнее время на рынок начали выходить преобразователи мощности, изготовленные из нитрида галлия, с более высокой эффективностью и меньшими размерами, чем обычные преобразователи на основе кремния. преобразователи мощности.
Однако коммерческие силовые устройства из нитрида галлия не могут работать с напряжением выше 600 вольт, что ограничивает их использование в бытовой электронике.
На этой неделе на Международном собрании электронных устройств Института инженеров по электротехнике и электронике исследователи из Массачусетского технологического института, полупроводниковой компании IQE, Колумбийского университета, IBM и Альянса исследований и технологий Сингапура и Массачусетского технологического института представили новую конструкцию, которая в ходе испытаний: позволил силовым устройствам из нитрида галлия работать с напряжением 1200 вольт.
Этого объема уже достаточно для использования в электромобилях, но исследователи подчеркивают, что их устройство является первым прототипом, изготовленным в академической лаборатории. Они считают, что дальнейшая работа может повысить его мощность до диапазона от 3300 до 5000 вольт, чтобы повысить эффективность нитрида галлия для силовой электроники в самой электрической сети.
Это связано с тем, что новое устройство использует принципиально отличающуюся конструкцию от существующей силовой электроники из нитрида галлия.
«Все коммерчески доступные устройства называются боковыми устройствами», — говорит Томас Паласиос, профессор электротехники и информатики Массачусетского технологического института, член лабораторий Microsystems Technology и старший автор новой статьи.«Таким образом, все устройство изготавливается на верхней поверхности пластины из нитрида галлия, что хорошо для приложений с низким энергопотреблением, таких как зарядное устройство для ноутбука. Но для приложений средней и высокой мощности вертикальные устройства намного лучше. ток, вместо того, чтобы протекать через поверхность полупроводника, протекает через пластину, через полупроводник. Вертикальные устройства намного лучше с точки зрения того, каким напряжением они могут управлять и каким током они управляют ».
Во-первых, объясняет Паласиос, ток течет в одну поверхность вертикального устройства и выходит из другой.Это означает, что просто есть больше места для подключения входных и выходных проводов, что обеспечивает более высокие токовые нагрузки.
Во-вторых, Паласиос говорит, что «когда у вас есть боковые устройства, весь ток протекает через очень узкую пластину материала, расположенную близко к поверхности. Мы говорим о пластине материала, толщина которого может составлять всего 50 нанометров. там проходит ток, и все тепло генерируется в этой очень узкой области, так что становится действительно, очень, очень жарко.В вертикальном устройстве ток протекает через всю пластину, поэтому рассеивание тепла происходит более равномерно ».
Сужение поля
Хотя их преимущества хорошо известны, вертикальные устройства трудно изготовить из нитрида галлия. Силовая электроника зависит от транзисторов, устройств, в которых заряд, приложенный к «затвору», переключает полупроводниковый материал, такой как кремний или нитрид галлия, между проводящим и непроводящим состоянием.
Чтобы такое переключение было эффективным, ток, протекающий через полупроводник, должен быть ограничен относительно небольшой областью, где электрическое поле затвора может оказывать на него влияние.В прошлом исследователи пытались создать вертикальные транзисторы, встраивая физические барьеры в нитрид галлия для постоянного тока в канал под затвором.
Но барьеры изготовлены из материала с высокими температурами, который дорого и сложно производить, и его интеграция с окружающим нитридом галлия таким образом, чтобы не нарушать электронные свойства транзистора, также оказалась сложной задачей.
Паласиос и его сотрудники применяют простую, но эффективную альтернативу.В команду входят первые авторы Юхао Чжан, постдок в лаборатории Паласиоса, и Мин Сун, получивший докторскую степень в Массачусетском технологическом институте на факультете электротехники и информатики (EECS) прошлой весной; Даниэль Пьедра и Юйсюань Линь, аспиранты Массачусетского технологического института в EECS; Цзе Ху, постдок группы Паласиоса; Чжихонг Лю из Альянса исследований и технологий Сингапура и Массачусетского технологического института; Сян Гао из IQE; и Кен Шепард из Колумбийского университета.
Вместо того, чтобы использовать внутренний барьер для направления тока в узкую область большего устройства, они просто используют более узкое устройство.Их вертикальные транзисторы из нитрида галлия имеют наверху выступы в виде лезвий, известные как «ребра». По обеим сторонам каждого ребра расположены электрические контакты, которые вместе действуют как ворота. Ток входит в транзистор через другой контакт в верхней части ребра и выходит через нижнюю часть устройства. Узость ребра гарантирует, что электрод затвора сможет включать и выключать транзистор.
«Я думаю, что гениальная идея Юхао и Мин заключалась в том, чтобы сказать:« Вместо того, чтобы ограничивать ток, имея несколько материалов в одной пластине, давайте ограничим его геометрически, удалив материал из тех областей, где мы не хотим, чтобы ток проходил. поток », — говорит Паласиос.«Вместо того, чтобы проделывать сложный зигзагообразный путь для тока в обычных вертикальных транзисторах, давайте полностью изменим геометрию транзистора».
Работа в поту может однажды включить устройство
атом : основная единица химического элемента. Атомы состоят из плотного ядра, которое содержит положительно заряженные протоны и незаряженные нейтроны. Ядро вращается вокруг облака отрицательно заряженных электронов.
конденсатор : Электрический компонент, используемый для хранения энергии.В отличие от батарей, которые накапливают энергию химически, конденсаторы накапливают энергию физически в форме, очень похожей на статическое электричество.
клетка : наименьшая структурная и функциональная единица организма. Обычно он слишком мал, чтобы увидеть невооруженным глазом, он состоит из водянистой жидкости, окруженной мембраной или стенкой. В зависимости от размера животные состоят из тысяч или триллионов клеток. Большинство организмов, таких как дрожжи, плесень, бактерии и некоторые водоросли, состоят только из одной клетки.
целлюлоза : Тип волокна, обнаруженный в стенках растительных клеток. Он образован цепочками молекул глюкозы.
химический : Вещество, состоящее из двух или более атомов, которые объединяются (связываются) в фиксированной пропорции и структуре. Например, вода — это химическое вещество, которое образуется, когда два атома водорода связываются с одним атомом кислорода. Его химическая формула — H ₂ O. Химический также может быть прилагательным для описания свойств материалов, которые являются результатом различных реакций между различными соединениями.
коллега : Тот, кто работает с другим; коллега или член команды.
проводящий : способен пропускать электрический ток.
электрический заряд : физическое свойство, отвечающее за электрическую силу; он может быть отрицательным или положительным.
электрический ток : поток электрического заряда — электричества — обычно в результате движения отрицательно заряженных частиц, называемых электронами.
инженер-электрик : инженер, который проектирует, строит или анализирует электрическое оборудование.
электрод : Устройство, которое проводит электричество и используется для контакта с неметаллической частью электрической цепи или контактирует с чем-то, через что проходит электрический сигнал.
электролит : неметаллическая жидкость или твердое тело, которое проводит ионы — электрически заряженные атомы или молекулы — для переноса электрических зарядов.(Определенные минералы в крови или других жидкостях организма могут служить ионами, перемещающимися для переноса заряда.) Электролиты также могут служить ионами, перемещающими положительные заряды внутри батареи или конденсатора.
электроника : Устройства, работающие от электричества, но свойства которых контролируются полупроводниками или другими схемами, которые направляют или блокируют движение электрических зарядов.
инженер : человек, который использует науку для решения проблем.Глагол «спроектировать» означает разработать устройство, материал или процесс, который решит какую-то проблему или неудовлетворенную потребность.
окружающая среда : сумма всех вещей, которые существуют вокруг какого-либо организма или процесса, и условий, которые эти вещи создают. Окружающая среда может относиться к погоде и экосистеме, в которой живет какое-то животное, или, возможно, к температуре и влажности (или даже к размещению вещей поблизости от интересующего объекта).
ткань : любой гибкий материал, который соткан, связан или может быть сплавлен в лист под действием тепла.
топливный элемент : устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую. Наиболее распространенным топливом является водород, который в качестве побочного продукта выделяет только водяной пар.
ion : атом или молекула с электрическим зарядом из-за потери или усиления одного или нескольких электронов.
Светодиод (светоизлучающий диод) : Тип полупроводникового устройства, излучающего свет.
материаловед : Исследователь, изучающий, как атомная и молекулярная структура материала связана с его общими свойствами.Материаловеды могут создавать новые материалы или анализировать существующие. Их анализ общих свойств материала (таких как плотность, прочность и температура плавления) может помочь инженерам и другим исследователям выбрать материалы, которые лучше всего подходят для нового применения.
микроб : сокращение от микроорганизма. Живое существо, которое слишком мало, чтобы увидеть его невооруженным глазом, включая бактерии, некоторые грибы и многие другие организмы, такие как амебы. Большинство состоит из одной ячейки.
молекула : электрически нейтральная группа атомов, представляющая минимально возможное количество химического соединения. Молекулы могут состоять из атомов одного или разных типов. Например, кислород в воздухе состоит из двух атомов кислорода (O ₂), а вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (H ₂ O).
полиэстер : синтетический материал, используемый в основном для изготовления тканей. Фактическое химическое название используемого материала — полиэтилентерефталат.
полимер : вещество, состоящее из длинных цепочек повторяющихся групп атомов. Промышленные полимеры включают нейлон, поливинилхлорид (более известный как ПВХ) и многие виды пластмасс. Природные полимеры включают каучук, шелк и целлюлозу (например, содержащиеся в растениях и используемые для изготовления бумаги).
соль : соединение, полученное путем объединения кислоты с основанием (в реакции, которая также создает воду). Океан содержит множество различных солей, которые вместе называются «морской солью».Поваренная соль состоит из натрия и хлора.
секрет : (существительное: секреция) Естественное высвобождение некоторого жидкого вещества, например гормонов, масла или слюны, часто органом тела.
датчик : устройство, которое собирает информацию о физических или химических условиях, таких как температура, барометрическое давление, соленость, влажность, pH, интенсивность света или радиация, и хранит или передает эту информацию. Ученые и инженеры часто полагаются на датчики, чтобы сообщить им об условиях, которые могут изменяться с течением времени или которые существуют далеко от того места, где исследователь может их измерить напрямую.
раствор : жидкость, в которой одно химическое вещество растворено в другом.
суперконденсатор : Конденсатор с двумя проводящими поверхностями или электродами (как и другие конденсаторы), на которых хранится заряд энергии.

Расход электроэнергии, как его рассчитать

Киловатт и киловатт-час | Какая разница?

Киловатт и киловатт-час | Какая разница?

Киловатт

Ватт

Киловатт-час

Для чего нужен киловатт-час

Как правильно писать киловатт-час

Аналоги ГОСТ 8.417-2002

Обозначение мощности электроприборов

Единицы измерения для обозначения мощности электроприборов

Разница «киловатт и киловатт-час»

Разница в обозначении мощности механических и тепловых электроприборов

Расчет примерной мощности электроприборов

Содержание

Простой способ расчёта мощности электроприборов

Пусковые токи электроприборов с реактивной нагрузкой

Как вычислить потребляемую мощность прибора

Расчет потребления электроэнергии в квартире

КАК РАССЧИТАТЬ РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

КАК ИЗМЕРИТЬ РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ

РАСЧЕТ ТОКА НАГРУЗКИ

Как рассчитать потребление электрической энергии

Варианты определения расхода электроэнергии.

Среднеприведённые значения мощности электрических приборов

Калькулятор расчета потребления электроэнергии

Результаты расчета

Учет электроэнергии

Вычисление потребляемой мощности

Определение мощности по потребляемому току

Заключение

Расчет потребления электроэнергии

Расход электроэнергии бытовой техникой

Экономичность бытовой техники

Как измерить расход электроэнергии?

Расчет мощности нагрузки

Расчет тока нагрузки

Как рассчитать электроэнергию по счетчику?

Как рассчитать оплату за электроэнергию?

Сколько электричества расходует бытовая техника? » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии

Сколько потребляет обогреватель электроэнергии | Nobo

Расчеты потребления электроэнергии бытовыми приборами

Расчеты потребления электроэнергии обогревателем

Преимущества обогревателя Nobo при расчетах потребления электричества

Семинар NOBO: Сколько потребляет обогреватель

Сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы

Как провести расчёт потребления электроэнергии бытовыми приборами

Сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы

Компьютер

Ноутбук

Телевизор

Холодильник

Стиральная машина

Утюг и чайник

Микроволновка

Тёплый пол

ac — Учитывая ток и напряжение бытового электронного устройства, как рассчитать его потребляемую мощность?

Основы силовых полупроводниковых приборов: структуры, символы и операции

Рекомендуемый уровень

Power Devices — Силовая электроника от А до Я

Забудьте о текущих рейтингах устройств питания, подсчитайте потери приложений

Настоящая правда о домашних энергосберегающих устройствах

Принцип работы устройства энергосбережения в соответствии с производством

Обзор мошенничества с энергосберегающим устройством для дома

Исследование энергосбережения при бытовой нагрузке

1. Энергосбережение при реактивной нагрузке дома

2. Энергосбережение в резистивной нагрузке дома

3. В условиях скачка / колебания напряжения бытовой техники

Что происходит при установке энергосбережения?

Заключение

Новый дизайн может значительно сократить потери энергии в электромобилях, центрах обработки данных и энергосистемах — ScienceDaily

Работа в поту может однажды включить устройство

Читайте также

Что делать, если грудничок не спит днем: советы по налаживанию режима сна

Антигистаминные препараты для новорожденных: лечение и профилактика аллергии у грудничков

Методика «Цветоник» М. Лазарева для музыкального развития детей

Добавить комментарий Отменить ответ