อ่าน 5 นาที
พิกัดกำลัง
ใน วิศวกรรมไฟฟ้า และ วิศวกรรมเครื่องกล กำลัง ไฟฟ้า ของอุปกรณ์หมายถึงกำลัง ไฟฟ้า สูงสุดที่อนุญาตให้ไหลผ่านอุปกรณ์นั้นๆ ตามสาขาวิชาเฉพาะ คำว่า กำลังไฟฟ้า...
พิกัดกำลัง
ในวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมเครื่องกลกำลังไฟฟ้า ของอุปกรณ์หมายถึงกำลัง ไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตให้ไหลผ่านอุปกรณ์นั้นๆ ตามสาขาวิชาเฉพาะ คำว่ากำลังไฟฟ้าอาจหมายถึงกำลังไฟฟ้าหรือกำลังกล นอกจากนี้ กำลังไฟฟ้ายังอาจรวมถึงกำลังเฉลี่ยและกำลังสูงสุด ซึ่งอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของอุปกรณ์และการใช้งาน
โดยปกติแล้ว ผู้ผลิตจะกำหนดขีดจำกัดกำลังไฟฟ้าไว้เป็นแนวทาง เพื่อปกป้องอุปกรณ์ และทำให้การออกแบบระบบขนาดใหญ่ทำได้ง่ายขึ้น ด้วยการกำหนดระดับการทำงานที่อุปกรณ์จะไม่เสียหาย ในขณะเดียวกันก็มีระยะปลอดภัยที่เหมาะสม
ประเภทอุปกรณ์
อุปกรณ์กระจายความร้อน
ในอุปกรณ์ที่ส่วนใหญ่ใช้พลังงานไฟฟ้าหรือแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล เช่นตัวต้านทานและลำโพงค่ากำลังไฟฟ้าที่ระบุโดยทั่วไปคือค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดที่อุปกรณ์ สามารถ ระบายได้ อย่างปลอดภัย เหตุผลหลักสำหรับข้อจำกัดนี้คือ ความร้อนแม้ว่าใน อุปกรณ์ ไฟฟ้าเชิงกล บางชนิด โดยเฉพาะลำโพง จะเป็นการป้องกันความเสียหายทางกลก็ตาม เมื่อความร้อนเป็นปัจจัยจำกัด ค่ากำลังไฟฟ้าจะคำนวณได้ง่าย ขั้นแรก ต้องคำนวณปริมาณความร้อนที่อุปกรณ์สามารถระบายได้อย่างปลอดภัย ซึ่ง เกี่ยวข้องกับ อุณหภูมิ การทำงานที่ปลอดภัยสูงสุด อุณหภูมิแวดล้อมหรือช่วงอุณหภูมิที่อุปกรณ์จะทำงาน และวิธีการระบายความร้อนถ้า คือ อุณหภูมิการทำงานที่ปลอดภัยสูงสุดของอุปกรณ์คืออุณหภูมิแวดล้อม และคือความต้านทานความร้อน รวม ระหว่างอุปกรณ์กับสิ่งแวดล้อม การระบายความร้อนสูงสุดจะคำนวณได้จากสูตร
ถ้าพลังงานทั้งหมดในอุปกรณ์ถูกเปลี่ยนเป็นความร้อน นั่นก็คือค่ากำลังไฟฟ้าของอุปกรณ์นั้นด้วย
อุปกรณ์เครื่องจักรกล
โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์จะถูกประเมินตามกำลังที่อุปกรณ์จะส่งมอบ เช่น ที่เพลาของมอเตอร์ไฟฟ้าหรือมอเตอร์ไฮดรอลิก กำลังไฟฟ้าขาเข้าของอุปกรณ์จะมากขึ้นเนื่องจากประสิทธิภาพของอุปกรณ์ต่ำกว่า 100% [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]ประสิทธิภาพของอุปกรณ์มักถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าขาออกต่อผลรวมของกำลังไฟฟ้าขาออกและการสูญเสีย ในอุปกรณ์บางประเภท สามารถวัดหรือคำนวณการสูญเสียได้โดยตรง ซึ่งช่วยให้สามารถคำนวณประสิทธิภาพได้อย่างแม่นยำกว่าอัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าขาเข้าต่อกำลังไฟฟ้าขาออก ซึ่งความไม่แน่นอนในการวัดเพียงเล็กน้อยจะส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพที่คำนวณได้
อุปกรณ์แปลงพลังงาน
ในอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้าต่างรูปแบบเป็นหลัก เช่นหม้อแปลงไฟฟ้าหรือส่งพลังงานไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง เช่นสายส่งไฟฟ้ากำลังไฟฟ้าที่ระบุไว้เกือบทุกครั้งจะหมายถึงกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่ไหลผ่านอุปกรณ์นั้น ไม่ใช่กำลังไฟฟ้าที่สูญเสียไปภายในอุปกรณ์นั้น เหตุผลหลักที่กำหนดขีดจำกัดนี้คือความร้อน และปริมาณความร้อนสูงสุดที่สูญเสียไปจะคำนวณตามวิธีการข้างต้น
โดยทั่วไปแล้ว พิกัดกำลังไฟฟ้าจะระบุเป็นวัตต์สำหรับกำลังไฟฟ้าจริงและโวลต์-แอมแปร์สำหรับกำลังไฟฟ้าปรากฏแม้ว่าสำหรับอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ อาจระบุทั้งสองค่าเป็นหน่วยต่อระบบก็ได้ สายเคเบิลมักจะได้รับการจัดอันดับโดยระบุแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและความสามารถ ในการรับกระแสไฟฟ้า สูงสุด[ 4 ]เนื่องจากพิกัดกำลังไฟฟ้าขึ้นอยู่กับวิธีการระบายความร้อน จึงอาจมีการระบุพิกัดที่แตกต่างกันสำหรับการระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยน้ำ เป็นต้น[ 4 ]
ค่าเฉลี่ยเทียบกับค่าสูงสุด
สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้ไฟ AC (เช่นสายโคแอกเซียลลำโพง ) อาจมีกำลังไฟฟ้าสองค่า คือ กำลังไฟฟ้าสูงสุด (พีค) และกำลังไฟฟ้าเฉลี่ย[ 5 ] [ 6 ]สำหรับอุปกรณ์ดังกล่าว กำลังไฟฟ้าสูงสุดมักจะระบุพลังงานความถี่ต่ำหรือพลังงานพัลส์ ในขณะที่กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยจะจำกัดการทำงานที่ความถี่สูง[ 5 ]การคำนวณกำลังไฟฟ้าเฉลี่ยขึ้นอยู่กับสมมติฐานบางประการเกี่ยวกับการใช้งานอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น วิธีการให้คะแนน EIAสำหรับลำโพงใช้สัญญาณรบกวนที่จำลองเสียงเพลงและอนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงสูงสุด 6 dB ดังนั้นคะแนน EIA 50 วัตต์จึงสอดคล้องกับกำลังไฟฟ้าสูงสุด 200 วัตต์[ 6 ]
อัตราการใช้งานต่อเนื่องสูงสุด
Maximum continuous rating (MCR) is defined as the maximum output (MW) that an electric power generating station is capable of producing continuously under normal conditions over a year. Under ideal conditions, the actual output could be higher than the MCR.[7]
Within shipping, ships usually operate at the nominal continuous rating (NCR) which is 85% of the 90% of MCR. The 90% MCR is usually the contractual output for which the propeller is designed. Thus, the usual output at which ships are operated is around 75% to 77% of MCR.[8]
Other definitions
In some fields of engineering, even a more complex set of power ratings is used. For example, helicopter engines are rated for continuous power (which does not have a time constraint), takeoff and hover power rating (defined as half to one-hour operation), maximum contingency power (which can be sustained for two-three minutes), and emergency (half a minute) power rating.[9]
For electrical motors, a similar kind of information is conveyed by the service factor, which is a multiplier that, when applied to the rated output power, gives the power level a motor can sustain for shorter periods of time. The service factor is typically in the 1.15-1.4 range, with the figure being lower for higher-power motors. For every hour of operation at the service-factor-adjusted power rating, a motor loses two to three hours of life at nominal power, i.e. its service life is reduced to less than half for continued operation at this level.[4][10] The service factor is defined in the ANSI/NEMA MG 1 standard,[11] and is generally used in the United States.[12] There is no IEC standard for the service factor.[13]
Exceeding the power rating of a device by more than the margin of safety set by the manufacturer usually does damage to the device by causing its operating temperature to exceed safe levels. In semiconductors, irreparable damage can occur very quickly. Exceeding the power rating of most devices for a very short period of time is not harmful, although doing so regularly can sometimes cause cumulative damage.
กำลังไฟฟ้าของอุปกรณ์ไฟฟ้าและสายส่งขึ้นอยู่กับระยะเวลาการใช้งานและอุณหภูมิแวดล้อม ตัวอย่างเช่น สายส่งหรือหม้อแปลงไฟฟ้าสามารถรับโหลดได้มากกว่าในสภาพอากาศหนาวเย็นมากกว่าในสภาพอากาศร้อน การใช้งานเกินกำลังชั่วขณะซึ่งทำให้เกิดอุณหภูมิสูงและการเสื่อมสภาพของฉนวน อาจถือเป็นข้อแลกเปลี่ยนที่ยอมรับได้ในสถานการณ์ฉุกเฉิน กำลังไฟฟ้าของอุปกรณ์สวิตช์จะแตกต่างกันไปตามแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าของวงจร ในการใช้งานด้านอวกาศหรือการทหารบางประเภท อุปกรณ์อาจมีกำลังไฟฟ้าสูงกว่าที่ยอมรับได้ในอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานในระยะยาว
ตัวอย่าง
เครื่องขยายเสียง
โดยทั่วไปแล้ว การกำหนดกำลังขับของ เครื่องขยายเสียงจะทำได้โดยการขับอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบไปจนถึงจุดเริ่มต้นของการตัดสัญญาณ (clipping ) ที่ระดับความผิดเพี้ยนที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งอาจแตกต่างกันไปตามผู้ผลิตหรือตามสายผลิตภัณฑ์ การขับเครื่องขยายเสียงจนถึงระดับความผิดเพี้ยน 1% จะให้ค่ากำลังขับที่สูงกว่าการขับจนถึงระดับความผิดเพี้ยน 0.01% [ 14 ]ในทำนองเดียวกัน การทดสอบเครื่องขยายเสียงที่ความถี่กลางเพียงความถี่เดียว หรือการทดสอบเพียงช่องสัญญาณเดียวของเครื่องขยายเสียงแบบสองช่องสัญญาณ จะให้ค่ากำลังขับที่สูงกว่าการทดสอบตลอดช่วงความถี่ที่ต้องการโดยให้ทั้งสองช่องสัญญาณทำงาน ผู้ผลิตสามารถใช้วิธีการเหล่านี้ในการทำการตลาดเครื่องขยายเสียงที่มีกำลังขับสูงสุดที่ระบุไว้รวมถึงการตัดสัญญาณ (clipping) ในระดับหนึ่ง เพื่อแสดงตัวเลขที่สูงขึ้น[ 14 ]
ตัวอย่างเช่นคณะกรรมการการค้าของรัฐบาลกลาง (FTC) ได้กำหนดระบบการให้คะแนนแอมพลิฟายเออร์ โดยอุปกรณ์จะถูกทดสอบด้วยการขับเคลื่อนทั้งสองช่องสัญญาณตลอดช่วงความถี่ที่โฆษณาไว้ โดยไม่เกินระดับความผิดเพี้ยนที่เผยแพร่ไว้ อย่างไรก็ตาม ระบบการให้คะแนนของสมาคมอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ (EIA) จะกำหนดกำลังของแอมพลิฟายเออร์โดยการวัดช่องสัญญาณเดียวที่ 1,000 Hz ด้วยระดับความผิดเพี้ยน 1% หรือการตัดสัญญาณ 1% การใช้วิธี EIA จะให้คะแนนแอมพลิฟายเออร์สูงกว่าวิธี FTC ถึง 10 ถึง 20% [ 14 ]
แผงโซลาร์เซลล์
กำลังไฟฟ้าที่ระบุของแผงโซลาร์เซลล์ถูกกำหนดโดยการวัดกระแสและแรงดันไฟฟ้าขณะที่ค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงภายใต้แสงสว่างที่กำหนดไว้ เงื่อนไขต่างๆ ระบุไว้ในมาตรฐาน เช่น IEC 61215, IEC 61646 และ UL 1703 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความเข้มของแสงคือ 1000 W/m² มีสเปกตรัมคล้ายกับแสงแดดที่ตกกระทบพื้นผิวโลกที่ละติจูด 35° เหนือในฤดูร้อน ( airmass 1.5) และอุณหภูมิของเซลล์อยู่ที่ 25°C กำลังไฟฟ้าจะถูกวัดขณะที่ค่าความต้านทานของแผงโซลาร์เซลล์เปลี่ยนแปลงระหว่างวงจรเปิดและวงจรปิด
กำลังไฟฟ้าสูงสุดที่วัดได้คือ กำลังไฟฟ้าที่ระบุไว้ของโมดูลในหน่วยวัตต์ โดยทั่วไปจะเขียนว่า "Wp" ซึ่งเป็นรูปแบบที่ไม่เป็นทางการ เนื่องจากอยู่นอกเหนือมาตรฐานโดยการเพิ่มคำต่อท้ายให้กับหน่วยมาตรฐานประสิทธิภาพ คือ กำลังไฟฟ้าที่ระบุไว้หารด้วยกำลังแสงที่ ตก กระทบโมดูล (พื้นที่ x 1000 W/ m² )
ดูเพิ่มเติม
- กำลังส่งที่มีประสิทธิภาพ (Effective radiated power ) คือ ตัวชี้วัดทางกฎระเบียบสำหรับการออกอากาศคลื่นความถี่ VHF, UHF และ FM
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ พิกัดกำลัง
ใน วิศวกรรมไฟฟ้า และ วิศวกรรมเครื่องกล กำลัง ไฟฟ้า ของอุปกรณ์หมายถึงกำลัง ไฟฟ้า สูงสุดที่อนุญาตให้ไหลผ่านอุปกรณ์นั้นๆ ตามสาขาวิชาเฉพาะ คำว่า กำลังไฟฟ้า...
อุปกรณ์กระจายความร้อน
ในอุปกรณ์ที่ส่วนใหญ่ใช้ พลังงานไฟฟ้า หรือแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล เช่น ตัวต้านทาน และ ลำโพง ค่ากำลังไฟฟ้าที่ระบุโดยทั่วไปคือค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดที่อุปกรณ์ สามารถ ระบายได้ อย่างปลอดภัย เหตุผลหลักสำหรับข้อจำกัดนี้คือ ความร้อน แม้ว่าใน อุปกรณ์ ไฟฟ้าเชิงกล...
อุปกรณ์เครื่องจักรกล
โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์จะถูกประเมินตามกำลังที่อุปกรณ์จะส่งมอบ เช่น ที่เพลาของมอเตอร์ไฟฟ้าหรือมอเตอร์ไฮดรอลิก กำลังไฟฟ้าขาเข้าของอุปกรณ์จะมากขึ้นเนื่องจากประสิทธิภาพของอุปกรณ์ต่ำกว่า 100% [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]...
อุปกรณ์แปลงพลังงาน
ในอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ แปลง พลังงานไฟฟ้าต่างรูปแบบเป็นหลัก เช่น หม้อแปลงไฟฟ้า หรือส่งพลังงานไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง เช่น สายส่งไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าที่ระบุไว้เกือบทุกครั้งจะหมายถึงกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่ไหลผ่านอุปกรณ์นั้น...