Randamentul de curent al alimentatorului.

Randamentul de curent al alimentatorului este curentul maxim care trebuie sa furnizeze alimentatorul conectat la sarcina, pastrand toti parametrii indicati in catalog (tensiunea de iesire, puterea etc.) cand functioneaza in conditii de mediu specificate (temperatura umiditatea etc.)

Conform cu sistemul SI intensitatea curentului electric este exprimat in amperi (A). Curentul de asemenea poate fi exprimat in miliamperi (mA).
1 mA este egal cu 1/1000 A, deci 1000 mA = 1 A (de ex. 600 mA = 0,6 A).

Schema (fig. 1) arata fenomenele care au loc intre alimentator (1) si sarcina (2). Sursa de energie electrica care este alimentatorul furnizeaza la sarcina energia care este absorbita. In sarcina care pe desen este prezentata cu ajutorul simbolului rezistorului si are rezistenta (R), se emite puterea (P). Sarcina poate sa schimba energia electrica in alta forma de energie, de exemplu in lumina (bec) sau in caldura (radiator).

Prin randamentul de curent intelegem curentul maxim care poate sa furnizeze alimentatorul la sarcina, si care este strans legat cu puterea acestuia care este emisa la sarcina. Asta rezulta din legea de baza ale sistemelor electrice, deci din legea lui Ohm. Aceasta lege descrie relatia dintre tensiune (V), curent(A), rezistenta (R) sau putere(P).

Formula de baza a legii lui Ohm:

Formula mai utila din legea lui Ohm pentru calculul curentului maxim de iesire a alimentatorului:

Dupa transformare obtinem formula pentru puterea maxima de iesire a alimentatorului:

unde:

I – curentul de iesire exprimat in amperi [A],
P –puterea de iesire exprimat in moc wati [W],
U – tensiunea de iesire exprimat in volti [V],
R – rezistenta de sarcina .

Mai jos este aratat un exemplu de calcul (utilizarea legii lui Ohm) la alimentatorul de o tensiune de 12 V si randamentul dr curent 5 A.

Fig. 2. Utilizarea legii lui Ohm (exemplu de calcul)

Puterea

Rezistenta

Curent 

sau

Tensiune 

Alte exemple:

Dispunem cu un alimentator de o tensiune de iesire de 12 V i randamentul de curent 10 A. Calculam puterea maxima a acestuia:

Alimentator de o tensiune de iesire 12 V si putere 150 W. Calculam randamentul de curent al acetuia.

In cazul in care alimentatorul este destinat pentru un lucru continuu (24 h), este recomendat, ca curentul nominal al alimentatorului sa nu depaseasca 80% din curentul maxim. Asta este strans legat cu temperatura, care se emana in acesta. Parametrul care este randamentul de curent al alimentatorului (sau puterea) trebuie intotdeauna sa se refera la temperatura de lucru – deci la temperatura ambianta (aerului) la care lucreaza alimentatorul.

Neaparat trebuie evitat functionarea acestui aparat la temperaturi mai ridicate de 50°C (cel mai bine – maxim pana la 40°C), cu toate ca deseori producatori ofera o temperatura mai ridicata de lucru. Exista alimentatoare la care temperatura maxima de lucru indicata de producatori este de 70°C . In acest caz trebuie sa cititi cu atentie documentatia tehnica. De asemenea exista alimentatoare care pot sa functioneze pana la o temperatura maxima de 30°C.

Exemplu 1.

Calitatea inalta a alimentatorului modular 12 V/12,5 A/150 W. Temperatura de lucru indicata : -10°C pana la 70°C. Totusi in documentatia tehnica producatorul a afisat curba (fig. 3) sarcini in procente in functie de temperatura de lucru.

Fig. 3. Curba sarcini al. alimentatorului in procente in functie de temperatura de lucru

Asa cum se vede pe curba, alimentatorul poate furniza pentru sarcina toata puterea, dar numai pana la temperatura 50°C. Cand lucreaza la o temperatura exterioara de 70°C aparatul poate fi incarcat numai in 50%, deci jumatate din curentul maxim. Asta inseamna ca la temperatura ambianta 70°C randamentu de curent al alimentatorului se micsoreaza cu o jumatate. In acest caz se micsoreaza de la 12,5 A pana la 6,25 A.

Exemplu 2.

Alimentator modulator 12 V/5 A/60 W. Temperatura indicata de lucru: -10°C do 40°C. Totusi in documentatia tehnica producatorul a aratat o curba (fig. 4) a curentului de iesire permis (I_N) al alimentatorului in raport de temperatura ambianta (t_amb) (pentru sarcina momentan).

Fig. 4. Curba curentului permis de iesire (I_N) al alimentatorului in raport cu temperatura ambianta(t_amb) (pentru sarciana momentan )

Asa cum se vede pe curba de mai sus, alimentatorul poate furniza pentru sarcina un curent maxim dar numai pana la temperatura 30°C. Cand aparatul lucreaza la o temperatura exterioara de 40°C poate sa aiba o sarcina de 70%.
In acest caz :
– temperatura ambianta (t_amb) 30°C – curentul maxim 5 A,
– temperatura ambianta (t_amb) 40°C – curentul maxim 3,5 A.

Se poate considera ca alimentatorul este de calitatea ridicata atunci cand se poate lucra la o temperatura ridicata la o sarcina maxima cu un curent nominal. in functie de randamentul alimentatorului, o parte din energia furnizata la aparat este pierduta pentru caldura. Daca alimentatorul de un randament scazut amplasam in carcasa inchisa atunci componentele electronice ale aparatului care se incalzesc pot ridica considerabil temperatura in interiorul carcasei. Acest lucru duce la micsorarea considerabila al randamentului de curent al alimentatorului.

Mai jos s-a aratat testul de temperatura (fig. 5) cu camera de termoviziune efectuat la alimentatorul modulator ieftin de pe piata de 12 V/10 A la diferiti curenti de sarcini la temperatura ambianta de 25°C.

Asa cum se vede, unele elemente ale alimentatorului ating temperaturi foarte ridicate. Cel mai mult se incalzeste bucsa filtrului de iesire. Acest alimentator are un randament scazut, multa energie se pierde la caldura.

In cazul alimentatorului echipat in regulatorul tensiuni de iesire trebuie sa luam in considerare ca randamentul de curent al acestuia, adica curentul maxim care furnizeaza alimentatorul la sarcina este indicat de producator pentru tensiunea nominala de iesire. Daca se va mari tensiunea de iesire atunci trebuie sa micsoram curentul de iesire.

Exemplu 3.

Alimentatorul cu tensiunea de iesire 12 V si putere de 500 W cu reglarea tensiuni de iesire de la 11,6 pana la 16,2 V. Calculam randamentul acestuia de curent pentru tensiunea nominala 12 V.

Daca se va mari tensiunea de iesire pana la 16,2 V, atunci randamentul de curent al acestuia va fi:

Asa cum se vede, curentul maxim (deci randamentul de curent al alimentatorului) s-a micsorat in comparatie cu curentul nominal de mai mult 10 A.