Высокий кпд: Коэффициент полезного действия (КПД): формула и примеры расчета

Содержание

Коэффициент полезного действия (КПД): формула и примеры расчета

Словом «полезное» в физике является эффект после сопротивления. Ярким примером можно назвать сопротивление металла обрабатывающему станку, для подъемного крана  – масса объекта. Например, КПД обычной лампы накапливания не превышает 5%, когда светодиодные имеют гораздо выше. Это происходит потому что большая часть потребляемой энергии уходит на генерирование теплоты, а не света.

Подобное есть и в электронике и этот коэффициент необходимо учитывать при проектировании плат, электросхем. Здесь важно учитывать сопротивление проводимости металла и использовать материалы имеющие меньшее сопротивление. В статье будут рассмотрены основные аспекты КПД, как его рассчитывать, на что он влияет и какие есть основные возможности, чтобы его увеличить.

Формула коэффициента полезного действия (КПД).

Что такое КПД

Коэффициент полезного действия (кпд) – отношение полезно используемой энергии Wп, напр. в виде работы, к общему кол-ву энергии W, получаемой системой (машиной или двигателем), Wп/W.

Из-за неизбежных потерь энергии на трение и др. неравновесные процессы для реальных систем всегда. На основании второго начала термодинамики для тепловых машин наибольший кпд (отношение работы Wп, совершаемой за один цикл, к кол-ву подведённой к ней за этот цикл теплоты Q)зависит только от темп-ры нагревателя T1 и холодильника Т2 и равен = Wп/Q= (Т1- T2/T1(Карно теорема).

Как отличается параллельное и последовательное соединение резисторов.

Читать далее

Масляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы.

Читать далее

Для электрич. двигателей кпд равен отношению полезной механич. работы к электрич. энергии, получаемой от источника; в электрич. трансформаторах кпд – отношение эл–магн. энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой в первичной обмотке. Понятие кпд имеет общий характер и применимо к разл. системам: электрич. генераторам, двигателям разного рода, полупроводниковым приборам, биол. объектам, поэтому оно может служить для сравнительной оценки эффективности разнообразных процессов.

Интересно почитать: Что такое закон Джоуля-Ленца.

Мощность и коэффициент полезного действия электродвигателей

Электрические двигатели имеют высокий коэффициент полезного действия (КПД), но все же он далек от идеальных показателей, к которым продолжают стремиться конструкторы. Все дело в том, что при работе силового агрегата преобразование одного вида энергии в другой проходит с выделение теплоты и неминуемыми потерями. Рассеивание тепловой энергии можно зафиксировать в разных узлах двигателя любого типа. Потери мощности в электродвигателях являются следствием локальных потерь в обмотке, в стальных деталях и при механической работе. Вносят свой вклад, пусть и незначительный, дополнительные потери.

Расчет КПД.

Магнитные потери мощности

При перемагничивании в магнитном поле сердечника якоря электродвигателя происходят магнитные потери. Их величина, состоящая из суммарных потерь вихревых токов и тех, что возникают при перемагничивании, зависят от частоты перемагничивания, значений магнитной индукции спинки и зубцов якоря. Немалую роль играет толщина листов используемой электротехнической стали, качество ее изоляции.

Механические и электрические потери

Механические потери при работе электродвигателя, как и магнитные, относятся к числу постоянных. Они складываются из потерь на трение подшипников, на трение щеток, на вентиляцию двигателя. Минимизировать механические потери позволяет использование современных материалов, эксплуатационные характеристики которых совершенствуются из года в год. В отличие от них электрические потери не являются постоянными и зависят от уровня нагрузки электродвигателя. Чаще всего они возникают вследствие нагрева щеток, щеточного контакта.

Падает коэффициент полезного действия (КПД) от потерь в обмотке якоря и цепи возбуждения. Механические и электрические потери вносят основной вклад в изменение эффективности работы двигателя.

Добавочные потери

Добавочные потери мощности в электродвигателях складываются из потерь, возникающих в уравнительных соединениях, из потерь из-за неравномерной индукции в стали якоря при высокой нагрузке. Вносят свой вклад в общую сумму добавочных потерь вихревые токи, а также потери в полюсных наконечниках. Точно определить все эти значения довольно сложно, поэтому их сумму принимают обычно равной в пределах 0,5-1%. Эти цифры используют при расчете общих потерь для определения КПД электродвигателя.

КПД и его зависимость от нагрузки

Коэффициент полезного действия (КПД) электрического двигателя это отношение полезной мощности силового агрегата к мощности потребляемой. Этот показатель у двигателей, мощностью до 100 кВт находится в пределах от 0,75 до 0,9. для более мощных силовых агрегатов КПД существенно выше: 0,9-0,97. Определив суммарные потери мощности в электродвигателях можно достаточно точно вычислить коэффициент полезного действия любого силового агрегата. Этот метод определения КПД называется косвенным и он может применяться для машин различной мощности.

Инженер по специальности "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем", МИФИ, 2005–2010 гг.

Задать вопрос

Для маломощных силовых агрегатов часто используют метод непосредственной нагрузки, заключающийся в измерениях потребляемой двигателем мощности. КПД электрического двигателя не является величиной постоянной, своего максимума он достигает при нагрузках около 80% мощности.

Достигает он пикового значения быстро и уверенно, но после своего максимума начинает медленно уменьшаться. Это связывают с возрастанием электрических потерь при нагрузках, более 80% от номинальной мощности. Падение коэффициента полезного действия не велико, что позволяет говорить о высоких показателях эффективности электродвигателей в широком диапазоне мощностей.

В чем измеряется КПД

Коэффициент полезного действия (кпд), характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно h = Wпол/Wcyм.

В электрических двигателях кпд — отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника; в тепловых двигателях — отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты; в электрических трансформаторах — отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой.

Интересно почитать: Как образуется статическое электричество.

Для вычисления кпд разные виды энергии и механическая работа выражаются в одинаковых единицах на основе механического эквивалента теплоты, и др. аналогичных соотношений. В силу своей общности понятие кпд позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие различные системы, как атомные реакторы, электрические генераторы и двигатели, теплоэнергетические установки, полупроводниковые приборы, биологические объекты и т. д.

Из-за неизбежных потерь энергии на трение, на нагревание окружающих тел и т. п. кпд всегда меньше единицы. Соответственно этому кпд выражается в долях затрачиваемой энергии, т. е. в виде правильной дроби или в процентах, и является безразмерной величиной. Кпд тепловых электростанций достигает 35—40%, двигателей внутреннего сгорания — 40—50%, динамомашин и генераторов большой мощности—95%, трансформаторов—98%.

В чем измеряется КПД.

Кпд процесса фотосинтеза составляет обычно 6—8%, у хлореллы он достигает 20—25%.

У тепловых двигателей в силу второго начала термодинамики кпд имеет верхний предел, определяемый особенностями термодинамического цикла (кругового процесса), который совершает рабочее вещество. Наибольшим кпд обладает Карно цикл. Различают кпд отдельного элемента (ступени) машины или устройства и кпд, характеризующий всю цепь преобразований энергии в системе. Кпд первого типа в соответствии с характером преобразования энергии может быть механическим, термическим и т. д. Ко второму типу относятся общий, экономический, технический и др. виды кпд. Общий кпд системы равен произведению частных кпд, или кпд ступеней.

В технической литературе кпд иногда определяют т. о., что он может оказаться больше единицы. Подобная ситуация возникает, если определять кпд отношением Wпол/Wзатр, где Wпол — используемая энергия, получаемая на «выходе» системы, Wзатр — не вся энергия, поступающая в систему, а лишь та её часть, для получения которой производятся реальные затраты.

Например, при работе полупроводниковых термоэлектрических обогревателей (тепловых насосов) затрата электроэнергии меньше количества теплоты, выделяемой термоэлементом. Избыток энергии черпается из окружающей среды. При этом, хотя истинный кпд установки меньше единицы, рассмотренный кпд h = Wпол/Wзатр может оказаться больше единицы.

Примеры расчета КПД.

Для чего нужен расчет КПД

Коэффициент полезного действия электрической цепи – это отношение полезного тепла к полному. Для ясности приведем пример. При нахождении КПД двигателя можно определить, оправдывает ли его основная функция работы затраты потребляемого электричества. То есть его расчет даст ясную картину, насколько хорошо устройство преобразовывает получаемую энергию. Обратите внимание! Как правило, коэффициент полезного действия не имеет величины, а представляет собой процентное соотношение либо числовой эквивалент от 0 до 1. КПД находят по общей формуле вычисления, для всех устройств в целом. Но чтобы получить его результат в электрической цепи, вначале потребуется найти силу электричества.

По физике известно, что любой генератор тока имеет свое сопротивление, которое еще принято называть внутренняя мощность. Помимо этого значения, источник электричества также имеет свою силу. Дадим значения каждому элементу цепи: сопротивление – r; сила тока – Е; резистор (внешняя нагрузка) – R. Полная цепь Итак, чтобы найти силу тока, обозначение которого будет – I, и напряжение на резисторе – U, потребуется время – t, с прохождением заряда q = lt. Рассчитать работу источника тока можно по следующей формуле: A = Eq = EIt. В связи с тем, что сила электричества постоянна, работа генератора целиком преобразуется в тепло, выделяемое на R и r. Такое количество можно рассчитать по закону Джоуля-Ленца: Q = I2 + I2 rt = I2 (R + r) t.

Формулы расчета КПД.

Затем приравниваются правые части формулы: EIt = I2 (R + r) t. Осуществив сокращение, получается расчет: E = I(R + r). Произведя у формулы перестановку, в итоге получается: I = E R + r. Данное итоговое значение будет являться электрической силой в данном устройстве. Произведя таким образом предварительный расчет, теперь можно определить КПД.

Расчет КПД электрической цепи Мощность, получаемая от источника тока, называется потребляемой, определение ее записывается – P1. Если эта физическая величина переходит от генератора в полную цепь, она считается полезной и записывается – Р2. Чтобы определить КПД цепи, необходимо вспомнить закон сохранения энергии.

В соответствии с ним, мощность приемника Р2 будет всегда меньше потребляемой мощности Р1. Это объясняется тем, что в процессе работы в приемнике всегда происходит неизбежная пустая трата преобразуемой энергии, которая расходуется на нагревание проводов, их оболочки, вихревых токов и т.д. Чтобы найти оценку свойств превращения энергии, необходим КПД, который будет равен отношению мощностей Р2 и Р1.

Итак, зная все значения показателей, составляющих электроцепи, находим ее полезную и полную работу: А полезная. = qU = IUt =I2Rt; А полная = qE = IEt = I2(R+r)t. В соответствии этих значений, найдем мощности источника тока: Р2 = А полезная /t = IU = I2 R; P1 = А полная /t = IE = I2 (R + r). Произведя все действия, получаем формулу КПД: n = А полезная / А полная = Р2 / P1 =U / E = R / (R +r). У этой формулы получается, что R выше бесконечности, а n выше 1, но при всем этом ток в цепи остается в низком положении, и его полезная мощность мала.

Каждый желает найти КПД повышенного значения. Для этого необходимо найти условия, при которых P2 будет максимален. Оптимальные значения будут: dP2 / dR = 0. Далее определить КПД можно формулами: P2 = I2 R = (E / R + r)2 R; dP2 / dR = (E2 (R + r)2 — 2 (r + R) E2 R) / (R + r)4 = 0; E2 ((R + r) -2R) = 0. В данном выражении Е и (R + r) не равны 0, следовательно, ему равно выражение в скобках, то есть (r = R). Тогда получается, что мощность имеет максимальное значение, а коэффициент полезного действия = 50 %. Как видно, найти коэффициент полезного действия электрической цепи можно самостоятельно, не прибегая к услугам специалиста. Главное –соблюдать последовательность в расчетах и не выходить за рамки приведенных формул.

Примеры расчета КПД

Пример 1. Нужно рассчитать коэффициент для классического камина. Дано: удельная теплота сгорания березовых дров – 107Дж/кг, количество дров – 8 кг. После сгорания дров температура в комнате повысилась на 20 градусов. Удельная теплоемкость кубометра воздуха – 1,3 кДж/ кг*град. Общая кубатура комнаты – 75 кубометров.

Чтобы решить задачу, нужно найти частное или отношение двух величин. В числителе будет количество теплоты, которое получил воздух в комнате (1300Дж*75*20=1950 кДж ). В знаменателе – количество теплоты, выделенное дровами при горении (10000000Дж*8 =8*107 кДж). После подсчетов получаем, что энергоэффективность дровяного камина – около 2,5%. Действительно, современная теория об устройстве печей и каминов говорит, что классическая конструкция не является энергоэффективной. Это связано с тем, что труба напрямую выводит горячий воздух в атмосферу.

Для повышения эффективности устраивают дымоход с каналами, где воздух сначала отдает тепло кладке каналов, и лишь потом выходит наружу. Но справедливости ради, нужно отметить, что в процессе горения камина нагревается не только воздух, но и предметы в комнате, а часть тепла выходит наружу через элементы, плохо теплоизолированные – окна, двери и т.д.

Расчет коэффициента полезного действия.

Пример 2. Автомобиль проделал путь 100 км. Вес машины с пассажирами и багажом – 1400 кг. При этом было затрачено14 литров бензина. Найти: КПД двигателя.

Для решения задачи необходимо отношение работы по перемещению груза к количеству тепла, выделившемуся при сгорании топлива. Количество тепла также измеряется в Джоулях, поэтому не придется приводить к другим единицам. A будет равна произведению силы на путь( A=F*S=m*g*S). Сила равна произведению массы на ускорение свободного падения. Полезная работа = 1400 кг x 9,8м/с2 x 100000м=1,37*108 Дж

Удельная теплота сгорания бензина – 46 МДж/кг=46000 кДж/кг. Восемь литров бензина будем считать примерно равными 8 кг. Тепла выделилось 46*106*14=6.44*108 Дж. В результате получаем η ≈21%.

Почему коэффициент полезного действия всегда меньше 100%?

КПД 100% означает, что вся энергия, затраченная на получение мощности двигателя, используется им в работе. В природе такого, в принципе, никогда не бывает, и поэтому КПД всех двигателей всегда меньше 100 процентов.

Как повысить коэффициент полезного действия механизма?

КПД механизмов можно увеличить, снижая трение в подвижных узлах и вес всех составных элементов конструкции. Для этого нужны новые смазочные вещества и лёгкие, но прочные конструкционные материалы.

Чему равен коэффициент полезного действия неподвижного блока?

Например, поднимая груз с помощью подвижного блока, приходится вместе с грузом поднимать и блок, а при этом необходимо совершать «дополнительную» работу. Отношение полезной работы Апол к совершенной Асов, выраженное в процентах, обозначают η и называют коэффициентом полезного действия (КПД): η = Апол/Асов · 100%.

Заключение

Инженер по специальности "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем", МИФИ, 2005–2010 гг.

Задать вопрос

Коэффициент полезного действия – величина безразмерная, то есть не нужно ставить какую-либо единицу измерения. Но эту величину можно выразить и в процентах. Для этого полученное в результате деления по формуле число необходимо умножить на 100%. В школьном курсе математики рассказывали, что процент – этот одна сотая чего-либо. Умножая на 100 процентов, мы показываем, сколько в числе сотых.

Дополнительную информацию по данной теме можно узнать из файла «Способы определения коэффициента полезного действия». А также в нашей группе ВК публикуются интересные материалы, с которыми вы можете познакомиться первыми. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.

www.gk-drawing.ru

www.femto.com.ua

www.cable.ru

www.booksite.ru

www.elquanta.ru

www.remont220.

Понятие КПД электродвигателя

Что такое КПД электродвигателя и его простейшая формула

Эффективность работы любого электропривода, в первую очередь, определяется коэффициентом полезного действия электродвигателя (КПД). Говоря простым языком, электрическая машина, потребляя электрическую энергию, преобразует её в механическую для работы различных устройств, станков, инструментов и проч. Соотношение величин полезной механической мощности на валу двигателя (Р2) к мощности, потребляемой из сети (Р1), и есть КПД (η). КПД является номинальной величиной и указывается в процентах: η = (Р2/Р1) х 100%.

Совершенно очевидно: чем большая механическая мощность развивается на валу электродвигателя, тем больше полезной работы выполняется и выше КПД электрической машины.

Важность такого показателя как КПД обусловлена прежде всего тем, что около 70% вырабатываемой во всём мире электроэнергии потребляется электродвигателями, начиная от простейших бытовых электроприборов до вентиляционных установок и приводов оборудования крупнейших предприятий. 

Величины КПД современных электродвигателей

У большинства современных электродвигателей КПД лежит в пределах 80-90%. Нередко встречаются маломощные модели с КПД до 75%.

Для машин, работающих в особых условиях, современные технологии позволяют увеличивать КПД до 96%. Это достигается не только за счёт их высокоточного производства, но и благодаря использованию дорогостоящих материалов для сердечников, перемагничивание которых не сопряжено с высокими энергетическими затратами.

Факторы, влияющие на изменение КПД электрической машины

Сразу следует сделать уточнение: КПД электропривода никогда не превышает 100%.

Это объясняется расходом потребляемой мощности на нагрев обмоток двигателя, перемагничивание статора (в асинхронных двигателях), вихревые токи, механическое сопротивление при движении ротора.

Нагрев обмоток двигателя – явление закономерное. Из курса физики известно:

  1. при прохождении электрического тока проводник нагревается;
  2. чем однороднее среда, тем легче происходит теплоотдача.

Если с первым пунктом всё ясно, то пункт 2 требует дополнительных объяснений. Традиционно внимание акцентируется на том, что пропитка обмоток статора делается для их защиты от влияния влаги или агрессивной среды. Но также следует учитывать, что после пропитки не остаётся свободных зазоров между обмоткой и сердечником статора, а это позволяет значительно увеличить теплоотдачу и снизить нагрев во время работы. Для этой же цели предусмотрена такая конструктивная особенность как монолитная отливка корпуса с охлаждающими рёбрами, что в значительной мере стабилизирует рабочий нагрев электропривода и препятствует снижению КПД.

Бывает так, что во время работы электродвигателя наблюдается стремительный рост температуры. Зачастую это происходит из-за замыкания в обмотках статора.

Расчётная температура нагрева для двигателей класса “А” лежит в пределах 90℃, для класса “В” не превышает 110℃.

Любая электрическая машина – это воплощение взаимодействия электрических и магнитных полей. Поэтому в обязательном порядке следует учитывать такое явление как перемагничивание сердечника статора в результате изменения направления тока в обмотках. Чтобы не углубляться в теорию, достаточно вспомнить, что магнитная индукция (В) запаздывает от изменения напряжённости магнитного поля (Н). Эта зависимость отражается на графике под названием “петля гистерезиса”. Дешёвые материалы для сердечников почти всегда имеют широкий график, что указывает на большие энергозатраты на более длительное перемагничивание. И наоборот: чем уже петля гистерезиса, тем быстрее перемагничивается сердечник, и выше КПД двигателя.

Вихревые токи или токи Фуко (иногда можно встретить термин “паразитарные токи”) возникают в металлических элементах там, где есть переменное магнитное поле. Согласно закону Ленца они являются причиной наведения магнитных потоков, противодействующих рабочему магнитному потоку вокруг катушек. Понятно, что это влияет на крутящий момент и вызывает дополнительный нагрев двигателя, снижая КПД.

Для уменьшения потерь от вихревых токов надо увеличить электрическое сопротивление магнитопровода. Поэтому магнитопроводы и сердечники якорей набирают (шихтуют) из очень тонких (до 0,5 мм) пластин электротехнической стали, иногда с добавлением кремния, покрытых специальным лаком для их изоляции друг от друга. До сих пор существуют производственные участки, где для этой цели применяют тяжёлый ручной труд.

Механические факторы снижения КПД электродвигателя возникают в результате конструктивных изменений, трения в подшипниках, воздушного сопротивления

Нередко в процессе эксплуатации наблюдаются искривление вала и другие дефекты, вызывающие вибрации на опорных подшипниках ротора, и, соответственно, увеличение механического сопротивления.

Бывает так, что в случае заводского брака при изготовлении обмоток (несоблюдении расчётного количества витков одной из обмоток) нарушается плавность хода ротора, что тоже сказывается на эффективности работы электродвигателя. (Утверждение, что опытный электромеханик определяет эту неполадку на слух, является правдой.)

Также следует указать на недопустимость превышения номинальной нагрузки, как на один из факторов снижения КПД. В этом случае нагрев элементов электродвигателя приближается к критическому, и коэффициент полезного действия начинает снижаться.

Важно помнить: никогда производитель электродвигателей не указывает КПД при максимальной (предельной) нагрузке на валу электрической машины. В техническом паспорте прописывается величина КПД при номинальной нагрузке.

Может ли КПД быть более 100%?

Если говорить об электродвигателях, то следует однозначно заявить: нет!

Выше уже отмечалось, что в электрических машинах мы сталкиваемся с энергией магнитного поля, электрической энергией, тепловой и механической. Достаточно минимальных знани

высокий КПД - это... Что такое высокий КПД?

  • высокий КПД — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN high efficiency …   Справочник технического переводчика

  • высокий кпд — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN high efficiencyHE …   Справочник технического переводчика

  • кпд — • высокий кпд …   Словарь русской идиоматики

  • кпд — [капэдэ], неизм. ; м. [прописными буквами] 1. Буквенное сокращение: коэффициент полезного действия (машин, механизмов и т.п.). КПД двигателя. Низкий, высокий КПД. 2. Разг. Степень эффективности чего л. КПД реформ. КПД доклада нулевой …   Энциклопедический словарь

  • высокий — 1 • безмерно высокий • беспредельно высокий • запредельно высокий • исключительно высокий • небывало высокий • необычайно высокий • удивительно высокий 2 • высокий авторитет • высокий градус • высокий доход • высокий заработок • высокий интерес • …   Словарь русской идиоматики

  • КПД — (капэдэ/) неизм. м. 1) Буквенное сокращение: коэффициент полезного действия (машин, механизмов и т.п.) КПД двигателя. Низкий, высокий КПД. 2) разг. Степень эффективности чего л. КПД реформ. КПД доклада нулевой …   Словарь многих выражений

  • Топливный элемент — Прямой метанольный топливный элемент Топливный элемент  электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него …   Википедия

  • Пентод — Условное графическое обозначение пентода косвенного накала. Сверху вниз:  • анод,  • антидинатронная сетка,  • экранирующая сетка,  • управляющая сетка,  • катод и  • подогреватель (два вывода) …   Википедия

  • Воздушно-реактивный двигатель — (ВРД)  тепловой реактивный двигатель, в качестве рабочего тела которого используется смесь забираемого из атмосферы воздуха и продуктов окисления топлива кислородом, содержащимся в воздухе. За счёт реакции окисления рабочее тело нагревается… …   Википедия

  • Термоэлектрогенератор — Термоэлектрические явления …   Википедия

  • Струйная мельница — Струйная мельница  разновидность мельниц, используемая для получения ультрадисперсных продуктов сухим способом. Измельчение происходит при столкновении частиц об частицы в псевдоожиженном слое (аэрозоле), потоками воздуха или пара высокого… …   Википедия

  • КПД квантового теплового двигателя впервые превысил максимальный КПД классического двигателя

    James Klatzow et al. / Physical Review Letters, 2019

    Физики из Великобритании и Израиля построили первый квантовый тепловой двигатель, эффективность которого превышает максимальную эффективность классического теплового двигателя. В качестве рабочего тела такого двигателя выступают два когерентных энергетических уровня NV-центра с наименьшей энергией, а в качестве тепловых резервуаров — возбужденные уровни. Работу, совершаемую двигателем, ученые измеряли с помощью микроволновых импульсов. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

    Классический тепловой двигатель превращает тепло в работу, периодически нагревая и охлаждая рабочее тело. В рамках классической термодинамики можно показать, что максимальным коэффициентом полезного действия (КПД) среди тепловых двигателей обладает двигатель Карно, цикл которого состоит из периодов изотермического и адиабатического расширения и сжатия. На практике эффективность тепловых двигателей, работающих при сравнимых температурах нагревателя и холодильника, значительно ниже, чем у двигателя Карно. В частности, КПД паровых машин примерно в два раза меньше максимального достижимого КПД.

    Теоретически эффективность теплового двигателя можно повысить за счет квантовых эффектов, которые не учитывает классическая термодинамика. Первыми такую возможность рассмотрели около шестидесяти лет назад физики Генри Сковил (Henry Scovil) и Эрих Шульц-Дюбуа (Erich Schulz-DuBois), которые связали эффективность трехуровневого мазера с эффективностью цикла Карно. А в 2015 году группа физиков под руководством Раама Уздина (Raam Uzdin) наконец разработала схему квантового двигателя, эффективность которого превышает эффективность цикла Карно. Для этого ученые рассмотрели двигатель, который работает в так называемом режиме малого действия (small-action limit), то есть совершает за цикл работу, малую по сравнению с постоянной Планка. В этом режиме корреляции между энергетическими уровнями двигателя играют важную роль, а потому могут существенно повысить его эффективность. Впрочем, подтвердить это предположение на практике физики не смогли.

    Группа ученых под руководством Джеймса Клатцова (James Klatzow) наконец проверила предположение группы Уздина и построила квантовый двигатель, эффективность которого превышает эффективность классического двигателя, работающего в тех же условиях. Чтобы построить такой двигатель, физики использовали NV-центры — точечные дефекты алмаза, которые возникают при замещении атома углерода атомом азота. С одной стороны, такой центр ведет себя как водородоподобный атом; с другой стороны, заселенность его энергетических уровней удобно контролировать и измерять с помощью вспышек лазера. Во внешнем магнитном поле NV-центр можно рассматривать как когерентный магнитный двигатель, в котором два уровня с самой низкой энергией выступают в качестве рабочего тела, а возбужденные уровни моделируют тепловые резервуары с разными температурами. Чтобы связать рабочее тело с тепловыми резервуарами и извлечь из него работу, ученые светили на NV-центр оптическим и микроволновым лазером. Кроме того, ученые контролировали когерентность двух квантовых состояний рабочего тела в начале каждого цикла, изменяя продолжительность «теплового» лазерного импульса.

    Схема эксперимента (a) и фотография установки (b)

    James Klatzow et al. / Physical Review Letters, 2019

    Схема квантового теплового двигателя, основанного не NV-центре во внешнем магнитном поле

    James Klatzow et al. / Physical Review Letters, 2019

    В этой схеме

    Высокая эффективность | Статья о высокой эффективности от The Free Dictionary

    JinkoSolar также отметила, что рекордно высокий портфель заказов в основном состоял из высокоэффективных продуктов, таких как последняя серия Cheetah, что усиливало глобальный переход к высокоэффективным продуктам. Кроме того, в текущем финансовом году Департамент сельского хозяйства Пенджаба установит высокоэффективное орошение. система на 12 000 акров земли, а в течение последнего месяца система была установлена ​​на площади 793 акра.Высокоэффективные воздушные фильтры для улавливания твердых частиц уже много лет используются во всем мире. Dialog Semiconductor plc (FRA: DLG.F), поставщик высокоинтегрированных систем управления питанием, переменного / постоянного тока, твердотельного освещения и беспроводных технологий малого радиуса действия, объявила сегодня о дебюте своей высокоэффективной интерфейсной ИС адаптера переменного / постоянного тока для источников питания Qualcomm Quick Charge 2.0. Это значительная инвестиция нашей материнской компании Intergas Verwarming, производителя высокоэффективных котлов номер один в Нидерландах.«Считается, что осветительные устройства, оснащенные высокоэффективными OLED-светодиодами, обладают светоотдачей, сравнимой или большей, чем у люминесцентных ламп. Он добавляет, что вся его продукция сертифицирована в соответствии с международными стандартами и что электродвигатели соответствуют спецификациям энергоэффективности, таким как 1E2 и 1E3 для рынка ЕС, NEMA High Efficiency и Premium Efficiency для США и Канады, Grade 3 и Grade 2 для Китая и MEPS High Efficiency для Австралии. ("Jusung") (KOSDAQ: 036930), ведущий поставщик передовых технологий и инструментов для производства высокоэффективных ячеек, и MEMC Singapore Pte. Помимо установки систем управления энергопотреблением и других средств управления отоплением, доступны льготы для системы отопления. модернизация до высокоэффективного оборудования, изоляции крыши и труб отопления, модернизация до высокоэффективного люминесцентного освещения и светодиодных указателей выхода, установка датчиков присутствия, двигателей с повышенным КПД для насосов и вентиляторов и модернизация до высокоэффективного центрального кондиционирования воздуха.Компания Eltek Valere, поставщик высокоэффективных систем энергоснабжения, создала отдел финансовых решений, чтобы помочь своим клиентам в сфере телекоммуникаций найти решения для долгосрочной аренды. У оборудования PNV самая большая клиентская база в области производства высокоэффективных ротационных высекальных машин в Азии.

    % PDF-1.7 % 1749 0 объект > endobj xref 1749 77 0000000016 00000 н. 0000003500 00000 н. 0000003823 00000 н. 0000003877 00000 н. 0000004007 00000 н. 0000004413 00000 н. 0000004463 00000 н. 0000004528 00000 н. 0000005455 00000 н. 0000006128 00000 н. 0000006757 00000 н. 0000007028 00000 н. 0000007688 00000 н. 0000007945 00000 н. 0000008547 00000 н. 0000009034 00000 н. 0000009285 00000 н. 0000009873 00000 п. 0000010268 00000 п. 0000058465 00000 п. 0000089249 00000 п. 0000124669 00000 н. 0000124726 00000 н. 0000140759 00000 н. 0000141017 00000 н. 0000141408 00000 н. 0000215322 00000 н. 0000303780 00000 н. 0000304286 00000 п. 0000305434 00000 н. 0000305707 00000 н. 0000306012 00000 н. 0000306063 00000 н. 0000306138 00000 п. 0000306218 00000 н. 0000306382 00000 п. 0000306439 00000 н. 0000306597 00000 н. 0000306653 00000 н. 0000306803 00000 н. 0000306859 00000 н. 0000307031 00000 н. 0000307087 00000 н. 0000307195 00000 н. 0000307251 00000 н. 0000307359 00000 н. 0000307415 00000 н. 0000307517 00000 н. 0000307573 00000 н. I ڤ I & MM44-? ڦ ov إ />

    Высокоэффективные котлы, печи, системы отопления

    • 866-376-2463
    • Связаться с нами
    • Найти
    Поиск Меню
    • Дома
      • Решения
        • Приборы
        • Электромобили
        • Отопление и охлаждение
        • Освещение
        • Варианты с низким доходом
        • Возобновляемые источники энергии
        • Водяное отопление
        • Утепление
      • Поощрения
        • Котлы и печи на биомассе
        • Циркуляционные насосы
        • Стиральные машины
        • Светодиоды со скидкой
        • Электромобили
        • Геотермальные системы
        • Тепловые насосы
        • Водонагреватели с тепловым насосом
        • Изоляция
        • Варианты с низким доходом
        • Природный газ
        • Топливные котлы и печи
        • Очистители воздуха для помещений
      • Начало работы
        • Дилеры, участвующие в скидке на EV
        • Найдите продавца
        • Найдите участвующего розничного продавца
        • Ссуды на энергию для жилищного строительства
        • Жилые формы
        • Поддержка поставщиков
      • Инструменты и советы
        • Лучшие предложения по водонагревателю с тепловым насосом
        • Лучшие цены на светодиодные лампы в штате Мэн
        • Расчет энергоэффективности вашего дома
        • Сравните затраты на отопление дома
        • Сравните затраты на отопление воды
        • Ссуды для мониторинга электроэнергии
        • Советы по экономии энергии
        • Ресурсы для электромобилей
        • Калькулятор экономии на освещении
        • Виртуальный тур по жилому дому
        • Калькулятор стоимости автомобиля
        • Локатор зарядной станции
    • на работе
      • Решения
        • Сельское хозяйство
        • Коммерческая кухня
        • Сжатый воздух
        • Охлаждение
        • Распределенная генерация
        • Электромобили
        • Отопление
        • Отопление и охлаждение
        • Тепловые насосы
        • Освещение
        • Холодильное оборудование
        • Водяное отопление
      • Поощрения
        • Сельское хозяйство
        • Циркуляционные насосы
        • Сжатый воздух
        • Электромобили
        • Тепловые насосы
        • Водонагреватели с тепловым насосом
        • Освещение
        • Топливные котлы и печи
        • Холодильное оборудование
        • Системы частотно-регулируемых приводов
        • Системы с регулируемым расходом хладагента
      • Начало работы
        • Предписательное поощрение в коммерческой и промышленной сфере
        • Торгово-промышленный заказ
        • Квалифицированные партнеры
        • Потребители природного газа
        • Энергетические ссуды для малого бизнеса
      • секторов
        • Образование
        • Бакалея и круглосуточный магазин
        • Здравоохранение
        • Гостиничный бизнес
        • Производство
        • Многосемейный
        • Офис
        • Pu

    Высокоэффективные решения

    Перейти к содержанию

    • Продукты
      • Программируемые элементы управления
        • c. система pCO
        • система pCO
        • Инструменты программирования
        • Расширения ввода / вывода
      • Терминалы
        • Клеммы блока
        • Терминалы для помещений
      • Элементы управления HVAC
        • Серия μChiller
        • Обработка воздуха и вентиляция
      • Продовольственная розничная торговля
        • Компрессорно-конденсаторные агрегаты
        • Компрессорные стойки
        • Плагин и полу-плагин
        • Решения для шкафов и холодильных камер
        • Всего магазин
      • Управление параметрами холодильного оборудования
        • Heez серии
        • Диапазон Cella
        • ir33 + платформа
        • платформа iJ
        • серия easy для витрин, витрин и холодильных витрин
        • Решения для шокового охлаждения и морозильников
        • ir33 серии
        • Серия Powercompact
      • Изотермические увлажнители
        • Увлажнители с погружными электродами
        • Резистивный паровой увлажнитель воздуха
        • Паровые увлажнители воздуха на газе
        • Централизованные парораспределители
        • Системы распределения пара
      • Адиабатические увлажнители
        • Центробежные увлажнители
        • Ультразвуковые увлажнители воздуха
        • Распылители сжатого воздуха и воды
        • Увлажнители с водой под давлением
        • Атомайзеры - испарительное охлаждение
      • Системы очистки воды
        • Системы обратного осмоса
      • Системы удаленного управления и мониторинга
        • Локальные системы мониторинга
        • Системы мониторинга предприятия
        • Услуги удаленного мониторинга tERA
        • Шлюз IoT
      • Связь
        • BMS (Система управления зданием)
        • Надузла
        • FieldBus
        • Беспроводной шлюз
      • Датчики и устройства защиты
        • Датчики температуры
        • Датчик давления датчика
        • Датчики температуры / влажности и качества воздуха
        • Беспроводные датчики
        • Детекторы утечки газа
        • Счетчик энергии
        • Устройства защиты и сигнализации
      • Технология EEV
        • Электронные расширительные клапаны - ExV
        • Привод расширительного клапана
      • Решения для контроля температуры, влажности и давления
        • универсальные контроллеры
        • серия rta
      • Регуляторы скорости и инверторы
        • Инвертор постоянного тока для компрессоров BLDC
        • Инвертор переменного тока
        • Контроллеры скорости фазы резки
      • Powersolutions
        • Электрическая панель для AHU
        • Электрощит для кейтеринга и горячих витрин
        • Электрощит для холодильных камер
        • Электрощит компрессорной установки
        • Электрощит для витрин
        • Электрическая панель для решений по модернизации
        • Электрическая панель управления скоростью и производительностью теплообменников
      • Устаревшие продукты
        • Решения e-dronic и µe-dronic NA
        • µC Sistema NA
        • Терминалы помещения NA
        • MasterCase серия NA
        • параметрические элементы управления серии easy NA
        • Решения для шкафов и холодильных камер NA
        • MasterCella серии NA
        • Powersplit серии NA
        • Программное обеспечение для холодильного оборудования Нет данных
        • Контроллер стойки NA
        • Программные решения для Retail NA
        • Централизованные парораспределители NA
        • Увлажнители воды под давлением NA
        • Распылители сжатого воздуха и воды NA
        • BMS (система управления зданием) NA
        • Клеммы блока NA
        • Локальные системы мониторинга Н / Д
        • Электронные расширительные клапаны нет данных
        • Датчики температуры нет данных
        • Датчик давления датчика NA
        • Регистратор данных серии NA
        • pCO sistema NA
        • Инвертор переменного тока NA
    • Приложения
      • Системные решения
      • Управление агрегатом
    • Сервисы
      • Документация
      • Активации
      • регистрация на tERA
      • onShow
      • Каталоги
      • RMA
      • Программы
    • Почему CAREL
      • На базе CAREL
      • Всемирный день холода 2020 г.
      • Кто выбрал нас
      • Истории успеха
      • белые бумаги
        • Информационный документ "Натуральные хладагенты"
        • Белая книга "Консервация пищевых продуктов"
        • Информационный документ "Интернет вещей в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха"
        • Информационный документ «Типы электрозащиты при использовании инверторов»
        • Информационный документ "Влажность воздуха в полиграфии"
        • Информационный документ "Влажность воздуха в покрасочных камерах"
        • Информационный документ «Экодизайн и энергетическая маркировка»
        • Информационный документ «Воспламеняющиеся хладагенты: акцент на углеводородах»
        • Информационный документ «Увлажнение воздуха в больницах»
        • Официальный документ "США: Торговое холодильное оборудование"
        • Информационный документ "Сценарий хладагента"
        • Информационный документ "Влажность воздуха в музеях и библиотеках"
      • Книги и подробный анализ
        • Книга "Увлажнение воздуха"
        • Книга "Испарительное охлаждение"
        • Сборник «Решения CAREL для больниц и медицинских структур»
        • Сборник "Все для розничной торговли CO2"
      • Компрессоры
        • Типы компрессора
        • КПД в контурах хладагента
        • Управление компрессором постоянного тока
      • Решения с высокой эффективностью
        • Веб-событие µChiller Process
        • Здоровье, эффективность и комфорт: три ключевых слова для систем вентиляции
        • Почему в медицинских учреждениях важен контроль температуры и влажности воздуха?
        • Почему в музеях важен контроль температуры и влажности
        • Влажность в полиграфической промышленности
        • Винная промышленность: хранение и охлаждение
        • MPXone
        • EmJ - Электронный регулируемый эжектор
        • Эффективность и производительность, естественно связанные
        • Heos sistema
        • AHU - Качество воздуха и комфорт: в любое время и в любом месте
        • Высокоэффективное управление для бытовых тепловых насосов
        • pGDX
        • босс и центры обработки данных
        • Hecu CO2
        • Велнес: здоровье и отдых
        • Решения по энергосбережению для центров обработки данных
        • Круглосуточные магазины: оптимизация и полное управление небольшими магазинами
        • СО2 готов
        • управление энергией
        • UltraCella в холодных камерах
        • Hecu sistema
        • ultimateSAM и gaSteam
        • c. pCO
        • Охлаждение испарением
        • Какие новости
        • Решение для чиллеров / блоков высокого давления с винтовыми компрессорами
        • humiSonic: эффективность в эволюции
        • Решение для чиллеров / блоков высокого давления, энергоэффективность и надежность
        • DC Cella Сплит

    Маленькие высокоэффективные рамочные антенны

    На главную - Techniek - Электроника - Radiotechniek - Радиолюбительская зона - QST - Маленькие высокоэффективные рамочные антенны


    Альтернативная антенна для небольших помещений.

    Маленькая рамочная антенна похожа на неограненный алмаз. Он существует уже давно, и только недавно был огранен и отполирован, чтобы показать новый сияющий драгоценный камень. Эта антенна небольшая, хорошо работает при установке на уровне земли и демонстрирует характеристики, которые конкурируют практически с любой ВЧ-антенной, за исключением многоэлементного луча на длине волны или более над землей. В этой статье объясняется, как и почему сняли обертку с антенны.

    История

    Так называемая "армейская петлевая" антенна была первой эффективной реализацией малой петли для передачи.(1) Несмотря на низкую эффективность, он работал хорошо, но попытки дублировать дизайн для любительской работы не увенчались успехом. (2) Antenna Research Associates разработали петлю в превосходную небольшую антенну связи и запатентовали ее в 1967 году, а также Technology for Communications, International (TCI) также разработала версию. Обе компании продали устройства по цене, превышающей 13 000 долларов, включая автоматический тюнер. Мои усилия были направлены на разработку небольшой практичной антенны, которую может дублировать любой радиолюбитель.

    Я искал небольшую антенну, чтобы помочь радиолюбителям с ограниченным пространством, и пришел к выводу, что петля - это один из возможных подходов для достижения высокой эффективности в небольшом пространстве. Маленькие антенны характеризуются низкой радиационной стойкостью, а добавление загрузочной катушки увеличивает потери, которые приводят к низкой эффективности. Если к маленькой антенне добавить большой конденсатор, чтобы привести ее в резонанс, а антенный провод изогнуть, чтобы соединить два конца с конденсатором, образуется рамочная антенна.Если потери в проводнике малы и нет потерь в конденсаторе, можно получить высокоэффективную антенну в небольшом пространстве. Размер потерь, которые можно было допустить, был неизвестен; поэтому я разработал набор уравнений, позволяющих рассчитывать различные параметры. Как только это было сделано, другие проблемы были легко решены.

    Определение малой петли

    Маленькая петля - это антенна в форме петли с длиной (окружностью) проводника менее одной трети длины волны.Это создаст диаграмму направленности, похожую на бублик (см. Рис. 1). Если пончик стоит на земле с горизонтальной осью, через его центр (на его оси) будет ноль. Уникальной особенностью петли является поляризация излучения. Сначала рассмотрим прямой диполь. Поляризация прямого диполя принимается за направление электрического поля, которое параллельно оси диполя - никакого электрического поля или поляризации в любом другом направлении не существует. Если мы согнем диполь в круговую петлю, имеющую единственную плоскость, единственная компонента поляризации, излучаемая петлей, будет лежать в плоскости петли.Однако в этой плоскости составляющая поляризации, излучаемая из любой заданной точки на петле, параллельна прямой, касательной к петле в этой точке. Следовательно, если плоскость петли ориентирована горизонтально, поляризация будет везде горизонтальной - никакой вертикальной составляющей не существует, потому что никакой составляющей поляризации не существует вне плоскости петли.


    Рис. 1. Диаграмма направленности рамочной антенны.

    С другой стороны, если плоскость петли ориентирована вертикально, касательная линия в точке 0 ° по углу места является вертикальной, что дает вертикальную поляризацию.В точке под углом 90 ° касательная линия является горизонтальной, что дает горизонтальную поляризацию. Однако во всех точках плоскости контура между 0 ° и 90 ° по высоте касательная линия проходит под углом между вертикальной и горизонтальной плоскостями, что дает линейную поляризацию, включающую как вертикальные, так и горизонтальные компоненты. Например, при возвышении 30 ° угол поляризации равен 600; при угле места 45 ° поляризация составляет 45 ° и так далее. Тот факт, что он излучает под вертикальными и горизонтальными углами, позволяет реализовать преимущества как вертикальных, так и горизонтальных диполей.

    Математические уравнения, используемые для определения цикла

    Уравнения, которые я разработал для определения цикла, следуют.

    Радиационная стойкость, R R ,

    Потери сопротивления, R L ,

    (уравнение 3)

    Индуктивное сопротивление, X L ,

    Конденсатор настроечный, ТТ, =

    Коэффициент качества, Q,

    Пропускная способность,

    Распределенная емкость, C D , = 0,82 S

    Напряжение конденсатора,

    где
    A = площадь петли (кв. Фут)
    S = длина проводника (фут)
    F = рабочая частота (МГц)
    D = диаметр проводника (дюйм)
    P = мощность передатчика (Вт)

    КПД

    Эффективность определяется как мощность, излучаемая антенной, деленная на мощность, подаваемую на антенну. Мощность, приложенная к сопротивлению излучения, будет излучаться, в то время как мощность, приложенная к сопротивлению потерь, будет преобразована в тепло. Радиационная стойкость зависит от площади петли. Для проводника данной длины круглая петля будет иметь большую площадь и, следовательно, более высокую радиационную стойкость, чем любая другая форма. Когда учитываются механические факторы, предпочтительной формой является восьмиугольная петля. Петля будет иметь радиационное сопротивление около 0,05 Ом; следовательно, сопротивление потерь должно быть низким. Петля из медной трубы ¾ дюйма является разумным компромиссом, если окружность превышает 1/8 длины волны.Петли с меньшей окружностью требуют более крупных проводов. В таблице 1 показаны рекомендуемые размеры петли для различных частот.

    90698 9069
    Таблица 1 - Рекомендуемые рамочные антенны
    Окружность (футы) Частота (МГц) КПД (ниже 100%) (- дБ) Настроечный конденсатор (пФ) Полоса пропускания (кГц)
    8,5 29 0,4 9 109
    24 0. 7 9 55
    21 1.0 23 36
    18 1,6 35 22
    10 6,5 125 7
    20 14 0,3 6 66
    10 1,0 10 1,0 2.7 73 7
    38 7,2 0,5 10 27
    4,0 3,0 102 5 102 5 4
    60 4,0 1,0 23 10
    3,5 1,5 47 7
    2,0 255 2
    1,8 7,0 328 2
    100 2,0 2,1 88 4 88 4 3
    Примечания 1 Во всех перечисленных выше случаях используются медные трубки ¾-дюйма.
    2 Значения КПД и пропускной способности без радиалов.

    Диапазон частот

    Можно рассчитать индуктивность контура и определить индуктивное реактивное сопротивление.Затем можно вычислить значение настраиваемой емкости, которая резонирует с контуром на заданной частоте. Я построил несколько контуров и измерил их, чтобы найти значение распределенной емкости. Затем эмпирически было разработано уравнение для определения распределенной емкости для контура любого размера. Затем, вычитая распределенную емкость из настроечной емкости, мы можем определить фактическое значение требуемого настроечного конденсатора. С большим переменным конденсатором петля может быть настроена на работу в широком диапазоне частот.Наивысшая рабочая частота небольшого контура определяется собственным резонансом, а длина окружности должна быть меньше длины волны. Диапазон частот 2: 1 является разумным для петли - например, петля от 14 до 30 МГц заняла второе место на конкурсе ARRL Antenna Design Competition. (3)

    Пропускная способность

    Вот и плохая новость: петля - это эквивалент схемы с высокой добротностью, а это значит, что она имеет узкую полосу пропускания. Мы можем настроить петлю в широком диапазоне частот, но мгновенная полоса пропускания на рабочей частоте будет низкой.На более низкой расчетной частоте рекомендованных шлейфов Q может достигать 1000 и, следовательно, полоса пропускания измеряется в килогерцах. Это означает, что вам понадобится удаленный привод двигателя на настроечном конденсаторе для сдвига частот. Это низкая цена и единственный недостаток рамочной антенны. Вы просто торгуете пропускной способностью ради размера - вы не отказываетесь от других параметров производительности.

    Пропускную способность можно рассчитать по формулам. После построения петли важно измерить фактическую пропускную способность.Сравнение измеренного значения с расчетным покажет, плохо ли вы выполнили строительство - это будет очевидно. Любой металл в непосредственной близости от петли поглощает излучение и снижает эффективность. Это станет очевидным из измерения полосы пропускания.

    Выбор подстроечного конденсатора

    Высокодобротная антенна также означает высокое напряжение на настроечном конденсаторе. Воздушный зазор в один дюйм в воздухе хорош примерно для 75 000 В. Входная мощность антенны в 500 Вт будет производить напряжение до 30 000 В, поэтому вам понадобится расстояние между конденсаторами ½ дюйма (дюйма для 100 Вт).Идеальным конденсатором для этого приложения является высоковольтный вакуумный переменный, если вы можете себе его позволить. Использование обычного переменного конденсатора сделает антенну бесполезной из-за потерь в контактах стеклоочистителя. Это была одна из дилемм, с которой я столкнулся при разработке антенны. Однажды поздно вечером я понял, что конденсатор с разделенным статором не имеет контактов стеклоочистителя. Если вы подключаете каждую сторону контура к статорам, ВЧ-связь осуществляется через роторы - без грязесъемных контактов - и расстояние эффективно удваивается, поскольку две секции конденсатора включены последовательно. Теперь у вас есть недорогой конденсатор без контактов стеклоочистителя. Однако вы не получите низких потерь и высокого КПД, если пластины не будут сварены вместе. Никакие механические контакты не допускаются! Это означает, что вы не можете использовать конденсатор с механическими прокладками между пластинами, если не приварен проводник для электронного соединения пластин. Местный сварочный цех сделает эту работу за вас. (Примечание: любительская версия "Army Loop" использовала контакты стеклоочистителя в сети настройки - теперь вы знаете, почему это не сработало.)

    Если вам нужен постоянный конденсатор для параллельного включения переменной, сделайте его из материала печатной платы. Величину емкости можно определить по формуле: C = 0,225 (N - 1) A / D, где N - количество пластин, A - площадь одной пластины в квадратных дюймах, а D - расстояние в дюймах. Помните, что вам потребуется номинальное напряжение 30 000 В для 500 Вт - ½ дюйма для петли с высокой добротностью.

    Широкополосная согласующая сеть

    Следующим шагом будет построение соответствующей сети, которая позволит нам подавать питание в контур. Некоторые строители используют соединительную петлю, но такой способ очень важен. Любительская «Армейская петля» использовала очень неэффективную сеть. Наилучшим оказывается простой способ - простая форма гамма-сопоставления, в которой не используются реактивные компоненты. К петле и к разъему коаксиального кабеля припаивается кусок медной трубки ¼ дюйма (см. Рис. 2). Идеальное совпадение может быть достигнуто путем изгиба трубки, и если совпадение выполняется на центральной частоте контура, КСВ будет 2: 1 или меньше в диапазоне частот 2: 1.


    Рис. 2 - Детали конструкции рекомендуемых петель.

    Удаленный моторный привод

    В этой статье нет места, чтобы охватить все детали, но будьте уверены, что вам понадобится шаговый двигатель с зубчатой ​​передачей, чтобы обеспечить адекватное разрешение настройки. Вычисления оставлены на ваше усмотрение. (Подсказка: 10-футовая петля будет иметь полосу пропускания 14 кГц при 14 МГц. Конденсатор 50 пФ может настраиваться на диапазон 16 МГц с поворотом на 180 °.) Возможный ответ - двигатель, номер детали.3004-001, и контроллер, арт. 22001, доступный от Hurst Manufacturing Co, Princeton, IN 47670. Стоимость обоих устройств составляет около 90 долларов. Контроллер представляет собой интегральную схему, для которой требуется потенциометр скорости, переключатели управления и источник питания 12 В.

    Конструкция петли

    На рис. 2 показаны детали конструкции восьмиугольной петли. Форму восьмиугольника легко построить с помощью колен под 45 °, которые можно купить в любом магазине сантехники. Просто определите размер петли и отрежьте восемь кусков медной трубы одинаковой длины, чтобы получить общую длину окружности.Припаяйте все отрезки длины с коленами 45 °, чтобы сформировать восьмиугольник. Сделайте разрез на одной стороне петли и установите медный T. Разделите и сплющите 3-дюймовый кусок трубы, чтобы сделать крепление для разъема коаксиального кабеля, и припаяйте его к петле рядом с T. На противоположной стороне. к коаксиальному разъему вырежьте участок длиной около двух дюймов. Установите прозрачный кусок пластикового листа толщиной 1/4 дюйма в зазор и установите настроечный конденсатор, двигатель и высоковольтный ответвитель для конденсатора на пластике. Установите еще один T примерно в 6 дюймах от конденсатора / двигателя и проложите кабель управления от нижнего T к верхнему T внутри медной трубы - в одном T и выйдите из другого.Подсоедините статоры настроечного конденсатора к концам зазора с помощью кусков медной ленты, припаянных на каждом конце. Отрежьте кусок медной трубки 1/4 дюйма длиной с одной стороны восьмиугольника. Согните его, чтобы он соответствовал форме петли, и припаяйте один конец к разъему коаксиального кабеля, а другой конец к петле. Оберните его пластиковой изолентой.

    Закрепите готовую петлю вертикально на деревянной опоре (использование металла не допускается). Подключите приемник к петле и найдите резонансную частоту, прислушиваясь к пику шума в приемнике.

    Тюнинг

    Подключите мост SWR к основанию петли. Включите передатчик и настройте контур или частоту передатчика на максимальный выход, как указано на мосте КСВ или измерителе напряженности поля. Согните соответствующий сетевой трубопровод, чтобы получить минимальный КСВ. Вот и все!

    Если у вас есть настроечный конденсатор с потерями или металл в непосредственной близости от петли, вы не сможете получить низкий КСВ, и полоса пропускания будет высокой. Вы потеряете некоторую эффективность, но не сможете отойти достаточно далеко от металла, вызывающего проблему (например, от линий электропередач).Просто наслаждайтесь своей антенной и поймите, что 6 дБ, вероятно, всего лишь одна единица S. Если вам необходимо работать рядом с металлом, вы можете увеличить длину ¼-дюймовой соединительной секции медных трубок. Метод проб и ошибок с расширенной секцией согласования должен привести к более низкому КСВ.

    После того, как антенна удовлетворительно заработает, сделайте коробку из кусков пластика, чтобы защитить блок настройки от погодных условий. Любой хороший магазин вывесок изготовит для вас кусочки по размеру. Не используйте цветной пластик, потому что материалы, придающие ему цвет, являются проводящими.(Однажды ночью мой загорелся!)

    Заключение

    Поскольку на рынке имеется немного конденсаторов с малыми потерями, за исключением переменных вакуума, конденсатор переменной емкости был разработан специально для этого применения (см. Рис. 3). Этот конденсатор имеет эффективную емкость 150 пФ (300 пФ на секцию) и использует концепцию «бабочки», а не обычную механическую конструкцию с разделенным статором. Он имеет медные пластины статора с шагом 1/4 дюйма на каждой секции для обеспечения работы с высокой мощностью.Большой диапазон емкости позволяет охватить все радиолюбительские ВЧ диапазоны от 3,5 до 30 МГц всего с двумя шлейфами. (4)


    Рис. 3. Переменный конденсатор W5QJR для рамочных антенн. Обратите внимание на монтажные детали.

    Я хотел бы поблагодарить Роджера Фолстика, KD4AS, за его поддержку и всю работу, которую он проделал, проводя эксперименты и собирая значимые данные о производительности. Я также хочу поблагодарить всех, кто написал мне с обнадеживающими комментариями.

    Банкноты

    1. М.К. Паттерсон, "На Землю моя антенна", Электроника, август 1967 г.
    2. Л. Маккой, "Армейская петля в радиолюбительских коммуникациях", QST, март 1968 г., стр. 17-18.
    3. Г. Холл и Б. Шетген, Шесть победителей конкурса ARRL-антенн, QST, февраль 1985 г., стр. 44-47.
    4. Этот конденсатор можно приобрести в компании W5OJR Antenna Products, PO Box 334, Melbourne FL 32902. Для получения дополнительной информации отправьте SASE корпоративного размера.

    W5QJR, Тед Харт.

    AI и эффективность

    Мы публикуем анализ, показывающий, что с 2012 года объем вычислений, необходимых для обучения нейронной сети той же производительности по классификации ImageNet, уменьшается в 2 раза каждые 16 месяцев.По сравнению с 2012 годом, теперь требуется в 44 раза меньше вычислений для обучения нейронной сети до уровня AlexNet (для сравнения, закон Мура приведет к 11-кратному снижению затрат за этот период). Наши результаты показывают, что для задач искусственного интеллекта с высоким уровнем недавних инвестиций прогресс в алгоритмах дал больше преимуществ, чем классическая эффективность оборудования.

    Прочтите статью

    . Улучшение алгоритмов - ключевой фактор развития ИИ. Важно искать меры, которые проливают свет на общий прогресс алгоритмов, даже если это сложнее, чем измерение таких тенденций в вычислениях.

    В 44 раза меньше вычислительных ресурсов, необходимых для достижения производительности AlexNet 7 лет спустя

    Общий объем вычислений в терафлопсах в секунду, использованный для обучения производительности уровня AlexNet. Самые низкие расчетные точки в любой момент времени показаны синим цветом, все измеренные точки показаны серым.

    Скачать графики

    Эффективность измерения

    Алгоритмическая эффективность может быть определена как сокращение объема вычислений, необходимых для обучения определенной способности. Эффективность - это основной способ измерения алгоритмического прогресса в решении классических задач информатики, таких как сортировка.Повышение эффективности при решении традиционных задач, таких как сортировка, более просто измерить, чем при использовании машинного обучения, поскольку они позволяют более четко измерить сложность задачи. Однако мы можем применить объективную оценку эффективности к машинному обучению, поддерживая постоянную производительность. Тенденции эффективности можно сравнивать по таким областям, как секвенирование ДНК (удвоение за 10 месяцев), солнечная энергия (удвоение за 6 лет) и плотность транзисторов (удвоение за 2 года).

    Для нашего анализа мы в первую очередь использовали повторные реализации с открытым исходным кодом, чтобы измерить прогресс в производительности на уровне AlexNet в долгосрочной перспективе.Мы наблюдали аналогичную скорость повышения эффективности обучения для производительности уровня ResNet-50 в ImageNet (время удвоения 17 месяцев). Мы увидели более быстрые темпы улучшения по сравнению с более короткими временными рамками в Translation, Go и Dota 2:

    .
    1. Что касается перевода, Transformer превзошел по производительности seq2seq при переводе с английского на французский на WMT’14 с сокращением затрат на обучение в 61 раз через 3 года.
    2. По нашим оценкам, через год AlphaZero потребовалось в 8 раз меньше вычислительных ресурсов, чтобы достичь производительности уровня AlphaGoZero.
    3. OpenAI Five Rerun потребовал в 5 раз меньше тренировочных вычислений, чтобы превзойти OpenAI Five (который побил чемпионов мира, OG) через 3 месяца.

    Может быть полезно подумать о том, чтобы вычисления в 2012 году не были равны вычислениям в 2019 году, подобно тому, как доллары должны корректироваться на инфляцию с течением времени. Фиксированный объем вычислений может дать больше в 2019 году, чем в 2012 году. Один из способов подумать об этом состоит в том, что некоторые виды исследований в области ИИ проходят в два этапа, аналогично модели развития «тик-так», наблюдаемой в полупроводниках; новые возможности («галочка») обычно требуют значительных вычислительных затрат для получения, тогда доработанные версии этих возможностей («галочка») становятся гораздо более эффективными для развертывания из-за улучшений процесса.

    Повышение алгоритмической эффективности позволяет исследователям проводить больше интересных экспериментов за определенное количество времени и денег. Повышение эффективности алгоритмов не только является показателем общего прогресса, но и ускоряет будущие исследования ИИ, что в некоторой степени аналогично увеличению вычислительных ресурсов.

    Другие показатели прогресса ИИ

    Помимо эффективности, многие другие показатели проливают свет на общий прогресс в алгоритмах ИИ. Стоимость обучения в долларах связана, но в меньшей степени сосредоточена на алгоритмическом прогрессе, поскольку на нее также влияет улучшение базового оборудования, использования оборудования и облачной инфраструктуры.Эффективность выборки является ключевым фактором, когда мы работаем в режиме с низким объемом данных, что характерно для многих интересующих задач. Возможность более быстрого обучения моделей также ускоряет исследования и может рассматриваться как мера параллелизации интересующих возможностей обучения. Мы также считаем, что повышение эффективности вывода с точки зрения времени работы графического процессора, параметров и ошибок имеет смысл, но в основном из-за их экономических последствий, а не их влияния на будущий прогресс исследований. Shufflenet достигла производительности уровня AlexNet с 18-кратным увеличением эффективности вывода за 5 лет (15-месячное время удвоения), что предполагает, что эффективность обучения и эффективность вывода могут улучшаться с одинаковой скоростью.Создание наборов данных / сред / тестов - это мощный метод, позволяющий сделать конкретные интересующие возможности ИИ более измеримыми.

    Основные ограничения

    1. У нас есть лишь небольшое количество точек данных по алгоритмической эффективности для нескольких задач. Неясно, в какой степени наблюдаемые нами тенденции эффективности распространяются на другие задачи ИИ. Систематические измерения могут прояснить, существует ли алгоритм, эквивалентный закону Мура в области ИИ, и, если он существует, прояснить его природу.Мы считаем это очень интересным открытым вопросом. Мы подозреваем, что с большей вероятностью увидим аналогичные темпы повышения эффективности при выполнении аналогичных задач. Под схожими задачами мы подразумеваем задачи в рамках этих поддоменов ИИ, в которых, по мнению специалистов, наблюдается значительный прогресс, и которые имеют сопоставимые уровни инвестиций (время вычислений и / или исследователя).
    2. Несмотря на то, что мы считаем, что AlexNet представляет собой значительный прогресс, данный анализ не пытается количественно оценить этот прогресс. В более общем плане, при первом создании возможности алгоритмические прорывы могли сократить требуемые ресурсы с совершенно невозможных до просто больших.Мы думаем, что новые возможности обычно представляют большую долю общего концептуального прогресса, чем наблюдаемое повышение эффективности, показанное здесь.
    3. Этот анализ фокусируется на окончательной стоимости прогона обучения для оптимизированной модели, а не на общих затратах на разработку. Некоторые алгоритмические улучшения упрощают обучение модели за счет увеличения пространства гиперпараметров, которые будут стабильно обучаться и обеспечивать хорошую конечную производительность. С другой стороны, поиск архитектуры увеличивает разрыв между окончательной стоимостью прогона обучения и общими затратами на обучение.
    4. Мы не размышляем о степени, в которой мы ожидаем, что тенденции эффективности будут экстраполированы во времени, мы просто представляем наши результаты и обсуждаем последствия, если тенденции сохранятся.

    Политика измерения и искусственного интеллекта

    Мы считаем, что формирование политики, связанной с ИИ, будет улучшено за счет большего внимания к измерению и оценке систем ИИ, как с точки зрения технических характеристик, так и с точки зрения воздействия на общество. Мы думаем, что такие инициативы по измерению могут пролить свет на важные вопросы политики; Наш анализ ИИ и вычислений предполагает, что директивным органам следует увеличить финансирование вычислительных ресурсов для академических кругов, чтобы академические исследования могли воспроизводить, воспроизводить и расширять отраслевые исследования.Этот анализ эффективности предполагает, что лица, определяющие политику, могут выработать точные интуитивные представления о стоимости развертывания возможностей ИИ - и о том, как эти затраты будут меняться со временем, - путем более тщательной оценки степени повышения эффективности систем ИИ.

    Эффективность отслеживания в будущем

    Если крупномасштабные вычисления по-прежнему важны для достижения современной общей производительности (SOTA) в таких областях, как язык и игры, то важно приложить усилия для измерения заметного прогресса, достигнутого с меньшими объемами вычислений (вклад, часто вносимый академическими учреждениями) .Модели, которые достигают современного уровня эффективности обучения на основе значимых способностей, являются многообещающими кандидатами для расширения и потенциально достижения максимальной общей производительности. Кроме того, выявить улучшения алгоритмической эффективности несложно, поскольку они представляют собой лишь особенно значимую часть кривой обучения, которую генерируют все эксперименты.

    Мы также думаем, что измерение долгосрочных тенденций в эффективности SOTA поможет составить количественную картину общего алгоритмического прогресса.Мы наблюдаем, что повышение аппаратной и алгоритмической эффективности является мультипликативным и может иметь одинаковый масштаб на значимых горизонтах, что говорит о том, что хорошая модель прогресса ИИ должна объединять меры обоих.

    Наши результаты показывают, что для задач ИИ с высокими уровнями инвестиций (время исследователя и / или вычисления) алгоритмическая эффективность может опережать выигрыш от эффективности оборудования (закон Мура). Закон Мура был придуман в 1965 году, когда в интегральных схемах было всего 64 транзистора (6 удвоений), и наивно экстраполировал его на предсказанные персональные компьютеры и смартфоны (у iPhone 11 их 8.5 миллиардов транзисторов). Если мы наблюдаем за десятилетиями экспоненциального улучшения алгоритмической эффективности ИИ, к чему это может привести? Мы не уверены. То, что эти результаты заставляют нас задавать этот вопрос, является для нас скромным шагом вперед на пути к будущему с мощными услугами и технологиями ИИ.

    По всем этим причинам мы собираемся начать публично отслеживать эффективность SOTA. Мы начнем с тестов визуализации и эффективности перевода (ImageNet и WMT14), и со временем мы рассмотрим возможность добавления дополнительных тестов.Мы считаем, что существуют SOTA эффективности этих тестов, о которых мы не знаем, и призываем исследовательское сообщество представить их здесь (мы отдадим должное оригинальным авторам и соавторам).

    Лидеры отрасли, политики, экономисты и потенциальные исследователи - все они пытаются лучше понять прогресс в области ИИ и решить, сколько внимания им следует инвестировать и куда его направить.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *