РАСЧЁТ КПД ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Речь в данной статье пойдёт о всем знакомого, но многим не понятного термина коэффициент полезного действия (КПД). Что же это такое? Давайте разберёмся. Коэффициент полезного действия, далее по тексту (КПД) — характеристика эффективности системы какого-либо устройства, в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезной использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой. Обозначается обычно ? (« эта»). ? = Wпол/Wcyм. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Математически определение КПД может быть записано в виде: n=(A:Q ) х100 %, где А — полезная работа, а Q — затраченная работа. В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше единицы или равен ей, то есть невозможно получить полезной работы больше, чем затрачено энергии! Просматривая разные сайты, часто удивляюсь, как радиолюбители сообщают, вернее, хвалят свои конструкции, за высокий КПД, не имея понятия, что это такое! Для наглядности на примере рассмотрим упрощенную схему преобразователя, и узнаем, как найти КПД устройства. Упрощенная схема изображена на рис.1

   Допустим за основу взяли повышающий DC/DC преобразователь напряжения (далее ПН), из однополярного, в повышенное однополярное. В разрыв цепи питания включаем амперметр РА1,и параллельно входу питания ПН вольтметр РА2, показания которых нужны для расчёта потребляемой (Р1) мощности устройства и нагрузки вместе от источника питания. К выходу ПН в разрыв питания нагрузки тоже включаем амперметр РАЗ и вольтметр РА4, требующиеся для расчёта потребляемой нагрузкой (Р2) мощности от ПН. Итак, всё готово для расчёта КПД, тогда приступим. Включаем своё устройство, производим замеры показаний приборов и рассчитываем мощности Р1 и Р2. Отсюда Р1=I1 x U1, и P2=I2 x U2. Теперь рассчитываем КПД по формуле: КПД(%)= Р2 : Р1 х100. Вот теперь вы узнали примерно реальный КПД своего устройства. По подобной формуле можно рассчитать ПН и с двух полярным выходом по формуле: КПД(%)= (Р2+Р3) : Р1 х100, а также понижающий преобразователь. Следует отметить, что в значение (Р1) входит также и ток потребления, например: ШИМ-контроллёра, и (или) драйвера управления полевыми транзисторами, и прочими элементами конструкции.

   Для справки: производители автоусилителей зачастую указывают выходную мощность усилителя намного больше, чем в реальности! Но, узнать примерную реальную мощность автоусилителя, можно по простой формуле. Допустим на автоусилителе в цепи питания +12v, стоит предохранитель на 50 А. Высчитываем, Р=12V х 50A, итого получаем мощность потребления 600 Вт. Даже в качественных и дорогих моделях КПД всего устройства вряд ли превышает 95%. Ведь часть КПД рассеивается в виде тепла на мощных транзисторах, обмотках трансформатора, выпрямителях. Так вот вернёмся к расчёту, получаем 600 Вт: 100% х92=570Вт. Следовательно, не какие там 1000 Вт или даже 800 Вт, как пишут производители, этот автоусилитель не выдаст! Надеюсь, эта статья поможет Вам разобраться в такой относительной величине, как КПД! Всем удачи в разработках и повторении конструкций. С Вами был invertor.

   Форум по теории

Расчет КПД

Машинный агрегат — Совокупность механизмов двигателя, передаточных механизмов и механизмов рабочей машины.

Рассмотрим отдельно установившееся движение. Для каждого полного цикла этого движения приращение кинетической энергии равно нулю:

∑(mv2)/2-∑(mv02)/2=0 (1)

Механическим коэффициентом полезного действия (к.п.д.) называется отношение абсолютной величины работы сил производственных сопротивлений к работе всех движущих сил за цикл установившегося движения. В соответствии с этим можно написать формулу:

К. П.Д. определяется по формуле: η=Ап. с/Ад (2)

Где: Апс — работа производственных сил;

Ад — работа движущих сил.

Отношение работы АТ непроизводственных сопротивлений к работе движущих сил принято обозначать через Ψ и называть коэффициентом механических потерь. В соответствии с этим формулу можно записать так:

η = АТ /АД= 1 – Ψ (3)

Чем меньше в механизме работ непроизводственных сопротивлений, тем меньше его коэффициент потерь и тем совершеннее механизм в энергетическом отношении.

Из уравнения следует: т. к. ни в одном механизме работа АТ не производственных сил сопротивлений, сил трения (трения коченея, трение скольжение, сухое, полусухое, жидкостное, полужидкостное), практически не может, равняться нулю, то кпд не может равняться нулю.

Из формулы (2) следует, что кпд может быть равен нулю если

АТ = АД

Значит, кпд равен нулю, если работа движущих сил равна работе всех сил непроизводственных сопротивлений, которые имеются в механизме. В этом случае движение является возможным, но без совершения какой либо работы. Такое движение механизма называют движением в холостую.

КПД не может быть меньше нуля, т. к. для этого необходимо, чтобы отношение работ АТ / АД было больше единицы:

АТ / АД >1 или АТ > АД

Из этих неравенств следует, что если механизм, удовлетворяющий указанному условию, находится в покое, то действительного движения не произойти не может, Это явление носит название Самоторможения механизма. Если же механизм находится в движении. То под действием сил непроизводственных сопротивлений он постепенно будет замедлять вой ход, пока не остановится (затормозится). Следовательно, получении при теоретических расчётах отрицательного значения кпд служит признаком самоторможения механизма или невозможности движения в заданном направлении.

Таким образом, кпд механизма может изменяться в пределах:

0 ≤η< 1 (4)

Из формулы (2) следует, что кпд Ψ изменяется в пределах: 0 ≤η< 1

Взаимосвязь машин в машинном агрегате.

Каждая машина представляет собой комплекс соединенных определенным образом механизмов, а некоторые сложные могут быть расчленены на более простые, то имея возможность вычислить К. П.Д. простых механизмов или же имея в своем распоряжении определенные значения К. П.Д. простых механизмов, можно найти полный К. П.Д. машины, составленный из простых элементов в любой их комбинации.

Все возможные случаи передачи движения и силы можно разделить на случаи: последовательного, параллельного и смешанного соединения.

При расчете К. П.Д. соединений будем брать агрегат, состоящий из четырёх механизмов которого: N1=N2=N3=N4, η1=η2=η3=η4=0.9

Движущую силу (АД) принимаем = 1,0

Рассмотрим К.П.Д. последовательного соединения.

Первый механизм приводится в движение движущими силами, которые совершают работу Ад. Так как полезная работа каждого предыдущего механизма, затрачивается на производственные сопротивления, является работой движущих сил для каждого последующего, то К. П.Д. η первого механизма равен:

η=А1/Ад

Второго — η =А2/А1

Третьего – η=А3/ А2

Четвертого – η=А4/ А3

Общий коэффициент полезного действия η1n=Аn/Ад

Значение этого коэффициента полезного действия может быть получена, если перемножить все отдельные коэффициенты полезно действия η1, η2,η3,η4. Имеем

η=η1*η2*η3*η4=(А1/АД)*(А2/А1)*(А3 /А2)*(А4/А3)=Аn/Ад (5)

Таким образом, общий механический коэффициент полезного действия последовательного соединения механизмов равняется произведению механических коэффициентов полезного действия отдельных механизмов, составляющих одну общую систему.

η=0,9*0,9*0,9*0,9=0,6561=Ап. с.

Рассмотрим К.П.Д. параллельного соединения.

При параллельном соединении механизмов может, быть может быть два случая: от одного источника двигательной силы мощность передаётся нескольким потребителям, несколько источников параллельно питают одного потребителя. Но мы рассмотрим первый вариант.

При таком соединении: Ап. с.=А1+А2+А3+А4

Если К. П.Д. у каждого механизма одинаковый то и мощность будет распределяться на каждый механизм одинаково: ∑КI=1 то ⇒ К1=К2=К3=К4=0,25.

Тогда: η=∑Кi*ηi (6)

η =4(0.25*0.90)=0.90

Таким образом, общий К. П.Д. параллельного соединения как сумма произведений каждого отдельного участка цепи агрегата.

Рассмотрим К.П.Д смешанного соединения.

В этом случае есть и последовательное и параллельное соединение механизмов.

В этом случае мощность Ад передаётся на два механизма (1,3), а от них на остальные (2,4)

Т. к. η1*η2=А2 и η3*η4=А4, а К1=К2=0,5

Сумма А2 и А4 равна Ап. с. то из формулы (1) можно найти К. П.Д. системы

η=К1*η1*η2+К2*η3*η4 (7)

η=0,5*0,9*0,9+0,5*0,9*0,9=0,405+0,405=0,81

Таким образом, общий К. П.Д. смешанного соединения равняется как сумма произведений механических коэффициентов соединенных последовательно умноженное на часть движущей силы.

Пути повышения К.П.Д.

Сейчас основные усилия инженеров направлены на повышение КПД двигателей за счет уменьшения трения их частей, потерь топлива вследствие его неполного сгорания и т. д. Реальные возможности для повышения КПД здесь все еще остаются большими, действия равно: Действительное же значение КПД из-за различного рода энергетических потерь приблизительно равно 40%. Максимальный КПД — около 44% — имеют двигатели внутреннего сгорания. Коэффициент полезного действия любого теплового двигателя не может превышать максимально возможного значения 40-44%.

Вывод: при рассмотрении каждого соединения механизмов в отдельности можно сказать, что наибольший кпд у параллельного соединения он равен η=0,9. Следовательно в агрегатах нужно стараться использовать параллельное соединение или максимально приблежонное к нему.

Расчет и повышение эффективности машины

Эффективность производства (производительность и эффективность)

Существует значительная разница между «производительностью» и «эффективностью» в производстве. Производительность фокусируется на увеличении количества произведенных товаров. Часто это может происходить за счет эффективности.

Типичным примером является увеличение процента бракованных изделий. Фирмы, которые наращивают производство сверх оптимального предела, часто сталкиваются с этой проблемой из-за таких факторов, как материалы более низкого качества, усталость оператора и т. д. В то время как фактическое количество созданных юнитов увеличилось, эффективность снизилась .

Эффективность производства, напротив, фокусируется не столько на количестве, сколько на качестве. Он хочет производить больше единиц за счет сокращения количества дефектов и отходов. При правильном выполнении повышение эффективности производства повысит производительность.

Простым способом расчета эффективности производства является сопоставление фактической производительности со стандартной/максимальной производительностью, возможной на машине.

Рассмотрим пример печатной машины, которая обеспечивает фактическую производительность 650 единиц в час, а не максимальную скорость 900 единиц в час. Используя формулу эффективности, мы получаем следующие результаты:

Эффективность = (650/900) x 100 = 72,22%  

OEE: Золотой стандарт эффективности производства

OEE означает общую эффективность оборудования. Это стандартная отраслевая метрика и широко признанный ключевой показатель эффективности (KPI), применимый в самых разных отраслях.

Этот показатель популярен благодаря своей комплексной направленности. В нем рассматриваются три ключевых аспекта оборудования на производственной линии:

1. Доступность
2. Производительность
3. Качество

Расчет доступности

Все активы имеют запланированное рабочее время X часов в неделю/месяц. Доступность отображает фактическое время работы машины в процентах от запланированного рабочего времени.

Формула для расчета доступности:

Доступность очень редко достигает 100%, так как простои могут возникать из-за самых разных факторов. Отказ оборудования, регулировки, ремонт, незапланированное техническое обслуживание и другие факторы способствуют снижению эксплуатационной готовности.

Расчет производительности

Производительность отображает фактическое количество изделий, произведенных машиной, в процентах от максимального количества изделий, которое она могла бы произвести на максимальной скорости за фактическое время работы на полу.

Основная формула производительности:

Незначительные остановки в процессе производства могут повлиять на производительность. Дефекты оборудования и неподготовленные операторы могут снизить скорость производства, что приведет к снижению производительности.

Расчет качества

Качество показывает процент «хороших» продуктов по сравнению с бракованными в любой партии. Дефектные продукты приводят к отходам, так как они должны быть либо утилизированы, либо переработаны.

Формула для расчета качества довольно проста:

На качество могут влиять многие факторы, как прямые, так и косвенные. Дефекты в производственном процессе могут привести к снижению качества или браку продукции. Ошибки оператора, некачественное сырье и неисправности оборудования также могут снизить процент качества продукции.

Как рассчитать OEE

Если у вас есть показатели доступности (A), производительности (P) и качества (Q) для машины/завода, расчет OEE становится относительно простым процессом.

Основная формула для OEE:

Показатель OEE, равный 100 %, считается «идеальным производством». Он имеет три основные характеристики: 

1. Машина не производит дефектных деталей
2. Станок производит детали без остановок (в течение запланированного времени работы)
3. Машина работает на максимальной скорости

Просто чтобы дать вам некоторое представление, среднее производственное оборудование имеет показатель OEE около 60%.

Более подробную версию и примеры расчетов OEE см. в нашем полном руководстве по общей эффективности оборудования.

Как внедрить и использовать OEE на вашем предприятии

Как уже объяснялось, формула OEE довольно проста. Менеджеры, стремящиеся рассчитать OEE, должны собрать данные о доступности, производительности и качестве.

Следующие шаги могут повысить шансы на успешное внедрение OEE:

1. Выбор пилота: Начните с простого, с машины, которую относительно легко проверить. Выбирайте энергичных операторов, которые настроены позитивно и готовы к обратной связи. Назначьте компетентного специалиста по техническому обслуживанию проекта в качестве контактного лица. Доверьте руководство линейному руководителю/менеджеру отдела с четким контролем производственного процесса.
2. Определить параметры OEE: Установить ограничения на данные, которые необходимо собрать. Выберите категорию времени для измерений, отслеживаемые продукты, максимальную скорость машины и т. д.
3. Организация сбора данных: Выберите наилучший способ для оператора легко собрать соответствующие данные, определенные на шаге 2. Формы и процедуры должны быть максимально короткими и простыми для максимальной эффективности и точности.
4. Обучение персонала: Объясните основы и преимущества OEE всем участникам пилотной группы. При необходимости проведите дополнительное обучение сбору данных и отчетности.
5. Собрать данные: Избегайте ошибки, не доверяя эту задачу операторам. Они лучше всего подходят для отслеживания показателей, необходимых для расчета OEE. Если это возможно, вы можете предоставить супервайзеру опыт OEE, чтобы повысить точность и избежать ошибок.
6.   Обработка данных: Поручите руководителю группы просмотреть и обработать данные, как только они станут доступны, желательно до следующего раунда сбора данных. Создавайте удобочитаемые диаграммы и отчеты для удобного обмена данными об измерениях OEE.
7. Предоставление отзывов операторам: Делитесь результатами OEE с операторами, чтобы помочь им получить представление об областях, требующих улучшения. Оперативная коммуникация имеет важное значение, поскольку отзывы могут быть включены в производство до следующего раунда сбора данных OEE.
8. Привлеките руководство: результаты OEE могут выявить слабые места, требующие высокоуровневого вмешательства в производственный процесс. Только руководство способно решить некоторые из этих проблем. Сообщайте обо всех результатах OEE высшему руководству для успешного внедрения.

Чтобы добиться максимального успеха, OEE должно быть согласованным усилием с участием всех — операторов, менеджеров среднего звена и руководителей высшего звена.

Борьба с неэффективностью машин

Неэффективность машин — главная головная боль производителей. Хуже всего то, что многие организации даже не до конца осознают потери, которые они несут из-за низкой эффективности.

Простои оборудования — одна из основных причин, препятствующих производственному процессу. Своевременное упреждающее техническое обслуживание может быть использовано для минимизации риска незапланированных простоев.

Если вам нужна помощь в отслеживании и организации работ по техническому обслуживанию на заводе, вам поможет Limble CMMS. Не стесняйтесь запланировать демонстрацию или связаться с нами напрямую, если у вас есть какие-либо вопросы о программном обеспечении.

Расчет производительности и эффективности на рабочем месте | Александр Павлов

3 минуты чтения

·

5 июля 2018 г.

Итак, вы собрали команду отличных специалистов, организовали рабочий процесс и пришло время подсчитать производительность и эффективность сотрудников. Конечной целью любого руководителя проекта является обеспечение того, чтобы компания приносила больше дохода с меньшими ресурсами. В то время как производительность измеряет количество, эффективность показывает качество выполненной работы.

В любом бизнесе производительность сотрудников оказывает огромное влияние на прибыль, и для отслеживания производительности можно использовать следующее уравнение:

Например, компания произвела некоторые услуги или товары на сумму 10 000 долларов за 40 часов (одну неделю). Допустим, это небольшая блокчейн-компания, предоставляющая услуги по написанию смарт-контрактов. Чтобы рассчитать производительность труда этой компании, вы должны разделить 10 000 на 40, что равно 250. Таким образом, компания, занимающаяся составлением смарт-контрактов, зарабатывает 250 долларов в час. Хотите узнать, как (в среднем) один сотрудник способствует эффективности вашей компании? Не проблема. Таким образом, вы делите результат на количество ваших сотрудников. Допустим, в отряде было 10 человек. Это равняется $1000 на одного работника в неделю.

Эта универсальная формула на самом деле является верхушкой айсберга. Эффективность продавца должна оцениваться по количеству новых клиентов, а программиста – по количеству смарт-контрактов. Контрольные показатели и цели производительности сильно зависят от отрасли. Иногда сотрудники не имеют большого контроля над производительностью, скажем, программист не может влиять на количество клиентов, которых они получают. При постановке целей руководитель проекта должен учитывать это и устанавливать справедливые ориентиры для всех сотрудников. Например, когда дело касается продавцов, ключевой целью должно быть количество звонков и сделок, а для программистов это скорее часы, которые они тратят на программирование.

Для расчета эффективности разделите нормо-часы на фактическое количество отработанного времени и умножьте на 100. Чем ближе итоговое число к 100, тем эффективнее работают ваши сотрудники. Тем не менее, всегда есть некоторый разброс, который зависит от сложности задачи.

Для повышения эффективности руководитель проекта должен обеспечить следующее:

Как руководитель руководитель проекта должен подавать отличный пример своим сотрудникам; если лидер уходит рано и весь день пьет кофе и разговаривает с товарищами, это вряд ли хороший пример.