الكفاءة الكهربائية

تُعرَّف كفاءة النظام في الإلكترونيات والهندسة الكهربائية بأنها ناتج الطاقة المفيد مقسومًا على إجمالي الطاقة الكهربائية المستهلكة ( تعبير كسري ) ، ويرمز لها عادةً بالحرف اليوناني الصغير إيتا ( η – ήτα).

$الكفاءة = (مخرجات الطاقة المفيدة / إجمالي مدخلات الطاقة)$

إذا تم التعبير عن الطاقة الداخلة والخارجة بنفس الوحدات، فإن الكفاءة تُصبح قيمةً بلا أبعاد . ^{[ 1 ]} أما عندما لا يكون من المعتاد أو المناسب تمثيل الطاقة الداخلة والخارجة بنفس الوحدات، فإن الكميات المشابهة للكفاءة تُقاس بوحدات خاصة بها. على سبيل المثال، يُمكن التعبير عن معدل استهلاك الحرارة لمحطة توليد طاقة تعمل بالوقود الأحفوري بوحدة حرارية بريطانية لكل كيلوواط ساعة . أما الكفاءة الضوئية لمصدر ضوئي فتُعبّر عن كمية الضوء المرئي اللازمة لنقل كمية معينة من الطاقة، ووحدتها هي لومن لكل واط.

لا ينبغي الخلط بين الكفاءة والفعالية : فالنظام الذي يهدر معظم طاقته المدخلة ولكنه ينتج ما صُمم من أجله بالضبط يكون فعالاً ولكنه غير كفؤ. لا معنى لمصطلح "الكفاءة" إلا عند الإشارة إلى التأثير المطلوب. فعلى سبيل المثال، قد تكون كفاءة المصباح الكهربائي 2% في إصدار الضوء، ومع ذلك تكون كفاءته في تدفئة الغرفة 98% (في الواقع، تبلغ كفاءته في تدفئة الغرفة 100% تقريبًا لأن طاقة الضوء ستتحول إلى حرارة في النهاية، باستثناء الجزء الضئيل الذي يتسرب عبر النوافذ). أما مكبر الصوت الإلكتروني الذي يزود حمولته (مثل مكبر الصوت ) بـ 10 واط من الطاقة، بينما يسحب 20 واط من مصدر الطاقة، فتكون كفاءته 50%. (10/20 × 100 = 50%).

• الغلاية الكهربائية: أكثر من 90% (يتم فقدان القليل نسبياً من الطاقة الحرارية خلال الدقائق التي تستغرقها الغلاية لغلي الماء).
• محرك كهربائي عالي الكفاءة: أكثر من 90٪ (انظر المقال الرئيسي: الكفاءة العالية ).
• قد تصل كفاءة محول الطاقة الكبير المستخدم في شبكة الكهرباء إلى أكثر من 99%. أما محولات أوائل القرن التاسع عشر فكانت أقل كفاءة بكثير، حيث كانت تهدر ما يصل إلى ثلث الطاقة التي تمر عبرها.
• قد تصل كفاءة محطة توليد الطاقة البخارية المستخدمة لتوليد الكهرباء إلى 30-40%.

نتيجةً لنظرية القدرة القصوى ، تنقل الأجهزة أقصى قدرة إلى الحمل عند تشغيلها بكفاءة كهربائية تبلغ 50%. ويحدث هذا عندما تكون مقاومة الحمل (للجهاز المعني) مساويةً للمقاومة المكافئة الداخلية لثيفينين لمصدر الطاقة. وينطبق هذا فقط على معاوقات المصدر والحمل غير التفاعلية.

تُعدّ الكفاءة العالية ذات أهمية خاصة في الأنظمة التي تعمل بالبطاريات . وقد يتطلب انخفاض الكفاءة موازنة تكلفة الطاقة المهدرة أو تكلفة مصدر الطاقة المطلوب ، مقابل تكلفة تحقيق كفاءة أعلى. ويمكن عادةً تحسين الكفاءة باختيار مكونات مختلفة أو بإعادة تصميم النظام. ومن المحتمل أن يُنتج انخفاض الكفاءة حرارة زائدة داخل النظام، والتي يجب التخلص منها للحفاظ على درجة حرارة التشغيل ضمن النطاق المطلوب. وفي بيئة مُكيّفة، كالمنازل والمكاتب، قد تُقلّل الحرارة الناتجة عن الأجهزة من تكاليف التدفئة أو تزيد من تكاليف التكييف.

تتميز وصلات تجسير المعاوقة بمقاومة حمل أكبر بكثير من المصدر، مما يساعد على نقل إشارات الجهد بكفاءة كهربائية عالية.

• كفاءة الهوائي
• الاستخدام الفعال للطاقة
• كفاءة تحويل الطاقة
• فهرس المقالات الإلكترونية
• نظرية نقل الطاقة القصوى
• الكفاءة الميكانيكية
• الأداء لكل واط
• الكفاءة الحرارية

• التحويل: كفاءة الطاقة كنسبة مئوية لمكبرات الصوت السلبية إلى الحساسية بالديسيبل لكل واط ومتر
• 4E - اتفاقية تنفيذ الوكالة الدولية للطاقة لتعزيز كفاءة الطاقة ومعايير المنتجات الكهربائية في جميع أنحاء العالم
• مصادر الطاقة المحملة لتحقيق ذروة الكفاءة، EDN 1979 أكتوبر 5
• نظام للكشف عن ذروة الكفاءة، IEEE TPEL