Введение

Полезная мощность, приходящаяся на потребляемую электрическую мощность.

Эффективность системы в электронике и электротехнике определяется как отношение полезной мощности к общей потребляемой электрической мощности (выражается дробным числом), и обычно обозначается греческой буквой эта (η – ήτα). Если выходная и входная энергия выражены в одних и тех же единицах, то эффективность является безразмерной величиной. В тех случаях, когда не принято или неудобно выражать входную и выходную энергию в одних и тех же единицах, эффективность и подобные ей величины имеют соответствующие единицы измерения. Например, удельный расход топлива на электростанции, работающей на ископаемом топливе, может быть выражен в BTU на киловатт-час. Световая отдача источника света выражает количество видимого света, производимого при определенной мощности, и измеряется в люменах на ватт.

Эффективность типичных электрических устройств

Эффективность не следует путать с результативностью: система, расходующая большую часть входной мощности, но при этом достигающая желаемого результата, является результативной, но не эффективной. Термин "эффективность" имеет смысл только по отношению к нужному эффекту. Например, лампочка может иметь эффективность 2% при излучении света, но при этом 98% при нагреве помещения (на практике она почти на 100% эффективна при нагреве помещения, поскольку световая энергия в конечном итоге также преобразуется в тепло, за исключением небольшой части, теряемой через окна). Электронный усилитель, выдающий 10 ватт мощности на нагрузку (например, динамик), потребляя при этом 20 ватт от источника питания, имеет эффективность 50% (10/20 × 100 = 50%). Электрический чайник: более 90% (сравнительно мало тепловой энергии теряется в течение 2-3 минут, необходимых чайнику для закипания воды). Электродвигатель повышенной эффективности: более 90% (см. основную статью: Повышенная эффективность). Крупный силовой трансформатор, используемый в электросети, может иметь эффективность более 99%. Трансформаторы начала XIX века были гораздо менее эффективными, теряя до трети проходящей через них энергии. Паровая электростанция, используемая для выработки электроэнергии, может иметь эффективность 30-40%.

Эффективность устройств в точке максимальной передачи мощности

В результате теоремы о максимальной мощности, устройства передают максимальную мощность нагрузке при работе на 50% электрической эффективности. Это происходит, когда сопротивление нагрузки (рассматриваемого устройства) равно внутреннему сопротивлению Тевена эквивалентного источника питания. Это справедливо только для нереактивных импедансов источника и нагрузки.

Обсуждение

Высокая эффективность особенно важна в системах, работающих от аккумуляторов. Неэффективность может потребовать оценки стоимости либо потерянной энергии, либо необходимого источника питания, в сравнении со стоимостью повышения эффективности. Обычно эффективность можно улучшить, выбирая другие компоненты или перепроектируя систему. Неэффективность, скорее всего, приводит к дополнительному тепловыделению в системе, которое необходимо отводить для поддержания рабочей температуры в допустимом диапазоне. В помещениях с регулируемым климатом, таких как дома или офисы, тепло, выделяемое приборами, может снизить затраты на отопление или увеличить затраты на кондиционирование. Импедансные мостовые соединения характеризуются значительно большим импедансом нагрузки по сравнению с импедансом источника, что способствует эффективной передаче сигналов напряжения.