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Calcolo potenze

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Calcolo potenze

Messaggioda Foto Utentematxx » 11 set 2018, 12:12

Ciao, vi vorrei fare una domanda.
Supponendo di realizzare un amplificatore da 100w medi su un carico di 8 ohm, la potenza media sul carico sarà data da :

P=(Vo^2)/(2*Rl)
da cui ricavo
Vo=56.6 v
la corrente assorbita dall'alimentazione sarà:
Io=Vo/Rl
da cui ricavo
Io=7.07 A
con una potenza assorbita dall'alimentazione pari a:
p=(1/pi)*Io*Vo=127.3 W
la mia domanda è questa, per ottenere questi valori potrebbe andare bene un trasformatore da 480va con secondario da 60 v con 8 ampere?
un'altra domanda, se ho un alimentazione sia positiva che negativa, la potenza assorbita dall'alimentazione va raddoppiata oppure no?

Grazie.
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[2] Re: Calcolo potenze

Messaggioda Foto Utenteharpefalcata » 11 set 2018, 12:55

Hai considerato tutte grandezze a regime ed in DC. Sei sicuro che queste assunzioni siano valide? Di solito quando si parla di amplificatori, è raro vedere tutte queste grandezze DC.
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[3] Re: Calcolo potenze

Messaggioda Foto Utentematxx » 11 set 2018, 19:12

ciao, io per la potenza ho usato la formula per il regime sinusoidale
p= (1/2)Vm*Im*cos(thetaV-thetaI)
assumendo che thetaV-thetaI=0
ho p=(1/2)Vm*Im = Vm^2/(2*RL)

Dove sto sbagliando?
grazie ciao
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[4] Re: Calcolo potenze

Messaggioda Foto Utenteelfo » 11 set 2018, 19:31

I conti mi sembrano corretti ma:

- 60 V di trasformatore danno 85 V raddrizzati/livellati: l'amplificatore li regge?

- un coefficiente "ingegneristico" utilizzato nel calcolo della potenza del traformatore e' 1.8 da cui

Ptr= 127 * 1.8 = 228 VA

In pratica con ampli audio si dimensiona grossolanamente il traformatore per il doppio della potenza RMS in uscita all'ampli (in questo caso - se RMS( I watt in uscita del tuo ampli sono medi o RMS?) -100 * 2 = 200)
-
La potenza del traformatore rimane invariata sia con alimentazione "singola" (condensatore di uscita), sia con alimentazione duale

Il tutto ovviamente per singolo canale dell'amplificatore
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[5] Re: Calcolo potenze

Messaggioda Foto Utentematxx » 11 set 2018, 19:48

grazie per la risposta
io no ho l'ampli in questione, la mia era una domanda per capire che trasformatore si deve scegliere per avere una data potenza con un dato carico....
Da quello che ho capito, se io avessi un amplificatore da 100 w su 8 ohm dovrei avere in "uscita " una tensione di circa 56 volt e una corrente di circa 7 Ampere.
Ora la domanda è questa: Che trasformatore dovrei " comprare " per avere questi valori di tensione e corrente? In particolare che valore di va (voltAmpere) del trasformatore dovrei considerare?
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[6] Re: Calcolo potenze

Messaggioda Foto UtenteIanero » 11 set 2018, 20:41

Servo, dai a costui una moneta, perché ha bisogno di trarre guadagno da ciò che impara.
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[7] Re: Calcolo potenze

Messaggioda Foto Utenteelfo » 11 set 2018, 23:27

Ianero ha scritto:I watt RMS non esistono:

https://www.electroyou.it/isidorokz/wik ... e-watt-rms

Colpito ed affondato ! :oops:

MA:

Quella formale è che i watt sono watt e basta, come i volt sono volt! Non ci sono i watt di picco e i volt RMS. C'è la potenza di picco che si misura in watt e la tensione RMS, o efficace, che si misura in volt.

Su carichi resistivi esistono solo due potenze significative: quella media e quella di picco (tutte e due misurate con gli stessi watt

Già 40 e oltre anni fa l'AES (Audio Engineering Society) scriveva che la potenza RMS non ha senso

Come detto in precedenza, su carico resistivo le sole potenze significative sono la potenza media e la potenza di picco

Il valore efficace di una tensione o di una corrente è quel valore di continua che applicato a una resistenza la scalda come il segnale originale... solita storia che sanno anche i gatti.

Il sito della Rane ha un glossario che alla voci incriminate dice:

RMS power No such thing. A misnomer, or application of a wrong name. There is no such thing as "RMS power." Average or apparent power is calculated using RMS values but that does not equal "RMS power;" it equals continuous sine wave power output into a resistive load.

Vorrei fare una sola domanda articolata su piu' punti:

Consideriamo la forma d'onda di una corrente come segue (una sinusoide raddrizzata semplice semionda - ci tornera' buona per I prox post):
RMS.png

Chiamiamo il valore di picco della corrente A (per non utilizzare connotazioni "polarizzanti")

avremo:

- corrente di picco A: valore massimo della corrente che scorre nel carico per un tempo infinitesimo

- corrente media B: valore medio della quantita' di carica che fluisce nell'unita' di tempo nel carico

- corrente efficace C: valore di continua... che lo sanno anche i gatti

- B = \frac{A}{\ pi}

- C = \frac{A}{2}


Se applichiamo tali valori di corrente su una resistenza R avremo

A^{2} * R = D
B^{2} * R = E
C^{2} * R = F

D, E e F sono dimensionalmente una Potenza (Corrente^{2} * Resistenza)

D e' la potenza erogata al carico per un tempo infinitesimo in corrispondenza del "picco" della corrente

F e' quella potenza che genera sul carico una corrente il cui valore e uguale al valore di continua... che lo sanno anche i gatti

E e' una potenza... che non lo so

***** Domanda:

Perche' non posso scrivere:

- D e' la potenza... picco di corrente -> in breve "Wpicco"?

- E e' quella potenza...che lo sanno anche i gatti (efficace) -> in breve "Wefficaci"

Io capisco che e' piu' corretto scrivere:

- Potenza di picco: xxx W
- Potenza media: yyy W

Ma e' piu' "evidente" scrivere (in certi ambiti):

- Potenza: xxx Wpicco
- Potenza: yyy Wefficaci (o RMS)

Teniamo presente inoltre che la potenza media:
solo due potenze significative: quella media e quella di picco

- NON e' il prodotto del quadrato della corrente media per la resistenza di carico

e' invece

- il quadrato della corrente efficace per la resistenza di carico

Corrente-picco^{2} * R = Potenza-picco

Corrente-media^{2} * R = Potenza-???

Corrente-efficace^{2} * R = Potenza-media
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[8] Re: Calcolo potenze

Messaggioda Foto UtenteIanero » 12 set 2018, 8:35

elfo ha scritto:Ma e' piu' "evidente" scrivere (in certi ambiti):

- Potenza: xxx Wpicco
- Potenza: yyy Wefficaci (o RMS)


Una cosa è cambiare la grandezza misurata, anche se l'unità di misura resta costante; altra cosa è scrivere la stessa grandezza -e non è la stessa grandezza- come se fosse una cosa sola ma espressa con più unità di misura differenti.
La seconda è sbagliata.
La potenza istantanea e la potenza media sono due grandezze diverse che hanno la stessa unità di misura, punto. Non sono affatto la stessa grandezza che puoi vedere da più punti di vista differenti cambiando l'unità di misura con cui la esprimi.

elfo ha scritto:Teniamo presente inoltre che la potenza media:

- NON e' il prodotto del quadrato della corrente media per la resistenza di carico

e' invece

- il quadrato della corrente efficace per la resistenza di carico

Corrente-picco^{2} * R = Potenza-picco

Corrente-media^{2} * R = Potenza-???

Corrente-efficace^{2} * R = Potenza-media



Perché vuoi trovare un significato a qualcosa di inventato?
Basta vederla così, sempre:

\left \langle P(t) \right \rangle=\left \langle v(t)i(t) \right \rangle=\left \langle Ri(t)i(t) \right \rangle=R\left \langle i^2(t) \right \rangle

Se la tua corrente è una sinusoide, i(t)=i_{\text{m}}\cos(\omega_0 t), allora:

\left \langle P(t) \right \rangle=R\left \langle \left(i_{\text{m}}\cos(\omega_0 t)\right)^2 \right \rangle=R\frac{i^2_{\text{m}}}{2}=R\left(\underbrace{\frac{i_{\text{m}}}{\sqrt{2}}}_{i_{\text{eff}}}\right)^2

dove nell'ultimo passaggio ho definito una nuova grandezza che ha la stessa unità di misura di prima che mi fa comodo per non ricordarmi questi passaggi ogni volta.

Se la tua corrente è una continua, i(t)=i_0, allora:

\left \langle P(t) \right \rangle=R\left \langle \left(i_{0}\right)^2 \right \rangle=Ri^2_{0}


Come puoi vedere in nessun caso spunta fuori la grandezza \left \langle i(t) \right \rangle ^2, ma l'unica che è sempre presente è invece questa \left \langle i^2(t) \right \rangle che poi assume particolari forme a seconda dei casi.
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[9] Re: Calcolo potenze

Messaggioda Foto Utenteelfo » 12 set 2018, 10:12

In questo post piu' che rispondere alle tue domande cerchero' di instillarti dei dubbi (e confonderti le idee).

Consideriamo lo schema qui sotto in cui un amplificatore eroga una tensione max di 40 V su un carico di 8 ohm.

L'alimentazione e' duale perche' semplifica le considerazioni ed i conti, ma i "numeri" - ceteris paribus - rimangono gli stessi anche con alimentazione singola.

I valori in nero sono "oggettivi" mentre quelli in rosso sono "opinioni" (scelte progettuali).

La tensione di alimentazione - per singolo ramo - dovra' essere maggiore di 5 V rispetto a quella massima di uscita - headroom - per tenere conto della tensione di saturazione dello stadio finale.

Per calcolare il trasformatore (tensione e corrente) occorre considerare (almeno) i seguenti parametri:

- corrente richiesta dall'amplificatore \frac{5 A}{\pi}
- tensione di ripple
- caduta sui diodi
- regolazione del trasformatore
- eventuale variazione tensione di rete

Ecco la "soluzione" a questo problema:

Voltage regulator handbook national semiconductor - sezione 8.0 Power Supply Design - in cui viene descritta (a cura di Ed Polen fondatore della Signal Transformer) la selezione del trasformatore, del ponte e del condensatore di filtro
"The purpose of this section is to provide a practical guide for the selection of a power supply transformer and filter components"

http://www.smcelectronics.com/DOWNLOADS ... OLTREG.PDF

MA

tutto questo ha il sapore degli anni '70 e '80 (del millennio scorso).

Oggi ci sono gli switching.

Guarda questo sito:

https://www.neurochrome.com

ed in particolare le specifiche di questo ampli:

https://www.neurochrome.com/modulus-86/

ed il relativo Power Supply:

https://www.neurochrome.com/smps-86/

Come vedi nell'alimentatore vengono utilizzati due moduli switching della MeanWell (il cui costo e' competitivo con quello di un alimentatore tradizionale)

C'e', pero', un pero'

Un amplificatore audio "ama" avere le tensioni di alimentazione bypassate da qualche migliaio di uF, mentre un alimentatore swiching con capacita' "grosse" in uscita diventa instabile (gli viene "scombussolato" il loop di regolazione).

Come si risolve il rebus?

Semplice:

Guarda in fondo alla pagina linkata qui sotto lo schema di principio dell'alimentatore, in cui vedi che in uscita la modulo switching e' presente una induttanza L che "isola" il regolatore dalla "grossa" capacita' C.

https://www.neurochrome.com/smps-86/

Come si calcola il filtro LC?

Ecco la risposta in questo thread:

https://www.diyaudio.com/forums/power-s ... -24-a.html
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[10] Re: Calcolo potenze

Messaggioda Foto Utenteelfo » 12 set 2018, 17:28

Ianero ha scritto:
elfo ha scritto:Ma e' piu' "evidente" scrivere (in certi ambiti):

- Potenza: xxx Wpicco
- Potenza: yyy Wefficaci (o RMS)


Una cosa è cambiare la grandezza misurata, anche se l'unità di misura resta costante; altra cosa è scrivere la stessa grandezza -e non è la stessa grandezza- come se fosse una cosa sola ma espressa con più unità di misura differenti.
La seconda è sbagliata.
La potenza istantanea e la potenza media sono due grandezze diverse che hanno la stessa unità di misura, punto. Non sono affatto la stessa grandezza che puoi vedere da più punti di vista differenti cambiando l'unità di misura con cui la esprimi.

Hai ragione, punto. (come ho gia' scritto nel post precedente)

Pero' io continuo a sostenere che (in certi ambiti) vorrei (poter) scrivere:

Potenza xxx Wpicco_8_ohm, yyy Wefficaci_8_ohm, zzz Wefficaci_4_ohm

Vedi Nota 1

Ianero ha scritto:Perché vuoi trovare un significato a qualcosa di inventato?

Come puoi vedere in nessun caso spunta fuori la grandezza \left \langle i(t) \right \rangle ^2


Premetto di non aver ben compreso (per mio limite) quello che hai scritto.

a) A cosa ti riferisci con "inventato"?

b) dove compare nei miei post il termine \left \langle i(t) \right \rangle ^2?

Il quesito che avevo posto era questo:

Nel circuito ci sono 3 correnti (salienti) - ognuna "ricavabile" dalle altre due

Su carico resistivo R si ha

1) Corrente-picco = \frac{Vpicco}{R} (enogh said)

2) Corrente-media = \frac{Corrente-picco}{\pi} (corrente "media" richiesta all'alimentatore)

3) Corrente-efficace = \frac{Corrente-picco}{\sqrt{2}} (corrente efficace erogata sul carico)

Mentre mi e' chiaro cosa sono le potenze associate alle correnti 1) e 3)

Domanda:

Cosa e' da un punto di vista fisico e come chiamiamo la potenza
P = Corrente-media^{2} * R

****************
Nota 1)
C'e' una cosa che mi ha fatto sempre pensare:

i) LittleFuse

DERIVATION OF NOMINAL MELTING I^{2}t:This
energy is described as nominal melting I2
t and is expressed as “Ampere Squared Seconds” (A^{2}sec
http://www.littelfuse.com/~/media/electronics/application_guides/littelfuse_fuseology_application_guide.pdf.pdf

ii) Schurter
I^{2}t is the amount of heat energy, in terms of current and time,
required to melt the fuse link

https://www.schurter.com/content/download/676506/13549060/version/3/file/Guide_to_Fuse_Selection.pdf

iii) Power electronics Handbook
It should be noted that the I^{2}t energy...

https://books.google.it/books?id=8u8xkHVssb8C&pg=PA103&lpg=PA103&dq=fuse+i2t+energy&source=bl&ots=fbfMYsVbkf&sig=Plc3GCSXISniR8TBff3QNz6RjRY&hl=it&sa=X&ved=2ahUKEwiO_47e3bTdAhXEESwKHS6NCmgQ6AEwBXoECAMQAQ#v=onepage&q=fuse%20i2t%20energy&f=false

E' ovvio che I^{2}t *non* ha le dimensioni di una energia ma *tutti* scrivono "the I^{2}t energy" (e se ne comprendo anche le ragioni)
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