Eficiencia eléctrica

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La eficiencia de un sistema en electrónica e ingeniería eléctrica se define como la potencia útil de salida dividida por la potencia eléctrica total consumida (una expresión fraccionaria ), normalmente denotada por la letra minúscula griega eta (η – ήτα).

${\displaystyle \mathrm {Eficiencia} ={\frac {\mathrm {Potencia\útil\ de\ salida} }{\mathrm {Potencia\total\ de\ entrada} }}}$

Si la entrada y la salida de energía se expresan en las mismas unidades, la eficiencia es un número adimensional . ^[1] Cuando no es habitual o conveniente representar la energía de entrada y salida en las mismas unidades, las cantidades similares a la eficiencia tienen unidades asociadas a ellas. Por ejemplo, la tasa de calor de una planta de energía de combustible fósil puede expresarse en BTU por kilovatio-hora . La eficacia luminosa de una fuente de luz expresa la cantidad de luz visible para una cierta cantidad de transferencia de potencia y tiene las unidades de lúmenes por vatio.

No debe confundirse la eficiencia con la efectividad : un sistema que desperdicia la mayor parte de su potencia de entrada pero produce exactamente lo que se supone que debe producir es efectivo pero no eficiente. El término "eficiencia" tiene sentido solo en referencia al efecto deseado. Una bombilla , por ejemplo, puede tener una eficiencia del 2% al emitir luz y aun así tener una eficiencia del 98% al calentar una habitación (en la práctica, tiene una eficiencia de casi el 100% al calentar una habitación porque la energía de la luz también se convertirá en calor, aparte de la pequeña fracción que sale por las ventanas). Un amplificador electrónico que entrega 10 vatios de potencia a su carga (por ejemplo, un altavoz ), mientras que extrae 20 vatios de potencia de una fuente de alimentación tiene una eficiencia del 50%. (10/20 × 100 = 50%)

• Hervidor eléctrico: más del 90% ^{[ cita requerida ]} (se pierde relativamente poca energía térmica durante los 2 a 3 minutos que tarda un hervidor en hervir el agua).
• Un motor eléctrico de eficiencia premium: más del 90% (ver artículo principal: Eficiencia premium ).
• Un transformador de gran potencia utilizado en la red eléctrica puede tener una eficiencia de más del 99 %. Los transformadores de principios del siglo XIX eran mucho menos eficientes y desperdiciaban hasta un tercio de la energía que pasaba por ellos. ^{[ cita requerida ]}
• Una planta de energía a vapor utilizada para generar electricidad puede tener una eficiencia del 30 al 40%. ^{[ cita requerida ]}

Como resultado del teorema de máxima potencia , los dispositivos transfieren la máxima potencia a una carga cuando funcionan con una eficiencia eléctrica del 50 %. Esto ocurre cuando la resistencia de carga (del dispositivo en cuestión) es igual a la resistencia equivalente de Thevenin interna de la fuente de alimentación. Esto es válido solo para impedancias de carga y fuente no reactivas.

La alta eficiencia es particularmente relevante en sistemas que pueden operar con baterías . La ineficiencia puede requerir sopesar el costo de la energía desperdiciada o del suministro de energía requerido contra el costo de lograr una mayor eficiencia. La eficiencia generalmente se puede mejorar eligiendo componentes diferentes o rediseñando el sistema. La ineficiencia probablemente produce calor adicional dentro del sistema, que debe eliminarse para que permanezca dentro de su rango de temperatura de funcionamiento . En un entorno con clima controlado, como una casa u oficina, el calor generado por los electrodomésticos puede reducir los costos de calefacción o aumentar los costos del aire acondicionado.

Las conexiones de puente de impedancia tienen una impedancia de carga mucho mayor que la fuente, lo que ayuda a transferir señales de voltaje con alta eficiencia eléctrica.

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• Conversión: Eficiencia energética en porcentaje de altavoces pasivos a sensibilidad en dB por vatio y metro
• 4E - Acuerdo de implementación de la Agencia Internacional de Energía para promover la eficiencia energética y los estándares para productos eléctricos en todo el mundo
• Fuentes de energía de carga para máxima eficiencia, EDN 1979 5 de octubre
• Sistema para la detección de la eficiencia máxima, IEEE TPEL