KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2019

PYTANIE NR 7.
W celu pomiaru sprawności energetycznej przetwornicy DC/DC należy zastosować
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Sprawność energetyczna przetwornicy DC/DC to stosunek mocy oddanej do obciążenia do mocy pobranej ze źródła. Aby ją wyznaczyć, trzeba zmierzyć dwie moce: na wejściu (Pwe) i na wyjściu (Pwy). Stąd stosuje się dwa watomierze, a nie pojedynczy miernik prądu lub napięcia.

Pełne wyjaśnienie:

Sprawność energetyczna przetwornicy DC/DC jest definiowana jako stosunek mocy na wyjściu do mocy na wejściu: η = Pwy / Pwe. Z praktycznego punktu widzenia oznacza to, że do jej wyznaczenia musisz znać dwie niezależne wartości mocy:

  • Pwe – moc pobieraną z zasilania (na zaciskach wejściowych przetwornicy),
  • Pwy – moc dostarczaną do obciążenia (na zaciskach wyjściowych przetwornicy).

Dlatego odpowiedź "dwa watomierze" jest właściwa: jeden watomierz mierzy moc wejściową, a drugi moc wyjściową. Dopiero mając oba wyniki, możesz obliczyć sprawność oraz straty mocy (Pstrat = Pwe − Pwy), co jest kluczowe np. przy doborze chłodzenia i ocenie nagrzewania elementów.

Odpowiedź "amperomierz" jest niewystarczająca, ponieważ sam pomiar prądu nie daje mocy bez znajomości napięcia (a w praktyce napięcia wejścia i wyjścia mogą być różne i zmienne pod obciążeniem). Podobnie "dwa woltomierze" nie wystarczą: napięcie bez prądu nie pozwala wyznaczyć mocy, a więc i sprawności. Z kolei "omomierz" służy do pomiaru rezystancji (zwykle w układzie odłączonym od zasilania), więc nie mierzy ani mocy wejściowej, ani wyjściowej podczas pracy przetwornicy.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w pytaniu pojawia się sprawność, automatycznie pomyśl o dwóch stanach energetycznych (wejście/wyjście). Najczęstszy błąd to skupienie się na jednej wielkości (np. prądzie), zamiast na bilansie mocy.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Sprawność energetyczna to stosunek mocy oddanej na wyjściu do mocy pobranej na wejściu: η = Pwy/Pwe. Informuje, jaka część energii jest przekazywana do obciążenia, a jaka tracona (np. na elementach mocy, przewodach i w przełączaniu).
Trzeba znać moc na wejściu i moc na wyjściu. W praktyce oznacza to pomiar napięcia i prądu po obu stronach albo bezpośredni pomiar mocy odpowiednimi miernikami. Dopiero wtedy liczysz η = Pwy/Pwe.
Ponieważ sprawność wymaga dwóch mocy: wejściowej (Pwe) i wyjściowej (Pwy). Jeden watomierz mierzy, ile mocy pobiera przetwornica z zasilania, drugi ile mocy oddaje do obciążenia. Sam jeden pomiar nie wystarczy do wyznaczenia ilorazu.
Nie. Amperomierz mierzy tylko prąd, a moc zależy jednocześnie od prądu i napięcia. Dodatkowo napięcie na wejściu i wyjściu przetwornicy zwykle jest różne. Bez mocy wejściowej i wyjściowej nie wyznaczysz sprawności.
Nie. Dwa woltomierze pokażą tylko napięcie na wejściu i na wyjściu, ale moc wymaga jeszcze prądu. Bez prądów (Iwe i Iwy) nie policzysz Pwe ani Pwy, więc nie policzysz też sprawności energetycznej.
Omomierz mierzy rezystancję, zwykle przy wyłączonym zasilaniu badanego układu. Sprawność dotyczy pracy przetwornicy pod obciążeniem i wymaga pomiaru mocy (bilansu energii). Rezystancja nie zastąpi pomiaru Pwe i Pwy.
Częste błędy to: pomiar tylko jednego parametru (np. prądu), nieuwzględnienie spadków napięć na przewodach i złączach, zmiana warunków obciążenia między pomiarem wejścia i wyjścia oraz użycie mierników o zbyt małej dokładności przy małych mocach.
Sprawność mierzy się podczas uruchamiania prototypu, w kontroli jakości na produkcji oraz przy diagnostyce przegrzewania urządzenia. Wynik pomaga ocenić straty mocy, dobrać chłodzenie i porównać różne moduły DC/DC dla tego samego obciążenia.
Po zmierzeniu mocy wejściowej i wyjściowej liczysz straty: Pstrat = Pwe − Pwy. To prosta i bardzo użyteczna informacja praktyczna, bo wskazuje, ile mocy zamienia się w ciepło wewnątrz przetwornicy i jej elementów towarzyszących.
Gdy w pytaniu pada hasło "sprawność", szukaj relacji wejście/wyjście (iloraz). To automatycznie oznacza dwa pomiary: Pwe i Pwy. Jeśli widzisz tylko prąd lub tylko napięcie w odpowiedziach, potraktuj je jako niepełne, bo nie dają mocy.
info

Statystycznie 52% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Według specjalistów z branży: "Sprawność energetyczna przetwornicy DC/DC to stosunek mocy oddanej do obciążenia do mocy pobranej ze źródła."

Źródła:

  • Robert W. Erickson, Dragan Maksimović, "Fundamentals of Power Electronics" (rozdziały o sprawności i stratach w przekształtnikach DC/DC) – źródło książkowe
  • Keith Billings, Taylor Morey, "Switchmode Power Supply Handbook" (części o pomiarach, sprawności i stratach zasilaczy impulsowych) – źródło książkowe

Materiały:

  • Podręcznik z elektroniki mocy (rozdziały o sprawności i stratach w przetwornicach)
  • Instrukcje obsługi watomierzy/mierników mocy oraz zasilaczy laboratoryjnych (pomiar mocy DC)
  • Noty aplikacyjne producentów przetwornic DC/DC o pomiarach sprawności (układ pomiarowy, warunki testu)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego