Efficienza e Rendimento (in generale)

18 marzo 2019

MB

 

Efficienza e rendimento sono sinonimi ma il termine "efficienza", nella letteratura anglosassone, viene usato con significati diversi.

Il termine "rendimento" sarà riservato al rendimento per come è definito, in Italia, il rendimento in termodinamica (l'unico corretto).

Non c'è speranza di calcolare correttamente il rendimento se non si conosce:

 

-          Il principio di conservazione dell'Energia

-          Il Secondo Principio della Termodinamica

-          il Teorema del Massimo Trasferimento

-          il concetto di adattamento di impedenza.

 

Tenendo conto di questi principi si può calcolare il massimo rendimento di un dispositivo senza eseguire alcun calcolo.

 

Trucchi per aumentare arbitrariamente il valore del rendimento

 

-          considerare la potenza elettrica come erogata su metà del carico (vds Beranek)

-          calcolare la potenza acustica solo sull'angolo di radiazione (questo porta facilmente a valori anche superiori al 100%)

-          lasciar credere che aumentando il fattore di compressione di una tromba aumenti il rendimento elettroacustico (che in realtà diminuisce a causa delle maggiori perdite).

-          introdurre molti tipi diversi di efficienza (di radiazione, vera, iniziale, massima, ecc.)

 

Nulla vieta di definire una certa grandezza e chiamarla "efficienza della nonna" bisogna poi vedere, al di là del nome, cosa rappresenta varamente. Se si leggono con attenzione le definizioni dei vari tipi di "efficienza" presenti nella letteratura anglosassone, si capisce che non si tratta del rendimento. Evidentemente questa confusione conviene a qualcuno.

 

Questa figura di deve a Keele e mostra tre tipi di "efficienza" che portano a tre risultati molto diversi:il 100% (impossibile) il 50% (impossibile per sorgenti chiuse) 25% il massimo teorico per le sorgenti chiuse.

 

  

Rendimento dell’altoparlante:

 

Il rendimento degli altoparlanti per HiFi è molto basso (fino al 15% circa per i driver a compressione, meno della metà i woofer per uso professionale, meno dell'1% per Hifi). Tutto quello che non diventa potenza acustica si trasforma in energia meccanica ed in calore.

Gli altoparlanti dotati di tromba sembrano raggiungere rendimenti molto elevati ma questo è dovuto al rendimento dei driver a compressione e a come viene calcolata l'efficienza (vedasi efficienza di radiazione, efficienza elettroacustica, efficienza iniziale, efficianza massima, efficienza vera….) inoltre si integra l’intensità solo nella regione di spazio dove irradia la tromba. In realtà la tromba è un dispositivo passivo e, come tale, al massimo può restituire in uscita tutta la potenza che riceve in ingresso (e questo dipende dall'adattamento).

 

Il rendimento massimo teorico di un altoparlante ideale montato in cassa chiusa (in regime di adattamento perfetto) vale 25% (Keele). Infatti:

 

-          metà della potenza acustica viene dissipata all’interno della cassa

-          metà della potenza raggiunge effettivamente il carico (MAssimo Trasferimento di Energia)

 

La potenza subisce due divisioni per due quindi si riduce a un quarto (rendimento 25%). Per ottenere questo 25% il rendimento meccanico deve essere del 100% e l’impedenza di radiazione del pistono deve essere pari a quella dell’aria. Quindi in realtà il rensimento è più basso.

 

Quello a cui si deve fare molta attenzione è l'impedenza del carico fornito dall'aria (o dal cabinet) sulle due facce del diaframma. Nel caso del driver a compressione, per esempio, la presenza del rifasatore aggiunge una massa non trascurabile e perdite di conduzioni che non possono essere trascurate dato che cono quelle che "spianano la risposta in frequenza (altrimenti inutilizzabile).