Kilder til elektrisk energi: beskrivelse, typer og funksjoner

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Kilder til elektrisk energi på hver lokalitet er forskjellige i måten den mottas på. Så i steppene er det mer hensiktsmessig å bruke vindens kraft eller konvertere varme etter brenning av drivstoff, gass. I fjellene, hvor det er elver, bygges demninger og vannet driver gigantiske turbiner. Den elektromotoriske kraften oppnås nesten over alt på bekostning av andre naturlige energier.

Hvor forbrukermaten kommer fra

Elektriske energikilder mottar spenning etter transformasjon av vindkraft, kinetisk bevegelse, vannstrøm, resultatet av en kjernefysisk reaksjon, varme fra forbrenning av gass, drivstoff eller kull. Termiske kraftverk og vannkraftverk er utbredt. Antall kjernekraftverk synker gradvis ettersom de ikke er helt trygge for folk som bor i nærheten.

En kjemisk reaksjon kan brukes, vi ser disse fenomenene i bilbatterier og husholdningsapparater. Batterier til telefoner fungerer etter samme prinsipp. Vindavvisere brukes på steder med konstant vind, der elektriske energikilder inneholder en konvensjonell høyeffektsgenerator i designet.

Noen ganger er ikke én stasjon nok til å drive hele byen,og elektriske energikilder kombineres. Så solcellepaneler er installert på hustakene i varme land, som mater individuelle rom. Etter hvert vil miljøvennlige kilder erstatte stasjoner som forurenser atmosfæren.

I biler

Batteriet i transport er ikke den eneste kilden til elektrisk energi. Kretsene til bilen er utformet på en slik måte at prosessen med å konvertere kinetisk energi til elektrisk energi starter under kjøring. Dette skyldes generatoren, der rotasjonen av spolene inne i magnetfeltet genererer utseendet til en elektromotorisk kraft (EMF).

En strøm begynner å flyte i nettverket som lader batteriet, varigheten avhenger av kapasiteten. Ladingen starter umiddelbart etter at motoren er startet. Det vil si at energi genereres ved å brenne drivstoff. Nylig utvikling i bilindustrien har gjort det mulig å bruke EMF fra en elektrisk energikilde for trafikk.

I elektriske kjøretøy genererer kraftige kjemiske batterier strøm i en lukket krets og fungerer som en strømkilde. Her observeres den omvendte prosessen: EMF genereres i spolene til drivsystemet, som får hjulene til å spinne. Strømmene i sekundærkretsen er enorme, proporsjonale med akselerasjonshastigheten og bilens vekt.

Prinsippet for spolen med en magnet

Strømmen som flyter gjennom spolen forårsaker en vekslende magnetisk fluks. Han på sin side utøver en flytende kraft på magnetene, som tvinger rammen med toroter med magneter med motsatt polaritet. Dermed fungerer kildene til elektrisk energi som en node for bevegelse av biler.

Den omvendte prosessen, når rammen med magneten roterer inne i viklingene, på grunn av kinetisk energi, lar deg konvertere den vekslende magnetiske fluksen til spolenes EMF. Videre er spenningsstabilisatorer installert i kretsen, som gir den nødvendige ytelsen til forsyningsnettverket. I henhold til dette prinsippet genereres elektrisitet i vannkraftverk, termiske kraftverk.

EMF i kretsen vises også i en ordinær lukket krets. Den eksisterer så lenge en potensialforskjell påføres lederen. Elektromotorisk kraft er nødvendig for å beskrive egenskapene til en energikilde. Den fysiske definisjonen av begrepet høres slik ut: EMF i en lukket krets er proporsjonal med arbeidet til ytre krefter som beveger en enkelt positiv ladning gjennom hele lederlegemet.

Formel E=IR - total motstand tas i betraktning, bestående av den interne motstanden til strømkilden og resultatene av å legge til motstanden til den matede delen av kretsen.

Begrensninger for installasjon av understasjoner

Enhver leder som strøm flyter gjennom genererer et elektrisk felt. Energikilden er en emitter av elektromagnetiske bølger. Rundt kraftige installasjoner, i transformatorstasjoner eller i nærheten av generatorsett, påvirkes menneskers helse. Derfor er det iverksatt tiltak for å begrense byggeprosjekter i nærheten av boligbygg.

PåPå lovnivå etableres faste avstander til elektriske objekter, utover hvilke en levende organisme er trygg. Bygging av kraftige transformatorstasjoner i nærheten av hus og på ruten til mennesker er forbudt. Kraftige installasjoner må ha gjerder og lukkede innganger.

Høyspentledninger monteres høyt over bygningene og tas ut av bebyggelsen. For å eliminere påvirkningen av elektromagnetiske bølger i boligområdet, er energikilder lukket med jordede metallskjermer. I det enkleste tilfellet brukes et trådnett.

Måleenheter

Hver verdi av energikilden og kretsen er beskrevet av kvantitative verdier. Dette letter oppgaven med å designe og beregne belastningen for en spesifikk strømforsyning. Måleenheter er sammenkoblet av fysiske lover.

Enhetene for strømforsyninger er som følger:

• Motstand: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• Reaktiv og impedans: X og Z - Ohm.
• Gjeldende: I - Amp.
• Spenning: U - Volt.
• Strøm: P - Watt.

Bygger serielle og parallelle strømkretser

Kjedeberegning blir mer komplisert hvis flere typer elektriske energikilder kobles sammen. Den indre motstanden til hver gren og retningen til strømmen gjennom lederne tas i betraktning. For å måle EMF for hver kilde separat, må du åpne kretsen og måle potensialet direkte ved terminalene på forsyningsbatteriet med en enhet - et voltmeter.

Når kretsen er lukket, vil enheten vise et spenningsfall, som har en mindre verdi. Flere kilder er ofte nødvendig for å få den nødvendige ernæringen. Avhengig av oppgaven kan flere typer tilkoblinger brukes:

• Sekvensiell. EMF for kretsen til hver kilde legges til. Så når du bruker to batterier med en nominell verdi på 2 volt, får de 4 V som et resultat av tilkobling.
• Parallell. Denne typen brukes til å øke kapasiteten til kilden, henholdsvis det er lengre batterilevetid. EMF-en til kretsen med denne tilkoblingen endres ikke med like batteriverdier. Det er viktig å observere polariteten til forbindelsen.
• Kombinerte forbindelser brukes sjelden, men de forekommer i praksis. Beregningen av den resulterende EMF gjøres for hver enkelt lukket seksjon. Det tas hensyn til polariteten og retningen til strømmen til grenene.

Strømforsyning ohm

Den indre motstanden til kilden til elektrisk energi tas i betraktning for å bestemme den resulterende EMF. Generelt beregnes den elektromotoriske kraften med formelen E=IR + Ir. Her er R forbrukermotstanden og r er den indre motstanden. Spenningsfallet beregnes etter følgende forhold: U=E - Ir.

Strømmen som flyter i kretsen beregnes i henhold til Ohms lov for hele kretsen: I=E/(R + r). Intern motstand kan påvirke strømstyrken. For å hindre at dette skjer, velges kilden for belastning ihtfølgende regel: den indre motstanden til kilden må være mye mindre enn den totale motstanden til forbrukerne. Da er det ikke nødvendig å ta hensyn til verdien på grunn av den lille feilen.

Hvordan måle strømforsyningen ohm?

Siden kilder og mottakere av elektrisk energi må matches, oppstår spørsmålet umiddelbart: hvordan måle den indre motstanden til kilden? Tross alt kan du ikke koble til med et ohmmeter til kontakter med potensialene som er tilgjengelige på dem. For å løse problemet brukes en indirekte metode for å ta indikatorer - verdiene for ytterligere mengder kreves: strøm og spenning. Beregningen gjøres etter formelen r=U/I, hvor U er spenningsfallet over den indre motstanden, og I er strømmen i kretsen under belastning.

Spenningsfall måles direkte over strømforsyningsklemmene. En motstand med kjent verdi R er koblet til kretsen. Før du tar målinger, er det nødvendig å fikse EMF til kilden med en åpen krets - E med et voltmeter. Koble deretter til lasten og registrer avlesningene - U-belastning. og nåværende I.

Ønsket spenningsfall over den indre motstanden U=E − U belastning. Som et resultat beregner vi den nødvendige verdien r=(E − U belastning)/I.