Източници на електрическа енергия: описание, видове и характеристики

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Източниците на електрическа енергия във всяко населено място се различават по начина, по който се получава. Така че в степите е по-целесъобразно да се използва силата на вятъра или да се преобразува топлината след изгаряне на гориво, газ. В планините, където има реки, се строят язовири и водата задвижва гигантски турбини. Електродвижещата сила се получава почти навсякъде за сметка на други природни енергии.

Откъде идва потребителската храна

Електрическите енергийни източници получават напрежение след трансформация на силата на вятъра, кинетично движение, воден поток, резултат от ядрена реакция, топлина от изгарянето на газ, гориво или въглища. Топлоелектрическите централи и водноелектрическите централи са широко разпространени. Броят на атомните електроцентрали постепенно намалява, тъй като те не са напълно безопасни за хората, живеещи наблизо.

Може да се използва химична реакция, виждаме тези явления в автомобилните акумулатори и домакинските уреди. Батериите за телефони работят на същия принцип. Вятърните дефлектори се използват на места с постоянен вятър, където източниците на електрическа енергия съдържат конвенционален генератор с висока мощност в дизайна.

Понякога една станция не е достатъчна за захранване на целия град,и източниците на електрическа енергия се комбинират. И така, слънчеви панели се монтират на покривите на къщи в топлите страни, които захранват отделни помещения. Постепенно екологичните източници ще заменят станциите, които замърсяват атмосферата.

В коли

Батерията в транспорта не е единственият източник на електрическа енергия. Веригите на автомобила са проектирани по такъв начин, че при шофиране започва процесът на преобразуване на кинетичната енергия в електрическа енергия. Това се дължи на генератора, в който въртенето на намотките вътре в магнитното поле генерира появата на електродвижеща сила (EMF).

В мрежата започва да тече ток, зареждайки батерията, чиято продължителност зависи от нейния капацитет. Зареждането започва веднага след стартиране на двигателя. Тоест енергията се генерира от изгаряне на гориво. Последните разработки в автомобилната индустрия направиха възможно използването на ЕМП на източник на електрическа енергия за движение.

В електрическите превозни средства мощните химически батерии генерират ток в затворена верига и служат като източник на енергия. Тук се наблюдава обратният процес: в намотките на задвижващата система се генерира ЕМП, което кара колелата да се въртят. Токовете във вторичната верига са огромни, пропорционални на скоростта на ускорение и теглото на автомобила.

Принципът на намотката с магнит

Токът, протичащ през бобината, причинява променлив магнитен поток. Той от своя страна упражнява плаваща сила върху магнитите, което принуждава рамката с двевъртете с магнити с противоположна полярност. Така източниците на електрическа енергия служат като възел за движението на автомобили.

Обратният процес, когато рамката с магнита се върти вътре в намотките, поради кинетичната енергия, ви позволява да преобразувате променливия магнитен поток в EMF на намотките. Освен това във веригата са монтирани стабилизатори на напрежение, осигуряващи необходимата производителност на захранващата мрежа. Според този принцип електричеството се произвежда във водноелектрически централи, ТЕЦ.

EMF във веригата също се появява в обикновена затворена верига. Той съществува, докато се прилага потенциална разлика към проводника. Необходима е електродвижеща сила, за да се опишат характеристиките на енергиен източник. Физическата дефиниция на термина звучи така: ЕМП в затворена верига е пропорционална на работата на външни сили, които движат единичен положителен заряд през цялото тяло на проводника.

Формула E=IR - общото съпротивление се взема предвид, състоящо се от вътрешното съпротивление на източника на захранване и резултатите от добавянето на съпротивлението на захранваната секция на веригата.

Ограничения за инсталиране на подстанции

Всеки проводник, през който протича ток, генерира електрическо поле. Източникът на енергия е излъчвател на електромагнитни вълни. Около мощни инсталации, в подстанции или в близост до генераторни агрегати, човешкото здраве е засегнато. Поради това са взети мерки за ограничаване на строителните проекти в близост до жилищни сгради.

ВключеноНа законодателно ниво се установяват фиксирани разстояния до електрически обекти, отвъд които живият организъм е безопасен. Забранено е изграждането на мощни подстанции в близост до къщи и по пътя на хората. Мощните инсталации трябва да имат огради и затворени входове.

Високоволтовите линии се монтират високо над сградите и се извеждат извън населените места. За да се елиминира влиянието на електромагнитните вълни в жилищната зона, източниците на енергия са затворени със заземени метални екрани. В най-простия случай се използва телена мрежа.

Мерни единици

Всяка стойност на енергийния източник и веригата се описва с количествени стойности. Това улеснява задачата за проектиране и изчисляване на натоварването за конкретно захранване. Мерните единици са взаимосвързани от физически закони.

Едините за захранване са както следва:

• Съпротивление: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• Реактивен и импеданс: X и Z - Ohm.
• Текущ: I - Amp.
• Напрежение: U - Volt.
• Мощност: P - Watt.

Изграждане на серийни и паралелни захранващи вериги

Изчисляването на веригата става по-сложно, ако са свързани няколко вида източници на електрическа енергия. Вземат се предвид вътрешното съпротивление на всеки клон и посоката на тока през проводниците. За да измерите EMF на всеки източник поотделно, ще трябва да отворите веригата и да измерите потенциала директно на клемите на захранващата батерия с устройство - волтметър.

Когато веригата е затворена, устройството ще покаже спад на напрежението, който има по-малка стойност. Често са необходими множество източници за получаване на необходимото хранене. В зависимост от задачата могат да се използват няколко типа връзки:

• Последователно. ЕМП на веригата на всеки източник се добавя. Така че, когато използвате две батерии с номинална стойност от 2 волта, те получават 4 V в резултат на свързване.
• Успоредно. Този тип се използва за увеличаване на капацитета на източника, съответно има по-дълъг живот на батерията. ЕМП на веригата с тази връзка не се променя при еднакви стойности на батерията. Важно е да се спазва полярността на връзката.
• Комбинираните връзки се използват рядко, но се срещат на практика. Изчисляването на получената ЕМП се прави за всеки отделен затворен участък. Поляритетът и посоката на тока на клоните се вземат предвид.

Захранване ома

Вътрешното съпротивление на източника на електрическа енергия се взема предвид, за да се определи резултантната ЕМП. По принцип електродвижещата сила се изчислява по формулата E=IR + Ir. Тук R е съпротивлението на потребителя, а r е вътрешното съпротивление. Спадът на напрежението се изчислява според следната зависимост: U=E - Ir.

Токът, протичащ във веригата, се изчислява според закона на Ом за цялата верига: I=E/(R + r). Вътрешното съпротивление може да повлияе на силата на тока. За да не се случи това, източникът се избира за натоварване споредследното правило: вътрешното съпротивление на източника трябва да бъде много по-малко от общото общо съпротивление на консуматорите. Тогава не е необходимо да се взема предвид неговата стойност поради малка грешка.

Как да измерим ома на захранването?

Тъй като източниците и приемниците на електрическа енергия трябва да се съгласуват, веднага възниква въпросът: как да се измери вътрешното съпротивление на източника? В крайна сметка не можете да се свържете с омметър към контакти с наличните потенциали върху тях. За решаване на проблема се използва косвен метод за вземане на индикатори - необходими са стойностите на допълнителните количества: ток и напрежение. Изчислението се извършва по формулата r=U/I, където U е падането на напрежението във вътрешното съпротивление, а I е токът във веригата под товар.

Спадът на напрежението се измерва директно през клемите на захранването. Към веригата е свързан резистор с известна стойност R. Преди да направите измервания, е необходимо да фиксирате EMF на източника с отворена верига - E с волтметър. След това свържете товара и запишете показанията - U натоварване. и текущо I.

Желано спадане на напрежението във вътрешното съпротивление U=E − U натоварване. В резултат на това изчисляваме необходимата стойност r=(E − U натоварване)/I.