Sähköenergian lähteet: kuvaus, tyypit ja ominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Sähköenergian lähteet kullakin paikkakunnalla eroavat tavasta, jolla se vastaanotetaan. Joten aroilla on tarkoituksenmukaisempaa käyttää tuulen voimaa tai muuntaa lämpöä polttoaineen, kaasun polton jälkeen. Vuorille, joissa on jokia, rakennetaan patoja ja vesi ajaa jättimäisiä turbiineja. Sähkömotorinen voima saadaan lähes kaikkialla muiden luonnonenergioiden kustannuksella.

Mistä kulutusruoka tulee

Sähköenergialähteet saavat jännitettä tuulen voiman, kineettisen liikkeen, veden virtauksen, ydinreaktion tuloksen, kaasun, polttoaineen tai hiilen palamisesta syntyvän lämmön muutoksen jälkeen. Lämpövoimalaitokset ja vesivoimalaitokset ovat yleisiä. Ydinvoimalaitosten määrä vähenee vähitellen, koska ne eivät ole täysin turvallisia lähistöllä asuville.

Kemiallista reaktiota voidaan käyttää, näitä ilmiöitä näemme autojen akuissa ja kodinkoneissa. Puhelimen akut toimivat samalla periaatteella. Tuulenohjaimia käytetään paikoissa, joissa tuuli on tasainen ja joissa sähköenergialähteet sisältävät suunnittelussa tavanomaisen suurtehogeneraattorin.

Joskus yksi asema ei riitä syöttämään koko kaupunkia,ja sähköenergian lähteet yhdistetään. Joten lämpimien maiden talojen katoille asennetaan aurinkopaneelit, jotka syöttävät yksittäisiä huoneita. Vähitellen ympäristöystävälliset lähteet korvaavat ilmaa saastuttavat asemat.

Autoissa

Kuljetuksissa käytettävä akku ei ole ainoa sähköenergian lähde. Auton piirit on suunniteltu siten, että ajettaessa kineettisen energian muuntaminen sähköenergiaksi alkaa. Tämä johtuu generaattorista, jossa kelojen pyöriminen magneettikentän sisällä saa aikaan sähkömotorisen voiman (EMF).

Verkossa alkaa virrata akkua lataava virta, jonka kesto riippuu sen kapasiteetista. Lataus alkaa heti moottorin käynnistämisen jälkeen. Eli energiaa tuotetaan polttamalla polttoainetta. Autoteollisuuden viimeaikainen kehitys on mahdollistanut sähköenergian lähteen EMF:n käytön liikenteessä.

Sähköajoneuvoissa tehokkaat kemialliset akut tuottavat virtaa suljetussa piirissä ja toimivat virtalähteenä. Tässä havaitaan päinvastainen prosessi: EMF syntyy käyttöjärjestelmän keloissa, mikä saa pyörät pyörimään. Toisiopiirin virrat ovat v altavia, verrannollisia kiihtyvyyden nopeuteen ja auton painoon.

Käämin periaate magneetilla

Käämin läpi kulkeva virta aiheuttaa vaihtelevan magneettivuon. Hän puolestaan kohdistaa magneetteihin kelluvan voiman, joka pakottaa rungon kahdellapyörittää vastakkaisen napaisuuden magneeteilla. Siten sähköenergian lähteet toimivat solmukohtana autojen liikkumiselle.

Käänteinen prosessi, kun magneetilla varustettu runko pyörii käämien sisällä kineettisen energian vuoksi, mahdollistaa vaihtomagneettivuon muuntamisen käämien EMF:ksi. Lisäksi piiriin on asennettu jännitteen stabiloijat, jotka tarjoavat syöttöverkon vaaditun suorituskyvyn. Tämän periaatteen mukaan sähköä tuotetaan vesivoimalaitoksissa, lämpövoimalaitoksissa.

Piirissä oleva EMF esiintyy myös tavallisessa suljetussa piirissä. Se on olemassa niin kauan kuin johtimeen sovelletaan potentiaalieroa. Sähkömoottorivoimaa tarvitaan kuvaamaan energialähteen ominaisuuksia. Termin fysikaalinen määritelmä kuulostaa tältä: EMF suljetussa piirissä on verrannollinen ulkoisten voimien työhön, jotka siirtävät yhden positiivisen varauksen johtimen koko kehon läpi.

Formula E=IR - kokonaisresistanssi otetaan huomioon, joka koostuu virtalähteen sisäisestä resistanssista ja tuloksista, jotka on lisätty piirin syöttöosuuden resistanssiin.

Sähköasemien asennuksen rajoitukset

Jokainen johdin, jonka läpi virta kulkee, synnyttää sähkökentän. Energianlähde on sähkömagneettisten a altojen lähettäjä. Voimakkaiden laitosten, sähköasemien tai generaattoreiden lähellä on vaikutusta ihmisten terveyteen. Siksi asuinrakennusten läheisyydessä olevia rakennushankkeita on ryhdytty rajoittamaan.

PäälläLainsäädäntötasolla vahvistetaan kiinteät etäisyydet sähkökohteisiin, joiden ylittyessä elävä organismi on turvallinen. Tehokkaiden sähköasemien rakentaminen talojen lähelle ja ihmisten reitille on kielletty. Tehokkaissa asennuksissa on oltava aidat ja suljetut sisäänkäynnit.

Korkeajännitejohdot on asennettu korkealle rakennusten yläpuolelle ja otettu pois asutusalueelta. Sähkömagneettisten a altojen vaikutuksen eliminoimiseksi asuinalueella energialähteet suljetaan maadoitetuilla metallinäytöillä. Yksinkertaisimmassa tapauksessa käytetään metalliverkkoa.

Mittayksiköt

Jokainen energialähteen ja piirin arvo on kuvattu kvantitatiivisilla arvoilla. Tämä helpottaa tietyn virtalähteen kuorman suunnittelua ja laskemista. Mittayksiköt ovat yhteydessä toisiinsa fysikaalisilla laeilla.

Virtalähteiden yksiköt ovat seuraavat:

• Resistanssi: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• Reaktiivinen ja impedanssi: X ja Z - Ohm.
• Virta: I - Amp.
• Jännite: U - Volt.
• Teho: P - wattia.

Sarja- ja rinnakkaisvirtapiirien rakentaminen

Ketjun laskennasta tulee monimutkaisempaa, jos useita sähköenergian lähteitä liitetään. Kunkin haaran sisäinen resistanssi ja johtimien läpi kulkevan virran suunta otetaan huomioon. Kunkin lähteen EMF:n mittaamiseksi erikseen, sinun on avattava piiri ja mitattava potentiaali suoraan syöttöakun navoista laitteella - volttimittarilla.

Kun piiri on suljettu, laite näyttää jännitehäviön, jonka arvo on pienempi. Usein tarvitaan useita lähteitä tarvittavan ravinnon saamiseksi. Tehtävästä riippuen voidaan käyttää usean tyyppisiä yhteyksiä:

• Peräkkäinen. Jokaisen lähteen piirin EMF lisätään. Joten käytettäessä kahta akkua, joiden nimellisarvo on 2 volttia, ne saavat 4 V kytkennän seurauksena.
• Rinnakkais. Tätä tyyppiä käytetään lisäämään lähteen kapasiteettia, vastaavasti, akun käyttöikä on pidempi. Tällä liitännällä varustetun piirin EMF ei muutu samalla akun arvoilla. On tärkeää huomioida kytkennän napaisuus.
• Yhdistelmäliitäntöjä käytetään harvoin, mutta niitä esiintyy käytännössä. Tuloksena oleva EMF lasketaan jokaiselle yksittäiselle suljetulle osalle. Haarojen virran napaisuus ja suunta otetaan huomioon.

Virtalähde ohmit

Sähköenergian lähteen sisäinen resistanssi otetaan huomioon tuloksena olevan EMF:n määrittämisessä. Yleisesti sähkömotorinen voima lasketaan kaavalla E=IR + Ir. Tässä R on kuluttajavastus ja r on sisäinen vastus. Jännitehäviö lasketaan seuraavan suhteen mukaan: U=E - Ir.

Piirissä kulkeva virta lasketaan koko piirin Ohmin lain mukaan: I=E/(R + r). Sisäinen vastus voi vaikuttaa virran voimakkuuteen. Tämän estämiseksi kuorman lähde valitaan sen mukaanseuraava sääntö: lähteen sisäisen resistanssin on oltava paljon pienempi kuin kuluttajien kokonaisvastus. Silloin sen arvoa ei tarvitse ottaa huomioon pienen virheen takia.

Miten virtalähteen ohmit mitataan?

Koska sähköenergian lähteet ja vastaanottimet on sovitettava yhteen, herää heti kysymys: kuinka lähteen sisäinen resistanssi mitataan? Loppujen lopuksi et voi yhdistää ohmimittarilla kontakteihin, joissa on käytettävissä olevat potentiaalit. Ongelman ratkaisemiseksi käytetään epäsuoraa menetelmää indikaattoreiden ottamiseksi - vaaditaan lisäsuureiden arvot: virta ja jännite. Laskelma suoritetaan kaavan r=U/I mukaan, jossa U on jännitteen pudotus sisäisen resistanssin yli ja I on kuormitetun piirin virta.

Jännitehäviö mitataan suoraan virtalähteen liittimistä. Piiriin on kytketty tunnetun arvon vastus R. Ennen mittausten suorittamista on tarpeen kiinnittää lähteen EMF avoimella piirillä - E volttimittarilla. Seuraavaksi kytke kuorma ja kirjaa lukemat - U kuorma. ja nykyinen I.

Haluttu jännitehäviö sisäisen resistanssin yli U=E − U -kuorma. Tuloksena lasketaan tarvittava arvo r=(E − U-kuorma)/I.