Snaga koju razvija strujni izvor u cijelom kolu naziva se puna moć.

Određuje se formulom

Dakle, efikasnost zavisi od odnosa između unutrašnjeg otpora izvora i otpora potrošača.

Obično se električna efikasnost izražava u postocima.

Za praktičnu elektrotehniku, dva su pitanja od posebnog interesa:

1. Uslov za dobijanje najveće korisne snage

2. Uslov za postizanje najveće efikasnosti.

Uslov za dobijanje najveće korisne snage (snaga u opterećenju)

Električna struja razvija najveću korisnu snagu (snagu na opterećenju) ako je otpor opterećenja jednak otporu izvora struje.

Ova maksimalna snaga jednaka je polovini ukupne snage (50%) koju razvija strujni izvor u cijelom krugu.

Polovina snage se razvija na opterećenju, a polovina se razvija na unutrašnjem otporu izvora struje.

Ako smanjimo otpor opterećenja, tada će se snaga razvijena na opterećenju smanjiti, a snaga razvijena na unutrašnjem otporu izvora struje će se povećati.

Ako je otpor opterećenja nula, tada će struja u krugu biti maksimalna, to jest način kratkog spoja (kratki spoj) . Gotovo sva snaga će se razviti na unutrašnjem otporu izvora struje. Ovaj način rada je opasan za izvor struje, a također i za cijeli krug.

Ako povećamo otpor opterećenja, struja u krugu će se smanjiti, a snaga na opterećenju će se također smanjiti. Ako je otpor opterećenja vrlo visok, u strujnom krugu uopće neće biti struje. Ovaj otpor se naziva beskonačno velikim. Ako je strujni krug otvoren, njegov otpor je beskonačno velik. Ovaj način rada se zove režim mirovanja.

Dakle, u režimima blizu kratkog spoja i praznog hoda korisna snaga je u prvom slučaju mala zbog niskog napona, au drugom zbog male struje.

Uslov za postizanje najveće efikasnosti

Faktor efikasnosti (efikasnost) je 100% u praznom hodu (u ovom slučaju se ne oslobađa korisna snaga, ali se u isto vrijeme izvorna snaga ne troši).

Kako se struja opterećenja povećava, efikasnost se smanjuje prema linearnom zakonu.

U režimu kratkog spoja, efikasnost je nula (nema korisne snage, a snaga koju razvija izvor u potpunosti se troši unutar nje).

Sumirajući gore navedeno, možemo izvući zaključke.

Uslov za postizanje maksimalne korisne snage (R = R 0) i uslov za postizanje maksimalne efikasnosti (R = ∞) se ne poklapaju. Štaviše, kada dobijete maksimalnu korisnu snagu iz izvora (režim usklađenog opterećenja), efikasnost je 50%, tj. polovina snage koju razvija izvor troši se unutar njega.

U snažnim električnim instalacijama, usklađeni način opterećenja je neprihvatljiv, jer to rezultira rasipnim trošenjem velikih snaga. Stoga su za električne stanice i trafostanice načini rada generatora, transformatora i ispravljača proračunati tako da se osigura visoka efikasnost (90% ili više).

Situacija je drugačija kod slabe trenutne tehnologije. Uzmimo, na primjer, telefonski aparat. Kada govorite ispred mikrofona, u strujnom kolu uređaja stvara se električni signal snage oko 2 mW. Očigledno, da bi se postigao najveći komunikacijski domet, potrebno je prenijeti što je moguće više snage u liniju, a za to je potreban koordiniran režim prebacivanja opterećenja. Da li je efikasnost bitna u ovom slučaju? Naravno da ne, jer se gubici energije računaju u frakcijama ili jedinicama milivata.

Način usklađenog opterećenja se koristi u radio opremi. U slučaju kada nije osiguran koordiniran način rada kada su generator i opterećenje direktno povezani, poduzimaju se mjere za usklađivanje njihovih otpora.

Snaga koju razvija strujni izvor u cijelom kolu naziva se puna moć.

Određuje se formulom

gdje je P rev ukupna snaga koju razvija strujni izvor u cijelom kolu, W;

E-uh. d.s. izvor, u;

I je veličina struje u kolu, a.

Općenito, električni krug se sastoji od vanjskog dijela (opterećenja) s otporom R i unutrašnji dio sa otporom R0(otpor izvora struje).

Zamjena vrijednosti e u izrazu za ukupnu snagu. d.s. kroz napone na dijelovima kola, dobijamo

Magnituda UI odgovara snazi razvijenoj na vanjskom dijelu kola (opterećenju), i naziva se korisna snaga P sprat =UI.

Magnituda U o I odgovara snazi koja se beskorisno troši unutar izvora, zove se gubitak snage P o =U o I.

Dakle, ukupna snaga je jednaka zbroju korisne snage i snage gubitka P ob =P sprat +P 0.

Odnos korisne snage i ukupne snage koju razvija izvor naziva se efikasnost, skraćeno efikasnost i označava se sa η.

Iz definicije to slijedi

Pod bilo kojim uslovima, efikasnost η ≤ 1.

Ako snagu izrazimo kroz struju i otpor dijelova kola, dobićemo

Dakle, efikasnost zavisi od odnosa između unutrašnjeg otpora izvora i otpora potrošača.

Obično se električna efikasnost izražava u postocima.

Za praktičnu elektrotehniku, dva su pitanja od posebnog interesa:

1. Uslov za dobijanje najveće korisne snage

2. Uslov za postizanje najveće efikasnosti.

Uslov za dobijanje najveće korisne snage (snaga u opterećenju)

Električna struja razvija najveću korisnu snagu (snagu na opterećenju) ako je otpor opterećenja jednak otporu izvora struje.

Ova maksimalna snaga jednaka je polovini ukupne snage (50%) koju razvija strujni izvor u cijelom krugu.

Polovina snage se razvija na opterećenju, a polovina se razvija na unutrašnjem otporu izvora struje.

Ako smanjimo otpor opterećenja, tada će se snaga razvijena na opterećenju smanjiti, a snaga razvijena na unutrašnjem otporu izvora struje će se povećati.

Dakle, u režimima blizu kratkog spoja i praznog hoda korisna snaga je u prvom slučaju mala zbog niskog napona, au drugom zbog male struje.

Uslov za postizanje najveće efikasnosti

Faktor efikasnosti (efikasnost) je 100% u praznom hodu (u ovom slučaju se ne oslobađa korisna snaga, ali se u isto vrijeme izvorna snaga ne troši).

Kako se struja opterećenja povećava, efikasnost se smanjuje prema linearnom zakonu.

U režimu kratkog spoja, efikasnost je nula (nema korisne snage, a snaga koju razvija izvor u potpunosti se troši unutar nje).

Sumirajući gore navedeno, možemo izvući zaključke.

Postoje dvije vrste elemenata u električnom ili elektroničkom kolu: pasivni i aktivni. Aktivni element je sposoban kontinuirano opskrbljivati energijom krug - bateriju, generator. Pasivni elementi - otpornici, kondenzatori, induktori, samo troše energiju.

Šta je izvor struje

Izvor struje je uređaj koji kontinuirano opskrbljuje strujni krug strujom. Može biti izvor jednosmjerne i naizmjenične struje. Baterije su izvor jednosmerne struje, a električne utičnice su izvori naizmenične struje.

Jedna od najzanimljivijih karakteristika izvora energije– oni su sposobni pretvoriti neelektričnu energiju u električnu energiju, na primjer:

hemikalije u baterijama;
mehanički u generatorima;
solarno, itd.

Električni izvori se dijele na:

Independent;
Zavisni (kontrolisani), čiji izlaz ovisi o naponu ili struji na drugom mjestu u krugu, koji može biti konstantan ili varirati s vremenom. Koristi se kao ekvivalentno napajanje za elektronske uređaje.

Kada se govori o zakonima i analizi kola, električni izvori napajanja se često smatraju idealnim, odnosno teoretski sposobnim da obezbede beskonačnu količinu energije bez gubitaka, dok imaju karakteristike predstavljene ravnom linijom. Međutim, u stvarnim ili praktičnim izvorima uvijek postoji unutrašnji otpor koji utječe na njihov učinak.

Bitan! SP se mogu spojiti paralelno samo ako imaju istu vrijednost napona. Serijska veza će uticati na izlazni napon.

Unutrašnji otpor napajanja je predstavljen kao serijski spojen sa krugom.

Snaga izvora struje i unutrašnji otpor

Razmotrimo jednostavno kolo u kojem baterija ima emf E i unutrašnji otpor r i dovodi struju I na vanjski otpornik s otporom R. Vanjski otpornik može biti bilo koje aktivno opterećenje. Glavna svrha kruga je prijenos energije iz baterije na opterećenje, gdje radi nešto korisno, kao što je osvjetljenje prostorije.

Možete izvesti zavisnost korisne snage od otpora:

Ekvivalentni otpor kola je R + r (pošto je otpor opterećenja povezan serijski sa vanjskim opterećenjem);
Struja koja teče u kolu će biti određena izrazom:

EMF izlazna snaga:

Rych. = E x I = E²/(R + r);

Snaga koja se rasipa kao toplota na unutrašnjem otporu baterije:

Pr = I² x r = E² x r/(R + r)²;

Snaga koja se prenosi na opterećenje:

P(R) = I² x R = E² x R/(R + r)²;

Rych. = Pr + P(R).

Tako se dio izlazne energije baterije odmah gubi zbog odvođenja topline kroz unutrašnji otpor.

Sada možete nacrtati zavisnost P(R) od R i saznati pri kojem će opterećenju korisna snaga poprimiti svoju maksimalnu vrijednost. Kada se analizira funkcija za ekstrem, ispada da kako se R povećava, P(R) će monotono rasti sve do tačke u kojoj R nije jednako r. U ovom trenutku, korisna snaga će biti maksimalna, a zatim počinje monotono opadati s daljnjim povećanjem R.

P(R)max = E²/4r, kada je R = r. U ovom slučaju, I = E/2r.

Bitan! Ovo je veoma značajan rezultat u elektrotehnici. Prijenos energije između izvora napajanja i vanjskog opterećenja je najefikasniji kada otpor opterećenja odgovara unutrašnjem otporu izvora struje.

Ako je otpor opterećenja previsok, tada je struja koja teče kroz strujni krug dovoljno mala da prenese energiju na opterećenje značajnom brzinom. Ako je otpor opterećenja prenizak, tada se većina izlazne energije rasipa kao toplina unutar samog napajanja.

Ovo stanje se naziva koordinacija. Jedan primjer usklađivanja impedanse izvora i vanjskog opterećenja je audio pojačalo i zvučnik. Izlazna impedansa pojačala Zout je postavljena od 4 do 8 oma, dok je nominalna ulazna impedansa Zin zvučnika samo 8 oma. Zatim, ako je zvučnik od 8 oma spojen na izlaz pojačala, on će vidjeti zvučnik kao opterećenje od 8 oma. Spajanje dva zvučnika od 8 oma paralelno jedan s drugim je ekvivalentno pojačalu koji pokreće jedan zvučnik od 4 oma, a obje konfiguracije su unutar izlaznih karakteristika pojačala.

Efikasnost izvora struje

Kada se rad obavlja električnom strujom, dolazi do transformacije energije. Potpuni rad koji izvrši izvor ide na transformacije energije u cijelom električnom krugu, a koristan rad samo u kolu spojenom na napajanje.

Kvantitativna procjena efikasnosti izvora struje vrši se prema najznačajnijem pokazatelju koji određuje brzinu rada, – snaga:

Potrošač energije ne koristi svu izlaznu snagu IP-a. Omjer potrošene energije i energije koju isporučuje izvor je formula efikasnosti:

η = korisna snaga/izlazna snaga = Ppol./Pout.

Bitan! Od Ppol. u gotovo svakom slučaju manji od Pouta, η ne može biti veći od 1.

Ova formula se može transformirati zamjenom izraza za stepene:

Izlazna snaga izvora:

Rych. = I x E = I² x (R + r) x t;

Potrošena energija:

Rpol. = I x U = I² x R x t;

koeficijent:

η = Ppol./Pout. = (I² x R x t)/(I² x (R + r) x t) = R/(R + r).

To jest, efikasnost izvora struje određena je omjerom otpora: unutrašnjeg i opterećenja.

Često se indikator efikasnosti koristi kao procenat. Tada će formula dobiti oblik:

η = R/(R + r) x 100%.

Iz rezultirajućeg izraza jasno je da ako je ispunjen uslov podudaranja (R = r), koeficijent η = (R/2 x R) x 100% = 50%. Kada je energija koja se prenosi najefikasnija, efikasnost samog napajanja je samo 50%.

Koristeći ovaj koeficijent procjenjuje se efikasnost različitih individualnih preduzetnika i potrošača električne energije.

Primjeri vrijednosti efikasnosti:

gasna turbina – 40%;
solarna baterija – 15-20%;
litijum-jonska baterija – 89-90%;
električni grijač – blizu 100%;
žarulja sa žarnom niti – 5-10%;
LED lampa – 5-50%;
rashladni uređaji – 20-50%.

Pokazatelji korisne snage izračunavaju se za različite potrošače u zavisnosti od vrste obavljenog posla.

Video

Zavisnost snage i efikasnosti izvora struje o opterećenju

Uređaji i pribor: laboratorijski panel, dvije baterije, miliampermetar, voltmetar, varijabilni otpornici.

Uvod. Najrasprostranjeniji izvori jednosmjerne struje su galvanske ćelije, baterije i ispravljači. Spojimo na izvor struje dio koji treba svoju električnu energiju (sijalicu, radio, mikrokalkulator itd.). Ovaj dio električnog kruga općenito se naziva opterećenje. Opterećenje ima određeni električni otpor R i troši struju iz izvora I(Sl. 1).

Opterećenje čini vanjski dio električnog kola. Ali postoji i unutrašnji dio kola - ovo je zapravo sam izvor struje, ima električni otpor r, u njemu teče ista struja I. Granica između unutrašnjeg i vanjskog dijela kola su "+" i "-" terminali izvora struje, na koji je potrošač priključen.

Na slici 1, trenutni izvor je prekriven isprekidanim obrisom.

Izvor struje sa elektromotornom silom E stvara struju u zatvorenom kolu, čija je jačina određena Ohmov zakon:

Kada struja teče kroz otpore R I r u njima se oslobađa toplotna energija, određena po zakonu Joule-Lenz. Snaga u vanjskom dijelu kola R e – eksterno napajanje

Ova moć je korisno.

Snaga iznutra R i – unutrašnja snaga. Nije dostupan za upotrebu i stoga je gubici izvor energije

Pun strujna snaga izvora R je zbir ova dva člana,

Kao što se vidi iz definicija (2,3,4), svaka od snaga zavisi i od struje koja teče i od otpora odgovarajućeg dela kola. Razmotrimo ovu zavisnost odvojeno.

Ovisnost o snaziP e , P i , P od struje opterećenja.

Uzimajući u obzir Ohmov zakon (1), ukupna snaga se može napisati na sljedeći način:

dakle, Ukupna snaga izvora je direktno proporcionalna trenutna potrošnja.

Oslobađanje snage pri opterećenju ( vanjski), Tu je

Jednaka je nuli u dva slučaja:

1) I = 0 i 2) E – Ir = 0. (7)

Prvi uvjet vrijedi za otvoreni krug kada R , drugi odgovara tzv kratki spoj izvor kada je otpor vanjskog kola R = 0 . U tom slučaju struja u kolu (vidi formulu (1)) dostiže svoju najveću vrijednost – struja kratkog spoja.

Na ovoj struji pun moć postaje najveća

R nb = EI kratki spoj =E 2 / r. (9)

Međutim, ona se sve ističe unutar izvora.

Hajde da saznamo pod kojim uslovima postaje spoljna moć maksimum. Ovisnost o snazi P e od struje je (vidi formulu (6)) parabolic:

Položaj maksimuma funkcije određuje se iz uvjeta:

dP e /dI = 0, dP e /dI = E – 2Ir.

Korisna snaga dostiže svoju maksimalnu vrijednost pri struji

što je polovina struje kratkog spoja (8), (vidi sliku 2):

Eksterno napajanje pri ovoj struji je

(12)

one. Maksimalna eksterna snaga je jedna četvrtina maksimalne ukupne snage izvora.

Snaga koju oslobađa unutrašnji otpor tokom struje I max je definiran na sljedeći način:

, (13)

one. je također jedna četvrtina maksimalne ukupne snage izvora struje. Imajte na umu da u trenutnoj I max

P e = P i . (14)

Kada struja u kolu teži svojoj najvećoj vrijednosti I kratki spoj , unutrašnja snaga

one. jednaka najvećoj snazi izvora (9). To znači da je sva snaga izvora dodijeljena njegovom interni otpora, što je, naravno, štetno sa stanovišta sigurnosti izvora struje.

Karakteristične tačke grafa zavisnosti P e = P e (I) prikazano na sl. 2.

Efikasnost procjenjuje se rad trenutnog izvora efikasnost. Učinkovitost je omjer korisne snage i ukupne snage izvora:

 = P e / P.

Koristeći formulu (6), izraz za efikasnost se može napisati na sljedeći način:

. (15)

Iz formule (1) je jasno da E – Ir = IR postoji napetost U na spoljni otpor. Dakle, efikasnost

 = U/ E . (16)

Iz izraza (15) također slijedi da

 = (17)

one. Efikasnost izvora zavisi od struje u kolu i teži najvišoj vrednosti, jednakoj jedinici, pri struji I  0 (Sl.3) . Kako se struja povećava, efikasnost se linearno smanjuje i ide na nulu tokom kratkog spoja, kada struja u kolu postane najveća. I kratki spoj = E/ r .

Iz paraboličke prirode zavisnosti eksterne snage od struje (6) proizilazi da je ista snaga na opterećenju P e može se dobiti na dvije različite vrijednosti struje u kolu. Iz formule (17) i iz grafikona (slika 3) jasno je da je za postizanje veće efikasnosti od izvora poželjno raditi na nižim strujama opterećenja, gdje je ovaj koeficijent veći.

2. Zavisnost od strujeP e , P i , P od otpora opterećenja.

Hajde da razmotrimo ovisnost kompletan, koristan i interni napajanje iz eksterne otporR u krugu izvora sa EMF E i unutrašnji otpor r.

Pun snaga koju razvija izvor može se napisati na sljedeći način ako zamijenimo izraz za struju (1) u formulu (5):

Dakle, ukupna snaga ovisi o otporu opterećenja R. Najveći je pri kratkom spoju, kada otpor opterećenja padne na nulu (9). Sa povećanjem otpora opterećenja R Ukupna snaga opada, težeći nuli pri R   .

Ističe se po vanjskom otporu

(19)

Eksterni moć R e dio je ukupne snage R a njegova vrijednost ovisi o omjeru otpora R/(R+ r) . Za vrijeme kratkog spoja, vanjsko napajanje je nula. Kako otpor raste R prvo se povećava. At R  r vanjska snaga teži punoj veličini. Ali sama korisna snaga postaje mala, jer se ukupna snaga smanjuje (vidi formulu 18). At R  eksterna snaga teži nuli kao i ukupna snaga.

Koliki bi trebao biti otpor opterećenja da se dobije iz ovog izvora maksimum eksterna (korisna) snaga (19)?

Nađimo maksimum ove funkcije iz uslova:

Rješavajući ovu jednačinu, dobijamo R max = r.

dakle, Maksimalna snaga se oslobađa u vanjskom kolu ako je njegov otpor jednak unutrašnjem otporu izvora struje. Pod ovim uslovom, struja u kolu je jednaka E/2 r, one. polovina struje kratkog spoja (8). Maksimalna korisna snaga na ovom otporu

(21)

što se poklapa sa onim što je dobijeno gore (12).

Oslobađanje snage na unutrašnjem otporu izvora

(22)

At R P i  P, i kada R=0 dostiže svoju najveću vrijednost P i nb = P nb = E 2 / r. At R= r unutrašnja snaga je do pola puna, P i = P/2 . At R r smanjuje se gotovo na isti način kao i puni (18).

Ovisnost efikasnosti od otpora vanjskog dijela kola izražava se na sljedeći način:

 = (23)

Iz rezultirajuće formule slijedi da efikasnost teži nuli kako se otpor opterećenja približava nuli, a efikasnost teži najvišoj vrijednosti jednakoj jedinici kako se otpor opterećenja povećava na R r. Ali korisna snaga se smanjuje skoro isto toliko 1/ R (vidi formulu 19).

Snaga R e dostiže svoju maksimalnu vrijednost na R max = r, efikasnost je jednaka, prema formuli (23),  = r/(r+ r) = 1/2. dakle, uslov za dobijanje maksimalne korisne snage ne poklapa se sa uslovom za dobijanje najveće efikasnosti.

Najvažniji rezultat razmatranja je optimalno usklađivanje parametara izvora sa prirodom opterećenja. Ovdje se mogu razlikovati tri oblasti: 1) R r, 2)R r, 3) R r. Prvo slučaj se događa kada je potrebna mala snaga od izvora dugo vremena, na primjer, u elektronskim satovima, mikrokalkulatorima. Veličina takvih izvora je mala, snabdevanje električnom energijom u njima je malo, mora se ekonomično trošiti, tako da moraju raditi sa visokom efikasnošću.

Sekunda slučaj - kratki spoj u opterećenju, u kojem se sva snaga izvora oslobađa u njemu i žice koje povezuju izvor s opterećenjem. To dovodi do prekomjernog zagrijavanja i prilično je čest uzrok požara i požara. Stoga je kratki spoj izvora struje velike snage (dinamo, baterije, ispravljači) izuzetno opasan.

IN treće U slučaju, oni žele dobiti maksimalnu snagu iz izvora barem za a short vrijeme, na primjer, kada se motor automobila pokreće električnim starterom, vrijednost efikasnosti nije toliko važna. Starter se uključuje na kratko. Dugotrajan rad izvora u ovom načinu rada praktički je neprihvatljiv, jer dovodi do brzog pražnjenja akumulatora automobila, njegovog pregrijavanja i drugih problema.

Da bi se osigurao rad hemijskih izvora struje u potrebnom režimu, oni su međusobno povezani na određeni način u takozvane baterije. Elementi u bateriji mogu biti povezani serijski, paralelno ili u mješoviti krug. Ova ili ona shema povezivanja određena je otporom opterećenja i količinom potrošene struje.

Najvažniji operativni zahtjev za elektrane je njihova visoka efikasnost. Iz formule (23) jasno je da efikasnost teži jedinici ako je unutrašnji otpor izvora struje mali u poređenju sa otporom opterećenja

Paralelno možete povezati elemente koji imaju isto EMF. Ako je povezan n identične elemente, onda iz takve baterije možete dobiti struju

Evo r 1 – otpor jednog elementa, E 1 – EMF jednog elementa.

Takvu vezu je povoljno koristiti kod opterećenja niskog otpora, tj. at R r. Budući da se ukupni unutrašnji otpor baterije kada je spojena paralelno smanjuje za n puta u poređenju sa otporom jednog elementa, onda se može približiti otporu opterećenja. Zahvaljujući tome, efikasnost izvora se povećava. Povećava se u n vremena i energetski kapacitet elemenata baterije.

 r, tada je isplativije spojiti elemente u bateriji u seriju. U ovom slučaju, emf baterije će biti n puta veći od EMF jednog elementa i potrebna struja se može dobiti iz izvora

Svrha ovaj laboratorijski rad je eksperimentalna verifikacija Gore navedeni teorijski rezultati o zavisnosti ukupne, unutrašnje i eksterne (neto) snage i efikasnosti izvora kako od snage potrošene struje tako i od otpora opterećenja.

Opis instalacije. Za proučavanje radnih karakteristika izvora struje koristi se električni krug, čiji je dijagram prikazan na Sl. 4. Kao izvor struje koriste se dvije alkalne baterije NKN-45 koje su povezane sekvencijalno u jednu bateriju kroz otpornik r , modeliranje unutrašnjeg otpora izvora.

Njegovo uključivanje vještački povećava unutrašnji otpor baterija, što 1) štiti od preopterećenja pri prelasku u režim kratkog spoja i 2) omogućava promenu unutrašnjeg otpora izvora na zahtev eksperimentatora. Kao opterećenje (otpor eksternog kola) str
koriste se dva varijabilna otpornika R 1 I R 2 . (jedno grubo podešavanje, drugo fino), što omogućava glatku regulaciju struje u širokom rasponu.

Svi instrumenti su postavljeni na laboratorijsku ploču. Otpornici su fiksirani ispod ploče, njihova upravljačka dugmad i terminali nalaze se na vrhu, u blizini kojih se nalaze odgovarajući natpisi.

Mjerenja. 1.Instalirajte prekidač P u neutralni položaj, prebaciti VC otvoren. Okrenite dugmad otpornika u smjeru suprotnom od kazaljke na satu dok se ne zaustave (ovo odgovara najvećem otporu opterećenja).

Sastavite električni krug prema dijagramu (slika 4), nemojte pridružujem se za sada trenutni izvori.

Nakon što nastavnik ili laboratorijski asistent provjeri sklopljeno kolo, priključite baterije E 1 I E 2 , poštujući polaritet.

Podesite struju kratkog spoja. Da biste to učinili, postavite prekidač P na poziciju 2 (vanjski otpor je nula) i korištenjem otpornika r postavite iglu miliampermetra na graničnu (krajnju desnu) podjelu skale instrumenta - 75 ili 150 mA. Zahvaljujući otporniku r u laboratorijskoj postavci postoji mogućnost regulisanja unutrašnji otpor izvora struje. U stvari, unutrašnji otpor je konstantna vrijednost za ovu vrstu izvora i ne može se mijenjati.

Postavite prekidač P na poziciju 1 , čime se uključuje vanjski otpor (opterećenje) R= R 1 + R 2 u kolo izvora.

Promjena struje u kolu kroz 5...10 mA od najviše do najniže vrijednosti pomoću otpornika R 1 I R 2 , zabilježite očitanja miliampermetra i voltmetra (napon opterećenja U) u tabelu.

Postavite prekidač P u neutralnu poziciju. U ovom slučaju na izvor struje je spojen samo voltmetar koji ima prilično veliki otpor u odnosu na unutarnji otpor izvora, tako da će očitavanje voltmetra biti nešto manje od emf izvora. Budući da nemate drugog načina da odredite njegovu tačnu vrijednost, ostaje da uzmete očitavanje voltmetra kao E. (Pogledajte laboratoriju #311 za više informacija o tome.)

str	mA	P e ,	P i ,	R,

Obrada rezultata. 1. Za svaku trenutnu vrijednost izračunajte:

ukupna snaga prema formuli (5),

vanjska (korisna) snaga prema formuli,

unutrašnja snaga iz odnosa

otpor vanjskog dijela kola iz Ohmovog zakona R= U/ I,

Učinkovitost izvora struje prema formuli (16).

Napravite grafove zavisnosti:

ukupna, korisna i interna snaga iz struje I (na jednom tabletu),

ukupna, korisna i unutrašnja snaga otpora R(također na jednoj tableti); razumnije je konstruirati samo dio grafa koji odgovara njegovom dijelu niske otpornosti i odbaciti 4-5 eksperimentalnih tačaka od 15 u području visoke otpornosti,

Efikasnost izvora u odnosu na potrošnju struje I,

Efikasnost u odnosu na otpornost na opterećenje R.

Iz grafova P e od I I P e od R odrediti maksimalnu neto snagu u vanjskom kolu P e max.

Iz grafikona P e od R odrediti unutrašnji otpor izvora struje r.

Iz grafova P e od I I P e od R naći efikasnost izvora struje na I max i na R max .

Kontrolna pitanja

1.Nacrtati dijagram električnog kola korištenog u radu.

2.Šta je izvor struje? Koje je opterećenje? Koji je unutrašnji dio lanca? Gdje počinje i završava vanjski dio lanca? Zašto je instaliran varijabilni otpornik? r ?

3.Šta se zove eksterna, korisna, unutrašnja, ukupna snaga? Koliko je snage izgubljeno?

4. Zašto se u ovom radu predlaže izračunavanje korisne snage pomoću formule P e = IU, a ne prema formuli (2)? Obrazložite ove preporuke.

5. Uporedite eksperimentalne rezultate koje ste dobili sa proračunatima datim u metodološkom priručniku, kako prilikom proučavanja zavisnosti snage od struje tako i od otpora opterećenja.

Izvori strujaSažetak >> Fizika

U toku od 3 do 30 min. zavisnosti od temperatura... moć(do 1,2 kW/kg). Vrijeme pražnjenja ne prelazi 15 minuta. 2.2. Ampula izvori struja...da izgladim vibracije opterećenja u elektroenergetskim sistemima u... treba pripisati relativno niskim Efikasnost(40-45%) i...

Snaga harmonijske oscilacije u električnim kolima

Predavanje >> Fizika

... od izvor V opterećenje stiže traženi prosek moć. Budući da složena naprezanja i struje ... opterećenje i razvijen od strane generatora moć, jednako je  = 0,5. Sa povećanjem RH – prosjek moć smanjuje se ali raste Efikasnost. Raspored zavisnosti Efikasnost ...

Sažetak >> Komunikacije i komunikacije

... moć uređaji - potrošeni moć uređaji - slobodan dan moć uređaji - Efikasnost uređaji Prihvati Efikasnost...koji u zavisnosti od dubina regulacije... konstantna bez obzira od promjene struja opterećenja. U izvori hrana sa...

Predmet >> Fizika

... moć UPS-ovi se dijele na Izvori besprekidno napajanje mala moć(sa punim moć ... od baterije, minus – redukcija Efikasnost ... struja u poređenju sa nominalnom vrednošću struja opterećenja. ... 115 V zavisnosti od opterećenja; Atraktivan izgled...

Snaga koju razvija strujni izvor u cijelom kolu naziva se puna moć.

Određuje se formulom

gdje je P rev ukupna snaga koju razvija strujni izvor u cijelom kolu, W;

E-uh. d.s. izvor, u;

I je veličina struje u kolu, a.

Općenito, električni krug se sastoji od vanjskog dijela (opterećenja) s otporom R i unutrašnji dio sa otporom R0(otpor izvora struje).

Zamjena vrijednosti e u izrazu za ukupnu snagu. d.s. kroz napone na dijelovima kola, dobijamo

Magnituda UI odgovara snazi razvijenoj na vanjskom dijelu kola (opterećenju), i naziva se korisna snaga P sprat =UI.

Magnituda U o I odgovara snazi koja se beskorisno troši unutar izvora, zove se gubitak snage P o =U o I.

Dakle, ukupna snaga je jednaka zbroju korisne snage i snage gubitka P ob =P sprat +P 0.

Odnos korisne snage i ukupne snage koju razvija izvor naziva se efikasnost, skraćeno efikasnost i označava se sa η.

Iz definicije to slijedi

Pod bilo kojim uslovima, efikasnost η ≤ 1.

Ako snagu izrazimo kroz struju i otpor dijelova kola, dobićemo

Dakle, efikasnost zavisi od odnosa između unutrašnjeg otpora izvora i otpora potrošača.

Obično se električna efikasnost izražava u postocima.

Za praktičnu elektrotehniku, dva su pitanja od posebnog interesa:

1. Uslov za dobijanje najveće korisne snage

2. Uslov za postizanje najveće efikasnosti.

Uslov za dobijanje najveće korisne snage (snaga u opterećenju)

Električna struja razvija najveću korisnu snagu (snagu na opterećenju) ako je otpor opterećenja jednak otporu izvora struje.

Ova maksimalna snaga jednaka je polovini ukupne snage (50%) koju razvija strujni izvor u cijelom krugu.

Polovina snage se razvija na opterećenju, a polovina se razvija na unutrašnjem otporu izvora struje.

Ako smanjimo otpor opterećenja, tada će se snaga razvijena na opterećenju smanjiti, a snaga razvijena na unutrašnjem otporu izvora struje će se povećati.

Dakle, u režimima blizu kratkog spoja i praznog hoda korisna snaga je u prvom slučaju mala zbog niskog napona, au drugom zbog male struje.

Uslov za postizanje najveće efikasnosti

Faktor efikasnosti (efikasnost) je 100% u praznom hodu (u ovom slučaju se ne oslobađa korisna snaga, ali se u isto vrijeme izvorna snaga ne troši).

Kako se struja opterećenja povećava, efikasnost se smanjuje prema linearnom zakonu.

U režimu kratkog spoja, efikasnost je nula (nema korisne snage, a snaga koju razvija izvor u potpunosti se troši unutar nje).

Sumirajući gore navedeno, možemo izvući zaključke.