전체 회로에서 전류원에 의해 발생된 전력을 최대 전력.

공식에 의해 결정됩니다

따라서 효율성은 소스의 내부 저항과 소비자의 저항 사이의 관계에 따라 달라집니다.

일반적으로 전기 효율은 백분율로 표시됩니다.

실제 전기 공학에서는 두 가지 질문이 특히 중요합니다.

1. 최대의 유효전력을 얻기 위한 조건

2. 최고의 효율을 얻기 위한 조건.

최대 유효전력을 얻기 위한 조건(부하전력)

부하 저항이 전류원의 저항과 같을 경우 전류는 가장 큰 유용한 전력(부하에서의 전력)을 발생시킵니다.

이 최대 전력은 전체 회로의 전류원에 의해 생성된 총 전력(50%)의 절반과 같습니다.

전력의 절반은 부하에서 발생하고 나머지 절반은 전류 소스의 내부 저항에서 발생합니다.

부하 저항을 줄이면 부하에서 발생하는 전력은 감소하고 전류원의 내부 저항에서 발생하는 전력은 증가합니다.

부하 저항이 0이면 회로의 전류는 최대가 됩니다. 단락 모드 (단락) . 거의 모든 전력은 전류원의 내부 저항에서 발생합니다. 이 모드는 전류원과 전체 회로에 위험합니다.

부하 저항을 높이면 회로의 전류가 감소하고 부하의 전력도 감소합니다. 부하 저항이 매우 높으면 회로에 전류가 전혀 흐르지 않습니다. 이 저항을 무한히 크다고 합니다. 회로가 열려 있으면 저항이 무한히 커집니다. 이 모드를 호출합니다. 유휴 모드.

따라서 단락 및 무부하에 가까운 모드에서는 첫 번째 경우에는 낮은 전압으로 인해 두 번째 경우에는 낮은 전류로 인해 유효 전력이 작습니다.

최고의 효율을 얻기 위한 조건

효율 계수(효율)는 유휴 상태에서 100%입니다(이 경우 유용한 전력이 방출되지 않지만 동시에 소스 전력이 소비되지 않습니다).

부하 전류가 증가하면 선형 법칙에 따라 효율이 감소합니다.

단락 모드에서는 효율이 0입니다(유용한 전력이 없으며 소스에서 개발된 전력이 그 안에서 완전히 소비됩니다).

위의 내용을 요약하면 결론을 내릴 수 있습니다.

최대 유효 전력을 얻기 위한 조건(R = R 0)과 최대 효율을 얻기 위한 조건(R = )은 일치하지 않습니다. 더욱이, 소스로부터 최대 유효 전력을 수신할 때(정합 부하 모드) 효율은 50%입니다. 소스에서 개발된 전력의 절반이 내부에서 낭비됩니다.

강력한 전기 설비에서는 일치하는 부하 모드가 허용되지 않습니다. 이는 큰 전력을 낭비하게 만들기 때문입니다. 따라서 발전소 및 변전소의 경우 발전기, 변압기, 정류기의 운전 모드를 계산하여 고효율(90% 이상)을 보장합니다.

현재 약한 기술에서는 상황이 다릅니다. 예를 들어 전화기를 생각해 봅시다. 마이크 앞에서 말하면 장치 회로에서 약 2mW 전력의 전기 신호가 생성됩니다. 물론, 가장 넓은 통신 범위를 얻기 위해서는 가능한 한 많은 전력을 회선으로 전송해야 하며, 이를 위해서는 부하 조정 모드가 필요합니다. 이 경우 효율성이 중요합니까? 물론 그렇지 않습니다. 에너지 손실은 분수 또는 밀리와트 단위로 계산되기 때문입니다.

일치된 부하 모드는 무선 장비에 사용됩니다. 발전기와 부하를 직접 연결할 때 조정 모드가 보장되지 않는 경우 저항을 일치시키는 조치를 취합니다.

전체 회로에서 전류원에 의해 발생된 전력을 최대 전력.

공식에 의해 결정됩니다

여기서 Pre rev는 전체 회로 W에서 전류원에 의해 발생된 총 전력입니다.

어-어. d.s. 출처, 안으로;

I는 회로의 전류 크기, a입니다.

일반적으로 전기회로는 저항을 갖는 외부부(부하)로 구성됩니다. 아르 자형저항이 있는 내부 섹션 R0(현재 소스의 저항).

총 전력 표현식에서 e 값을 대체합니다. d.s. 회로 섹션의 전압을 통해 우리는

크기 UI회로의 외부 부분(부하)에서 발생된 전력에 해당하며 다음과 같이 불립니다. 유용한 힘 P층=UI.

크기 유 오 나소스 내부에서 쓸데없이 소비되는 전력에 해당하며, 이를 손실 전력포 =유 오 나.

따라서 총 전력은 유효 전력과 손실 전력의 합과 같습니다. P ob =P 바닥 +P 0.

전력원에 의해 발생된 총 전력에 대한 유효 전력의 비율을 효율이라고 하며, 효율로 축약하고 eta로 표시합니다.

정의에 따르면 다음과 같습니다.

어떤 조건에서도 효율 θ ≤ 1입니다.

회로 부분의 전류와 저항으로 전력을 표현하면 다음과 같습니다.

따라서 효율성은 소스의 내부 저항과 소비자의 저항 사이의 관계에 따라 달라집니다.

일반적으로 전기 효율은 백분율로 표시됩니다.

실제 전기 공학에서는 두 가지 질문이 특히 중요합니다.

1. 최대의 유효전력을 얻기 위한 조건

2. 최고의 효율을 얻기 위한 조건.

최대 유효전력을 얻기 위한 조건(부하전력)

부하 저항이 전류원의 저항과 같을 경우 전류는 가장 큰 유용한 전력(부하에서의 전력)을 발생시킵니다.

이 최대 전력은 전체 회로의 전류원에 의해 생성된 총 전력(50%)의 절반과 같습니다.

전력의 절반은 부하에서 발생하고 나머지 절반은 전류 소스의 내부 저항에서 발생합니다.

부하 저항을 줄이면 부하에서 발생하는 전력은 감소하고 전류원의 내부 저항에서 발생하는 전력은 증가합니다.

따라서 단락 및 무부하에 가까운 모드에서는 첫 번째 경우에는 낮은 전압으로 인해 두 번째 경우에는 낮은 전류로 인해 유효 전력이 작습니다.

최고의 효율을 얻기 위한 조건

효율 계수(효율)는 유휴 상태에서 100%입니다(이 경우 유용한 전력이 방출되지 않지만 동시에 소스 전력이 소비되지 않습니다).

부하 전류가 증가하면 선형 법칙에 따라 효율이 감소합니다.

단락 모드에서는 효율이 0입니다(유용한 전력이 없으며 소스에서 개발된 전력이 그 안에서 완전히 소비됩니다).

위의 내용을 요약하면 결론을 내릴 수 있습니다.

일치된 부하 모드는 무선 장비에 사용됩니다. 발전기와 부하를 직접 연결할 때 조정 모드가 보장되지 않는 경우 저항을 일치시키는 조치를 취합니다.

전기 또는 전자 회로에는 수동형과 능동형의 두 가지 유형의 요소가 있습니다. 능동 소자는 배터리, 발전기 등 회로에 지속적으로 에너지를 공급할 수 있습니다. 수동 소자(저항기, 커패시터, 인덕터)는 에너지만 소비합니다.

현재 소스란 무엇입니까?

전류원은 회로에 지속적으로 전기를 공급하는 장치입니다. 직류 및 교류의 원천이 될 수 있습니다. 배터리는 직류 소스이고, 전기 콘센트는 교류 소스입니다.

전원의 가장 흥미로운 특성 중 하나– 비전기 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

배터리의 화학물질;
발전기의 기계적;
태양광 등

전기 소스는 다음과 같이 나뉩니다.

독립적인;
종속(제어), 출력은 회로의 다른 곳에서 전압이나 전류에 따라 달라지며 일정하거나 시간에 따라 변할 수 있습니다. 전자 장치의 동등한 전원 공급 장치로 사용됩니다.

회로 법칙 및 분석에 관해 이야기할 때, 전원 공급 장치는 종종 이상적인 것으로 간주됩니다. 즉, 직선으로 표시되는 특성을 가지면서 이론적으로 손실 없이 무한한 양의 에너지를 제공할 수 있는 것입니다. 그러나 실제 또는 실제 소스에는 항상 출력에 영향을 미치는 내부 저항이 있습니다.

중요한! SP는 동일한 전압 값을 갖는 경우에만 병렬로 연결할 수 있습니다. 직렬 연결은 출력 전압에 영향을 미칩니다.

전원 공급 장치의 내부 저항은 회로와 직렬로 연결된 것으로 표현됩니다.

전류 소스 전원 및 내부 저항

배터리에 emf E와 내부 저항 r이 있고 저항 R이 있는 외부 저항에 전류 I를 공급하는 간단한 회로를 고려해 보겠습니다. 외부 저항은 모든 활성 부하일 수 있습니다. 회로의 주요 목적은 배터리에서 부하로 에너지를 전달하여 방 조명과 같은 유용한 작업을 수행하는 것입니다.

저항에 대한 유용한 전력의 의존성을 도출할 수 있습니다.

회로의 등가 저항은 R + r입니다(부하 저항이 외부 부하와 직렬로 연결되어 있기 때문).
회로에 흐르는 전류는 다음 식에 의해 결정됩니다.

EMF 출력 전력:

리치. = E x I = E²/(R + r);

내부 배터리 저항에서 열로 소비되는 전력:

Pr = I² x r = E² x r/(R + r)²;

부하에 전달되는 전력:

P(R) = I² x R = E² x R/(R + r)²;

리치. = Pr + P(R).

따라서 내부 저항을 통한 열 방출로 인해 배터리 출력 에너지의 일부가 즉시 손실됩니다.

이제 R에 대한 P(R)의 의존성을 플롯하고 어떤 부하에서 유효 전력이 최대값을 갖는지 알아낼 수 있습니다. 극값에 대한 함수를 분석할 때 R이 증가함에 따라 P(R)는 R이 r과 같지 않는 지점까지 단조롭게 증가한다는 것이 밝혀졌습니다. 이 시점에서 유효 전력은 최대가 되고 R이 추가로 증가하면서 단조롭게 감소하기 시작합니다.

P(R)max = E²/4r, R = r일 때. 이 경우 I = E/2r입니다.

중요한!이는 전기공학에서 매우 중요한 결과이다. 전원과 외부 부하 사이의 에너지 전달은 부하 저항이 전류 소스의 내부 저항과 일치할 때 가장 효율적입니다.

부하 저항이 너무 높으면 회로를 통해 흐르는 전류는 상당한 속도로 부하에 에너지를 전달할 만큼 작습니다. 부하 저항이 너무 낮으면 대부분의 출력 에너지가 전원 공급 장치 자체 내에서 열로 소실됩니다.

이 상태를 조정이라고 합니다. 소스 임피던스와 외부 부하를 일치시키는 한 가지 예는 오디오 증폭기와 스피커입니다. 앰프의 출력 임피던스 Zout은 4~8Ω으로 설정되는 반면, 스피커의 공칭 입력 임피던스 Zin은 8Ω에 불과합니다. 그런 다음 8옴 스피커가 앰프 출력에 연결되면 스피커가 8옴 부하로 표시됩니다. 8Ω 스피커 2개를 병렬로 연결하는 것은 4Ω 스피커 1개를 구동하는 앰프와 동일하며 두 구성 모두 앰프의 출력 특성 내에 있습니다.

전류원 효율

전류에 의해 작업이 완료되면 에너지 변환이 발생합니다. 소스에 의해 수행되는 전체 작업은 전체 전기 회로에 걸친 에너지 변환으로 이루어지며 유용한 작업은 전원에 연결된 회로에서만 수행됩니다.

현재 소스의 효율성에 대한 정량적 평가는 작업 속도를 결정하는 가장 중요한 지표에 따라 이루어집니다. – 힘:

IP의 출력 전력 전체가 에너지 소비자에 의해 사용되는 것은 아닙니다. 소비되는 에너지와 소스에서 공급되는 에너지의 비율은 효율 공식입니다.

θ = 유효 전력/출력 전력 = Ppol./Pout.

중요한! Ppol 이후. 거의 모든 경우에 Pout보다 작으므로 eta는 1보다 클 수 없습니다.

이 공식은 거듭제곱을 표현식으로 대체하여 변환할 수 있습니다.

소스 출력 전력:

리치. = I x E = I² x (R + r) x t;

소비된 에너지:

Rpol. = I x U = I² x R x t;

계수:

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

즉, 전류원의 효율은 내부 저항과 부하 저항의 비율에 따라 결정됩니다.

종종 효율성 지표는 백분율로 사용됩니다. 그러면 수식은 다음과 같은 형식을 취합니다.

θ = R/(R + r) x 100%.

결과 표현식에서 일치 조건이 충족되면(R = r) 계수 eta = (R/2 x R) x 100% = 50%가 됨이 분명합니다. 전송된 에너지가 가장 효율적일 때 전원 공급 장치 자체의 효율은 50%에 불과합니다.

이 계수를 사용하여 다양한 개인 기업가와 전기 소비자의 효율성을 평가합니다.

효율성 값의 예:

가스 터빈 – 40%;
태양전지 – 15-20%;
리튬 이온 배터리 – 89-90%;
전기 히터 – 거의 100%;
백열등 – 5-10%;
LED 램프 – 5-50%;
냉동 장치 – 20-50%.

유용한 전력 지표는 수행되는 작업 유형에 따라 다양한 소비자에 대해 계산됩니다.

동영상

부하에 대한 전류원의 전력 및 효율 의존성

장치 및 액세서리:실험실 패널, 배터리 2개, 밀리암페어계, 전압계, 가변 저항기.

소개.가장 널리 사용되는 직류 소스는 갈바니 전지, 배터리 및 정류기입니다. 전기 에너지가 필요한 부품(전구, 라디오, 마이크로 계산기 등)을 전류원에 연결해 보겠습니다. 전기 회로의 이 부분을 일반적으로 부하라고 합니다. 부하에는 약간의 전기 저항이 있습니다. 아르 자형소스에서 전류를 소비합니다. 나(그림 1).

부하는 전기 회로의 외부 부분을 형성합니다. 그러나 회로의 내부 부분도 있습니다. 이것은 실제로 전류원 자체이며 전기 저항이 있습니다. 아르 자형, 같은 전류가 흐른다 나. 회로의 내부 섹션과 외부 섹션 사이의 경계는 소비자가 연결된 전류원의 "+" 및 "-" 단자입니다.

그림 1에서 전류 소스는 점선으로 표시되어 있습니다.

기전력이 있는 전류원 이자형폐쇄 회로에서 전류를 생성하며 그 강도가 결정됩니다. 옴의 법칙:

저항을 통해 전류가 흐를 때 아르 자형그리고 아르 자형열에너지가 방출되어 결정됩니다. 법에 따라 줄렌츠.회로 외부 부분의 전원 아르 자형 이자형 – 외부 전원

이 힘은 유용한.

내부 전원 켜기 아르 자형 나 – 내부 전력. 사용할 수 없으므로, 사상자 수소스 전력

가득한현재 소스 전력 아르 자형는 이 두 항의 합입니다.

정의(2,3,4)에서 알 수 있듯이 각 전력은 흐르는 전류와 회로의 해당 부분의 저항에 따라 달라집니다. 이 의존성을 별도로 고려해 봅시다.

전력 의존성피 이자형 , 피 나 , 피 부하 전류에서.

옴의 법칙(1)을 고려하면 총 전력은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

따라서, 소스의 총 전력은 정비례합니다 현재 소비.

부하에서 전력 방출( 외부),있다

두 가지 경우에 0과 같습니다.

1) 나는 = 0그리고 2) E – Ir = 0. (7)

첫 번째 조건은 다음과 같은 개방 회로에 유효합니다. 아르 자형 , 두 번째는 소위에 해당합니다 단락외부 회로 저항이 소스일 때 아르 자형 = 0 . 이 경우 회로의 전류(공식 (1) 참조)가 가장 큰 값에 도달합니다. 단락 전류.

이 현재에 가득한힘이 가장 커진다

아르 자형 주의 = EI 단락 =E 2 / 아르 자형. (9)

하지만 그녀는 모두 눈에 띈다 소스 내부.

외부 전원이 어떤 조건에서 작동하는지 알아 보겠습니다. 최고. 전력 의존성 피 이자형 현재는 (공식 (6) 참조) 비유담 같은:

함수의 최대 위치는 다음 조건에 따라 결정됩니다.

dP 이자형 /dI = 0, dP 이자형 /dI = E – 2Ir.

유효 전력은 현재 최대 값에 도달합니다.

이는 단락 전류(8)의 절반입니다(그림 2 참조).

이 전류에서의 외부 전력은

(12)

저것들. 최대 외부 전력은 소스의 최대 총 전력의 1/4입니다.

전류 동안 내부 저항에 의해 방출되는 전력 나최대값은 다음과 같이 정의됩니다.

, (13)

저것들. 또한 전류 소스의 최대 총 전력의 1/4입니다. 참고로 현재 나최대

피 이자형 = 피 나 . (14)

회로의 전류가 가장 큰 값이 되는 경향이 있을 때 나 단락 , 내부 전력

저것들. 소스의 최고 전력과 같습니다(9). 이는 소스의 모든 전력이 해당 소스에 할당됨을 의미합니다. 내부물론 전류원의 안전 측면에서 보면 해로운 저항입니다.

의존성 그래프의 특징 피 이자형 = 피 이자형 (나) 그림에 표시됩니다. 2.

능률현재 소스의 작동이 추정됩니다. 능률. 효율성은 소스의 총 전력에 대한 유용한 전력의 비율입니다.

 = 피 이자형 / 피.

식 (6)을 사용하면 효율성에 대한 식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

. (15)

공식 (1)로부터 다음이 분명해진다. 이자형 – IR = IR 긴장감이 있다 유외부 저항에 대해. 그러므로 효율성

 = 유/ 이자형 . (16)

식 (15)로부터 다음과 같은 결과가 나옵니다.

 = (17)

저것들. 소스의 효율은 회로의 전류에 따라 달라지며 전류에서 1과 같은 가장 높은 값이 되는 경향이 있습니다. 나  0 (그림 3) . 전류가 증가함에 따라 효율은 선형적으로 감소하고 회로의 전류가 최대가 되는 단락 회로 동안에는 0이 됩니다. 나 단락 = 이자형/ 아르 자형 .

전류(6)에 대한 외부 전력 의존성의 포물선적 특성으로부터 부하에 대한 동일한 전력은 다음과 같습니다. 피 이자형회로의 두 가지 다른 전류 값에서 얻을 수 있습니다. 공식(17)과 그래프(그림 3)에서 소스로부터 더 큰 효율을 얻으려면 이 계수가 더 높은 낮은 부하 전류에서 작동하는 것이 바람직하다는 것이 분명합니다.

2.전력 의존성피 이자형 , 피 나 , 피 부하 저항으로부터.

고려하다 탐닉완전하고 유용하며 내부적입니다. 외부로부터의 힘 저항아르 자형 EMF가 있는 소스 회로에서 이자형및 내부 저항 아르 자형.

가득한전류 (1)에 대한 표현을 공식 (5)로 대체하면 소스에 의해 개발된 전력은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

따라서 총 전력은 부하 저항에 따라 달라집니다. 아르 자형. 이는 부하 저항이 0(9)이 되는 단락 회로 동안 가장 큽니다. 부하 저항이 증가함에 따라 아르 자형총 전력은 감소하여 0이 되는 경향이 있습니다. 아르 자형   .

외부 저항에 눈에 띈다

(19)

외부힘 아르 자형 이자형전체 권력의 일부이다 아르 자형그 값은 저항 비율에 따라 달라집니다. 아르 자형/(아르 자형+ 아르 자형) . 단락 중에는 외부 전원이 0입니다. 저항이 커지면서 아르 자형먼저 증가합니다. ~에 아르 자형  아르 자형외부 전력은 최대 규모로 작용하는 경향이 있습니다. 그러나 이 경우 총 전력이 감소하기 때문에 유용한 전력 자체가 작아집니다(공식 18 참조). ~에 아르 자형  외부 전력은 총 전력과 마찬가지로 0이 되는 경향이 있습니다.

이 소스로부터 수신할 부하 저항은 얼마입니까? 최고외부(유용한) 전원(19)?

조건에서 이 함수의 최대값을 찾아보겠습니다.

이 방정식을 풀면, 우리는 아르 자형최대 = 아르 자형.

따라서, 저항이 전류원의 내부 저항과 같을 경우 외부 회로에서 최대 전력이 방출됩니다.이 조건에서 회로의 전류는 다음과 같습니다. 이자형/2 아르 자형, 저것들. 단락 전류의 절반(8). 이 저항에서 최대 유효 전력

(21)

이는 위의 (12)에서 얻은 것과 일치합니다.

소스의 내부 저항에서 방출되는 전력

(22)

~에 아르 자형 피 나  피, 그리고 언제 아르 자형=0 최고의 가치에 도달 피 나 주의 = 피 주의 = 이자형 2 / 아르 자형. ~에 아르 자형= 아르 자형내부 전원이 절반 찼습니다. 피 나 = 피/2 . ~에 아르 자형 아르 자형전체(18)와 거의 같은 방식으로 감소합니다.

회로 외부 부분의 저항에 대한 효율의 의존성은 다음과 같이 표현됩니다.

 = (23)

결과 공식에 따르면 부하 저항이 0에 가까워질수록 효율성은 0이 되는 경향이 있고, 부하 저항이 0으로 증가하면 효율은 1과 같은 가장 높은 값이 되는 경향이 있습니다. 아르 자형 아르 자형. 그러나 유용한 전력은 거의 그만큼 감소합니다. 1/ 아르 자형 (공식 19 참조)

힘 아르 자형 이자형에서 최대값에 도달합니다. 아르 자형 최대 = 아르 자형, 효율은 공식 (23)에 따라 동일합니다.  = 아르 자형/(아르 자형+ 아르 자형) = 1/2. 따라서, 최대 유효 전력을 얻기 위한 조건은 최대 효율을 얻기 위한 조건과 일치하지 않습니다.

고려 사항의 가장 중요한 결과는 소스 매개변수와 부하 특성의 최적 일치입니다. 여기서는 세 가지 영역으로 구분할 수 있습니다. 1) 아르 자형 아르 자형, 2)아르 자형 아르 자형, 3) 아르 자형 아르 자형. 첫 번째예를 들어 전자 시계, 마이크로 계산기와 같이 소스에서 오랫동안 저전력이 필요한 경우가 발생합니다. 이러한 소스의 크기는 작고 전기 에너지 공급도 적으며 경제적으로 소비되어야 하므로 높은 효율로 작동해야 합니다.

두번째경우 - 소스의 모든 전력이 방출되는 부하의 단락과 소스를 부하에 연결하는 전선. 이로 인해 과도한 가열이 발생하고 화재 및 화재의 일반적인 원인이 됩니다. 따라서 고전력 전류원(발전기, 배터리, 정류기)의 단락은 매우 위험합니다.

안에 제삼경우에 그들은 최소한 소스로부터 최대의 전력을 얻고 싶어합니다. 짧은예를 들어, 전기 스타터를 사용하여 자동차 엔진을 시동할 때 효율 값은 그다지 중요하지 않습니다. 스타터가 잠시 동안 켜집니다. 이 모드에서 소스를 장기간 작동하는 것은 자동차 배터리의 급속한 방전, 과열 및 기타 문제로 이어지기 때문에 사실상 용납될 수 없습니다.

필요한 모드에서 화학 전류원의 작동을 보장하기 위해 이들은 소위 배터리라는 특정 방식으로 서로 연결됩니다. 배터리의 요소는 직렬, 병렬 또는 혼합 회로로 연결될 수 있습니다. 특정 연결 방식은 부하 저항과 소비되는 전류량에 따라 결정됩니다.

발전소의 가장 중요한 운영 요구 사항은 높은 효율성입니다. 식 (23)에서 전류원의 내부 저항이 부하 저항에 비해 작으면 효율이 1이 되는 경향이 있음을 알 수 있습니다.

병렬로 다음 요소를 연결할 수 있습니다. 똑같다 EMF. 연결된 경우 N 동일한 요소를 사용하면 해당 배터리에서 전류를 얻을 수 있습니다

여기 아르 자형 1 – 한 요소의 저항, 이자형 1 – 한 요소의 EMF.

이러한 연결은 낮은 저항 부하와 함께 사용하는 데 유리합니다. ~에 아르 자형 아르 자형. 병렬로 연결하면 배터리의 총 내부 저항이 감소하므로 N 한 요소의 저항과 비교하면 부하 저항에 가까워질 수 있습니다. 덕분에 소스의 효율성이 높아집니다. 증가 N 배터리 요소의 시간과 에너지 용량.

 아르 자형, 그러면 배터리의 요소를 직렬로 연결하는 것이 더 유리합니다. 이 경우 배터리의 EMF는 다음과 같습니다. N 한 요소의 EMF보다 몇 배 더 크고 필요한 전류는 소스에서 얻을 수 있습니다

목표이 실험실 작업은 실험적 검증총, 내부 및 외부(순) 전력의 의존성과 소비 전류 전력 및 부하 저항 모두에 대한 소스 효율에 대해 위에서 얻은 이론적 결과입니다.

설치에 대한 설명입니다.전류원의 작동 특성을 연구하기 위해 전기 회로가 사용되며 그 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 4. 두 개의 NKN-45 알카라인 배터리가 전류 소스로 사용되며 연결됩니다. 순차적으로 배터리 하나로저항기를 통해 아르 자형 , 소스의 내부 저항을 모델링합니다.

포함 인위적으로배터리의 내부 저항을 증가시켜 1) 단락 모드로 전환할 때 배터리를 과부하로부터 보호하고 2) 실험자의 요청에 따라 소스의 내부 저항을 변경할 수 있습니다. 부하(외부 회로 저항) p로
두 개의 가변 저항이 사용됩니다. 아르 자형 1 그리고 아르 자형 2 . (하나는 대략적인 조정, 다른 하나는 미세 조정) 넓은 범위에 걸쳐 원활한 전류 조절을 제공합니다.

모든 장비는 실험실 패널에 장착됩니다. 저항은 패널 아래에 고정되어 있으며 제어 손잡이와 단자는 해당 비문이 있는 상단에 있습니다.

측정. 1.스위치를 설치한다 피중립 위치로, 스위치 VC열려 있는. 저항 손잡이를 멈출 때까지 시계 반대 방향으로 돌립니다(이는 가장 높은 부하 저항에 해당).

다이어그램 (그림 4)에 따라 전기 회로를 조립하십시오. 지금은 합류현재 소스.

조립된 회로를 선생님이나 실험조교님이 확인하신 후, 배터리를 연결해주세요 이자형 1 그리고 이자형 2 , 극성을 관찰합니다.

단락 전류를 설정합니다. 이렇게 하려면 스위치를 설정하세요. 피위치 2(외부 저항은 0)로 설정하고 저항을 사용합니다. 아르 자형 밀리암페어 바늘을 기기 눈금의 한계(맨 오른쪽) 분할인 75 또는 150mA로 설정합니다. 저항 덕분에 아르 자형실험실 설정에는 규제 가능성전류 소스의 내부 저항. 실제로 내부 저항은 이러한 유형의 소스에 대해 일정한 값이며 변경할 수 없습니다.

스위치를 설정하세요 피위치에 1 , 이로 인해 외부 저항(부하)이 ON됩니다. 아르 자형= 아르 자형 1 + 아르 자형 2 소스 회로에 들어갑니다.

저항을 사용하여 5...10 mA를 통해 최고 값에서 최저 값으로 회로 전류 변경 아르 자형 1 그리고 아르 자형 2 , 밀리암미터 및 전압계 판독값을 기록합니다(부하 전압 유) 테이블에 넣습니다.

스위치를 설정하세요 피중립 위치로. 이 경우 전류원에는 전압계만 연결되는데, 이는 소스의 내부 저항에 비해 상당히 큰 저항을 가지므로 전압계 판독값은 소스의 EMF보다 약간 작습니다. 정확한 값을 결정할 수 있는 다른 방법이 없으므로 전압계 판독값을 다음과 같이 사용하는 것이 남아 있습니다. 이자형. (이에 대한 자세한 내용은 실습 #311을 참조하세요.)

PP	엄마	피 이자형 ,	피 나 ,	아르 자형,

결과 처리. 1. 각 현재 값에 대해 다음을 계산합니다.

공식 (5)에 따른 총 전력,

공식에 따른 외부 (유용한) 전력,

비율에 따른 내부 전력

옴의 법칙에 따른 회로 외부 부분의 저항 아르 자형= 유/ 나,

공식(16)에 따른 전류원의 효율.

종속성 그래프 작성:

현재의 총, 유용 및 내부 전력 나 (태블릿 1개 기준),

저항으로 인한 총, 유용 및 내부 전력 아르 자형(한 태블릿에서도 가능) 그래프에서 저항률이 낮은 부분에 해당하는 부분만 구성하고 저항률이 높은 영역의 실험 지점 15개 중 4~5개를 삭제하는 것이 더 합리적입니다.

소스 효율성과 전류 소비 비교 나,

효율성 대 부하 저항 아르 자형.

그래프에서 피 이자형 ~에서 나 그리고 피 이자형 ~에서 아르 자형 외부 회로의 최대 순 전력을 결정합니다. 피 이자형 최대.

그래프에서 피 이자형 ~에서 아르 자형 전류 소스의 내부 저항을 결정합니다. 아르 자형.

그래프에서 피 이자형 ~에서 나 그리고 피 이자형 ~에서 아르 자형 전류 소스의 효율성을 찾으십시오. 나 최대 그리고 에 아르 자형 최대 .

통제 질문

1. 작업에 사용되는 전기 회로의 다이어그램을 그립니다.

2. 전류원이란 무엇입니까? 부하는 무엇입니까? 체인의 내부 섹션은 무엇입니까? 사슬의 바깥쪽 부분은 어디에서 시작하고 끝나나요? 가변저항은 왜 설치하나요? 아르 자형 ?

3. 외부, 유용, 내부, 총 전력이란 무엇입니까? 얼마나 많은 전력이 손실됩니까?

4. 이 연구에서 공식을 사용하여 유효 전력을 계산하는 것이 제안되는 이유는 무엇입니까? 피 이자형 = 아이유, 그리고 공식 (2)에 따르지 않습니까? 이러한 권장 사항을 정당화하십시오.

5. 전류와 부하 저항에 대한 전력의 의존성을 연구할 때 얻은 실험 결과를 방법론 매뉴얼에 제공된 계산 결과와 비교하십시오.

출처 현재의초록 >> 물리학

계속 ~에서 3~30분 의존성 ~에서온도... 힘(최대 1.2kW/kg). 방전 시간은 15분을 초과하지 않습니다. 2.2. 앰풀 출처 현재의...진동을 완화하기 위해 잔뜩...의 전력 시스템에서는 상대적으로 낮은 것으로 간주되어야 합니다. 능률(40-45%) 그리고...

힘전기 회로의 고조파 진동

강의 >> 물리학

... ~에서 원천 V 짐필요한 평균이 도착합니다 힘. 복잡한 스트레스와 해류 ... 짐그리고 발전기에 의해 개발 힘는  = 0.5와 같습니다. RH가 증가함에 따라 – 평균 힘줄어들고 있지만 성장하고 있는 능률. 일정 의존성 능률 ...

개요 >> 통신 및 통신

... 힘장치 - 소비됨 힘장치 - 쉬는 날 힘장치 - 능률장치 수락 능률...어느 의존성 ~에서규제의 깊이... 상관없이 일정함 ~에서변화 현재의 잔뜩. 유 출처음식...

교과과정 >> 물리학

... 힘 UPS는 다음과 같이 구분됩니다. 출처무정전 전원 공급 장치 소형 힘(완전히 힘 ... ~에서배터리, 마이너스 – 감소 능률 ... 현재의공칭 가치와 비교 현재의 잔뜩. ... 115V 의존성 ~에서 잔뜩; 매력적인 외모...

전체 회로에서 전류원에 의해 발생된 전력을 최대 전력.

공식에 의해 결정됩니다

여기서 Pre rev는 전체 회로 W에서 전류원에 의해 발생된 총 전력입니다.

어-어. d.s. 출처, 안으로;

I는 회로의 전류 크기, a입니다.

일반적으로 전기회로는 저항을 갖는 외부부(부하)로 구성됩니다. 아르 자형저항이 있는 내부 섹션 R0(현재 소스의 저항).

총 전력 표현식에서 e 값을 대체합니다. d.s. 회로 섹션의 전압을 통해 우리는

크기 UI회로의 외부 부분(부하)에서 발생된 전력에 해당하며 다음과 같이 불립니다. 유용한 힘 P층=UI.

크기 유 오 나소스 내부에서 쓸데없이 소비되는 전력에 해당하며, 이를 손실 전력포 =유 오 나.

따라서 총 전력은 유효 전력과 손실 전력의 합과 같습니다. P ob =P 바닥 +P 0.

전력원에 의해 발생된 총 전력에 대한 유효 전력의 비율을 효율이라고 하며, 효율로 축약하고 eta로 표시합니다.

정의에 따르면 다음과 같습니다.

어떤 조건에서도 효율 θ ≤ 1입니다.

회로 부분의 전류와 저항으로 전력을 표현하면 다음과 같습니다.

따라서 효율성은 소스의 내부 저항과 소비자의 저항 사이의 관계에 따라 달라집니다.

일반적으로 전기 효율은 백분율로 표시됩니다.

실제 전기 공학에서는 두 가지 질문이 특히 중요합니다.

1. 최대의 유효전력을 얻기 위한 조건

2. 최고의 효율을 얻기 위한 조건.

최대 유효전력을 얻기 위한 조건(부하전력)

부하 저항이 전류원의 저항과 같을 경우 전류는 가장 큰 유용한 전력(부하에서의 전력)을 발생시킵니다.

이 최대 전력은 전체 회로의 전류원에 의해 생성된 총 전력(50%)의 절반과 같습니다.

전력의 절반은 부하에서 발생하고 나머지 절반은 전류 소스의 내부 저항에서 발생합니다.

부하 저항을 줄이면 부하에서 발생하는 전력은 감소하고 전류원의 내부 저항에서 발생하는 전력은 증가합니다.

따라서 단락 및 무부하에 가까운 모드에서는 첫 번째 경우에는 낮은 전압으로 인해 두 번째 경우에는 낮은 전류로 인해 유효 전력이 작습니다.

최고의 효율을 얻기 위한 조건

효율 계수(효율)는 유휴 상태에서 100%입니다(이 경우 유용한 전력이 방출되지 않지만 동시에 소스 전력이 소비되지 않습니다).

부하 전류가 증가하면 선형 법칙에 따라 효율이 감소합니다.

단락 모드에서는 효율이 0입니다(유용한 전력이 없으며 소스에서 개발된 전력이 그 안에서 완전히 소비됩니다).

위의 내용을 요약하면 결론을 내릴 수 있습니다.

일치된 부하 모드는 무선 장비에 사용됩니다. 발전기와 부하를 직접 연결할 때 조정 모드가 보장되지 않는 경우 저항을 일치시키는 조치를 취합니다.