Akım kaynağının devrenin tamamında geliştirdiği güce denir. tam güç.

Formülle belirlenir

Dolayısıyla verimlilik, kaynağın iç direnci ile tüketicinin direnci arasındaki ilişkiye bağlıdır.

Tipik olarak elektrik verimliliği yüzde olarak ifade edilir.

Pratik elektrik mühendisliği için iki soru özellikle ilgi çekicidir:

1. En büyük faydalı gücü elde etmenin koşulu

2. En yüksek verimi elde etmenin koşulu.

En büyük faydalı gücü elde etme koşulu (yükteki güç)

Yük direnci akım kaynağının direncine eşitse, elektrik akımı en büyük faydalı gücü (yükteki güç) geliştirir.

Bu maksimum güç, akım kaynağının tüm devrede geliştirdiği toplam gücün yarısına (%50) eşittir.

Gücün yarısı yükte, yarısı da akım kaynağının iç direncinde geliştirilir.

Yük direncini azaltırsak yükte geliştirilen güç azalacak ve akım kaynağının iç direncinde geliştirilen güç artacaktır.

Yük direnci sıfırsa devredeki akım maksimum olacaktır, bu kısa devre modu (kısa devre) . Gücün neredeyse tamamı mevcut kaynağın iç direncinde geliştirilecektir. Bu mod hem akım kaynağı hem de tüm devre için tehlikelidir.

Yük direncini arttırırsak devredeki akım azalacağı gibi yükteki güç de azalacaktır. Yük direnci çok yüksekse devrede hiç akım olmayacaktır. Bu dirence sonsuz büyük denir. Devre açıksa direnci sonsuz büyüktür. Bu mod denir bekleme modu.

Bu nedenle, kısa devreye yakın ve yüksüz modlarda, ilk durumda düşük voltaj nedeniyle, ikinci durumda ise düşük akım nedeniyle faydalı güç küçüktür.

En yüksek verimi elde etmenin koşulu

Verimlilik faktörü (verimlilik) boşta %100'dür (bu durumda faydalı güç açığa çıkmaz, ancak aynı zamanda kaynak gücü de tüketilmez).

Yük akımı arttıkça verim doğrusal bir yasaya göre azalır.

Kısa devre modunda verimlilik sıfırdır (yararlı güç yoktur ve kaynak tarafından geliştirilen güç tamamen kaynak tarafından tüketilir).

Yukarıdakileri özetleyerek sonuçlar çıkarabiliriz.

Maksimum faydalı güç elde etme koşulu (R = R 0) ve maksimum verim elde etme koşulu (R = ∞) çakışmıyor. Ayrıca, kaynaktan maksimum faydalı güç alındığında (eşleştirilmiş yük modu), verimlilik %50'dir, yani. Kaynağın ürettiği gücün yarısı onun içinde boşa harcanır.

Güçlü elektrik tesisatlarında, eşleştirilmiş yük modu kabul edilemez çünkü bu, büyük güçlerin israf edilmesine neden olur. Bu nedenle elektrik santralleri ve trafo merkezleri için jeneratör, transformatör ve redresörlerin çalışma modları yüksek verim (%90 ve üzeri) sağlayacak şekilde hesaplanır.

Zayıf akım teknolojisinde ise durum farklıdır. Örneğin bir telefon setini ele alalım. Mikrofonun önünde konuşurken cihazın devresinde yaklaşık 2 mW gücünde bir elektrik sinyali yaratılıyor. Açıkçası, en büyük iletişim aralığını elde etmek için hatta mümkün olduğunca fazla güç iletmek gerekir ve bu da koordineli bir yük anahtarlama modunu gerektirir. Bu durumda verimlilik önemli mi? Tabii ki hayır, çünkü enerji kayıpları kesirler veya miliwatt birimleriyle hesaplanıyor.

Eşleşen yükleme modu radyo ekipmanında kullanılır. Jeneratör ve yük doğrudan bağlandığında koordineli bir modun sağlanamadığı durumlarda dirençlerinin eşitlenmesi için önlemler alınır.

Akım kaynağının devrenin tamamında geliştirdiği güce denir. tam güç.

Formülle belirlenir

burada P rev, tüm devrede akım kaynağı tarafından geliştirilen toplam güçtür, W;

E-ah. d.s. kaynak, içinde;

I devredeki akımın büyüklüğüdür, a.

Genel olarak bir elektrik devresi, dirençli bir dış bölümden (yük) oluşur. R ve dirençli iç bölüm R0(mevcut kaynağın direnci).

Toplam güç ifadesindeki e değerinin değiştirilmesi. d.s. Devrenin bölümlerindeki voltajlar aracılığıyla şunu elde ederiz:

Büyüklük kullanıcı arayüzü devrenin (yük) dış kısmında geliştirilen güce karşılık gelir ve denir faydalı güç P katı =UI.

Büyüklük sen o ben kaynağın içinde gereksiz yere harcanan güce karşılık gelir, denir güç kaybı Po =Sen ya da ben.

Böylece toplam güç, faydalı güç ile kayıp gücün toplamına eşittir. P ob =P kat +P 0.

Faydalı gücün kaynağın ürettiği toplam güce oranına verimlilik denir, verimlilik olarak kısaltılır ve η ile gösterilir.

Aşağıdaki tanımdan

Her koşulda verimlilik η ≤ 1.

Gücü devre bölümlerinin akım ve direnci cinsinden ifade edersek, şunu elde ederiz:

Dolayısıyla verimlilik, kaynağın iç direnci ile tüketicinin direnci arasındaki ilişkiye bağlıdır.

Tipik olarak elektrik verimliliği yüzde olarak ifade edilir.

Pratik elektrik mühendisliği için iki soru özellikle ilgi çekicidir:

1. En büyük faydalı gücü elde etmenin koşulu

2. En yüksek verimi elde etmenin koşulu.

En büyük faydalı gücü elde etme koşulu (yükteki güç)

Yük direnci akım kaynağının direncine eşitse, elektrik akımı en büyük faydalı gücü (yükteki güç) geliştirir.

Bu maksimum güç, akım kaynağının tüm devrede geliştirdiği toplam gücün yarısına (%50) eşittir.

Gücün yarısı yükte, yarısı da akım kaynağının iç direncinde geliştirilir.

Yük direncini azaltırsak yükte geliştirilen güç azalacak ve akım kaynağının iç direncinde geliştirilen güç artacaktır.

Bu nedenle, kısa devreye yakın ve yüksüz modlarda, ilk durumda düşük voltaj nedeniyle, ikinci durumda ise düşük akım nedeniyle faydalı güç küçüktür.

En yüksek verimi elde etmenin koşulu

Verimlilik faktörü (verimlilik) boşta %100'dür (bu durumda faydalı güç açığa çıkmaz, ancak aynı zamanda kaynak gücü de tüketilmez).

Yük akımı arttıkça verim doğrusal bir yasaya göre azalır.

Kısa devre modunda verimlilik sıfırdır (yararlı güç yoktur ve kaynak tarafından geliştirilen güç tamamen kaynak tarafından tüketilir).

Yukarıdakileri özetleyerek sonuçlar çıkarabiliriz.

Bir elektrik veya elektronik devrede iki tür eleman vardır: pasif ve aktif. Aktif eleman devreye - aküye, jeneratöre - sürekli olarak enerji sağlama kapasitesine sahiptir. Pasif elemanlar - dirençler, kapasitörler, indüktörler, yalnızca enerji tüketir.

Güncel kaynak nedir

Akım kaynağı, bir devreye sürekli olarak elektrik sağlayan bir cihazdır. Doğru akım ve alternatif akım kaynağı olabilir. Piller doğru akım kaynaklarıdır ve elektrik prizleri alternatif akım kaynaklarıdır.

Güç kaynaklarının en ilginç özelliklerinden biri– elektrik dışı enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilirler, örneğin:

pillerdeki kimyasal;
jeneratörlerde mekanik;
güneş enerjisi vb.

Elektrik kaynakları ikiye ayrılır:

Bağımsız;
Bağımlı (kontrollü), çıkışı devrenin herhangi bir yerindeki voltaja veya akıma bağlı olan, sabit veya zamanla değişen. Elektronik cihazlar için eşdeğer güç kaynakları olarak kullanılır.

Devre yasalarından ve analizinden bahsederken, elektrik güç kaynaklarının genellikle ideal olduğu, yani teorik olarak düz bir çizgiyle temsil edilen özelliklere sahipken, kayıpsız sonsuz miktarda enerji sağlayabildiği düşünülür. Ancak gerçek veya pratik kaynaklarda her zaman çıktılarını etkileyen bir iç direnç vardır.

Önemli! SP'ler ancak aynı voltaj değerine sahip olmaları durumunda paralel bağlanabilir. Seri bağlantı çıkış voltajını etkileyecektir.

Güç kaynağının iç direnci devreye seri bağlı olarak temsil edilir.

Akım kaynağı gücü ve iç direnç

Pilin bir emk E'ye ve bir iç dirence r sahip olduğu ve R direncine sahip bir harici dirence bir I akımı sağladığı basit bir devreyi düşünelim. Dış direnç herhangi bir aktif yük olabilir. Devrenin temel amacı, enerjiyi aküden yüke aktarmak ve burada bir odayı aydınlatmak gibi faydalı bir şey yapmaktır.

Yararlı gücün dirence bağımlılığını türetebilirsiniz:

Devrenin eşdeğer direnci R + r'dir (yük direnci harici yüke seri bağlı olduğundan);
Devrede akan akım şu ifadeyle belirlenecektir:

EMF çıkış gücü:

Rych. = E x I = E²/(R + r);

Dahili akü direncinde ısı olarak dağıtılan güç:

Pr = I² x r = E² x r/(R + r)²;

Yüke iletilen güç:

P(R) = I² x R = E² x R/(R + r)²;

Rych. = Pr + P(R).

Böylece pilin çıkış enerjisinin bir kısmı, iç direnç yoluyla ısının yayılması nedeniyle anında kaybolur.

Artık P(R)'nin R'ye bağımlılığını çizebilir ve faydalı gücün hangi yükte maksimum değerini alacağını öğrenebilirsiniz. Bir ekstremum için fonksiyon analiz edilirken, R arttıkça P(R)'nin, R'nin r'ye eşit olmadığı noktaya kadar monoton olarak artacağı ortaya çıkar. Bu noktada faydalı güç maksimum olacak ve daha sonra R'nin daha da artmasıyla monoton bir şekilde azalmaya başlayacaktır.

P(R)max = E²/4r, R = r olduğunda. Bu durumda I = E/2r.

Önemli! Bu, elektrik mühendisliğinde çok önemli bir sonuçtur. Güç kaynağı ile harici yük arasındaki enerji aktarımı, yük direnci akım kaynağının iç direnciyle eşleştiğinde en verimli şekilde gerçekleşir.

Yük direnci çok yüksekse, devreden geçen akım, yüke kayda değer bir oranda enerji aktaracak kadar küçüktür. Yük direnci çok düşükse, çıkış enerjisinin çoğu güç kaynağının içinde ısı olarak dağılır.

Bu duruma koordinasyon denir. Kaynak empedansı ile harici yükün eşleştirilmesine bir örnek, bir ses amplifikatörü ve hoparlördür. Amplifikatörün çıkış empedansı Zout 4 ila 8 ohm arasında ayarlanırken hoparlörün nominal giriş empedansı Zin yalnızca 8 ohm'dur. Daha sonra amplifikatörün çıkışına 8 ohm'luk bir hoparlör bağlanırsa hoparlörü 8 ohm'luk bir yük olarak görecektir. İki adet 8 ohm'luk hoparlörün birbirine paralel bağlanması, tek bir 4 ohm'luk hoparlörü çalıştıran bir amplifikatöre eşdeğerdir ve her iki konfigürasyon da amplifikatörün çıkış özellikleri dahilindedir.

Mevcut kaynak verimliliği

Elektrik akımıyla iş yapıldığında enerji dönüşümleri meydana gelir. Kaynağın yaptığı işin tamamı, tüm elektrik devresi boyunca enerji dönüşümlerine gider ve yararlı iş yalnızca güç kaynağına bağlı devrede yapılır.

Mevcut kaynağın verimliliğinin niceliksel değerlendirmesi, işin hızını belirleyen en önemli göstergeye göre yapılır, – güç:

IP'nin çıkış gücünün tamamı enerji tüketicisi tarafından kullanılmaz. Tüketilen enerjinin kaynak tarafından sağlanan enerjiye oranı verimlilik formülüdür:

η = faydalı güç/çıkış gücü = Ppol./Pout.

Önemli! Ppol'dan beri. neredeyse her durumda Pout'tan küçük olduğunda η 1'den büyük olamaz.

Bu formül, kuvvetler yerine ifadeler konularak dönüştürülebilir:

Kaynak çıkış gücü:

Rych. = I x E = I² x (R + r) x t;

Tüketilen enerji:

Rpol. = I x U = I² x R x t;

Katsayı:

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

Yani, bir akım kaynağının verimliliği dirençlerin oranıyla belirlenir: iç ve yük.

Verimlilik göstergesi genellikle yüzde olarak kullanılır. Daha sonra formül şu şekli alacaktır:

η = R/(R + r) x %100.

Ortaya çıkan ifadeden, eğer eşleşme koşulu karşılanırsa (R = r), η = (R/2 x R) x %100 = %50 katsayısının olduğu açıktır. Aktarılan enerji en verimli olduğunda, güç kaynağının verimliliği yalnızca %50'dir.

Bu katsayı kullanılarak çeşitli bireysel girişimcilerin ve elektrik tüketicilerinin verimliliği değerlendirilir.

Verimlilik değerlerine örnekler:

gaz türbini – %40;
güneş pili – %15-20;
lityum iyon pil – %89-90;
elektrikli ısıtıcı – %100'e yakın;
akkor lamba – %5-10;
LED lamba – %5-50;
soğutma üniteleri – %20-50.

Yapılan işin türüne bağlı olarak farklı tüketiciler için faydalı güç göstergeleri hesaplanır.

Video

Akım kaynağının gücünün ve verimliliğinin yüke bağımlılığı

Cihazlar ve aksesuarlar: laboratuvar paneli, iki pil, miliampermetre, voltmetre, değişken dirençler.

Giriiş. En yaygın kullanılan doğru akım kaynakları galvanik hücreler, piller ve redresörlerdir. Elektrik enerjisine ihtiyaç duyan kısmı (ampul, radyo, mikro hesap makinesi vb.) akım kaynağına bağlayalım. Elektrik devresinin bu kısmına genellikle yük denir. Yükün bir miktar elektriksel direnci var R ve kaynaktan gelen akımı tüketir BEN(Şekil 1).

Yük, elektrik devresinin dış kısmını oluşturur. Ancak devrenin bir de iç kısmı var; bu aslında akım kaynağının kendisi, elektriksel direnci var R, içinden aynı akım akıyor BEN. Devrenin iç ve dış bölümleri arasındaki sınır, tüketicinin bağlı olduğu akım kaynağının “+” ve “-” terminalleridir.

Şekil 1'de mevcut kaynak kesikli bir taslakla kaplanmıştır.

Elektromotor kuvvete sahip akım kaynağı e gücü belirlenen kapalı bir devrede bir akım oluşturur Ohm kanunu:

Akım dirençlerden geçtiğinde R Ve R içlerinde termal enerji açığa çıkar, belirlenir kanunen Joule-Lenz. Devrenin dış kısmındaki güç R e - Harici güç

Bu güç kullanışlı.

İçerideki güç R Ben – dahili güç. Kullanılamaz ve bu nedenle kayıplar kaynak gücü

Tam dolu mevcut kaynak gücü R bu iki terimin toplamı,

Tanımlardan (2,3,4) görülebileceği gibi, güçlerin her biri hem akan akıma hem de devrenin karşılık gelen kısmının direncine bağlıdır. Bu bağımlılığı ayrı ayrı ele alalım.

Güç bağımlılığıP e , P Ben , P yük akımından.

Ohm kanunu (1) dikkate alınarak toplam güç şu şekilde yazılabilir:

Böylece, Kaynağın toplam gücü doğru orantılıdır anlık tüketim.

Yükte serbest bırakılan güç ( harici), Orada

İki durumda sıfıra eşittir:

1) ben = 0 ve 2) E-Ir = 0. (7)

İlk koşul açık devre için geçerlidir: R , ikincisi sözde karşılık gelir kısa devre harici devre direnci olduğunda kaynak R = 0 . Bu durumda devredeki akım (bkz. formül (1)) en büyük değerine ulaşır – kısa devre akımı.

Bu akımda tam dolu güç en büyük hale gelir

R not = EI kısa devre =E 2 / R. (9)

Ancak, hepsi öne çıkıyor kaynağın içinde.

Dış gücün hangi koşullar altında ortaya çıktığını öğrenelim. maksimum. Güç bağımlılığı P e akımdan (bkz. formül (6)) parabolik:

Fonksiyonun maksimumunun konumu şu koşula göre belirlenir:

dP e /dI = 0, dP e /dI = E – 2Ir.

Yararlı güç akımda maksimum değerine ulaşır

kısa devre akımının (8) yarısı kadardır (bkz. Şekil 2):

Bu akımdaki harici güç

(12)

onlar. maksimum harici güç, kaynağın maksimum toplam gücünün dörtte biridir.

Akım sırasında iç direnç tarafından açığa çıkan güç BEN maksimum şu şekilde tanımlanır:

, (13)

onlar. aynı zamanda mevcut kaynağın maksimum toplam gücünün dörtte biridir. Şu anda BEN maksimum

P e = P Ben . (14)

Devredeki akım en büyük değerine ulaştığında BEN kısa devre , dahili güç

onlar. kaynağın en yüksek gücüne (9) eşittir. Bu, kaynağın tüm gücünün kendisine tahsis edildiği anlamına gelir. dahili Elbette mevcut kaynağın güvenliği açısından zararlı olan direnç.

Bağımlılık grafiğinin karakteristik noktaları P e = P e (BEN) Şekil 2'de gösterilmiştir. 2.

Yeterlik mevcut kaynağın çalışması tahmin edilir yeterlik. Verimlilik, faydalı gücün kaynağın toplam gücüne oranıdır:

 = P e / P.

Formül (6) kullanılarak verimlilik ifadesi şu şekilde yazılabilir:

. (15)

Formül (1)'den açıkça görülmektedir ki e – IR = IR gerginlik var sen Dış direnç konusunda. Bu nedenle verimlilik

 = sen/ e . (16)

İfadeden (15) aynı zamanda şu sonuç çıkar:

 = (17)

onlar. Kaynağın verimliliği devredeki akıma bağlıdır ve akımda birliğe eşit en yüksek değere yönelir. BEN  0 (Şek. 3) . Akım arttıkça verim doğrusal olarak azalır ve devredeki akımın en yüksek olduğu kısa devre sırasında sıfıra gider. BEN kısa devre = e/ R .

Harici gücün akıma (6) bağımlılığının parabolik doğasından, yükte aynı gücün olduğu sonucu çıkar. P e devrede iki farklı akım değerinde elde edilebilmektedir. Formül (17) ve grafikten (Şekil 3) kaynaktan daha yüksek verim elde etmek için, bu katsayının daha yüksek olduğu daha düşük yük akımlarında çalışmanın tercih edildiği açıktır.

2.Güç bağımlılığıP e , P Ben , P Yük direncinden.

Hadi düşünelim bağımlılık eksiksiz, kullanışlı ve dahili harici güç rezistansR EMF'li kaynak devresinde e ve iç direnç R.

Tam dolu Akım (1) ifadesini formül (5)'te değiştirirsek, kaynağın geliştirdiği güç aşağıdaki gibi yazılabilir:

Yani toplam güç yük direncine bağlıdır R. Yük direncinin sıfıra düştüğü kısa devre sırasında en yüksektir (9). Artan yük direnci ile R Toplam güç azalır ve sıfıra yaklaşır. R   .

Dış dirençte öne çıkıyor

(19)

Harici güç R e toplam gücün bir parçasıdır R ve değeri direnç oranına bağlıdır R/(R+ R) . Kısa devre sırasında harici güç sıfırdır. Direnç arttıkça Rönce artar. Şu tarihte: R  R dış güç tam büyüklükte olma eğilimindedir. Ancak toplam güç azaldığı için yararlı gücün kendisi de küçülür (bkz. formül 18). Şu tarihte: R  toplam güç gibi dış güç de sıfıra eğilimlidir.

Bu kaynaktan alınacak yük direnci ne olmalıdır? maksimum harici (faydalı) güç (19)?

Bu fonksiyonun maksimumunu şu koşuldan bulalım:

Bu denklemi çözersek şunu elde ederiz: R maksimum = R.

Böylece, Direnci akım kaynağının iç direncine eşitse, harici devrede maksimum güç serbest bırakılır. Bu koşul altında devredeki akım eşittir e/2 R, onlar. kısa devre akımının yarısı (8). Bu dirençte maksimum faydalı güç

(21)

bu yukarıda elde edilenle örtüşmektedir (12).

Kaynağın iç direncinde açığa çıkan güç

(22)

Şu tarihte: R P Ben  P, ve ne zaman R=0 en büyük değerine ulaşır P Ben not = P not = e 2 / R. Şu tarihte: R= R dahili güç yarı dolu, P Ben = P/2 . Şu tarihte: R R neredeyse dolu olanla aynı şekilde azalır (18).

Verimliliğin devrenin dış kısmının direncine bağımlılığı şu şekilde ifade edilir:

 = (23)

Ortaya çıkan formülden, yük direnci sıfıra yaklaştıkça verimliliğin sıfıra doğru yöneldiği ve yük direnci arttıkça verimliliğin birliğe eşit en yüksek değere doğru yöneldiği anlaşılmaktadır. R R. Ancak yararlı güç neredeyse aynı oranda azalır. 1/ R (bkz. formül 19).

Güç R e maksimum değerine ulaşır R maksimum = R, formül (23)'e göre verimlilik eşittir,  = R/(R+ R) = 1/2. Böylece, Maksimum faydalı gücü elde etme koşulu, en yüksek verimliliği elde etme koşuluyla örtüşmez.

Dikkate alınması gereken en önemli sonuç, kaynak parametrelerinin yükün doğasıyla en uygun şekilde eşleştirilmesidir. Burada üç alan ayırt edilebilir: 1) R R, 2)R R, 3) R R. Birinci bu durum, örneğin elektronik saatlerde, mikro hesap makinelerinde, kaynaktan uzun süre düşük güce ihtiyaç duyulduğu durumlarda ortaya çıkar. Bu tür kaynakların boyutları küçüktür, içlerindeki elektrik enerjisi arzı küçüktür, ekonomik olarak harcanması gerekir, dolayısıyla yüksek verimlilikle çalışmaları gerekir.

Saniye durum - kaynağın tüm gücünün ve kaynağı yüke bağlayan tellerin serbest bırakıldığı yükte kısa devre. Bu aşırı ısınmaya yol açar ve yangınların ve yangınların oldukça yaygın bir nedenidir. Bu nedenle yüksek güçlü akım kaynaklarının (dinamolar, piller, redresörler) kısa devre yapması son derece tehlikelidir.

İÇİNDE üçüncü durumda en azından bir süre kaynaktan maksimum güç almak isterler. kısaörneğin bir arabanın motorunu elektrikli marş motoruyla çalıştırırken verimlilik değeri o kadar önemli değildir. Marş motoru kısa bir süre için açılır. Kaynağın bu modda uzun süreli çalışması pratikte kabul edilemez, çünkü araç aküsünün hızlı boşalmasına, aşırı ısınmasına ve diğer sorunlara yol açar.

Kimyasal akım kaynaklarının istenilen modda çalışmasını sağlamak için birbirlerine belirli bir şekilde pil adı verilen şekilde bağlanırlar. Pildeki elemanlar seri, paralel veya karışık devrede bağlanabilir. Bu veya bu bağlantı şeması, yük direnci ve tüketilen akım miktarına göre belirlenir.

Enerji santrallerinin en önemli işletme gereksinimi yüksek verimdir. Formül (23)'ten, akım kaynağının iç direncinin yük direnciyle karşılaştırıldığında küçük olması durumunda verimliliğin birlik eğiliminde olduğu açıktır.

Paralel olarak, sahip olan elemanları bağlayabilirsiniz. aynısı EMF. Bağlıysa N aynı elemanlar, o zaman böyle bir pilden akım alabilirsiniz

Burada R 1 – bir elemanın direnci, e 1 – Bir elementin EMF'si.

Böyle bir bağlantının düşük dirençli yüklerle kullanılması avantajlıdır; en R R. Pilin paralel bağlandığında toplam iç direnci azaldığından N Bir elemanın direnci ile karşılaştırıldığında, yük direncine yakın hale getirilebilir. Bu sayede kaynağın verimliliği artar. Artışlar N Pil elemanlarının süreleri ve enerji kapasitesi.

 R o zaman aküdeki elemanları seri olarak bağlamak daha karlı olur. Bu durumda pilin emk'si N bir elemanın EMF'sinden kat daha büyük ve gerekli akım kaynaktan alınabiliyor

Amaç bu laboratuvar çalışması deneysel doğrulama Yukarıda elde edilen teorik sonuçlar, toplam, iç ve dış (net) gücün ve kaynağın verimliliğinin hem tüketilen akımın gücüne hem de yük direncine bağımlılığına ilişkindir.

Kurulumun açıklaması. Akım kaynağının çalışma özelliklerini incelemek için diyagramı Şekil 2'de gösterilen bir elektrik devresi kullanılır. 4. Akım kaynağı olarak birbirine bağlanan iki NKN-45 alkalin pil kullanılır. sırayla bir bataryaya bir direnç aracılığıyla R kaynağın iç direncinin modellenmesi.

Dahil edilmesi yapay olarak Pillerin iç direncini arttırır, bu da 1) kısa devre moduna geçerken onları aşırı yükten korur ve 2) deneycinin isteği üzerine kaynağın iç direncini değiştirmeyi mümkün kılar. Yük olarak (harici devre direnci) p
iki değişken direnç kullanılır R 1 Ve R 2 . (biri kaba, diğeri ince) geniş bir aralıkta düzgün akım regülasyonu sağlar.

Tüm aletler bir laboratuvar paneli üzerine monte edilmiştir. Dirençler panelin altına sabitlenmiştir, kontrol düğmeleri ve terminalleri üstte bulunur ve yanında ilgili yazılar bulunur.

Ölçümler. 1. Anahtarı takın P nötr konuma getirin, değiştirin VC açık. Direnç düğmelerini durana kadar saat yönünün tersine çevirin (bu, en yüksek yük direncine karşılık gelir).

Elektrik devresini şemaya göre monte edin (Şek. 4), şimdilik katılıyorum güncel kaynaklar.

Birleştirilmiş devreyi bir öğretmen veya laboratuvar asistanı tarafından kontrol ettikten sonra pilleri bağlayın. e 1 Ve e 2 , kutupluluğu gözlemleyerek.

Kısa devre akımını ayarlayın. Bunu yapmak için anahtarı ayarlayın P konum 2'ye (harici direnç sıfırdır) ve bir direnç kullanarak R miliammetre iğnesini cihaz ölçeğinin sınır (en sağ) bölümüne - 75 veya 150 mA - ayarlayın. Direnç sayesinde R laboratuvar kurulumunda var düzenleme imkanı akım kaynağının iç direnci. Aslında iç direnç bu tip kaynaklar için sabit bir değerdir ve değiştirilemez.

Anahtarı ayarlayın P yerleştirmek 1 böylece harici direnç (yük) açılır R= R 1 + R 2 kaynak devresine.

Dirençler kullanılarak devredeki akımın 5...10 mA boyunca en yüksek değerden en düşüğe doğru değiştirilmesi R 1 Ve R 2 , miliampermetre ve voltmetre okumalarını kaydedin (yük voltajı sen) masaya.

Anahtarı ayarlayın P nötr konuma. Bu durumda, akım kaynağına, kaynağın iç direncine kıyasla oldukça büyük bir dirence sahip olan yalnızca bir voltmetre bağlanır, bu nedenle voltmetre okuması, kaynağın emf'sinden biraz daha az olacaktır. Kesin değerini belirlemenin başka bir yolu olmadığından voltmetre okumasını şu şekilde almak kalır: e. (Bu konuda daha fazla bilgi için 311 numaralı laboratuvara bakın.)

kişi başı	mA	P e ,	P Ben ,	R,

Sonuçların işlenmesi. 1. Her mevcut değer için şunu hesaplayın:

formül (5)'e göre toplam güç,

formüle göre harici (faydalı) güç,

orandan dahili güç

Ohm kanununa göre devrenin dış kısmının direnci R= sen/ BEN,

Formül (16)'ya göre mevcut kaynağın verimliliği.

Bağımlılık grafikleri oluşturun:

akımdan toplam, faydalı ve dahili güç BEN (bir tablette),

Direnişten elde edilen toplam, faydalı ve dahili güç R(ayrıca bir tablette); grafiğin yalnızca düşük dirençli kısmına karşılık gelen kısmını oluşturmak ve yüksek dirençli bölgede 15 üzerinden 4-5 deneysel noktayı atmak daha mantıklıdır,

Mevcut tüketime karşı kaynak verimliliği BEN,

Verimliliğe karşı yük direnci R.

Grafiklerden P e itibaren BEN Ve P e itibaren R harici devredeki maksimum net gücü belirleyin P e maks.

Grafikten P e itibaren R akım kaynağının iç direncini belirlemek R.

Grafiklerden P e itibaren BEN Ve P e itibaren R mevcut kaynağın verimliliğini bulun BEN maksimum ve R maksimum .

Kontrol soruları

1.Çalışmada kullanılan elektrik devresinin şemasını çiziniz.

2. Güncel kaynak nedir? Yük nedir? Zincirin iç kısmı nedir? Zincirin dış kısmı nerede başlayıp nerede bitiyor? Değişken direnç neden kuruludur? R ?

3. Dış, faydalı, iç, toplam güç ne denir? Ne kadar güç kaybedilir?

4. Bu çalışmada faydalı gücün aşağıdaki formülü kullanarak hesaplanması neden önerildi? P e = İÜ ve formül (2)'ye göre değil mi? Bu önerileri gerekçelendirin.

5. Hem gücün akıma hem de yük direncine bağımlılığını incelerken, elde ettiğiniz deneysel sonuçları metodolojik kılavuzda verilen hesaplanan sonuçlarla karşılaştırın.

Kaynaklar akımÖzet >> Fizik

devam ediyor itibaren 3 ila 30 dakika. bağımlılıklar itibaren sıcaklık... güç(1,2 kW/kg'a kadar). Deşarj süresi 15 dakikayı geçmez. 2.2. Ampul kaynaklar akım...titreşimleri yumuşatmak için yükler güç sistemlerinde... nispeten düşük değerlere atfedilmelidir Yeterlik(%40-45) ve...

Güç elektrik devrelerinde harmonik salınımlar

Ders >> Fizik

... itibaren kaynak V yük gerekli ortalamanın gelmesi güç. Karmaşık stresler ve akıntılar ... yük ve jeneratör tarafından geliştirildi güç,  = 0,5'e eşittir. Artan RH ile – ortalama güç azalıyor ama büyüyor Yeterlik. Takvim bağımlılıklar Yeterlik ...

Özet >> İletişim ve iletişim

... güç tüketilen cihazlar güç cihazlar - izin günü güç cihazlar - Yeterlik cihazlar Kabul et Yeterlik...hangisinde bağımlılıklar itibaren düzenleme derinliği... ne olursa olsun sabit itibaren değişiklikler akım yükler. sen kaynaklar ile yemek...

Ders >> Fizik

... güç UPS'ler bölünmüştür Kaynaklar kesintisiz güç kaynağı küçük güç(tam olarak güç ... itibaren piller, eksi – azaltma Yeterlik ... akım nominal değerle karşılaştırıldığında akım yükler. ... 115V bağımlılıklar itibaren yükler; Çekici bir görünüm...

Akım kaynağının devrenin tamamında geliştirdiği güce denir. tam güç.

Formülle belirlenir

burada P rev, tüm devrede akım kaynağı tarafından geliştirilen toplam güçtür, W;

E-ah. d.s. kaynak, içinde;

I devredeki akımın büyüklüğüdür, a.

Genel olarak bir elektrik devresi, dirençli bir dış bölümden (yük) oluşur. R ve dirençli iç bölüm R0(mevcut kaynağın direnci).

Toplam güç ifadesindeki e değerinin değiştirilmesi. d.s. Devrenin bölümlerindeki voltajlar aracılığıyla şunu elde ederiz:

Büyüklük kullanıcı arayüzü devrenin (yük) dış kısmında geliştirilen güce karşılık gelir ve denir faydalı güç P katı =UI.

Büyüklük sen o ben kaynağın içinde gereksiz yere harcanan güce karşılık gelir, denir güç kaybı Po =Sen ya da ben.

Böylece toplam güç, faydalı güç ile kayıp gücün toplamına eşittir. P ob =P kat +P 0.

Faydalı gücün kaynağın ürettiği toplam güce oranına verimlilik denir, verimlilik olarak kısaltılır ve η ile gösterilir.

Aşağıdaki tanımdan

Her koşulda verimlilik η ≤ 1.

Gücü devre bölümlerinin akım ve direnci cinsinden ifade edersek, şunu elde ederiz:

Dolayısıyla verimlilik, kaynağın iç direnci ile tüketicinin direnci arasındaki ilişkiye bağlıdır.

Tipik olarak elektrik verimliliği yüzde olarak ifade edilir.

Pratik elektrik mühendisliği için iki soru özellikle ilgi çekicidir:

1. En büyük faydalı gücü elde etmenin koşulu

2. En yüksek verimi elde etmenin koşulu.

En büyük faydalı gücü elde etme koşulu (yükteki güç)

Yük direnci akım kaynağının direncine eşitse, elektrik akımı en büyük faydalı gücü (yükteki güç) geliştirir.

Bu maksimum güç, akım kaynağının tüm devrede geliştirdiği toplam gücün yarısına (%50) eşittir.

Gücün yarısı yükte, yarısı da akım kaynağının iç direncinde geliştirilir.

Yük direncini azaltırsak yükte geliştirilen güç azalacak ve akım kaynağının iç direncinde geliştirilen güç artacaktır.

Bu nedenle, kısa devreye yakın ve yüksüz modlarda, ilk durumda düşük voltaj nedeniyle, ikinci durumda ise düşük akım nedeniyle faydalı güç küçüktür.

En yüksek verimi elde etmenin koşulu

Verimlilik faktörü (verimlilik) boşta %100'dür (bu durumda faydalı güç açığa çıkmaz, ancak aynı zamanda kaynak gücü de tüketilmez).

Yük akımı arttıkça verim doğrusal bir yasaya göre azalır.

Kısa devre modunda verimlilik sıfırdır (yararlı güç yoktur ve kaynak tarafından geliştirilen güç tamamen kaynak tarafından tüketilir).

Yukarıdakileri özetleyerek sonuçlar çıkarabiliriz.