Źródła energii elektrycznej: opis, rodzaje i cechy

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Źródła energii elektrycznej w każdej miejscowości różnią się sposobem jej odbioru. Tak więc na stepach bardziej celowe jest wykorzystanie siły wiatru lub zamiana ciepła po spaleniu paliwa, gazu. W górach, gdzie są rzeki, budowane są tamy, a woda napędza gigantyczne turbiny. Siłę elektromotoryczną uzyskuje się prawie wszędzie kosztem innych energii naturalnych.

Skąd pochodzi żywność konsumpcyjna

Źródła energii elektrycznej otrzymują napięcie po przekształceniu siły wiatru, ruchu kinetycznego, przepływu wody, wyniku reakcji jądrowej, ciepła ze spalania gazu, paliwa lub węgla. Elektrownie cieplne i hydroelektrownie są szeroko rozpowszechnione. Liczba elektrowni jądrowych stopniowo spada, ponieważ nie są one całkowicie bezpieczne dla osób mieszkających w pobliżu.

Można zastosować reakcję chemiczną, obserwujemy te zjawiska w akumulatorach samochodowych i sprzęcie AGD. Baterie do telefonów działają na tej samej zasadzie. Owiewki wiatrowe stosowane są w miejscach o stałym wietrze, gdzie źródła energii elektrycznej zawierają w konstrukcji konwencjonalny generator dużej mocy.

Czasami jedna stacja nie wystarcza do zasilania całego miasta,i źródła energii elektrycznej są połączone. Tak więc panele słoneczne są instalowane na dachach domów w ciepłych krajach, które zasilają poszczególne pomieszczenia. Stopniowo źródła przyjazne środowisku będą zastępować stacje zanieczyszczające atmosferę.

W samochodach

Akumulator w transporcie nie jest jedynym źródłem energii elektrycznej. Obwody samochodu zostały zaprojektowane w taki sposób, że podczas jazdy rozpoczyna się proces zamiany energii kinetycznej na energię elektryczną. Dzieje się tak za sprawą generatora, w którym obrót cewek wewnątrz pola magnetycznego powoduje pojawienie się siły elektromotorycznej (EMF).

W sieci zaczyna płynąć prąd, ładując akumulator, którego czas trwania zależy od jego pojemności. Ładowanie rozpoczyna się natychmiast po uruchomieniu silnika. Oznacza to, że energia jest wytwarzana przez spalanie paliwa. Ostatnie wydarzenia w przemyśle motoryzacyjnym umożliwiły wykorzystanie pola elektromagnetycznego jako źródła energii elektrycznej w ruchu drogowym.

W pojazdach elektrycznych potężne akumulatory chemiczne generują prąd w obwodzie zamkniętym i służą jako źródło zasilania. Tutaj obserwuje się proces odwrotny: w cewkach układu napędowego powstaje pole elektromagnetyczne, które powoduje kręcenie się kół. Prądy w obwodzie wtórnym są ogromne, proporcjonalne do prędkości przyspieszania i masy samochodu.

Zasada cewki z magnesem

Prąd przepływający przez cewkę powoduje zmienny strumień magnetyczny. On z kolei wywiera na magnesy siłę wyporu, która wymusza ramkę dwomaobracaj się z magnesami o przeciwnej polaryzacji. W ten sposób źródła energii elektrycznej służą jako węzeł do ruchu samochodów.

Proces odwrotny, kiedy rama z magnesem obraca się wewnątrz uzwojeń, dzięki energii kinetycznej, pozwala na przekształcenie zmiennego strumienia magnetycznego na siłę elektromotoryczną cewek. Ponadto w obwodzie zainstalowane są stabilizatory napięcia, zapewniające wymaganą wydajność sieci zasilającej. Zgodnie z tą zasadą energia elektryczna wytwarzana jest w elektrowniach wodnych, elektrowniach cieplnych.

EMF w obwodzie pojawia się również w zwykłym obwodzie zamkniętym. Istnieje tak długo, jak do przewodnika przykładana jest różnica potencjałów. Siła elektromotoryczna jest potrzebna do opisania właściwości źródła energii. Fizyczna definicja tego terminu brzmi tak: pole elektromagnetyczne w obwodzie zamkniętym jest proporcjonalne do działania sił zewnętrznych, które przemieszczają pojedynczy ładunek dodatni przez całe ciało przewodnika.

Wzór E=IR - brana jest pod uwagę rezystancja całkowita, na którą składa się rezystancja wewnętrzna źródła zasilania oraz wyniki zsumowania rezystancji zasilanego odcinka obwodu.

Ograniczenia dotyczące instalacji podstacji

Każdy przewodnik, przez który przepływa prąd, generuje pole elektryczne. Źródłem energii jest emiter fal elektromagnetycznych. Wokół potężnych instalacji, w podstacjach lub w pobliżu agregatów prądotwórczych ma to wpływ na ludzkie zdrowie. Dlatego podjęto działania mające na celu ograniczenie projektów budowlanych w pobliżu budynków mieszkalnych.

Wł. Na poziomie legislacyjnym ustalane są stałe odległości od obiektów elektrycznych, poza którymi żywy organizm jest bezpieczny. Budowa potężnych podstacji w pobliżu domów i na drogach ludzi jest zabroniona. Potężne instalacje muszą mieć ogrodzenia i zamknięte wejścia.

Linie wysokiego napięcia są montowane wysoko nad budynkami i wyprowadzane z osiedli. Aby wyeliminować wpływ fal elektromagnetycznych na tereny mieszkalne, źródła energii są zamykane uziemionymi metalowymi ekranami. W najprostszym przypadku używana jest siatka druciana.

Jednostki miary

Każda wartość źródła energii i obwodu jest opisana wartościami ilościowymi. Ułatwia to zadanie projektowania i obliczania obciążenia dla określonego zasilacza. Jednostki miary są ze sobą powiązane prawami fizycznymi.

Jednostki zasilaczy są następujące:

• Opór: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• Reaktywność i impedancja: X i Z - Ohm.
• Prąd: I - Amp.
• Napięcie: U - Napięcie
• Moc: P - W.

Budowanie szeregowych i równoległych obwodów zasilania

Obliczanie łańcucha staje się bardziej skomplikowane, jeśli podłączonych jest kilka rodzajów źródeł energii elektrycznej. Uwzględniana jest rezystancja wewnętrzna każdej gałęzi i kierunek prądu płynącego przez przewodniki. Aby zmierzyć siłę elektromotoryczną każdego źródła osobno, musisz otworzyć obwód i zmierzyć potencjał bezpośrednio na zaciskach akumulatora zasilającego za pomocą urządzenia - woltomierza.

Gdy obwód jest zamknięty, urządzenie pokaże spadek napięcia, który ma mniejszą wartość. Często potrzebne są różne źródła, aby uzyskać niezbędne składniki odżywcze. W zależności od zadania można użyć kilku typów połączeń:

• Sekwencyjny. EMF obwodu każdego źródła jest dodawany. Tak więc przy użyciu dwóch akumulatorów o wartości nominalnej 2 V w wyniku połączenia uzyskują 4 V.
• Równolegle. Ten typ służy do zwiększenia pojemności źródła, odpowiednio, zapewnia dłuższą żywotność baterii. EMF obwodu z tym połączeniem nie zmienia się przy równych parametrach baterii. Ważne jest, aby przestrzegać biegunowości połączenia.
• Połączenia kombinowane są rzadko używane, ale w praktyce się zdarzają. Obliczenie wynikowego pola elektromagnetycznego wykonuje się dla każdej indywidualnej sekcji zamkniętej. Bierze się pod uwagę polaryzację i kierunek prądu gałęzi.

Ohm zasilania

Wewnętrzna rezystancja źródła energii elektrycznej jest brana pod uwagę w celu określenia wynikowego pola elektromagnetycznego. Ogólnie siłę elektromotoryczną oblicza się ze wzoru E=IR + Ir. Tutaj R jest oporem konsumenta, a r jest oporem wewnętrznym. Spadek napięcia jest obliczany zgodnie z następującą zależnością: U=E - Ir.

Prąd płynący w obwodzie jest obliczany zgodnie z prawem Ohma całego obwodu: I=E/(R + r). Opór wewnętrzny może wpływać na siłę prądu. Aby temu zapobiec, źródło jest wybierane dla obciążenia zgodnie znastępująca zasada: wewnętrzna rezystancja źródła musi być znacznie mniejsza niż całkowita całkowita rezystancja konsumentów. Wtedy nie jest konieczne branie pod uwagę jego wartości ze względu na mały błąd.

Jak zmierzyć rezystancję zasilania?

Ponieważ źródła i odbiorniki energii elektrycznej muszą być dopasowane, od razu pojawia się pytanie: jak zmierzyć rezystancję wewnętrzną źródła? W końcu nie można połączyć się omomierzem z kontaktami z dostępnymi na nich potencjałami. Aby rozwiązać ten problem, stosuje się pośrednią metodę pobierania wskaźników - wymagane są wartości dodatkowych wielkości: prąd i napięcie. Obliczenia wykonuje się według wzoru r=U/I, gdzie U jest spadkiem napięcia na rezystancji wewnętrznej, a I prądem w obwodzie pod obciążeniem.

Spadek napięcia jest mierzony bezpośrednio na zaciskach zasilania. Do obwodu podłączony jest rezystor o znanej wartości R. Przed wykonaniem pomiarów należy za pomocą woltomierza ustalić siłę elektromotoryczną źródła z otwartym obwodem - E. Następnie podłącz obciążenie i zapisz odczyty - obciążenie U. i obecny I.

Pożądany spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej U=E − U obciążenia. W rezultacie obliczamy wymaganą wartość r=(E − U obciążenie)/I.