Zdroje elektrickej energie: popis, typy a vlastnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Zdroje elektrickej energie v každej lokalite sa líšia v spôsobe jej prijímania. Takže v stepiach je vhodnejšie využiť silu vetra alebo premeniť teplo po spálení paliva, plynu. V horách, kde sú rieky, sa stavajú priehrady a voda poháňa obrie turbíny. Elektromotorická sila sa získava takmer všade na úkor iných prírodných energií.

Odkiaľ pochádzajú spotrebiteľské potraviny

Elektrické zdroje energie prijímajú napätie po premene sily vetra, kinetického pohybu, prúdenia vody, výsledku jadrovej reakcie, tepla zo spaľovania plynu, paliva alebo uhlia. Rozšírené sú tepelné elektrárne a vodné elektrárne. Počet jadrových elektrární sa postupne znižuje, pretože nie sú úplne bezpečné pre ľudí žijúcich v blízkosti.

Môže sa použiť chemická reakcia, tieto javy vidíme v autobatériách a domácich spotrebičoch. Na rovnakom princípe fungujú aj batérie pre telefóny. Veterné deflektory sa používajú na miestach so stálym vetrom, kde zdroje elektrickej energie obsahujú v konštrukcii konvenčný vysokovýkonný generátor.

Niekedy jedna stanica nestačí na napájanie celého mesta,a zdroje elektrickej energie sú kombinované. Na strechách domov v teplých krajinách sú teda inštalované solárne panely, ktoré napájajú jednotlivé miestnosti. Stanice, ktoré znečisťujú ovzdušie, postupne nahradia ekologické zdroje.

V autách

Akumulátor v doprave nie je jediným zdrojom elektrickej energie. Obvody auta sú navrhnuté tak, že pri jazde začína proces premeny kinetickej energie na elektrickú. Je to spôsobené generátorom, v ktorom rotácia cievok vnútri magnetického poľa generuje vzhľad elektromotorickej sily (EMF).

Sieťou začne tiecť prúd, ktorý nabíja batériu, dĺžka trvania závisí od jej kapacity. Nabíjanie sa spustí ihneď po naštartovaní motora. To znamená, že energia vzniká spaľovaním paliva. Nedávny vývoj v automobilovom priemysle umožnil využitie EMP zdroja elektrickej energie pre dopravu.

V elektrických vozidlách silné chemické batérie generujú prúd v uzavretom okruhu a slúžia ako zdroj energie. Tu je pozorovaný opačný proces: EMF sa vytvára v cievkach hnacieho systému, čo spôsobuje pretáčanie kolies. Prúdy v sekundárnom okruhu sú obrovské, úmerné rýchlosti zrýchlenia a hmotnosti auta.

Princíp cievky s magnetom

Prúd pretekajúci cievkou spôsobuje striedavý magnetický tok. Ten zase pôsobí vztlakovou silou na magnety, ktoré nútia rám dvomaotáčajte magnetmi s opačnou polaritou. Zdroje elektrickej energie teda slúžia ako uzol pre pohyb áut.

Spätný proces, keď sa rám s magnetom otáča vo vnútri vinutia v dôsledku kinetickej energie, vám umožňuje premeniť striedavý magnetický tok na EMF cievok. Ďalej sú v obvode inštalované stabilizátory napätia, ktoré poskytujú požadovaný výkon napájacej siete. Podľa tohto princípu sa elektrina vyrába vo vodných elektrárňach, tepelných elektrárňach.

EMF v okruhu sa objavuje aj v bežnom uzavretom okruhu. Existuje, pokiaľ je na vodič aplikovaný potenciálny rozdiel. Elektromotorická sila je potrebná na opis charakteristík zdroja energie. Fyzikálna definícia termínu znie takto: EMP v uzavretom okruhu je úmerné práci vonkajších síl, ktoré pohybujú jediným kladným nábojom cez celé telo vodiča.

Vzorec E=IR - berie sa do úvahy celkový odpor pozostávajúci z vnútorného odporu zdroja energie a výsledkov sčítania odporu napájanej časti obvodu.

Obmedzenia inštalácie rozvodní

Akýkoľvek vodič, ktorým preteká prúd, vytvára elektrické pole. Zdrojom energie je emitor elektromagnetických vĺn. V okolí výkonných inštalácií, v rozvodniach alebo blízko generátorových agregátov je ovplyvnené ľudské zdravie. Preto boli prijaté opatrenia na obmedzenie stavebných projektov v blízkosti obytných budov.

ZapnutéNa legislatívnej úrovni sú stanovené pevné vzdialenosti od elektrických predmetov, po prekročení ktorých je živý organizmus v bezpečí. Výstavba výkonných rozvodní v blízkosti domov a na trase ľudí je zakázaná. Výkonné inštalácie musia mať ploty a uzavreté vchody.

Vysokonapäťové vedenia sú namontované vysoko nad budovami a vyvedené z osád. Aby sa eliminoval vplyv elektromagnetických vĺn v obytnej zóne, zdroje energie sú uzavreté uzemnenými kovovými clonami. V najjednoduchšom prípade sa používa drôtené pletivo.

Merné jednotky

Každá hodnota zdroja energie a obvodu je opísaná kvantitatívnymi hodnotami. To uľahčuje úlohu navrhovania a výpočtu zaťaženia pre konkrétny napájací zdroj. Jednotky merania sú vzájomne prepojené fyzikálnymi zákonmi.

Jednotky pre napájacie zdroje sú nasledovné:

• Odpor: R - Ohm.
• EMF: E – Volt.
• Reaktívna a impedancia: X a Z - Ohm.
• Aktuálny: I – Amp.
• Napätie: U - Volt.
• Výkon: P - Watt.

Budovanie sériových a paralelných napájacích obvodov

Výpočet reťazca sa skomplikuje, ak je pripojených niekoľko typov zdrojov elektrickej energie. Zohľadňuje sa vnútorný odpor každej vetvy a smer prúdu cez vodiče. Na meranie EMF každého zdroja samostatne bude potrebné rozpojiť obvod a zmerať potenciál priamo na svorkách napájacej batérie prístrojom - voltmetrom.

Keď je obvod uzavretý, zariadenie zobrazí pokles napätia, ktorý má menšiu hodnotu. Na získanie potrebnej výživy je často potrebných viacero zdrojov. V závislosti od úlohy je možné použiť niekoľko typov pripojení:

• Sekvenčné. Pridá sa EMF obvodu každého zdroja. Takže pri použití dvoch batérií s nominálnou hodnotou 2 volty získajú spojením 4 V.
• Paralelné. Tento typ slúži na zvýšenie kapacity zdroja, resp. je tu dlhšia výdrž batérie. EMF obvodu s týmto pripojením sa nemení pri rovnakých hodnotách batérie. Je dôležité dodržať polaritu pripojenia.
• Kombinované pripojenia sa používajú zriedka, ale v praxi sa vyskytujú. Výpočet výsledného EMF sa robí pre každý jednotlivý uzavretý úsek. Do úvahy sa berie polarita a smer prúdu vetiev.

Napájanie v ohmoch

Pri určovaní výsledného EMP sa berie do úvahy vnútorný odpor zdroja elektrickej energie. Vo všeobecnosti sa elektromotorická sila vypočíta podľa vzorca E=IR + Ir. Tu R je odpor spotrebiteľa a r je vnútorný odpor. Úbytok napätia sa vypočíta podľa nasledujúceho vzťahu: U=E - Ir.

Prúd pretekajúci obvodom sa vypočíta podľa Ohmovho zákona o úplnom obvode: I=E/(R + r). Vnútorný odpor môže ovplyvniť silu prúdu. Aby sa to nestalo, zdroj sa pre záťaž vyberá podľanasledujúce pravidlo: vnútorný odpor zdroja musí byť oveľa menší ako celkový celkový odpor spotrebičov. Potom nie je potrebné brať do úvahy jeho hodnotu kvôli malej chybe.

Ako merať ohmy napájacieho zdroja?

Keďže zdroje a prijímače elektrickej energie musia byť zladené, okamžite vyvstáva otázka: ako zmerať vnútorný odpor zdroja? Koniec koncov, nemôžete sa pripojiť pomocou ohmmetra ku kontaktom s potenciálmi, ktoré sú na nich dostupné. Na vyriešenie problému sa používa nepriama metóda snímania indikátorov - sú potrebné hodnoty dodatočných množstiev: prúd a napätie. Výpočet sa robí podľa vzorca r=U/I, kde U je úbytok napätia na vnútornom odpore a I je prúd v obvode pri zaťažení.

Pokles napätia sa meria priamo na svorkách napájacieho zdroja. K obvodu je pripojený odpor známej hodnoty R. Pred meraním je potrebné voltmetrom zafixovať EMF zdroja s otvoreným obvodom - E. Ďalej pripojte záťaž a zaznamenajte hodnoty - záťaž U. a aktuálne I.

Požadovaný pokles napätia na vnútornom odpore U=E − U záťaže. Ako výsledok vypočítame požadovanú hodnotu r=(E − U zaťaženie)/I.