Kilder til elektrisk energi: beskrivelse, typer og funktioner

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Kilder til elektrisk energi i hver lokalitet adskiller sig i den måde, den modtages på. Så i stepperne er det mere hensigtsmæssigt at bruge vindens kraft eller konvertere varme efter afbrænding af brændstof, gas. I bjergene, hvor der er floder, bygges dæmninger og vandet driver gigantiske turbiner. Den elektromotoriske kraft opnås næsten over alt på bekostning af andre naturlige energier.

Hvor forbrugermad kommer fra

Elektriske energikilder modtager spænding efter transformation af vindkraft, kinetisk bevægelse, vandstrøm, resultatet af en nuklear reaktion, varme fra forbrænding af gas, brændstof eller kul. Termiske kraftværker og vandkraftværker er udbredt. Antallet af atomkraftværker er gradvist faldende, da de ikke er helt sikre for folk, der bor i nærheden.

En kemisk reaktion kan bruges, vi ser disse fænomener i bilbatterier og husholdningsapparater. Batterier til telefoner fungerer efter samme princip. Vindafvisere bruges på steder med konstant vind, hvor elektriske energikilder indeholder en konventionel højeffektgenerator i designet.

Nogle gange er én station ikke nok til at drive hele byen,og elektriske energikilder kombineres. Så solpaneler er installeret på tagene af huse i varme lande, som fodrer individuelle rum. Gradvist vil miljøvenlige kilder erstatte stationer, der forurener atmosfæren.

I biler

Batteriet i transport er ikke den eneste kilde til elektrisk energi. Bilens kredsløb er designet på en sådan måde, at når man kører, begynder processen med at konvertere kinetisk energi til elektrisk energi. Dette skyldes generatoren, hvor rotationen af spolerne inde i magnetfeltet genererer udseendet af en elektromotorisk kraft (EMF).

Der begynder at strømme en strøm i netværket og oplader batteriet, hvis varighed afhænger af dets kapacitet. Opladningen starter umiddelbart efter start af motoren. Det vil sige, at energi genereres ved afbrænding af brændstof. Den seneste udvikling i bilindustrien har gjort det muligt at bruge EMF fra en kilde til elektrisk energi til trafik.

I elektriske køretøjer genererer kraftige kemiske batterier strøm i et lukket kredsløb og tjener som strømkilde. Her observeres den omvendte proces: EMF genereres i drivsystemets spoler, som får hjulene til at spinde. Strømmene i det sekundære kredsløb er enorme, proportionale med accelerationshastigheden og bilens vægt.

Princippet med spolen med en magnet

Den strøm, der flyder gennem spolen, forårsager en vekslende magnetisk flux. Han udøver til gengæld en flydekraft på magneterne, som tvinger rammen med torotere med magneter med modsat polaritet. Således tjener kilderne til elektrisk energi som en knude for bilers bevægelse.

Den omvendte proces, når rammen med magneten roterer inde i viklingerne, på grund af kinetisk energi, giver dig mulighed for at konvertere den vekslende magnetiske flux til spolernes EMF. Yderligere er spændingsstabilisatorer installeret i kredsløbet, hvilket giver den nødvendige ydeevne af forsyningsnetværket. Ifølge dette princip genereres elektricitet i vandkraftværker, termiske kraftværker.

EMF i kredsløbet vises også i et almindeligt lukket kredsløb. Den eksisterer, så længe der påføres en potentialforskel på lederen. Elektromotorisk kraft er nødvendig for at beskrive en energikildes egenskaber. Den fysiske definition af begrebet lyder således: EMF i et lukket kredsløb er proportional med arbejdet af eksterne kræfter, der bevæger en enkelt positiv ladning gennem hele lederens krop.

Formel E=IR - der tages højde for total modstand, bestående af strømkildens indre modstand og resultaterne af at tilføje modstanden af kredsløbets fødesektion.

Begrænsninger for installation af understationer

Enhver leder, som strøm løber igennem, genererer et elektrisk felt. Energikilden er en emitter af elektromagnetiske bølger. Rundt om kraftige installationer, i transformerstationer eller i nærheden af generatoranlæg påvirkes menneskers sundhed. Derfor er der truffet foranst altninger for at begrænse byggeprojekter i nærheden af beboelsesejendomme.

TilPå lovgivningsniveau etableres faste afstande til elektriske genstande, ud over hvilke en levende organisme er sikker. Det er forbudt at bygge kraftfulde transformerstationer i nærheden af huse og på ruten for mennesker. Kraftige installationer skal have hegn og lukkede indgange.

Højspændingsledninger er monteret højt over bygningerne og taget ud af bygderne. For at eliminere påvirkningen af elektromagnetiske bølger i boligområdet lukkes energikilder med jordede metalskærme. I det enkleste tilfælde bruges et trådnet.

Måleenheder

Hver værdi af energikilden og kredsløbet er beskrevet med kvantitative værdier. Dette letter opgaven med at designe og beregne belastningen for en specifik strømforsyning. Måleenheder er forbundet med fysiske love.

Enhederne til strømforsyninger er som følger:

• Modstand: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• Reaktiv og impedans: X og Z - Ohm.
• Aktuel: I - Amp.
• Spænding: U - Volt.
• Power: P - Watt.

Bygning af serielle og parallelle strømkredsløb

Kædeberegning bliver mere kompliceret, hvis flere typer elektriske energikilder er forbundet. Den interne modstand af hver gren og retningen af strømmen gennem lederne tages i betragtning. For at måle EMF for hver kilde separat, skal du åbne kredsløbet og måle potentialet direkte ved terminalerne på forsyningsbatteriet med en enhed - et voltmeter.

Når kredsløbet er lukket, vil enheden vise et spændingsfald, som har en mindre værdi. Der kræves ofte flere kilder for at opnå den nødvendige ernæring. Afhængigt af opgaven kan flere typer forbindelser bruges:

• Sekventiel. EMF for hver kildes kredsløb tilføjes. Så når du bruger to batterier med en nominel værdi på 2 volt, får de 4 V som følge af tilslutningen
• Parallel. Denne type bruges til at øge kapaciteten af kilden, henholdsvis der er længere batterilevetid. EMF af kredsløbet med denne forbindelse ændres ikke med ens batteriværdier. Det er vigtigt at observere polariteten af forbindelsen.
• Kombinerede forbindelser bruges sjældent, men de forekommer i praksis. Beregningen af den resulterende EMF foretages for hver enkelt lukket sektion. Der tages hensyn til grenenes polaritet og retning.

Strømforsyning ohm

Den indre modstand af den elektriske energikilde tages i betragtning for at bestemme den resulterende EMF. Generelt beregnes den elektromotoriske kraft ved formlen E=IR + Ir. Her er R forbrugermodstanden og r er indre modstand. Spændingsfaldet beregnes efter følgende forhold: U=E - Ir.

Den strøm, der flyder i kredsløbet, beregnes i henhold til Ohms lov for hele kredsløbet: I=E/(R + r). Intern modstand kan påvirke strømstyrken. For at forhindre at dette sker, vælges kilden for belastningen iflgfølgende regel: Kildens indre modstand skal være meget mindre end forbrugernes samlede modstand. Så er det ikke nødvendigt at tage højde for dens værdi på grund af den lille fejl.

Hvordan måler man strømforsyningen ohm?

Da kilder og modtagere af elektrisk energi skal matches, opstår spørgsmålet straks: hvordan måler man kildens indre modstand? Når alt kommer til alt, kan du ikke forbinde med et ohmmeter til kontakter med de tilgængelige potentialer på dem. For at løse problemet bruges en indirekte metode til at tage indikatorer - værdierne for yderligere mængder er påkrævet: strøm og spænding. Beregningen er lavet efter formlen r=U/I, hvor U er spændingsfaldet over den indre modstand, og I er strømmen i kredsløbet under belastning.

Spændingsfald måles direkte over strømforsyningsterminalerne. En modstand af kendt værdi R er forbundet til kredsløbet. Før du tager målinger, er det nødvendigt at fiksere kildens EMF med et åbent kredsløb - E med et voltmeter. Tilslut derefter belastningen og optag aflæsningerne - U-belastning. og nuværende I.

Ønsket spændingsfald over den interne modstand U=E − U belastning. Som et resultat beregner vi den nødvendige værdi r=(E − U belastning)/I.