Elektrienergia allikad: kirjeldus, tüübid ja omadused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Elektrienergia allikad on igas kohas erinevad selle vastuvõtmise viisi poolest. Seega on steppides otstarbekam kasutada tuule jõudu või muundada soojust pärast kütuse, gaasi põletamist. Mägedes, kus on jõed, ehitatakse tammid ja vesi ajab hiiglaslikke turbiine. Elektromotoorjõud saadakse peaaegu kõikjal teiste looduslike energiate arvelt.

Kust tarbetoit pärineb

Elektrienergiaallikad saavad pinget pärast tuulejõu muundumist, kineetilist liikumist, veevoolu, tuumareaktsiooni tulemust, gaasi, kütuse või kivisöe põlemisel tekkivat soojust. Soojuselektrijaamad ja hüdroelektrijaamad on lai alt levinud. Tuumaelektrijaamade arv väheneb järk-järgult, kuna need ei ole läheduses elavatele inimestele täiesti ohutud.

Võib kasutada keemilist reaktsiooni, me näeme neid nähtusi autoakudes ja kodumasinates. Samal põhimõttel töötavad ka telefoni akud. Tuulesuunajaid kasutatakse püsiva tuulega kohtades, kus elektrienergia allikad sisaldavad tavalist suure võimsusega generaatorit.

Mõnikord ei piisa ühest jaamast kogu linna toiteks,ja elektrienergia allikad on kombineeritud. Niisiis paigaldatakse soojade maade majade katustele päikesepaneelid, mis toidavad üksikuid ruume. Järk-järgult asendavad keskkonnasõbralikud allikad atmosfääri saastavaid jaamu.

Autodes

Transpordis olev aku ei ole ainus elektrienergia allikas. Auto vooluringid on konstrueeritud selliselt, et sõites algab kineetilise energia muundamise protsess elektrienergiaks. Selle põhjuseks on generaator, mille poolide pöörlemine magnetvälja sees tekitab elektromotoorjõu (EMF).

Võrgus hakkab voolama akut laadiv vool, mille kestus sõltub selle mahutavusest. Laadimine algab kohe pärast mootori käivitamist. See tähendab, et energiat toodetakse kütuse põletamisel. Hiljutised arengud autotööstuses on võimaldanud kasutada liikluses elektrienergia allika EMF-i.

Elektrisõidukites toodavad võimsad keemilised akud suletud ahelas voolu ja toimivad toiteallikana. Siin täheldatakse vastupidist protsessi: ajamisüsteemi mähistes tekib EMF, mis põhjustab rataste pöörlemise. Sekundaarses vooluringis on tohutud voolud, mis on võrdelised kiirenduse kiiruse ja auto kaaluga.

Magnetiga mähise põhimõte

Mähi läbiv vool põhjustab vahelduva magnetvoo. Tema omakorda avaldab magnetitele üleslükkejõu, mis sunnib raami kahegapöörata vastupidise polaarsusega magnetitega. Seega toimivad elektrienergia allikad autode liikumise sõlmena.

Pöördprotsess, kui magnetiga raam pöörleb mähiste sees kineetilise energia tõttu, võimaldab teil teisendada vahelduva magnetvoo mähiste EMF-iks. Lisaks paigaldatakse vooluringi pingestabilisaatorid, mis tagavad toitevõrgu vajaliku jõudluse. Selle põhimõtte järgi toodetakse elektrit hüdroelektrijaamades, soojuselektrijaamades.

EMF vooluringis ilmub ka tavalises suletud vooluringis. See eksisteerib seni, kuni juhile rakendatakse potentsiaalide erinevust. Elektromotoorjõudu on vaja energiaallika omaduste kirjeldamiseks. Mõiste füüsiline definitsioon kõlab järgmiselt: suletud vooluringis on elektromagnetväljad võrdeline välisjõudude tööga, mis liigutavad üht positiivset laengut läbi kogu juhi keha.

Valem E=IR - arvestatakse kogutakistust, mis koosneb toiteallika sisetakistusest ja ahela toitesektsiooni takistuse liitmise tulemustest.

Piirangud alajaamade paigaldamisel

Iga juht, mille kaudu vool läbib, tekitab elektrivälja. Energiaallikaks on elektromagnetlainete emitter. Võimsate paigaldiste läheduses, alajaamades või generaatorite läheduses kahjustatakse inimeste tervist. Seetõttu on võetud meetmeid, et piirata ehitusprojekte elamute läheduses.

SeesSeadusandlikul tasandil kehtestatakse elektriobjektideni kindlad vahemaad, mille ületamisel on elusorganism ohutu. Võimsate alajaamade ehitamine majade juurde ja inimeste teele on keelatud. Võimsatel paigaldistel peavad olema aiad ja suletud sissepääsud.

Kõrgepingeliinid paigaldatakse kõrgele hoonete kohale ja viiakse asulatest välja. Elektromagnetlainete mõju kõrvaldamiseks elamurajoonis suletakse energiaallikad maandatud metallekraanidega. Lihtsamal juhul kasutatakse traatvõrku.

Mõõtühikud

Iga energiaallika ja vooluahela väärtust kirjeldatakse kvantitatiivsete väärtustega. See hõlbustab konkreetse toiteallika koormuse kavandamist ja arvutamist. Mõõtühikud on omavahel seotud füüsikaliste seadustega.

Toiteallikate ühikud on järgmised:

• Takistus: R - Ohm.
• EMF: E – Volt.
• Reaktiivne ja impedants: X ja Z - Ohm.
• Voolus: I – Amp.
• Pinge: U - Volt.
• Toide: P – vatt.

Jada- ja paralleeltoiteahelate ehitamine

Kettide arvutamine muutub keerulisemaks, kui on ühendatud mitut tüüpi elektrienergia allikaid. Arvesse võetakse iga haru sisemist takistust ja juhte läbiva voolu suunda. Iga allika EMF-i eraldi mõõtmiseks peate avama vooluahela ja mõõtma potentsiaali otse toiteaku klemmide juurest seadmega - voltmeetriga.

Kui vooluahel on suletud, näitab seade pingelangust, mille väärtus on väiksem. Vajaliku toitumise saamiseks on sageli vaja mitut allikat. Olenev alt ülesandest saab kasutada mitut tüüpi ühendusi:

• Järjestus. Lisatakse iga allika vooluringi EMF. Seega, kui kasutate kahte akut nimiväärtusega 2 volti, saavad need ühendamise tulemusel 4 V.
• Paralleel. Seda tüüpi kasutatakse vastav alt allika võimsuse suurendamiseks, aku kasutusiga on pikem. Selle ühendusega vooluringi EMF ei muutu aku võrdse võimsusega. Oluline on jälgida ühenduse polaarsust.
• Kombineeritud ühendusi kasutatakse harva, kuid praktikas esineb neid. Saadud EMF-i arvutamine tehakse iga üksiku suletud sektsiooni kohta. Arvesse võetakse harude voolu polaarsust ja suunda.

Toiteploki oomid

Saadud EMF määramisel võetakse arvesse elektrienergia allika sisetakistust. Üldiselt arvutatakse elektromotoorjõud valemiga E=IR + Ir. Siin on R tarbija takistus ja r on sisetakistus. Pingelangus arvutatakse järgmise seose järgi: U=E - Ir.

Ahelas voolav vool arvutatakse kogu vooluringi Ohmi seaduse järgi: I=E/(R + r). Sisetakistus võib mõjutada voolutugevust. Et seda ei juhtuks, valitakse koormuse allikas vastav altjärgmine reegel: allika sisetakistus peab olema palju väiksem kui tarbijate kogutakistus. Siis pole väikese vea tõttu vaja selle väärtust arvestada.

Kuidas mõõta toiteallika oomi?

Kuna elektrienergia allikad ja vastuvõtjad tuleb omavahel sobitada, tekib kohe küsimus: kuidas mõõta allika sisetakistust? Lõppude lõpuks ei saa te oommeetriga ühendada kontakte, millel on nendel saadaolevad potentsiaalid. Probleemi lahendamiseks kasutatakse indikaatorite võtmise kaudset meetodit - vaja on lisakoguste väärtusi: voolu ja pinget. Arvutamine toimub valemi r=U/I järgi, kus U on pingelangus sisetakistusest ja I on voolutugevus vooluringis koormuse all.

Pingelangust mõõdetakse otse toiteallika klemmide vahel. Ahelaga on ühendatud teadaoleva väärtusega takisti R. Enne mõõtmiste tegemist on vaja fikseerida voltmeetriga allika EMF avatud ahelaga - E. Järgmiseks ühendage koormus ja registreerige näidud - U koormus. ja praegune I.

Sisetakistuse U=E − U koormuse soovitud pingelang. Selle tulemusena arvutame vajaliku väärtuse r=(E − U koormus)/I.