منابع انرژی الکتریکی: توضیحات، انواع و ویژگی ها

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

منابع انرژی الکتریکی در هر منطقه در نحوه دریافت آن متفاوت است. بنابراین، در استپ ها استفاده از نیروی باد یا تبدیل گرما پس از سوزاندن سوخت، گاز مناسب تر است. در کوه ها، جایی که رودخانه ها وجود دارد، سدهایی ساخته می شود و آب توربین های غول پیکر را به حرکت در می آورد. نیروی محرکه الکتریکی تقریباً در همه جا به هزینه سایر انرژی های طبیعی به دست می آید.

غذای مصرفی از کجا می آید

منابع انرژی الکتریکی پس از تبدیل نیروی باد، حرکت جنبشی، جریان آب، نتیجه یک واکنش هسته ای، گرمای حاصل از احتراق گاز، سوخت یا زغال سنگ، ولتاژ دریافت می کنند. نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های برق آبی گسترده هستند. تعداد نیروگاه‌های هسته‌ای به تدریج در حال کاهش است، زیرا برای افرادی که در نزدیکی زندگی می‌کنند کاملاً ایمن نیستند.

می توان از یک واکنش شیمیایی استفاده کرد، این پدیده ها را در باتری خودرو و لوازم خانگی می بینیم. باتری های تلفن ها بر اساس همین اصل کار می کنند. بادگیر در مکان‌هایی با باد ثابت استفاده می‌شود، جایی که منابع انرژی الکتریکی شامل یک ژنراتور معمولی با توان بالا در طراحی هستند.

گاهی اوقات یک ایستگاه برای تامین برق کل شهر کافی نیست،و منابع انرژی الکتریکی با هم ترکیب می شوند. بنابراین، پانل های خورشیدی بر روی پشت بام خانه ها در کشورهای گرم نصب می شوند که اتاق های جداگانه را تغذیه می کنند. به تدریج، منابع سازگار با محیط زیست جایگزین ایستگاه هایی می شوند که جو را آلوده می کنند.

در خودروها

باتری در حمل و نقل تنها منبع انرژی الکتریکی نیست. مدارهای خودرو به گونه ای طراحی شده اند که هنگام رانندگی، فرآیند تبدیل انرژی جنبشی به انرژی الکتریکی آغاز می شود. این به دلیل ژنراتور است که در آن چرخش سیم‌پیچ‌ها در داخل میدان مغناطیسی ظاهر یک نیروی الکتروموتور (EMF) را ایجاد می‌کند.

جریانی در شبکه شروع به جریان می کند و باتری را شارژ می کند که مدت زمان آن به ظرفیت آن بستگی دارد. شارژ بلافاصله پس از روشن شدن موتور شروع می شود. یعنی با سوزاندن سوخت انرژی تولید می شود. تحولات اخیر در صنعت خودرو امکان استفاده از EMF یک منبع انرژی الکتریکی را برای ترافیک فراهم کرده است.

در خودروهای الکتریکی، باتری های شیمیایی قدرتمند در مدار بسته جریان تولید می کنند و به عنوان منبع تغذیه عمل می کنند. در اینجا روند معکوس مشاهده می شود: EMF در سیم پیچ های سیستم محرک ایجاد می شود که باعث چرخش چرخ ها می شود. جریان در مدار ثانویه بسیار زیاد است و متناسب با سرعت شتاب و وزن خودرو است.

اصل سیم پیچ با آهنربا

جریان عبوری از سیم پیچ باعث یک شار مغناطیسی متناوب می شود. او به نوبه خود یک نیروی شناور بر آهنرباها وارد می کند که قاب را با دو نیرو وارد می کندبا آهنرباهای قطبیت مخالف بچرخید. بنابراین، منابع انرژی الکتریکی به عنوان یک گره برای حرکت اتومبیل ها عمل می کنند.

فرآیند معکوس، هنگامی که قاب با آهنربا در داخل سیم پیچ ها می چرخد، به دلیل انرژی جنبشی، به شما امکان می دهد شار مغناطیسی متناوب را به EMF سیم پیچ ها تبدیل کنید. علاوه بر این، تثبیت کننده های ولتاژ در مدار نصب می شوند که عملکرد مورد نیاز شبکه تغذیه را ارائه می دهند. بر اساس این اصل، برق در نیروگاه های برق آبی، نیروگاه های حرارتی تولید می شود.

EMF در مدار نیز در مدار بسته معمولی ظاهر می شود. تا زمانی وجود دارد که اختلاف پتانسیل روی هادی اعمال شود. نیروی محرکه الکتریکی برای توصیف ویژگی های یک منبع انرژی مورد نیاز است. تعریف فیزیکی این اصطلاح به این صورت است: EMF در مدار بسته متناسب با کار نیروهای خارجی است که یک بار مثبت واحد را در کل بدنه هادی حرکت می‌دهند.

فرمول E=IR - مقاومت کل در نظر گرفته شده است که شامل مقاومت داخلی منبع تغذیه و نتایج حاصل از اضافه کردن مقاومت بخش تغذیه شده مدار است.

محدودیت در نصب پست‌ها

هر رسانایی که از طریق آن جریان جریان داشته باشد، میدان الکتریکی ایجاد می کند. منبع انرژی ساطع کننده امواج الکترومغناطیسی است. در اطراف تاسیسات قدرتمند، در پست ها یا نزدیک مجموعه ژنراتورها، سلامت انسان تحت تاثیر قرار می گیرد. بنابراین، اقداماتی برای محدود کردن پروژه‌های ساختمانی در نزدیکی ساختمان‌های مسکونی انجام شده است.

روشندر سطح قانونگذاری، فواصل ثابتی با اجسام الکتریکی ایجاد می شود که فراتر از آن یک موجود زنده ایمن است. ساخت پست های نیرومند در نزدیکی منازل و در مسیر تردد مردم ممنوع است. تاسیسات قدرتمند باید نرده و ورودی های بسته داشته باشند.

خطوط فشار قوی بالای ساختمان ها نصب شده و از شهرک ها خارج می شوند. برای از بین بردن تأثیر امواج الکترومغناطیسی در منطقه مسکونی، منابع انرژی با صفحات فلزی زمین بسته می شوند. در ساده ترین حالت، از یک توری سیمی استفاده می شود.

واحد اندازه گیری

هر مقدار منبع انرژی و مدار با مقادیر کمی توصیف می شود. این کار طراحی و محاسبه بار برای یک منبع تغذیه خاص را تسهیل می کند. واحدهای اندازه گیری با قوانین فیزیکی به هم مرتبط هستند.

واحدهای منبع تغذیه به شرح زیر است:

• مقاومت: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• راکتیو و امپدانس: X و Z - اهم.
• جریان: I - آمپر.
• ولتاژ: U - Volt.
• توان: P - وات.

ساختن مدارهای برق سریال و موازی

اگر چندین نوع منبع انرژی الکتریکی به یکدیگر متصل شوند، محاسبه زنجیره پیچیده تر می شود. مقاومت داخلی هر شاخه و جهت جریان از طریق هادی ها در نظر گرفته می شود. برای اندازه گیری EMF هر منبع به طور جداگانه، باید مدار را باز کنید و پتانسیل را مستقیماً در پایانه های باتری تغذیه با یک دستگاه - ولت متر اندازه گیری کنید.

هنگامی که مدار بسته است، دستگاه یک افت ولتاژ نشان می دهد که مقدار کمتری دارد. برای به دست آوردن تغذیه لازم اغلب به منابع متعددی نیاز است. بسته به کار، می توان از چندین نوع اتصال استفاده کرد:

• ترتیبی. EMF مدار هر منبع اضافه می شود. بنابراین، هنگام استفاده از دو باتری با مقدار اسمی 2 ولت، در نتیجه اتصال 4 ولت دریافت می کنند.
• موازی. این نوع برای افزایش ظرفیت منبع استفاده می شود، به ترتیب عمر باتری بیشتر است. EMF مدار با این اتصال با درجه بندی باتری برابر تغییر نمی کند. مهم است که قطبیت اتصال را رعایت کنید.
• اتصالات ترکیبی به ندرت استفاده می شوند، اما در عمل رخ می دهند. محاسبه EMF حاصل برای هر بخش بسته جداگانه انجام می شود. قطبیت و جهت جریان شاخه ها در نظر گرفته شده است.

آهم منبع تغذیه

مقاومت داخلی منبع انرژی الکتریکی برای تعیین EMF حاصل در نظر گرفته می شود. به طور کلی نیروی محرکه الکتریکی با فرمول E=IR + Ir محاسبه می شود. در اینجا R مقاومت مصرف کننده و r مقاومت داخلی است. افت ولتاژ بر اساس رابطه زیر محاسبه می شود: U=E - Ir.

جریان جریان در مدار طبق قانون اهم مدار کامل محاسبه می شود: I=E/(R + r). مقاومت داخلی می تواند بر قدرت جریان تأثیر بگذارد. برای جلوگیری از این اتفاق، منبع برای بارگذاری بر اساس انتخاب می شودقانون زیر: مقاومت داخلی منبع باید بسیار کمتر از مقاومت کل مصرف کنندگان باشد. سپس به دلیل خطای کوچک، لازم نیست مقدار آن را در نظر بگیرید.

چگونه اهم منبع تغذیه را اندازه گیری کنیم؟

از آنجایی که منابع و گیرنده های انرژی الکتریکی باید مطابقت داشته باشند، بلافاصله این سوال مطرح می شود: چگونه مقاومت داخلی منبع را اندازه گیری کنیم؟ پس از همه، شما نمی توانید با یک اهم متر به مخاطبین با پتانسیل های موجود در آنها متصل شوید. برای حل مشکل، از یک روش غیرمستقیم برای گرفتن شاخص استفاده می شود - مقادیر مقادیر اضافی مورد نیاز است: جریان و ولتاژ. محاسبه بر اساس فرمول r=U/I انجام می شود که در آن U افت ولتاژ در مقاومت داخلی و I جریان در مدار تحت بار است.

افت ولتاژ مستقیماً در پایانه های منبع تغذیه اندازه گیری می شود. یک مقاومت با مقدار شناخته شده R به مدار متصل می شود.قبل از انجام اندازه گیری، لازم است EMF منبع را با یک مدار باز - E با یک ولت متر ثابت کنید. سپس بار را وصل کرده و قرائت ها - بار U را ثبت کنید. و من فعلی.

افت ولتاژ مطلوب در مقاومت داخلی U=بار E - U. در نتیجه، مقدار مورد نیاز r=(E - U بار)/I را محاسبه می کنیم.