Viri električne energije: opis, vrste in značilnosti

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Viri električne energije v vsakem kraju se razlikujejo po načinu sprejema. Torej je v stepah bolj smotrno uporabiti moč vetra ali pretvarjati toploto po zgorevanju goriva, plina. V gorah, kjer so reke, se gradijo jezovi in voda poganja velikanske turbine. Elektromotorno silo dobimo skoraj povsod na račun drugih naravnih energij.

Od kod prihaja potrošniška hrana

Viri električne energije prejmejo napetost po transformaciji sile vetra, kinetičnega gibanja, pretoka vode, posledica jedrske reakcije, toplote iz zgorevanja plina, goriva ali premoga. Razširjene so termoelektrarne in hidroelektrarne. Število jedrskih elektrarn se postopoma zmanjšuje, saj niso povsem varne za ljudi, ki živijo v bližini.

Lahko se uporabi kemična reakcija, te pojave vidimo v avtomobilskih akumulatorjih in gospodinjskih aparatih. Baterije za telefone delujejo po enakem principu. Vetrni deflektorji se uporabljajo na mestih s stalnim vetrom, kjer viri električne energije v zasnovi vsebujejo običajen generator velike moči.

Včasih ena postaja ni dovolj za napajanje celotnega mesta,in viri električne energije so združeni. Torej so sončne celice nameščene na strehah hiš v toplih državah, ki hranijo posamezne prostore. Postopoma bodo okolju prijazni viri nadomestili postaje, ki onesnažujejo ozračje.

V avtomobilih

Akumulator v transportu ni edini vir električne energije. Tokokrogi avtomobila so zasnovani tako, da se pri vožnji začne proces pretvorbe kinetične energije v električno energijo. To je posledica generatorja, pri katerem vrtenje tuljav znotraj magnetnega polja ustvarja videz elektromotorne sile (EMF).

V omrežju začne teči tok, ki polni baterijo, katere trajanje je odvisno od njene zmogljivosti. Polnjenje se začne takoj po zagonu motorja. To pomeni, da energija nastane z zgorevanjem goriva. Nedavni razvoj v avtomobilski industriji je omogočil uporabo EMF vira električne energije za promet.

V električnih vozilih močne kemične baterije ustvarjajo tok v zaprtem krogu in služijo kot vir energije. Tu opazimo obraten proces: v tuljavah pogonskega sistema nastane EMF, kar povzroči vrtenje koles. Tokovi v sekundarnem krogu so ogromni, sorazmerni s hitrostjo pospeška in težo avtomobila.

Načelo tuljave z magnetom

Tok, ki teče skozi tuljavo, povzroči izmenični magnetni tok. On pa na magnete izvaja vzgonsko silo, ki sili okvir z dvemavrtite z magneti nasprotne polarnosti. Tako viri električne energije služijo kot vozlišče za gibanje avtomobilov.

Obratni proces, ko se okvir z magnetom vrti znotraj navitij, zaradi kinetične energije, vam omogoča pretvorbo izmeničnega magnetnega toka v EMF tuljav. Nadalje so v tokokrogu nameščeni napetostni stabilizatorji, ki zagotavljajo zahtevano zmogljivost napajalnega omrežja. Po tem principu se električna energija proizvaja v hidroelektrarnah, termoelektrarnah.

EMF v vezju se pojavi tudi v navadnem zaprtem krogu. Obstaja, dokler se na prevodnik nanaša potencialna razlika. Za opis značilnosti vira energije je potrebna elektromotorna sila. Fizična definicija izraza zveni takole: EMF v zaprtem krogu je sorazmeren z delom zunanjih sil, ki premikajo en sam pozitivni naboj skozi celotno telo prevodnika.

Formula E=IR - upošteva se skupni upor, sestavljen iz notranjega upora vira napajanja in rezultatov seštevanja upora napajalnega dela vezja.

Omejitve pri vgradnji postaj

Vsak prevodnik, skozi katerega teče tok, ustvari električno polje. Vir energije je oddajnik elektromagnetnih valov. V bližini močnih inštalacij, v podpostajah ali v bližini agregatov je prizadeto zdravje ljudi. Zato so bili sprejeti ukrepi za omejitev gradbenih projektov v bližini stanovanjskih stavb.

VklopljenoNa zakonodajni ravni so določene fiksne razdalje do električnih predmetov, preko katerih je živi organizem varen. Prepovedana je gradnja močnih postaj v bližini hiš in na poti ljudi. Zmogljive naprave morajo imeti ograje in zaprte vhode.

Visokonapetostni vodi so montirani visoko nad stavbami in odpeljani iz naselij. Za odpravo vpliva elektromagnetnih valov v stanovanjskem območju so viri energije zaprti z ozemljenimi kovinskimi zasloni. V najpreprostejšem primeru se uporablja žična mreža.

Merske enote

Vsaka vrednost vira energije in vezja je opisana s kvantitativnimi vrednostmi. To olajša nalogo načrtovanja in izračuna obremenitve za določeno napajanje. Merske enote so med seboj povezane s fizikalnimi zakoni.

Enote za napajalnike so naslednje:

• Upor: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• Reaktivnost in impedanca: X in Z - Ohm.
• Trenutno: I - Amp.
• Napetost: U - Volt.
• Moč: P - Watt.

Izdelava serijskih in vzporednih napajalnih vezij

Izračun verige postane bolj zapleten, če je priključenih več vrst virov električne energije. Upošteva se notranji upor vsake veje in smer toka skozi vodnike. Za merjenje EMF vsakega vira posebej, boste morali odpreti vezje in izmeriti potencial neposredno na sponkah napajalne baterije z napravo - voltmetrom.

Ko je vezje zaprto, bo naprava prikazala padec napetosti, ki ima manjšo vrednost. Za pridobitev potrebne prehrane je pogosto potrebnih več virov. Glede na nalogo je mogoče uporabiti več vrst povezav:

• Zaporedno. EMF vezja vsakega vira se doda. Torej, ko uporabljate dve bateriji z nazivno vrednostjo 2 volta, dobita zaradi povezave 4 V.
• Vzporedno. Ta vrsta se uporablja za povečanje zmogljivosti vira, oziroma je daljša življenjska doba baterije. EMF vezja s to povezavo se ne spreminja z enakimi nazivnimi vrednostmi baterije. Pomembno je upoštevati polarnost povezave.
• Kombinirane povezave se redko uporabljajo, vendar se v praksi pojavljajo. Izračun nastale EMF se izvede za vsak posamezen zaprt odsek. Upošteva se polarnost in smer toka vej.

Napajanje ohms

Notranji upor vira električne energije se upošteva za določitev nastale EMF. Na splošno se elektromotorna sila izračuna po formuli E=IR + Ir. Tukaj je R upor potrošnika in r notranji upor. Padec napetosti se izračuna po naslednjem razmerju: U=E - Ir.

Tok, ki teče v vezju, se izračuna po Ohmovem zakonu celotnega vezja: I=E/(R + r). Notranji upor lahko vpliva na moč toka. Da se to ne bi zgodilo, je vir izbran za obremenitev glede nanaslednje pravilo: notranja upornost vira mora biti veliko manjša od skupne skupne odpornosti porabnikov. Potem ni treba upoštevati njegove vrednosti zaradi majhne napake.

Kako izmeriti ohme napajanja?

Ker se morajo viri in sprejemniki električne energije uskladiti, se takoj pojavi vprašanje: kako izmeriti notranji upor vira? Konec koncev se z ohmmetrom ne morete povezati s kontakti s potenciali, ki so na voljo na njih. Za rešitev težave se uporablja posredna metoda jemanja indikatorjev - potrebne so vrednosti dodatnih količin: tok in napetost. Izračun se izvede po formuli r=U/I, kjer je U padec napetosti na notranji upor, I pa tok v tokokrogu pod obremenitvijo.

Padec napetosti se meri neposredno na priključkih za napajanje. Na vezje je priključen upor znane vrednosti R. Pred meritvami je treba z voltmetrom popraviti EMF vira z odprtim vezjem - E. Nato priključite obremenitev in zabeležite odčitke - obremenitev U. in trenutni I.

Želeni padec napetosti na notranjem uporu U=E − U obremenitvi. Kot rezultat izračunamo zahtevano vrednost r=(E − U obremenitev)/I.