Izvori električne energije: opis, vrste i karakteristike

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Izvori električne energije na svakom lokalitetu se razlikuju po načinu na koji se prima. Dakle, u stepama je svrsishodnije koristiti snagu vjetra ili pretvarati toplinu nakon sagorijevanja goriva, plina. U planinama, gdje postoje rijeke, grade se brane, a voda pokreće džinovske turbine. Elektromotorna sila se dobija skoro svuda na račun drugih prirodnih energija.

Odakle potječe potrošačka hrana

Električni izvori energije dobijaju napon nakon transformacije sile vjetra, kinetičkog kretanja, protoka vode, rezultat nuklearne reakcije, topline od sagorijevanja plina, goriva ili uglja. Rasprostranjene su termoelektrane i hidroelektrane. Broj nuklearnih elektrana se postepeno smanjuje jer nisu potpuno bezbedne za ljude koji žive u blizini.

Može se koristiti hemijska reakcija, ove pojave vidimo u automobilskim akumulatorima i kućnim aparatima. Baterije za telefone rade na istom principu. Deflektori se koriste na mjestima sa stalnim vjetrom, gdje izvori električne energije u dizajnu sadrže konvencionalni generator velike snage.

Ponekad jedna stanica nije dovoljna za napajanje cijelog grada,a izvori električne energije su kombinovani. Dakle, solarni paneli se postavljaju na krovove kuća u toplim zemljama, koji hrane pojedinačne prostorije. Postepeno će ekološki prihvatljivi izvori zamijeniti stanice koje zagađuju atmosferu.

U automobilima

Baterija u transportu nije jedini izvor električne energije. Krugovi automobila su dizajnirani na način da prilikom vožnje počinje proces pretvaranja kinetičke energije u električnu energiju. To je zbog generatora, u kojem rotacija zavojnica unutar magnetnog polja stvara pojavu elektromotorne sile (EMF).

U mreži počinje da teče struja, puneći bateriju, čije trajanje zavisi od njenog kapaciteta. Punjenje počinje odmah nakon pokretanja motora. Odnosno, energija se proizvodi sagorevanjem goriva. Nedavni razvoji u automobilskoj industriji omogućili su korištenje EMF-a kao izvora električne energije za saobraćaj.

U električnim vozilima, snažne hemijske baterije stvaraju struju u zatvorenom kolu i služe kao izvor energije. Ovdje se opaža obrnuti proces: EMF se stvara u namotajima pogonskog sistema, što uzrokuje okretanje kotača. Struje u sekundarnom kolu su ogromne, proporcionalne brzini ubrzanja i težini automobila.

Princip zavojnice sa magnetom

Struja koja teče kroz zavojnicu uzrokuje naizmjenični magnetni tok. On, zauzvrat, vrši silu uzgona na magnete, što primorava okvir sa dvarotirati magnetima suprotnog polariteta. Dakle, izvori električne energije služe kao čvorište za kretanje automobila.

Obrnuti proces, kada se okvir sa magnetom rotira unutar namotaja, zbog kinetičke energije, omogućava vam da pretvorite naizmjenični magnetni tok u EMF zavojnica. Nadalje, u krug su ugrađeni stabilizatori napona koji osiguravaju potrebne performanse mreže napajanja. Po ovom principu električna energija se proizvodi u hidroelektranama, termoelektranama.

EMF u kolu se takođe pojavljuje u običnom zatvorenom kolu. Postoji sve dok se na provodnik primjenjuje razlika potencijala. Za opisivanje karakteristika izvora energije potrebna je elektromotorna sila. Fizička definicija pojma zvuči ovako: EMF u zatvorenom kolu je proporcionalan radu vanjskih sila koje pomiču jedno pozitivno naelektrisanje kroz cijelo tijelo provodnika.

Formula E=IR - ukupan otpor se uzima u obzir, koji se sastoji od unutrašnjeg otpora izvora napajanja i rezultata sabiranja otpora napojnog dijela kola.

Ograničenja za postavljanje trafostanica

Svaki provodnik kroz koji teče struja stvara električno polje. Izvor energije je emiter elektromagnetnih talasa. Oko moćnih instalacija, u trafostanicama ili blizu agregata, ljudsko zdravlje je ugroženo. Stoga su preduzete mjere za ograničavanje građevinskih projekata u blizini stambenih zgrada.

UključenoNa zakonodavnom nivou utvrđuju se fiksne udaljenosti do električnih objekata, preko kojih je živi organizam siguran. Zabranjena je izgradnja moćnih trafostanica u blizini kuća i na putevima ljudi. Moćne instalacije moraju imati ograde i zatvorene ulaze.

Visokonaponski vodovi se postavljaju visoko iznad zgrada i izvode iz naselja. Da bi se eliminisao uticaj elektromagnetnih talasa u stambenom prostoru, izvori energije se zatvaraju uzemljenim metalnim ekranima. U najjednostavnijem slučaju koristi se žičana mreža.

Jedinice mjere

Svaka vrijednost izvora energije i kola je opisana kvantitativnim vrijednostima. Ovo olakšava zadatak projektovanja i izračunavanja opterećenja za određeno napajanje. Jedinice mjere su međusobno povezane fizičkim zakonima.

Jedinice za napajanje su sljedeće:

• Otpor: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• Reaktivna i impedansa: X i Z - Ohm.
• Trenutno: I - Amp.
• Napon: U - Volt.
• Snaga: P - Watt.

Izgradnja serijskih i paralelnih strujnih kola

Proračun lanca postaje komplikovaniji ako se poveže više vrsta izvora električne energije. Uzimaju se u obzir unutrašnji otpor svake grane i smjer struje kroz provodnike. Da biste izmjerili EMF svakog izvora posebno, morat ćete otvoriti strujni krug i izmjeriti potencijal direktno na terminalima napojne baterije pomoću uređaja - voltmetra.

Kada je kolo zatvoreno, uređaj će pokazati pad napona, koji ima manju vrijednost. Za dobijanje potrebne ishrane često je potrebno više izvora. U zavisnosti od zadatka, može se koristiti nekoliko vrsta veza:

• Sekvencijalno. EMF kola svakog izvora se dodaje. Dakle, kada se koriste dvije baterije nominalne vrijednosti od 2 volta, dobijaju 4 V kao rezultat povezivanja.
• Paralelno. Ovaj tip se koristi za povećanje kapaciteta izvora, odnosno, postoji duži vijek trajanja baterije. EMF kola s ovom vezom se ne mijenja s jednakim nazivnim vrijednostima baterije. Važno je paziti na polaritet veze.
• Kombinirane veze se rijetko koriste, ali se javljaju u praksi. Proračun rezultirajućeg EMF-a se vrši za svaki pojedinačni zatvoreni dio. Polaritet i smjer struje grana se uzimaju u obzir.

Ohms napajanja

Unutarnji otpor izvora električne energije uzima se u obzir da bi se odredio rezultujući EMF. Općenito, elektromotorna sila se izračunava po formuli E=IR + Ir. Ovdje je R otpor potrošača, a r unutrašnji otpor. Pad napona se izračunava prema sljedećem odnosu: U=E - Ir.

Struja koja teče u kolu izračunava se prema Ohmovom zakonu kompletnog kola: I=E/(R + r). Unutrašnji otpor može uticati na jačinu struje. Kako se to ne bi dogodilo, izvor se bira za opterećenje premasljedeće pravilo: unutrašnji otpor izvora mora biti mnogo manji od ukupnog ukupnog otpora potrošača. Tada nije potrebno uzimati u obzir njegovu vrijednost zbog male greške.

Kako izmjeriti oma napajanja?

Budući da se izvori i prijemnici električne energije moraju uskladiti, odmah se postavlja pitanje: kako izmjeriti unutrašnji otpor izvora? Na kraju krajeva, ne možete se povezati ohmmetrom na kontakte s potencijalima koji su na njima dostupni. Da bi se riješio problem, koristi se indirektna metoda uzimanja indikatora - potrebne su vrijednosti dodatnih količina: struja i napon. Proračun se vrši prema formuli r=U/I, gdje je U pad napona na unutrašnjem otporu, a I je struja u kolu pod opterećenjem.

Pad napona se meri direktno preko terminala napajanja. U kolo je priključen otpornik poznate vrijednosti R. Prije mjerenja potrebno je voltmetrom fiksirati EMF izvora sa otvorenim kolom - E. Zatim priključiti opterećenje i snimiti očitanja - U opterećenje. i trenutni I.

Željeni pad napona na unutrašnjem otporu U=E − U opterećenje. Kao rezultat, izračunavamo potrebnu vrijednost r=(E − U opterećenje)/I.