Однос снага у најједноставнијем електричном колу

У овом чланку ћемо разумети какав би требало да буде однос параметара извора и пријемника да би се постигао оптималан начин рада електричног кола. Односи снага су такође важни за технологије ниске струје. У принципу, ова питања се могу решити уз помоћ примера најједноставније електрично коло.

Коло се састоји од извора једносмерне струје са ЕМФ Е и унутрашњим отпором Рватт, који генерише електричну енергију, и пријемног пријемника енергије са отпором оптерећења Рн.

Пиринач. 1. Шема за објашњење односа снага у најједноставнијем колу

Пошто извор има унутрашњи отпор, онда се део електричне енергије коју развија претвара у саму топлотну енергију.

Струја у колу приказаном на сл. 1

На основу ове једначине одређујемо снагу пријемника (снагу претварања електричне енергије у друге врсте):

Слично, губици снаге у извору:

Електрична снага извора мора бити једнака збиру снага претворених у друге врсте у извору и пријемнику, тј. мора постојати баланс снаге (као и за сва кола):

У израз за снагу Пн може се унети и напон прикључка У.

Снага пријемника:

Коефицијент перформанси (ЦОП), дефинисан као однос снаге пријемника (корисне) и развијене снаге:

Једначина показује да ефикасност зависи од односа отпора оптерећења према унутрашњем отпору. Вредности ових отпора су одлучујући фактор у дистрибуцији снаге коју развија извор:

Снагу Пн треба сматрати корисном, губици снаге у извору Пвт одређују само загревање извора и стога се одговарајућа енергија троши непродуктивно.

Ефикасност се повећава са повећањем односа Рн / Рвт.

Да би се добила велика вредност ефикасности, мора бити испуњен однос Пн> Пвт, односно коло мора радити у режиму блиском у режим мировања извора.

У пракси се могу поставити два различита захтева за однос снага: висока ефикасност и усклађивање снаге. Захтев за високом ефикасношћу се поставља, на пример, када је потребно пренети велику количину енергије преко жица или ову енергију претворити у електричне машине. Чак и мало повећање ефикасности доноси велике уштеде у таквим случајевима.

Пошто је употреба високих енергија углавном карактеристична за технику великих струја, стога је у овој области неопходно радити у режимима блиским режиму мировања.Поред тога, када се ради у таквим режимима, напон на терминалу се само мало разликује од емф извора.

У технологији слабе струје (нарочито у комуникационој и мерној техници) користе се извори веома мале снаге, који поред тога имају велике унутрашњи отпор… У таквим случајевима је ефикасност која карактерише процес преноса енергије често од секундарног значаја, а наглашава се захтев за максималном могућом вредношћу снаге коју прима пријемник.

Док у високострујној технологији бескорисне или чак штетне конверзије енергије – губици енергије се смањују са повећањем ефикасности, у технологији ниске струје повећава се ефикасност коришћења постројења и уређаја правилном координацијом снага у електричним колима.

Услов за добијање максималне могуће снаге пријемника Пвмак из извора са ЕМФ и подацима унутрашњег отпора:

Из овога следи да је услов за максималну снагу пријемника испуњен уз једнакост Рн = РВт

Дакле, када су отпори пријемника и унутрашњи отпор извора једнаки, снага коју прима пријемник је максимална.

Ако је Рн = Рв, онда

За снагу коју прима пријемник имамо:

Пример. Уз помоц термоелектрични претварач (термопарови) са унутрашњим отпором Рв = 5 ома, можете добити напон од 0,05 мВ / ° Ц. Највећа температурна разлика је 200 ° Ц. Које електричне податке треба да има показни електрични уређај (отпор, снага, струја) ако жели да добије максимална снага из претварача.

Дајте решење за два случаја:

а) уређај је директно повезан на претварач;

б) уређај је повезан помоћу две бакарне жице дужине л= 1000 м свака површине попречног пресека Ц = 1 мм2.

Одговор. Максимални напон на терминалима термоелектричног претварача једнак је његовом ЕМФ Е = 200 * 0,05 = 10 мВ.

У овом случају, индикација за уређај прикључен на коло треба да буде максимална (на горњој граници мерења).

а) Да би снага уређаја била максимална потребно је ускладити отпоре уређаја и претварача. У ту сврху бирамо отпор уређаја једнак отпору термоелемента, тј. Рн = Рт = 5 ома.

Проналазимо максималну снагу уређаја:

Одредите струју:

б) Ако се отпор жица не може занемарити, он се мора узети у обзир при одређивању укупног унутрашњег отпора активног уређаја са два терминала који се састоји од термопара и две жице, јер у супротном долази до неслагања између пријемника и пријемника. извор у односу на снагу.

Хајде да пронађемо отпор жица, с обзиром да је специфични отпор 0,0178 μОхм-м:

Дакле, потребан ниво отпора уређаја је:

При овој вредности унутрашњег отпора, снага уређаја ће бити максимална

струја кола:

Добијени резултати показују да је препоручљиво изабрати изворе са ниском вредношћу унутрашњег отпора, а површина попречног пресека прикључних жица треба да буде довољно велика.

Врло често се при обављању оваквих мерења израчунавање коинциденције пријемника и извора своди на то да се од расположивих инструмената изабере онај који за дату или познату максималну вредност мерене вредности добија највећу отклон стрелице и стога обезбеђује највећу тачност очитавања скале.