Nisbah kuasa dalam litar elektrik termudah
Dalam artikel ini, kita akan memahami apakah nisbah parameter sumber dan penerima untuk mencapai mod operasi litar elektrik yang optimum. Nisbah kuasa juga penting untuk teknologi semasa rendah. Pada dasarnya, soalan-soalan ini boleh ditangani dengan bantuan contoh litar elektrik yang paling mudah.
Litar ini terdiri daripada sumber arus terus dengan EMF E dan rintangan dalaman Rwatt, yang menjana tenaga elektrik, dan penerima tenaga penerima dengan rintangan beban Rn.
nasi. 1. Skema untuk menerangkan nisbah kuasa dalam litar termudah
Oleh kerana sumber mempunyai rintangan dalaman, maka sebahagian daripada tenaga elektrik yang dihasilkannya ditukar kepada tenaga haba itu sendiri.
Arus dalam litar yang ditunjukkan dalam Rajah. 1
Berdasarkan persamaan ini, kami menentukan kuasa penerima (kuasa menukar tenaga elektrik kepada jenis lain):
Begitu juga, kehilangan kuasa dalam sumber:
Kuasa elektrik punca mestilah sama dengan jumlah kuasa yang ditukar kepada jenis lain dalam sumber dan penerima, i.e. mesti ada keseimbangan kuasa (seperti untuk semua litar):
Voltan terminal U juga boleh dimasukkan dalam ungkapan untuk kuasa Pn.
Kuasa penerima:
Pekali prestasi (COP), ditakrifkan sebagai nisbah kuasa penerima (berguna) kepada kuasa yang dibangunkan:
Persamaan menunjukkan bahawa kecekapan bergantung kepada nisbah rintangan beban kepada rintangan dalaman. Nilai rintangan ini adalah faktor penentu dalam pengagihan kuasa yang dibangunkan oleh sumber:
Kuasa Pn harus dianggap berguna, kehilangan kuasa dalam Pvt punca hanya menentukan pemanasan punca dan oleh itu tenaga yang sepadan dibelanjakan secara tidak produktif.
Kecekapan meningkat dengan peningkatan nisbah Rn / Rvt.
Untuk mendapatkan nilai kecekapan yang besar, nisbah Pn> Pwt mesti dipenuhi, iaitu litar mesti beroperasi dalam mod yang hampir dengan ke sumber mod melahu.
Dalam amalan, dua keperluan nisbah kuasa berbeza boleh ditetapkan: kecekapan tinggi dan padanan kuasa. Keperluan untuk kecekapan tinggi ditetapkan, sebagai contoh, apabila perlu untuk menghantar sejumlah besar tenaga melalui wayar atau untuk menukar tenaga ini kepada mesin elektrik. Walaupun peningkatan kecil dalam kecekapan menghasilkan penjimatan yang besar dalam kes sedemikian.
Oleh kerana penggunaan tenaga tinggi adalah ciri utama teknik arus tinggi, oleh itu dalam bidang ini adalah perlu untuk bekerja dalam mod yang dekat dengan mod terbiar.Di samping itu, apabila beroperasi dalam mod sedemikian, voltan terminal hanya berbeza sedikit daripada emf punca.
Dalam teknologi semasa rendah (terutama dalam teknologi komunikasi dan teknologi pengukuran) sumber kuasa yang sangat rendah digunakan, yang di samping mempunyai besar rintangan dalaman… Dalam kes sedemikian, kecekapan yang mencirikan proses penghantaran kuasa selalunya merupakan kepentingan kedua, dan keperluan untuk nilai maksimum yang mungkin bagi kuasa yang diterima oleh penerima ditekankan.
Walaupun dalam teknologi arus tinggi penukaran tenaga tidak berguna atau malah berbahaya - kehilangan tenaga dikurangkan dengan peningkatan kecekapan, dalam teknologi arus rendah kecekapan menggunakan loji dan peranti meningkat dengan penyelarasan kuasa yang betul dalam litar elektrik.
Syarat untuk mendapatkan kuasa penerima maksimum yang mungkin Pvmax daripada sumber dengan EMF dan data rintangan dalaman:
Ia berikutan daripada ini bahawa syarat untuk kuasa maksimum penerima dipenuhi tertakluk kepada kesamaan Rn = RВt
Oleh itu, apabila rintangan penerima dan rintangan dalaman sumber adalah sama, kuasa yang diterima oleh penerima adalah maksimum.
Jika Rn = Rw, maka
Untuk kuasa yang diterima oleh penerima, kami mempunyai:
Satu contoh. Dengan bantuan penukar termoelektrik (termokopel) dengan rintangan dalaman Rw = 5 ohm, anda boleh mendapat voltan 0.05 mV / ° C. Perbezaan suhu terbesar ialah 200 ° C. Apakah data elektrik yang perlu ada pada peranti elektrik yang menunjukkan (rintangan, kuasa, arus) jika ingin mendapatkan kuasa maksimum daripada penukar.
Berikan penyelesaian untuk dua kes:
a) peranti disambungkan terus ke penukar;
b) peranti disambungkan menggunakan dua wayar kuprum panjang l= 1000 m setiap satu dengan luas keratan rentas C = 1 mm2.
Jawab. Voltan maksimum pada terminal penukar termoelektrik adalah sama dengan EMF E = 200 * 0.05 = 10 mV.
Dalam kes ini, petunjuk untuk peranti yang disambungkan ke litar hendaklah maksimum (pada had pengukuran atas).
a) Agar kuasa peranti menjadi maksimum, adalah perlu untuk memadankan rintangan peranti dan penukar. Untuk tujuan ini, kami memilih rintangan peranti Setara dengan rintangan termokopel, i.e. Rn = Rt = 5 ohm.
Kami mendapati kuasa maksimum peranti:
Tentukan arus:
b) Jika rintangan wayar tidak boleh diabaikan, ia mesti diambil kira apabila menentukan jumlah rintangan dalaman peranti dua terminal aktif yang terdiri daripada termokopel dan dua wayar, kerana jika tidak terdapat ketidakpadanan antara penerima dan sumber berkenaan dengan kuasa.
Mari cari rintangan wayar, memandangkan rintangan khusus ialah 0.0178 μOhm-m:
Oleh itu, tahap rintangan peranti yang diperlukan ialah:
Pada nilai rintangan dalaman ini, kuasa peranti akan menjadi maksimum
Arus Litar:
Keputusan yang diperoleh menunjukkan bahawa adalah dinasihatkan untuk memilih sumber dengan nilai rintangan dalaman yang rendah, dan luas keratan rentas wayar penyambung harus cukup besar.
Selalunya, apabila melakukan pengukuran sedemikian, pengiraan kebetulan penerima dan sumber datang kepada fakta bahawa daripada instrumen yang tersedia, satu dipilih yang, untuk nilai maksimum yang diberikan atau diketahui bagi nilai yang diukur, memperoleh yang terbesar. pesongan anak panah dan oleh itu memberikan ketepatan bacaan skala terbesar.