Zdroje elektrické energie: popis, typy a vlastnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Zdroje elektrické energie se v každé lokalitě liší způsobem jejího přijímání. Takže ve stepích je vhodnější využít sílu větru nebo přeměnit teplo po spálení paliva, plynu. V horách, kde jsou řeky, se staví přehrady a voda pohání obří turbíny. Elektromotorická síla se získává téměř všude na úkor jiných přírodních energií.

Odkud pocházejí spotřebitelské potraviny

Elektrické zdroje energie přijímají napětí po transformaci síly větru, kinetického pohybu, proudění vody, výsledku jaderné reakce, tepla ze spalování plynu, paliva nebo uhlí. Rozšířené jsou tepelné elektrárny a vodní elektrárny. Počet jaderných elektráren postupně klesá, protože nejsou zcela bezpečné pro lidi žijící v okolí.

Lze použít chemickou reakci, tyto jevy vidíme u autobaterií a domácích spotřebičů. Na stejném principu fungují i baterie pro telefony. Deflektory větru se používají v místech se stálým větrem, kde zdroje elektrické energie obsahují v konstrukci konvenční generátor vysokého výkonu.

Někdy jedna stanice nestačí k napájení celého města,a zdroje elektrické energie jsou kombinovány. Na střechách domů v teplých zemích jsou tedy instalovány solární panely, které napájejí jednotlivé místnosti. Stanice, které znečišťují ovzduší, postupně nahradí zdroje šetrné k životnímu prostředí.

V autech

Baterie v dopravě není jediným zdrojem elektrické energie. Obvody vozu jsou navrženy tak, že při jízdě začíná proces přeměny kinetické energie na elektrickou. To je způsobeno generátorem, ve kterém rotace cívek uvnitř magnetického pole generuje vzhled elektromotorické síly (EMF).

Sítí začne protékat proud, který nabíjí baterii, doba trvání závisí na její kapacitě. Nabíjení začíná ihned po nastartování motoru. To znamená, že energie vzniká spalováním paliva. Nedávný vývoj v automobilovém průmyslu umožnil využít EMP zdroje elektrické energie pro dopravu.

V elektrických vozidlech generují výkonné chemické baterie proud v uzavřeném okruhu a slouží jako zdroj energie. Zde je pozorován opačný proces: EMF se generuje v cívkách hnacího systému, což způsobuje prokluzování kol. Proudy v sekundárním okruhu jsou obrovské, úměrné rychlosti zrychlení a hmotnosti vozu.

Princip cívky s magnetem

Proud procházející cívkou způsobuje střídavý magnetický tok. Ten zase působí vztlakovou silou na magnety, které nutí rám dvěmarotujte s magnety opačné polarity. Zdroje elektrické energie tedy slouží jako uzel pro pohyb automobilů.

Obrácený proces, kdy se rám s magnetem otáčí uvnitř vinutí vlivem kinetické energie, umožňuje převést střídavý magnetický tok na EMF cívek. Dále jsou v obvodu instalovány stabilizátory napětí, které zajišťují požadovaný výkon napájecí sítě. Podle tohoto principu se elektřina vyrábí ve vodních elektrárnách, tepelných elektrárnách.

EMF v obvodu se také objevuje v běžném uzavřeném obvodu. Existuje tak dlouho, dokud je na vodič aplikován potenciálový rozdíl. Elektromotorická síla je potřebná k popisu charakteristik zdroje energie. Fyzikální definice termínu zní takto: EMF v uzavřeném okruhu je úměrné práci vnějších sil, které pohybují jediným kladným nábojem skrz celé tělo vodiče.

Vzorec E=IR - bere se v úvahu celkový odpor, který se skládá z vnitřního odporu zdroje energie a výsledků sečtení odporu napájené části obvodu.

Omezení instalace rozvoden

Jakýkoli vodič, kterým protéká proud, vytváří elektrické pole. Zdrojem energie je emitor elektromagnetických vln. V okolí výkonných instalací, v rozvodnách nebo v blízkosti generátorových soustrojí je ovlivněno lidské zdraví. Proto byla přijata opatření k omezení stavebních projektů v blízkosti obytných budov.

ZapnutoNa legislativní úrovni jsou stanoveny pevné vzdálenosti k elektrickým předmětům, za kterými je živý organismus v bezpečí. Výstavba výkonných rozvoden v blízkosti domů a na trase osob je zakázána. Výkonné instalace musí mít ploty a uzavřené vchody.

Vodovody jsou namontovány vysoko nad budovami a vyvedeny z osad. Pro eliminaci vlivu elektromagnetických vln v obytné oblasti jsou zdroje energie uzavřeny uzemněnými kovovými clonami. V nejjednodušším případě se používá drátěné pletivo.

Měrné jednotky

Každá hodnota zdroje energie a okruhu je popsána kvantitativními hodnotami. To usnadňuje úkol navrhnout a vypočítat zatížení pro konkrétní napájecí zdroj. Jednotky měření jsou propojeny fyzikálními zákony.

Jednotky pro napájecí zdroje jsou následující:

• Odpor: R - Ohm.
• EMF: E – Volt.
• Reaktivní a impedance: X a Z - Ohm.
• Aktuální: I - Amp.
• Napětí: U - Volt.
• Výkon: P - Watt.

Budování sériových a paralelních silových obvodů

Výpočet řetězce se stává složitějším, pokud je připojeno několik typů zdrojů elektrické energie. Zohledňuje se vnitřní odpor každé větve a směr proudu procházejícího vodiči. Pro měření EMF každého zdroje zvlášť bude potřeba rozpojit obvod a změřit potenciál přímo na svorkách napájecí baterie přístrojem - voltmetrem.

Když je obvod uzavřen, zařízení zobrazí pokles napětí, který má menší hodnotu. K získání potřebné výživy je často zapotřebí více zdrojů. V závislosti na úloze lze použít několik typů připojení:

• Sekvenční. Přidá se EMF obvodu každého zdroje. Takže při použití dvou baterií s nominální hodnotou 2 volty získají spojením 4 V.
• Paralelní. Tento typ slouží ke zvýšení kapacity zdroje, respektive dochází k delší výdrži baterie. EMF obvodu s tímto připojením se při stejných hodnotách baterie nemění. Je důležité dodržet polaritu připojení.
• Kombinovaná připojení se používají zřídka, ale v praxi se vyskytují. Výpočet výsledného EMF se provádí pro každý jednotlivý uzavřený úsek. Polarita a směr proudu větví jsou brány v úvahu.

Ohmy napájecího zdroje

Při stanovení výsledného EMF se bere v úvahu vnitřní odpor zdroje elektrické energie. Obecně se elektromotorická síla vypočítá podle vzorce E=IR + Ir. Zde R je odpor spotřebiče a r je vnitřní odpor. Úbytek napětí se vypočítá podle následujícího vztahu: U=E - Ir.

Proud protékající obvodem se vypočítá podle Ohmova zákona o úplném obvodu: I=E/(R + r). Vnitřní odpor může ovlivnit sílu proudu. Aby k tomu nedocházelo, vybírá se zdroj pro zátěž podlenásledující pravidlo: vnitřní odpor zdroje musí být mnohem menší než celkový celkový odpor spotřebičů. Pak není nutné kvůli malé chybě brát v úvahu jeho hodnotu.

Jak změřit ohmy zdroje?

Vzhledem k tomu, že je nutné sladit zdroje a přijímače elektrické energie, vyvstává okamžitě otázka: jak změřit vnitřní odpor zdroje? Koneckonců, nemůžete se připojit pomocí ohmmetru ke kontaktům s potenciály, které jsou na nich k dispozici. K vyřešení problému se používá nepřímá metoda odběru indikátorů - jsou vyžadovány hodnoty dalších veličin: proud a napětí. Výpočet se provádí podle vzorce r=U/I, kde U je úbytek napětí na vnitřním odporu a I je proud v obvodu pod zátěží.

Pokles napětí se měří přímo na svorkách napájecího zdroje. Do obvodu je zapojen rezistor známé hodnoty R. Před měřením je nutné voltmetrem zafixovat EMF zdroje s otevřeným obvodem - E. Dále připojte zátěž a zaznamenejte odečty - zátěž U. a aktuální I.

Požadovaný úbytek napětí na vnitřním odporu U=E − U zátěže. Jako výsledek vypočítáme požadovanou hodnotu r=(E − U zatížení)/I.