Elektrik kaynağı nedir?

Modern insan, günlük yaşamda ve işte sürekli olarak elektrikle karşılaşır, elektrik akımı tüketen ve onu üreten cihazları kullanır. Onlarla çalışırken, teknik özelliklerin doğasında bulunan yeteneklerini her zaman dikkate almalısınız.

Herhangi bir elektrikli cihazın ana göstergelerinden biri, elektrik enerjisi gibi fiziksel bir niceliktir... Elektriğin üretim, iletim veya diğer enerji türlerine, örneğin ısı, ışık, mekanik.

Endüstriyel amaçlar için büyük elektrik enerjisinin taşınması veya transferi aşağıdakilere göre gerçekleştirilir: yüksek gerilim hatları.

dönüşüm elektrik enerjisi trafo merkezlerinde yapılmaktadır.

Elektrik tüketimi, evsel ve endüstriyel cihazlarda çeşitli amaçlarla gerçekleşir. Yaygın türlerinden biri çeşitli derecelerde akkor lambalar.

DC ve AC devrelerindeki jeneratörlerin, güç hatlarının ve tüketicilerin elektrik gücü, bileşik sinyallerin şekline bağlı olarak aynı anda farklı oranlarda ifade edilen aynı fiziksel anlama sahiptir. Genel kalıpları, anlık değerlerin kavramlarını tanımlamak için... Elektriğin dönüşüm oranının zamana bağımlılığını bir kez daha vurguluyorlar.

Anlık elektrik gücünün belirlenmesi

Teorik elektrik mühendisliğinde, akım, gerilim ve güç arasındaki temel ilişkileri türetmek için, bunların anlık değerler biçimindeki ve zamanın belirli bir noktasında sabitlenmiş görüntüleri kullanılır.

Çok kısa bir süre içinde ∆t tek bir temel yük q, U geriliminin etkisi altında «1» noktasından «2» noktasına hareket ederse, o zaman bu noktalar arasındaki potansiyel farka eşit iş yapar. Bunu ∆t zaman aralığına bölerek Pe (1-2) birim yükü başına anlık güç ifadesini elde ederiz.

Uygulanan voltajın etkisi altında sadece tek bir yük hareket etmediğinden, aynı zamanda bu kuvvetin etkisi altındaki tüm komşu yükler de hareket ettiğinden, bunların sayısı uygun bir şekilde Q sayısı ile temsil edilir, o zaman PQ gücünün anlık değeri Onlar için (1-2) yazılabilir.

Basit dönüşümler yaptıktan sonra, P gücünün ifadesini ve anlık değerinin p (t) anlık akım i (t) ve gerilim u (t) ürününün bileşenlerine bağımlılığını elde ederiz.

Sabit elektrik gücünün belirlenmesi

V doğru akım devreleri devre bölümündeki gerilim düşüşünün ve içinden geçen akımın büyüklüğü değişmez ve anlık değerlere eşit sabit kalır.Bu nedenle, bu devredeki güç, açıklayıcı resimde gösterildiği gibi, bu değerleri çarparak veya mükemmel çalışma A'yı yürütme süresine bölerek belirlenebilir.

Alternatif akım elektrik gücünün belirlenmesi

Elektrik şebekeleri aracılığıyla iletilen akımların ve gerilimlerin sinüzoidal varyasyon yasaları, bu tür devrelerdeki gücün ifadesine etkilerini dayatmaktadır. Güç üçgeni ile tanımlanan ve aktif ve reaktif bileşenlerden oluşan görünür güç burada devreye giriyor.

Sinüzoidal bir elektrik akımı, tüm bölümlerde karışık yüklere sahip elektrik hatlarından geçerken harmoniğinin şeklini değiştirmez ve reaktif yüklerdeki voltaj düşüşü, fazda belirli bir yönde kayar. Moment değeri ifadeleri, uygulanan yüklerin devredeki güç değişimine ve yönüne etkisinin anlaşılmasına yardımcı olur.

Aynı zamanda, jeneratörden tüketiciye akım akışının yönünün ve oluşturulan devre üzerinden iletilen gücün tamamen farklı şeyler olduğuna dikkat edin, bu bazı durumlarda sadece çakışmayabilir, aynı zamanda olabilir. zıt yönlere yönlendirilir.

Bu ilişkileri, farklı yük türleri için ideal, saf tezahürlerinde düşünün:

• aktif;

• kapasitif;

• endüktif.

Aktif yük güç dağılımı

Jeneratörün, devrenin tamamen aktif direncine uygulanan ideal bir sinüzoidal voltaj u ürettiğini varsayacağız. Ampermetre A ve voltmetre V, her t zamanında I akımını ve U voltajını ölçer.

Grafik, akımın sinüsoidlerinin ve aktif direnç boyunca voltaj düşüşünün frekans ve fazda eşleştiğini ve aynı salınımları yaptığını göstermektedir. Çarpımları tarafından ifade edilen kuvvet, frekansın iki katı salınım yapar ve her zaman pozitif kalır.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ Um / R ∙ sinωt = Um2/ R ∙ sin2ωt = Um2/ 2R ∙ (1-cos2ωt).

ifadeye gidersek çalışma gerilimi, sonra şunu elde ederiz: p = P ∙ (1-cos2ωt).

Daha sonra gücü bir salınım T periyodu boyunca entegre edeceğiz ve bu aralık sırasında enerji kazancının ∆W arttığını fark edebileceğiz. Zamanla direnç, grafikte gösterildiği gibi yeni elektrik bölümleri tüketmeye devam eder.

Reaktif yüklerle, enerji tüketiminin özellikleri farklıdır, farklı bir şekle sahiptirler.

kapasitif güç dağılımı

Jeneratörün elektrik devresinde, dirençli elemanı C kapasitanslı bir kondansatörle değiştirin.

Kapasitanstaki akım ve gerilim düşüşü arasındaki ilişki şu oranla ifade edilir: I = C ∙ dU / dt = ω ∙ C ∙ Um ∙ cosωt.

Akımın anlık ifadelerinin değerlerini voltajla çarpıyoruz ve kapasitif yük tarafından tüketilen gücün değerini alıyoruz.

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Um ∙ cosωt = ω ∙ C ∙ Um2∙ sinωt ∙ cosωt = Um2/ (2X° C) ∙ sin2ωt = U2/ (2X° C) ∙ sin2ωt.

Burada, uygulanan voltajın iki katı frekansta gücün sıfır civarında dalgalandığını görebilirsiniz. Enerji kazancının yanı sıra harmonik periyodu için toplam değeri sıfırdır.

Bu, enerjinin devrenin kapalı devresi boyunca her iki yönde hareket ettiği, ancak iş yapmadığı anlamına gelir.Böyle bir gerçek, kaynak voltajı mutlak değerde arttığında, gücün pozitif olması ve devredeki enerji akışının, enerjinin biriktiği kaba yönlendirilmesiyle açıklanır.

Gerilim düşen harmonik bölümüne geçtikten sonra, kapasitörden gelen enerji devreye kaynağa geri döner. Her iki süreçte de yararlı bir iş yapılmaz.

Endüktif bir yükte güç dağılımı

Şimdi, besleme devresinde kapasitörü endüktans L ile değiştirin.

Burada endüktanstan geçen akım şu oranla ifade edilir:

ben = 1 / L∫udt = -Um / ωL ∙ cos ωt.

Sonra alırız

p = u ∙ i = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ (-Um / ωL ∙ cosωt) = — Um2/ ωL ∙ sinωt ∙ cosωt = -Um2/ (2ХL) ∙ sin2ωt = -U2/ (2ХL) ∙ sin2ωt.

Ortaya çıkan ifadeler, kapasitansta olduğu gibi iş yapmak için yararsız salınımların aynısını gerçekleştiren endüktansta güç yönündeki değişimin ve enerji artışının doğasını görmemizi sağlar.

Reaktif yüklerde açığa çıkan güce reaktif bileşen denir. İdeal koşullarda, bağlantı tellerinin aktif direnci olmadığında zararsız görünür ve zarar vermez. Ancak gerçek güç koşullarında, periyodik geçişler ve reaktif güç dalgalanmaları, bağlantı kabloları da dahil olmak üzere tüm aktif elemanların ısınmasına neden olur ve bunun için bir miktar enerji tüketilir ve kaynağın uygulanan tam gücünün değeri düşer.

Gücün reaktif bileşeni arasındaki temel fark, hiç yararlı iş yapmaması, ancak elektrik enerjisi kayıplarına ve özellikle kritik durumlarda tehlikeli olan ekipman üzerinde aşırı yüklere yol açmasıdır.

Bu nedenlerden dolayı, reaktif gücün etkisini ortadan kaldırmak için, özellikle kompanzasyonu için teknik sistemler.

Karışık yükte güç dağıtımı

Örnek olarak, aktif kapasitif özelliği olan bir jeneratörün yükünü kullanıyoruz.

Resmi basitleştirmek için, akımların ve gerilimlerin sinüzoitleri verilen grafikte gösterilmemiştir, ancak yükün aktif-kapasitif yapısında akım vektörünün gerilimi yönlendirdiği akılda tutulmalıdır.

p = sen ∙ ben = Um ∙ sinωt ∙ ωC ∙ Im ∙ günah (ωt + φ).

Dönüşümlerden sonra şunu elde ederiz: p = P ∙ (1- cos 2ωt) + Q ∙ sin2ωt.

Son ifadedeki bu iki terim anlık görünür gücün aktif ve reaktif bileşenleridir. Bunlardan sadece ilki yararlı işler yapar.

Güç ölçüm araçları

Elektrik tüketimini analiz etmek ve hesaplamak için uzun süredir adlandırılan ölçüm cihazları kullanılır. «Sayaçlar»… Çalışmaları, akım ve gerilimin efektif değerlerini ölçmek ve bunları otomatik olarak bir bilgi çıktısı ile çarpmak üzerine kuruludur.

Sayaçlar, sayaç yük altında çalıştırıldığı andan itibaren elektrikli cihazların çalışma sürelerini artımlı olarak sayarak enerji tüketimini gösterir.

AC devrelerinde gücün aktif bileşenini ölçmek için, wattmetrelerve reaktif - varmetreler. Farklı birim tanımları vardır:

• vat (G, B);

• var (var, var, var).

Toplam enerji tüketimini belirlemek için, wattmetre ve varmetre okumalarına dayanan güç üçgeni formülünü kullanarak değerini hesaplamak gerekir. Kendi birimlerinde ifade edilir - volt-amper.

Her birinin birimlerinin kabul edilen tanımları, elektrikçilerin yalnızca değerini değil, aynı zamanda güç bileşeninin doğasını da yargılamasına yardımcı olur.