가장 간단한 전기 회로의 전력비
이 기사에서는 전기 회로의 최적 작동 모드를 달성하기 위해 소스 및 수신기 매개 변수의 비율이 무엇인지 이해합니다. 전력 비율은 저전류 기술에도 중요합니다. 원칙적으로 이러한 질문은 예제를 통해 해결할 수 있습니다. 가장 간단한 전기 회로.
회로는 EMF E와 전기 에너지를 생성하는 내부 저항 Rwatt를 갖는 직류 소스와 부하 저항 Rn을 갖는 수신 에너지 수신기로 구성됩니다.
쌀. 1. 가장 간단한 회로에서 전력비를 설명하는 개략도
소스에는 내부 저항이 있기 때문에 발생하는 전기 에너지의 일부가 열 에너지 자체로 변환됩니다.
그림에 표시된 회로의 전류. 1
이 방정식에 따라 수신기의 전력(전기 에너지를 다른 유형으로 변환하는 전력)을 결정합니다.
마찬가지로 소스의 전력 손실은 다음과 같습니다.
소스의 전력은 소스와 수신기에서 다른 유형으로 변환된 전력의 합과 같아야 합니다. 전력 균형이 있어야 합니다(모든 회로에 대해).
단자 전압 U는 전력 Pn에 대한 식에도 입력할 수 있습니다.
수신기 전원:
개발된 전력에 대한 수신기 전력(유용)의 비율로 정의되는 성능 계수(COP):
방정식은 효율성이 내부 저항에 대한 부하 저항의 비율에 따라 달라진다는 것을 보여줍니다. 이 저항의 값은 소스에서 발생하는 전력 분포의 결정 요소입니다.
전력 Pn은 유용한 것으로 간주되어야 하며 소스 Pvt의 전력 손실은 소스의 가열만을 결정하므로 해당 에너지가 비생산적으로 소비됩니다.
Rn/Rvt 비율이 증가함에 따라 효율성이 증가합니다.
큰 효율 값을 얻으려면 비율 Pn> Pwt를 충족해야 합니다. 즉, 회로는 다음에 가까운 모드에서 작동해야 합니다. 소싱 유휴 모드로.
실제로 두 가지 전력비 요구 사항, 즉 고효율과 전력 정합을 설정할 수 있습니다. 예를 들어, 와이어를 통해 많은 양의 에너지를 전송하거나 이 에너지를 전기 기계로 변환해야 하는 경우 고효율에 대한 요구 사항이 설정됩니다. 이러한 경우 효율성이 조금만 증가해도 큰 절감 효과를 얻을 수 있습니다.
높은 에너지의 사용은 주로 고전류 기술의 특징이므로 이 분야에서는 유휴 모드에 가까운 모드에서 작업해야 합니다.또한 이러한 모드에서 작동할 때 단자 전압은 소스 emf와 약간만 다릅니다.
저전류 기술(특히 통신 기술 및 측정 기술)에서는 매우 낮은 전원이 사용되며 추가로 큰 내부 저항… 이러한 경우 전력 전송 프로세스를 특징짓는 효율성은 종종 이차적으로 중요하며 수신기가 수신하는 전력의 가능한 최대 값에 대한 요구 사항이 강조됩니다.
고전류 기술에서는 쓸모 없거나 유해한 에너지 변환이 있지만 효율이 증가하면 에너지 손실이 감소하지만 저전류 기술에서는 전기 회로의 전력을 올바르게 조정하여 플랜트 및 장치 사용 효율이 증가합니다.
EMF 및 내부 저항 데이터가 있는 소스에서 가능한 최대 수신기 전력 Pvmax를 얻기 위한 조건:
이로부터 수신기의 최대 전력에 대한 조건은 등식 Rn = R²t에 따라 충족됩니다.
따라서 수신기의 저항과 소스의 내부 저항이 같을 때 수신기가 받는 전력은 최대가 된다.
Rn = Rw이면
수신기가 수신한 전력의 경우 다음이 있습니다.
예. 도움으로 열전 변환기(열전대) 내부 저항 Rw = 5ohm으로 0.05mV / ° C의 전압을 얻을 수 있습니다. 가장 큰 온도 차이는 200 ° C입니다. 원하는 경우 표시 전기 장치에 필요한 전기 데이터 (저항, 전력, 전류) 컨버터의 최대 전력.
두 가지 경우에 대한 해결책을 제시하십시오.
a) 장치가 변환기에 직접 연결되어 있습니다.
b) 장치는 길이 l= 1000m이고 각각 단면적 C = 1mm2인 두 개의 구리선을 사용하여 연결됩니다.
답변. 열전 변환기 단자의 최대 전압은 EMF E = 200 * 0.05 = 10mV와 같습니다.
이 경우 회로에 연결된 장치에 대한 표시는 최대(측정 상한에서)여야 합니다.
a) 소자의 전력이 최대가 되기 위해서는 소자와 컨버터의 저항을 일치시켜야 한다. 이를 위해 열전쌍의 저항과 동일한 장치의 저항을 선택합니다. Rn = Rt = 5옴.
우리는 장치의 최대 전력을 찾습니다.
현재 결정:
b) 와이어의 저항을 무시할 수 없는 경우 열전대와 두 개의 와이어로 구성된 활성 2단자 장치의 전체 내부 저항을 결정할 때 고려해야 합니다. 전원과 관련하여 소스.
특정 저항이 0.0178 μOhm-m인 경우 전선의 저항을 찾아봅시다.
따라서 장치에 필요한 저항 수준은 다음과 같습니다.
이 내부 저항 값에서 장치의 전력은 최대가 됩니다.
회로 전류:
얻은 결과는 내부 저항 값이 낮은 소스를 선택하는 것이 좋으며 연결 와이어의 단면적이 충분히 커야 함을 보여줍니다.
종종 이러한 측정을 수행할 때 수신기와 소스의 일치 계산은 사용 가능한 계측기에서 측정된 값의 주어진 또는 알려진 최대값에 대해 가장 큰 값을 얻는 것으로 선택된다는 사실로 귀결됩니다. 화살표의 편향 및 따라서 가장 큰 눈금 판독 정확도를 제공합니다.