แหล่งพลังงานไฟฟ้า: คำอธิบาย ประเภท และคุณสมบัติ

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

แหล่งพลังงานไฟฟ้าในแต่ละท้องที่แตกต่างกันไปตามวิธีการรับ ดังนั้นในที่ราบกว้างใหญ่ ควรใช้พลังลมหรือแปลงความร้อนหลังจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง ก๊าซ ในภูเขาที่มีแม่น้ำ มีการสร้างเขื่อนและน้ำขับกังหันขนาดยักษ์ แรงเคลื่อนไฟฟ้าได้มาเกือบทุกที่โดยใช้พลังงานธรรมชาติอื่นๆ

อาหารอุปโภคบริโภคมาจากไหน

แหล่งพลังงานไฟฟ้าได้รับแรงดันไฟฟ้าหลังจากการเปลี่ยนแปลงของแรงลม การเคลื่อนที่ของจลนศาสตร์ การไหลของน้ำ ผลของปฏิกิริยานิวเคลียร์ ความร้อนจากการเผาไหม้ของก๊าซ เชื้อเพลิงหรือถ่านหิน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและโรงไฟฟ้าพลังน้ำเป็นที่แพร่หลาย จำนวนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ค่อยๆ ลดลง เนื่องจากไม่ปลอดภัยสำหรับผู้ที่อาศัยอยู่ใกล้เคียง

ปฏิกิริยาเคมีใช้ได้ เราเห็นปรากฏการณ์เหล่านี้ในแบตเตอรี่รถยนต์และเครื่องใช้ในครัวเรือน แบตเตอรี่สำหรับโทรศัพท์ทำงานบนหลักการเดียวกัน แผ่นบังลมใช้ในสถานที่ที่มีลมคงที่ โดยที่แหล่งพลังงานไฟฟ้ามีเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังสูงแบบธรรมดาอยู่ในการออกแบบ

บางครั้งสถานีเดียวไม่พอจ่ายไฟให้ทั้งเมืองและแหล่งพลังงานไฟฟ้ารวมกัน ดังนั้นแผงโซลาร์เซลล์จึงถูกติดตั้งบนหลังคาบ้านในประเทศที่อบอุ่นซึ่งให้อาหารแต่ละห้อง แหล่งที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมจะค่อยๆ เข้ามาแทนที่สถานีที่สร้างมลพิษในบรรยากาศ

ในรถ

แบตเตอรี่ในการขนส่งไม่ใช่แหล่งพลังงานไฟฟ้าเพียงแหล่งเดียว วงจรของรถได้รับการออกแบบในลักษณะที่เมื่อขับรถ กระบวนการของการแปลงพลังงานจลน์เป็นพลังงานไฟฟ้าเริ่มต้นขึ้น นี่เป็นเพราะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งการหมุนของขดลวดภายในสนามแม่เหล็กทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF)

กระแสไฟเริ่มไหลในเครือข่าย ชาร์จแบตเตอรี่ ระยะเวลาขึ้นอยู่กับความจุ การชาร์จเริ่มต้นทันทีหลังจากสตาร์ทเครื่องยนต์ กล่าวคือ พลังงานเกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง การพัฒนาล่าสุดในอุตสาหกรรมยานยนต์ทำให้สามารถใช้ EMF ของแหล่งพลังงานไฟฟ้าสำหรับการจราจรได้

ในรถยนต์ไฟฟ้า แบตเตอรี่เคมีอันทรงพลังจะสร้างกระแสไฟฟ้าในวงจรปิดและทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงาน มีการสังเกตกระบวนการย้อนกลับ: EMF ถูกสร้างขึ้นในขดลวดของระบบขับเคลื่อน ซึ่งทำให้ล้อหมุนได้ กระแสน้ำในวงจรทุติยภูมิมีขนาดใหญ่เป็นสัดส่วนกับความเร็วความเร่งและน้ำหนักของรถ

หลักการของขดลวดกับแม่เหล็ก

กระแสที่ไหลผ่านขดลวดทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กสลับ ในทางกลับกัน เขาใช้แรงลอยตัวบนแม่เหล็ก ซึ่งบังคับเฟรมด้วยสองหมุนด้วยแม่เหล็กขั้วตรงข้าม ดังนั้นแหล่งที่มาของพลังงานไฟฟ้าจึงเป็นโหนดสำหรับการเคลื่อนตัวของรถยนต์

กระบวนการย้อนกลับ เมื่อเฟรมที่มีแม่เหล็กหมุนภายในขดลวดเนื่องจากพลังงานจลน์ ช่วยให้คุณสามารถแปลงฟลักซ์แม่เหล็กสลับเป็น EMF ของขดลวดได้ นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งตัวปรับแรงดันไฟฟ้าในวงจรซึ่งให้ประสิทธิภาพที่ต้องการของเครือข่ายอุปทาน ตามหลักการนี้ ไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในโรงไฟฟ้าพลังน้ำ โรงไฟฟ้าพลังความร้อน

EMF ในวงจรก็ปรากฏในวงจรปิดธรรมดาเช่นกัน มีอยู่ตราบเท่าที่ความต่างศักย์ถูกนำไปใช้กับตัวนำ จำเป็นต้องใช้แรงเคลื่อนไฟฟ้าเพื่ออธิบายลักษณะของแหล่งพลังงาน คำจำกัดความทางกายภาพของคำศัพท์มีลักษณะดังนี้: EMF ในวงจรปิดเป็นสัดส่วนกับการทำงานของแรงภายนอกที่เคลื่อนประจุบวกตัวเดียวไปทั่วร่างกายของตัวนำ

สูตร E=IR - พิจารณาความต้านทานรวม ซึ่งประกอบด้วยความต้านทานภายในของแหล่งพลังงานและผลของการเพิ่มความต้านทานของส่วนป้อนของวงจร

ข้อจำกัดในการติดตั้งสถานีย่อย

ตัวนำใด ๆ ที่กระแสไหลผ่านทำให้เกิดสนามไฟฟ้า แหล่งพลังงานเป็นตัวปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รอบการติดตั้งที่มีประสิทธิภาพ ในสถานีย่อยหรือใกล้ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สุขภาพของมนุษย์ได้รับผลกระทบ จึงมีมาตรการจำกัดโครงการก่อสร้างใกล้อาคารที่พักอาศัย

เปิดในระดับกฎหมายกำหนดระยะทางคงที่ไปยังวัตถุไฟฟ้าซึ่งเกินกว่าที่สิ่งมีชีวิตจะปลอดภัย ห้ามสร้างสถานีย่อยที่ทรงพลังใกล้บ้านและบนเส้นทางของผู้คน การติดตั้งที่มีประสิทธิภาพต้องมีรั้วและทางเข้าปิด

สายไฟฟ้าแรงสูงติดตั้งอยู่สูงเหนืออาคารและนำออกจากนิคม เพื่อขจัดอิทธิพลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในเขตที่อยู่อาศัย แหล่งพลังงานจะถูกปิดด้วยตะแกรงโลหะที่ต่อสายดิน ในกรณีที่ง่ายที่สุด จะใช้ลวดตาข่าย

หน่วยวัด

แต่ละค่าของแหล่งพลังงานและวงจรอธิบายด้วยค่าเชิงปริมาณ สิ่งนี้อำนวยความสะดวกในการออกแบบและคำนวณโหลดสำหรับแหล่งจ่ายไฟเฉพาะ หน่วยวัดเชื่อมต่อกันด้วยกฎทางกายภาพ

หน่วยจ่ายไฟมีดังนี้:

• ความต้านทาน: R - โอห์ม
• EMF: E - โวลต์
• ปฏิกิริยาและความต้านทาน: X และ Z - โอห์ม
• กระแส: I - แอมป์
• แรงดัน: U - โวลต์
• กำลัง: P - วัตต์

การสร้างวงจรแบบอนุกรมและแบบขนาน

การคำนวณลูกโซ่จะซับซ้อนมากขึ้นหากเชื่อมต่อแหล่งพลังงานไฟฟ้าหลายประเภท คำนึงถึงความต้านทานภายในของแต่ละสาขาและทิศทางของกระแสผ่านตัวนำด้วย ในการวัด EMF ของแต่ละแหล่งแยกกัน คุณจะต้องเปิดวงจรและวัดศักยภาพโดยตรงที่ขั้วของแบตเตอรี่ที่จ่ายด้วยอุปกรณ์ - โวลต์มิเตอร์

เมื่อปิดวงจรเครื่องจะแสดงแรงดันไฟตกซึ่งมีค่าน้อยกว่า มักต้องใช้หลายแหล่งเพื่อให้ได้สารอาหารที่จำเป็น สามารถใช้การเชื่อมต่อได้หลายประเภทขึ้นอยู่กับงาน:

• ตามลำดับ. เพิ่ม EMF ของวงจรของแต่ละแหล่ง ดังนั้น เมื่อใช้แบตเตอรี่สองก้อนที่มีค่าเล็กน้อย 2 โวลต์ พวกมันจะได้รับ 4 V อันเป็นผลมาจากการเชื่อมต่อ
• ขนาน. ประเภทนี้ใช้เพื่อเพิ่มความจุของแหล่งสัญญาณ ตามลำดับ ทำให้มีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนานขึ้น EMF ของวงจรที่มีการเชื่อมต่อนี้จะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อมีระดับแบตเตอรี่เท่ากัน สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตขั้วของการเชื่อมต่อ
• การเชื่อมต่อแบบผสมนั้นไม่ค่อยได้ใช้ แต่เกิดขึ้นจริงในทางปฏิบัติ การคำนวณ EMF ที่เป็นผลลัพธ์ถูกสร้างขึ้นสำหรับแต่ละส่วนที่ปิด คำนึงถึงขั้วและทิศทางของกระแสของกิ่งด้วย

โอห์มจ่ายไฟ

คำนึงถึงความต้านทานภายในของแหล่งพลังงานไฟฟ้าเพื่อกำหนด EMF ที่เกิดขึ้น โดยทั่วไป แรงเคลื่อนไฟฟ้าคำนวณโดยสูตร E=IR + Ir ที่นี่ R คือความต้านทานผู้บริโภคและ r คือความต้านทานภายใน แรงดันไฟฟ้าตกคำนวณตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้: U=E - Ir.

กระแสที่ไหลในวงจรคำนวณตามกฎของโอห์มของวงจรสมบูรณ์: I=E/(R + r) ความต้านทานภายในอาจส่งผลต่อความแรงในปัจจุบัน เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น แหล่งที่มาจะถูกเลือกสำหรับการโหลดตามกฎต่อไปนี้: ความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดต้องน้อยกว่าความต้านทานรวมทั้งหมดของผู้บริโภคมาก จากนั้นจึงไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงคุณค่าของมันเนื่องจากข้อผิดพลาดเล็กน้อย

วิธีวัดโอห์มของพาวเวอร์ซัพพลาย

เนื่องจากจะต้องจับคู่แหล่งที่มาและตัวรับพลังงานไฟฟ้า คำถามจึงเกิดขึ้นทันที: จะวัดความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดได้อย่างไร เพราะคุณไม่สามารถเชื่อมต่อกับโอห์มมิเตอร์เพื่อติดต่อกับศักยภาพที่มีอยู่ได้ ในการแก้ไขปัญหาจะใช้วิธีการทางอ้อมของตัวบ่งชี้ - ต้องใช้ค่าของปริมาณเพิ่มเติม: กระแสและแรงดัน การคำนวณทำตามสูตร r=U/I โดยที่ U คือแรงดันตกคร่อมความต้านทานภายใน และ I คือกระแสในวงจรภายใต้โหลด

แรงดันตกคร่อมขั้วจ่ายไฟโดยตรง ตัวต้านทานค่าที่ทราบ R เชื่อมต่อกับวงจร ก่อนทำการวัด จำเป็นต้องแก้ไข EMF ของแหล่งกำเนิดด้วยวงจรเปิด - E ด้วยโวลต์มิเตอร์ จากนั้น เชื่อมต่อโหลดและบันทึกค่าที่อ่านได้ - โหลด U และปัจจุบัน I.

แรงดันไฟที่ต้องการตกคร่อมความต้านทานภายใน U=E – โหลด U ด้วยเหตุนี้ เราจึงคำนวณค่าที่ต้องการ r=(E − U load)/I.