توان تولید شده توسط منبع جریان در کل مدار نامیده می شود قدرت کامل.

با فرمول مشخص می شود

که در آن P rev کل توان تولید شده توسط منبع جریان در کل مدار است، W;

اوه d.s. منبع، در;

I مقدار جریان در مدار است، a.

به طور کلی یک مدار الکتریکی از یک بخش خارجی (بار) با مقاومت تشکیل شده است آرو بخش داخلی با مقاومت R0(مقاومت منبع فعلی).

جایگزینی مقدار e در عبارت توان کل. d.s. از طریق ولتاژهای موجود در بخش های مدار، دریافت می کنیم

بزرگی UIمربوط به توان توسعه یافته در بخش خارجی مدار (بار) است و نامیده می شود قدرت مفید طبقه P = UI.

بزرگی یو یا منمطابق با توان مصرفی بیهوده در داخل منبع، نامیده می شود قدرت از دست دادن P o =یو یا من

بنابراین، توان کل برابر است با مجموع توان مفید و توان تلفات P ob =P طبقه +P 0.

نسبت توان مفید به کل توان تولید شده توسط منبع را بازده نامیده می شود که به اختصار بازده نامیده می شود و با η نشان داده می شود.

از تعریف بر می آید

تحت هر شرایطی، بازده η ≤ 1.

اگر توان را بر حسب جریان و مقاومت مقاطع مدار بیان کنیم به دست می آید

بنابراین، کارایی به رابطه بین مقاومت داخلی منبع و مقاومت مصرف کننده بستگی دارد.

به طور معمول، بازده الکتریکی به صورت درصد بیان می شود.

برای مهندسی برق عملی، دو سوال از اهمیت ویژه ای برخوردار است:

1. شرط به دست آوردن بیشترین توان مفید

2. شرط به دست آوردن بالاترین بازده.

شرایط به دست آوردن بیشترین توان مفید (قدرت در بار)

اگر مقاومت بار برابر با مقاومت منبع جریان باشد، جریان الکتریکی بیشترین توان مفید (قدرت در بار) را ایجاد می کند.

این حداکثر توان برابر است با نیمی از کل توان (50٪) توسعه یافته توسط منبع جریان در کل مدار.

نیمی از توان در بار و نیمی در مقاومت داخلی منبع جریان ایجاد می شود.

اگر مقاومت بار را کاهش دهیم، توان توسعه یافته در بار کاهش می یابد و توان ایجاد شده در مقاومت داخلی منبع جریان افزایش می یابد.

اگر مقاومت بار صفر باشد، جریان در مدار حداکثر خواهد بود، این است حالت اتصال کوتاه(KZ) . تقریباً تمام توان در مقاومت داخلی منبع فعلی توسعه می یابد. این حالت برای منبع جریان و همچنین برای کل مدار خطرناک است.

اگر مقاومت بار را افزایش دهیم، جریان در مدار کاهش می یابد و قدرت بار نیز کاهش می یابد. در خیلی مقاومت بالاهیچ بار جریانی در مدار وجود نخواهد داشت. این مقاومت بی نهایت بزرگ نامیده می شود. اگر مدار باز باشد، مقاومت آن بی نهایت زیاد است. این حالت نامیده می شود حالت بیکار

بنابراین، در حالت های نزدیک به اتصال کوتاه و بدون بار، توان مفید در حالت اول به دلیل ولتاژ پایین و در حالت دوم به دلیل جریان کم کم است.

شرایط برای به دست آوردن بالاترین بازده

ضریب راندمان (بازده) در حالت بیکار 100% است (در این حالت هیچ برق مفیدی آزاد نمی شود اما در عین حال برق منبع مصرف نمی شود).

با افزایش جریان بار، بازده طبق یک قانون خطی کاهش می یابد.

در حالت اتصال کوتاه، راندمان صفر است (هیچ توان مفیدی وجود ندارد و توان تولید شده توسط منبع کاملاً در داخل آن مصرف می شود).

با جمع بندی موارد فوق می توانیم نتیجه گیری کنیم.

شرط به دست آوردن حداکثر توان مفید (R = R 0) و شرط به دست آوردن حداکثر بازده (R = ∞) منطبق نیستند. علاوه بر این، هنگام دریافت حداکثر توان مفید از منبع (حالت بار منطبق)، راندمان 50٪ است، یعنی. نیمی از توان تولید شده توسط منبع در داخل آن تلف می شود.

در قدرتمند تاسیسات الکتریکیحالت بار هماهنگ غیرقابل قبول است، زیرا این امر منجر به هزینه بیهوده ظرفیت های بزرگ می شود. بنابراین برای نیروگاه هاو پست ها، حالت های عملکرد ژنراتورها، ترانسفورماتورها، یکسو کننده ها به گونه ای محاسبه می شوند که از راندمان بالا (90٪ یا بیشتر) اطمینان حاصل شود.

وضعیت در تکنولوژی ضعیف فعلی متفاوت است. برای مثال یک دستگاه تلفن را در نظر بگیرید. هنگام صحبت در مقابل میکروفون، الف سیگنال الکتریکیبا قدرت حدود 2 مگاوات. بدیهی است که برای به دست آوردن بیشترین برد ارتباطی، لازم است تا جایی که ممکن است توان به خط انتقال داده شود و این نیاز به یک حالت سوئیچینگ بار هماهنگ دارد. آیا کارایی در این مورد مهم است؟ البته نه، زیرا تلفات انرژی بر حسب کسری یا واحد میلی وات محاسبه می شود.

حالت بار منطبق در تجهیزات رادیویی استفاده می شود. در مواردی که وقتی ژنراتور و بار مستقیماً به هم متصل هستند، یک حالت هماهنگ تضمین نمی شود، از اقداماتی برای مطابقت با مقاومت آنها استفاده می شود.

کار آزمایشگاهی شماره 3.7.

مطالعه توان مفید و کارایی منابع فعلی

نام خانوادگی I.O. _____________ گروه ______ تاریخ ______

مقدمه

هدف از این کار آزمایش تجربی نتایج نظری در مورد وابستگی توان مفید و بهره وری منبعجریان از مقاومت بار

یک مدار الکتریکی از یک منبع جریان، سیم های تغذیه و یک بار یا مصرف کننده جریان تشکیل شده است. هر یک از این عناصر مدار دارای مقاومت هستند.

مقاومت سیم های سربی معمولاً بسیار کم است، بنابراین می توان از آن صرف نظر کرد. در هر بخش از مدار، انرژی منبع جریان مصرف می شود. مسئله استفاده مناسب از انرژی الکتریکی از اهمیت عملی بسیار مهمی برخوردار است.

مجموع توان P آزاد شده در مدار، مجموع توان های آزاد شده در قسمت های خارجی و داخلی مدار خواهد بود: P = I 2 R + I 2 r = I 2 (R + r). چون I(R + r) = ε، آن Р =I·ε،

جایی که R مقاومت خارجی است. r - مقاومت داخلی؛ ε – EMF منبع فعلی.

بنابراین، کل توان آزاد شده در مدار با حاصل ضرب جریان و emf عنصر بیان می شود. این قدرت به دلیل هر منبع انرژی شخص ثالث آزاد می شود. چنین منابع انرژی می تواند به عنوان مثال، فرآیندهای شیمیایی، در عنصر رخ می دهد.

بیایید در نظر بگیریم که چگونه توان آزاد شده در مدار به مقاومت خارجی R که عنصر به آن بسته است بستگی دارد. فرض کنید یک عنصر از یک EMF معین و یک مقاومت داخلی مشخص r توسط یک مقاومت خارجی R بسته شده است. اجازه دهید وابستگی R کل توان P تخصیص یافته در مدار، توان Ra تخصیص یافته در قسمت خارجی مدار و بازده را تعیین کنیم.

شدت جریان I در مدار طبق قانون اهم با رابطه بیان می شود

کل توان آزاد شده در مدار برابر خواهد بود

همانطور که R افزایش می یابد، توان کاهش می یابد، به طور مجانبی به سمت صفر می رود، زیرا R به طور نامحدود افزایش می یابد.

توان آزاد شده در قسمت خارجی مدار برابر است با

از اینجا می توان دریافت که توان مفید P a در دو حالت برابر با صفر است - در R = 0 و R = ∞.

بررسی عملکرد R a = f(R)در نهایت، متوجه می شویم که P a در R = r به حداکثر می رسد، سپس

برای اطمینان از اینکه حداکثر توان P a در R = r به دست می آید، مشتق P a را با توجه به مقاومت خارجی در نظر می گیریم.

کجا

با توجه به شرط حداکثر، مشتق اول باید برابر با صفر باشد

r2 = R2

R = r

با تعیین علامت مشتق دوم، می توانید مطمئن شوید که تحت این شرایط، ماکزیمم و نه حداقل را برای P a به دست خواهیم آورد.

ضریب کارایی (بازده) η یک منبع EMF نسبت توان P a آزاد شده در مدار خارجی به توان کل P است که توسط منبع EMF ایجاد شده است.

در اصل، کارایی یک منبع EMF نشان می دهد که چه نسبتی از کار نیروهای خارجی به انرژی الکتریکی تبدیل شده و به مدار خارجی منتقل می شود.

با بیان توان بر حسب جریان I، اختلاف پتانسیل در مدار خارجی U و مقدار نیروی الکتروموتور ε، به دست می‌آییم.

یعنی بازده منبع EMF برابر با نسبت ولتاژ مدار خارجی به EMF است. تحت شرایط اعمال قانون اهم، می توان بیشتر جایگزین کرد U = IR; ε = I(R + r) سپس

در نتیجه، در صورتی که تمام انرژی صرف گرمای لنز-ژول شود، بازده منبع EMF برابر است با نسبت مقاومت خارجی به مقاومت کل مدار.

در R = 0 ما 0 = η داریم. با افزایش R، بازده افزایش می یابد و با افزایش نامحدود در R به مقدار η = 1 میل می کند، اما در همان زمان توان آزاد شده در مدار خارجی به صفر میل می کند. بنابراین، الزامات برای به دست آوردن همزمان حداکثر توان مفید با حداکثر بازده غیرممکن است.

هنگامی که P a به حداکثر خود می رسد، η = 50٪ است. هنگامی که راندمان η نزدیک به واحد باشد، توان مفید در مقایسه با حداکثر توانی که یک منبع معین می‌تواند ایجاد کند، کوچک است. بنابراین برای افزایش کاراییلازم است، در صورت امکان، مقاومت داخلی منبع EMF، به عنوان مثال، یک باتری یا دینام کاهش یابد.

در مورد R = 0 (اتصال کوتاه) P a = 0 و تمام توان در داخل منبع آزاد می شود. این می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد قسمت های داخلی منبع و خرابی آن شود. به همین دلیل اتصال کوتاه منابع (دینام، باتری) مجاز نیست!

در شکل 1، منحنی 1 وابستگی توان P a آزاد شده در مدار خارجی را به مقاومت قسمت خارجی مدار R نشان می دهد. منحنی 2 وابستگی کل توان P را به R نشان می دهد. منحنی 3 - تغییر بازده η از همان مقاومت خارجی.

سفارش کار

1. نمودار را در غرفه بررسی کنید.

2. با استفاده از مجله، مقاومت R = 100 اهم را تنظیم کنید.

3. کلید K را ببندید.

4. جریان در مدار را به صورت متوالی برای 9 مقاومت مختلف روی یک محفظه مقاومت، از 100 اهم و بالاتر اندازه گیری کنید. نتایج اندازه گیری جریان را در جدول وارد کنید و آنها را به آمپر بیان کنید.

5. کلید K را خاموش کنید.

6. برای هر مقاومت P، P a (بر حسب وات) و η محاسبه کنید.

7. نمودارهای P، P a و η را از R بسازید.

سوالات امنیتی

1. بازده منبع EMF چقدر است؟

2. فرمول کارایی منبع EMF را استخراج کنید.

3. قدرت مفید منبع EMF چقدر است؟

4. فرمول توان مفید منبع EMF را استخراج کنید.

5. حداکثر توان آزاد شده در مدار خارجی (Pa)max چقدر است؟

6. توان کل P آزاد شده در مدار حداکثر در چه مقدار R است؟

7. بازده منبع EMF در (Pa)max چقدر است؟

8. مطالعه تابع (Pa) = را انجام دهید f(R)به شدت.

9. نموداری از وابستگی P، Ra و η به مقاومت خارجی R رسم کنید.

10. منبع emf چیست؟

11. چرا نیروهای خارجی باید منشأ غیر الکتریکی داشته باشند؟

12. چرا اتصال کوتاه برای منابع ولتاژ غیرقابل قبول است؟

خیر	R،اهم	I·10 -3،الف	, دبلیو	، دبلیو
1	0
2	100
3	200
4	300
5	400
6	500
7	600
8	700
9	800
10	900

r = 300اهم

8.5. اثر حرارتی جریان

8.5.1. برق منبع فعلی

توان کل منبع فعلی:

P کل = P مفید + P ضرر،

که در آن P مفید - توان مفید، P مفید = I 2 R; تلفات P - تلفات توان، تلفات P = I 2 r; I - قدرت جریان در مدار؛ R - مقاومت بار (مدار خارجی)؛ r مقاومت داخلی منبع جریان است.

توان ظاهری را می توان با استفاده از یکی از سه فرمول محاسبه کرد:

P کامل = I 2 (R + r)، P کامل = ℰ 2 R + r، P کامل = I ℰ،

که در آن ℰ نیروی الکتروموتور (EMF) منبع جریان است.

قدرت خالص - این توانی است که در مدار خارجی آزاد می شود، یعنی. بر روی یک بار (مقاومت)، و می تواند برای برخی اهداف استفاده شود.

توان خالص را می توان با استفاده از یکی از سه فرمول محاسبه کرد:

P مفید = I 2 R، P مفید = U 2 R، P مفید = IU،

جایی که I قدرت جریان در مدار است. U ولتاژ در پایانه ها (گیره ها) منبع جریان است. R - مقاومت بار (مدار خارجی).

از دست دادن توان، توانی است که در منبع فعلی آزاد می شود، یعنی. در مدار داخلی، و صرف فرآیندهایی می شود که در خود منبع اتفاق می افتد. از اتلاف برق نمی توان برای اهداف دیگری استفاده کرد.

تلفات برق معمولاً با استفاده از فرمول محاسبه می شود

تلفات P = I 2 r،

جایی که I قدرت جریان در مدار است. r مقاومت داخلی منبع جریان است.

در طول یک اتصال کوتاه، توان مفید به صفر می رسد

P مفید = 0،

از آنجایی که در صورت اتصال کوتاه مقاومت بار وجود ندارد: R = 0.

مجموع توان در طول اتصال کوتاه منبع با تلفات قدرت منطبق است و با استفاده از فرمول محاسبه می شود

P کامل = ℰ 2 r،

که در آن ℰ نیروی الکتروموتور (EMF) منبع جریان است. r مقاومت داخلی منبع جریان است.

قدرت مفید دارد حداکثر مقداردر صورتی که مقاومت بار R برابر با مقاومت داخلی r منبع جریان باشد:

R = r.

حداکثر توان مفید:

حداکثر P مفید = 0.5 P کامل،

که در آن ptot قدرت کل منبع فعلی است.

P کامل = ℰ 2/2 r. فرمول صریح برای محاسبهحداکثر توان مفید

به نظر می رسد این است:

حداکثر P مفید = ℰ 2 4 r .

• برای ساده کردن محاسبات، یادآوری دو نکته مفید است: اگر با دو مقاومت بار R 1 و R 2 همان توان مفید در مدار آزاد شود، آنگاهمقاومت داخلی

منبع جریان r با فرمول به مقاومت های نشان داده شده مربوط می شود

• r = R 1 R 2 ;

اگر حداکثر توان مفید در مدار آزاد شود، جریان I * در مدار نصف جریان اتصال کوتاه i است:

I * = i 2 .

مثال 15. هنگامی که یک باتری از سلول ها به مقاومت 5.0 اهم اتصال کوتاه می کند، جریان 2.0 A تولید می کند. جریان اتصال کوتاه باتری 12 A است. حداکثر توان مفید باتری را محاسبه کنید.

راه حل . اجازه دهید وضعیت مشکل را تجزیه و تحلیل کنیم.

1. هنگامی که یک باتری به مقاومت R1 = 5.0 اهم متصل می شود، جریانی با قدرت I 1 = 2.0 A در مدار جریان می یابد، همانطور که در شکل نشان داده شده است. a که توسط قانون اهم برای مدار کامل تعیین می شود:

I 1 = ℰ R 1 + r،

جایی که ℰ - EMF منبع فعلی؛ r مقاومت داخلی منبع جریان است.

2. همانطور که در شکل نشان داده شده است، هنگامی که باتری اتصال کوتاه می کند، جریان اتصال کوتاه در مدار جریان می یابد. ب جریان اتصال کوتاه با فرمول تعیین می شود

جایی که i جریان اتصال کوتاه است، i = 12 A.

3. هنگامی که یک باتری به مقاومت R 2 = r متصل می شود، جریان نیروی I 2 در مدار جریان می یابد، همانطور که در شکل نشان داده شده است. در، توسط قانون اهم برای مدار کامل تعیین می شود:

I 2 = ℰ R 2 + r = ℰ 2 r;

در این حالت حداکثر توان مفید در مدار آزاد می شود:

P مفید حداکثر = I 2 2 R 2 = I 2 2 r.

بنابراین، برای محاسبه حداکثر توان مفید، لازم است مقاومت داخلی منبع جریان r و قدرت جریان I 2 تعیین شود.

برای یافتن قدرت فعلی I 2، سیستم معادلات را می نویسیم:

i = ℰ r , I 2 = ℰ 2 r )

و معادلات را تقسیم کنید:

i I 2 = 2 .

از این نتیجه می شود:

I 2 = i 2 = 12 2 = 6.0 A.

I 1 = ℰ R 1 + r، i = ℰ r)

i = ℰ r , I 2 = ℰ 2 r )

I 1 i = r R 1 + r .

i I 2 = 2 .

r = I 1 R 1 i - I 1 = 2.0 ⋅ 5.0 12 - 2.0 = 1.0 اهم.

بیایید حداکثر توان مفید را محاسبه کنیم:

P حداکثر مفید = I 2 2 r = 6.0 2 ⋅ 1.0 = 36 W.

بنابراین حداکثر توان قابل استفاده باتری 36 وات است.

یک مدار بسته بدون انشعاب متشکل از یک منبع جریان و یک مقاومت را در نظر بگیرید.

اجازه دهید قانون بقای انرژی را در کل مدار اعمال کنیم:

.

چون و برای مدار بسته، نقاط 1 و 2 بر هم منطبق هستند، قدرت نیروهای الکتریکی در مدار بسته صفر است. این معادل عبارت در مورد پتانسیل میدان الکتریکی است دی سی، که قبلاً ذکر شد.

بنابراین، در در یک مدار بسته، تمام گرما به دلیل کار نیروهای خارجی آزاد می شود:، یا، و ما دوباره به قانون اهم می رسیم، اکنون برای یک مدار بسته: .

قدرت کاملمدار را توان نیروهای خارجی می نامند، همچنین برابر با کل توان حرارتی است:

مفیدتوان حرارتی آزاد شده در مدار خارجی (بدون توجه به مفید یا مضر بودن آن در این مورد خاص) را فراخوانی کنید.

(3).

نقش نیروهای الکتریکی در مدار. در مدار خارجی، روی بار آرنیروهای الکتریکی کار مثبت انجام می دهند و هنگام حرکت بار در داخل منبع جریان، کارهای منفی به همان اندازه انجام می دهند. در مدار خارجی، گرما در اثر کار میدان الکتریکی آزاد می شود. کار داده شده در مدار خارجی توسط میدان الکتریکی داخل منبع جریان "برگردانده می شود". در نتیجه، تمام گرمای مدار با کار نیروهای خارجی "پرداخت" می شود: منبع فعلی به تدریج انرژی شیمیایی (یا برخی دیگر) ذخیره شده در آن را از دست می دهد. میدان الکتریکی نقش یک "پیک" را بازی می کند و انرژی را به مدار خارجی می رساند.

وابستگی کل، توان مفید و راندمان به مقاومت بار آر .

این وابستگی ها از فرمول (1-2) و قانون اهم برای زنجیره کامل به دست می آیند:

. (4)

. (5)

نمودار این وابستگی ها را در شکل مشاهده می کنید.

توان کل با افزایش به طور یکنواخت کاهش می یابد، زیرا جریان در مدار کاهش می یابد. حداکثر قدرت ظاهریمنتشر می شود، i.e. در اتصال کوتاه. منبع فعلی حداکثر کار را در واحد زمان انجام می دهد، اما تمام آن به گرم کردن خود منبع می رسد. حداکثر قدرت ظاهری است

.

توان مفید حداکثر در (که می توانید با گرفتن مشتق تابع (5) و برابر کردن آن با صفر تأیید کنید) دارد. با جایگزینی به عبارت (5)، حداکثر توان مفید را پیدا می کنیم:

.

هنگام اتصال وسایل برقی به شبکه برق، معمولاً فقط قدرت و کارایی خود لوازم الکتریکی اهمیت دارد. اما هنگام استفاده از منبع جریان در مدار بسته، توان مفیدی که تولید می کند مهم است. منبع می تواند یک ژنراتور، باتری، باتری یا عناصر یک نیروگاه خورشیدی باشد. این برای محاسبات اهمیت اساسی ندارد.

پارامترهای منبع تغذیه

هنگام اتصال وسایل الکتریکی به منبع تغذیه و ایجاد یک مدار بسته، علاوه بر انرژی P مصرف شده توسط بار، پارامترهای زیر نیز در نظر گرفته می شود:

• راب (قدرت کل منبع جریان) آزاد شده در تمام بخش های مدار؛
• EMF ولتاژ تولید شده توسط باتری است.
• P (قدرت خالص) مصرف شده توسط تمام بخش های شبکه، به جز منبع فعلی.
• Po (توان تلف شده) صرف شده در داخل باتری یا ژنراتور.
• مقاومت داخلی باتری؛
• کارایی منبع تغذیه

توجه!کارایی منبع و بار نباید اشتباه گرفته شود. اگر ضریب باتری در یک دستگاه الکتریکی زیاد باشد، ممکن است به دلیل تلفات سیم ها یا خود دستگاه کم باشد و بالعکس.

بیشتر در این مورد.

کل انرژی مدار

هنگام عبور جریان الکتریکیگرما در طول مدار آزاد می شود یا کارهای دیگری انجام می شود. باتری یا ژنراتور نیز از این قاعده مستثنی نیست. انرژی آزاد شده بر روی تمام عناصر از جمله سیم ها کل نامیده می شود. با استفاده از فرمول Rob.=Ro.+Rpol.، که در آن:

• راب - قدرت کامل؛
• رو - ضررهای داخلی؛
• Rpol. - قدرت مفید

توجه!مفهوم توان ظاهری نه تنها در محاسبات یک مدار کامل، بلکه در محاسبات موتورهای الکتریکی و سایر وسایلی که انرژی راکتیو همراه با انرژی فعال مصرف می کنند نیز استفاده می شود.

EMF یا نیروی الکتروموتور، ولتاژ تولید شده توسط یک منبع است. فقط در حالت X.X قابل اندازه گیری است. (بیکار). هنگامی که یک بار متصل می شود و جریان ظاهر می شود، U® از مقدار EMF کم می شود. - افت ولتاژ داخل دستگاه منبع تغذیه

قدرت خالص

انرژی آزاد شده در کل مدار به جز منبع تغذیه مفید است. با فرمول محاسبه می شود:

1. "U" - ولتاژ در پایانه ها،
2. "I" - جریان در مدار.

در شرایطی که مقاومت بار برابر با مقاومت منبع جریان باشد، حداکثر و معادل 50 درصد مقدار کامل است.

با کاهش مقاومت بار، جریان در مدار همراه با تلفات داخلی افزایش می‌یابد و کاهش ولتاژ ادامه می‌یابد و زمانی که به صفر می‌رسد، جریان حداکثر و تنها با Ro محدود می‌شود. این حالت K.Z است. - اتصال کوتاه در این حالت انرژی تلف شده برابر با کل است.

با افزایش مقاومت بار، تلفات جریان و داخلی کاهش می یابد و ولتاژ افزایش می یابد. هنگام رسیدن به یک مقدار بی نهایت بزرگ (شکست شبکه) و I=0، ولتاژ برابر با EMF خواهد بود. این حالت X..X است. - سرعت بیکار

تلفات داخل منبع تغذیه

باتری ها، ژنراتورها و سایر دستگاه ها دارای مقاومت داخلی هستند. هنگامی که جریان از آنها عبور می کند، انرژی از دست دادن آزاد می شود. با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

که در آن "Uo" افت ولتاژ داخل دستگاه یا تفاوت بین EMF و ولتاژ خروجی است.

مقاومت منبع تغذیه داخلی

برای محاسبه زیان Ro. شما باید مقاومت داخلی دستگاه را بدانید. این مقاومت سیم پیچ های ژنراتور، الکترولیت در باتری یا به دلایل دیگر است. همیشه نمی توان آن را با مولتی متر اندازه گیری کرد. ما باید از روش های غیر مستقیم استفاده کنیم:

• هنگامی که دستگاه در حالت بیکار روشن می شود، E (EMF) اندازه گیری می شود.
• هنگامی که بار متصل است، Uout تعیین می شود. ( ولتاژ خروجی) و فعلی I;
• افت ولتاژ داخل دستگاه محاسبه می شود:

• مقاومت داخلی محاسبه می شود:

انرژی مفید P و بهره وری

بسته به وظایف خاص، حداکثر توان مفید P یا حداکثر بازده مورد نیاز است. شرایط برای این کار مطابقت ندارد:

• P در R=Ro، با بازده = 50% حداکثر است.
• راندمان در حالت H.H 100% با P = 0 است.

به دست آوردن حداکثر انرژی در خروجی دستگاه منبع تغذیه

حداکثر P به شرطی به دست می آید که مقاومت های R (بار) و Ro (منبع الکتریسیته) برابر باشند. در این مورد، راندمان = 50٪. این حالت "بار منطبق" است.

جدا از این، دو گزینه ممکن است:

• مقاومت R کاهش می یابد، جریان در مدار افزایش می یابد و تلفات ولتاژ Uo و Po در داخل دستگاه افزایش می یابد. در حالت اتصال کوتاه (اتصال کوتاه) مقاومت بار "0" است، I و Po حداکثر هستند و راندمان نیز 0٪ است. این حالت برای باتری ها و ژنراتورها خطرناک است، بنابراین از آن استفاده نمی شود. استثنا ژنراتورهای جوشکاری و باتری های ماشین است که تقریباً از کار افتاده اند که هنگام راه اندازی موتور و روشن کردن استارت در حالت نزدیک به "اتصال کوتاه" کار می کنند.
• مقاومت بار بیشتر از مقاومت داخلی است. در این حالت، جریان بار و توان P کاهش می یابد و با مقاومت بی نهایت بزرگ برابر با "0" است. این حالت X.H. (بیکار). تلفات داخلی در حالت نزدیک به C.H بسیار ناچیز است و راندمان نزدیک به 100٪ است.

در نتیجه، "P" زمانی حداکثر است که مقاومت های داخلی و خارجی برابر باشند و در سایر موارد به دلیل تلفات داخلی زیاد در هنگام اتصال کوتاه و جریان کم در حالت سرد حداقل است.

حالت حداکثر توان خالص در بازده 50 درصد در الکترونیک در جریان های کم استفاده می شود. به عنوان مثال، در یک دستگاه تلفن Pout. میکروفون - 2 میلی وات، و مهم است که آن را تا حد امکان به شبکه منتقل کنید، در حالی که کارایی را قربانی می کنید.

دستیابی به حداکثر بهره وری

حداکثر بازده در حالت H.H به دست می آید. به دلیل عدم تلفات برق در داخل منبع ولتاژ Po. با افزایش جریان بار، بازده به صورت خطی در حالت اتصال کوتاه کاهش می یابد. برابر "0" است. حالت حداکثر راندمان در ژنراتورهای نیروگاهی استفاده می شود که در آن بار منطبق، حداکثر پو مفید و راندمان 50 درصد به دلیل تلفات زیاد قابل اعمال نیستند و نیمی از کل انرژی را تشکیل می دهند.

بهره وری بار

راندمان وسایل برقی به باتری بستگی ندارد و هرگز به 100 درصد نمی رسد. استثنا تهویه مطبوع و یخچال هایی است که بر اساس اصل یک پمپ حرارتی کار می کنند: خنک کردن یک رادیاتور با گرم کردن دیگری انجام می شود. اگر این نکته را در نظر نگیرید، راندمان بالای 100 درصد خواهد بود.

انرژی نه تنها برای انجام کارهای مفید، بلکه برای گرم کردن سیم ها، اصطکاک و سایر انواع تلفات نیز صرف می شود. در لامپ ها، علاوه بر کارایی خود لامپ، باید به طراحی بازتابنده، در بخاری های هوا - در راندمان گرمایش اتاق و در موتورهای الکتریکی - روی cos φ توجه کنید.

دانستن توان مفید عنصر منبع تغذیه برای انجام محاسبات ضروری است. بدون این، دستیابی به حداکثر کارایی کل سیستم غیرممکن است.

ویدیو