Power ratio sa pinakasimpleng electrical circuit

Sa artikulong ito, mauunawaan natin kung ano ang dapat na ratio ng mga parameter ng source at receiver upang makamit ang pinakamainam na mode ng pagpapatakbo ng electrical circuit. Mahalaga rin ang mga ratio ng kapangyarihan para sa mababang kasalukuyang teknolohiya. Sa prinsipyo, ang mga tanong na ito ay maaaring matugunan sa tulong ng halimbawa ang pinakasimpleng electrical circuit.

Ang circuit ay binubuo ng isang pinagmumulan ng direktang kasalukuyang na may EMF E at panloob na paglaban ng Rwatt, na bumubuo ng elektrikal na enerhiya, at isang tatanggap ng enerhiya na tumanggap na may paglaban sa pagkarga Rn.

kanin. 1. Schematic upang ipaliwanag ang power ratio sa pinakasimpleng circuit

Dahil ang pinagmulan ay may panloob na pagtutol, kung gayon ang ilan sa mga de-koryenteng enerhiya na nabuo nito ay na-convert sa enerhiya ng init mismo.

Ang kasalukuyang nasa circuit na ipinapakita sa Fig. 1

Batay sa equation na ito, tinutukoy namin ang kapangyarihan ng receiver (ang kapangyarihan ng pag-convert ng elektrikal na enerhiya sa iba pang mga uri):

Katulad nito, ang pagkawala ng kuryente sa pinagmulan:

Ang elektrikal na kapangyarihan ng pinagmulan ay dapat na katumbas ng kabuuan ng mga kapangyarihan na na-convert sa iba pang mga uri sa pinagmulan at tagatanggap, i.e. dapat mayroong balanse ng kapangyarihan (tulad ng para sa lahat ng mga circuit):

Ang terminal boltahe U ay maaari ding ipasok sa expression para sa power Pn.

Kapangyarihan ng tatanggap:

Coefficient of performance (COP), na tinukoy bilang ratio ng kapangyarihan ng receiver (kapaki-pakinabang) sa binuong kapangyarihan:

Ang equation ay nagpapakita na ang kahusayan ay depende sa ratio ng load resistance sa internal resistance. Ang mga halaga ng mga paglaban na ito ay ang pagtukoy ng kadahilanan sa pamamahagi ng kapangyarihan na binuo ng pinagmulan:

Ang kapangyarihan Pn ay dapat ituring na kapaki-pakinabang, ang pagkawala ng kuryente sa pinagmulan Pvt ay tumutukoy lamang sa pag-init ng pinagmulan at samakatuwid ang kaukulang enerhiya ay ginugugol nang hindi produktibo.

Ang kahusayan ay tumataas sa pagtaas ng Rn / Rvt ratio.

Upang makakuha ng isang malaking halaga ng kahusayan, ang ratio Pn> Pwt ay dapat matupad, iyon ay, ang circuit ay dapat gumana sa isang mode na malapit sa sa source idle mode.

Sa pagsasagawa, maaaring itakda ang dalawang magkaibang kinakailangan sa ratio ng kapangyarihan: mataas na kahusayan at pagtutugma ng kapangyarihan. Ang pangangailangan para sa mataas na kahusayan ay itinakda, halimbawa, kapag ito ay kinakailangan upang magpadala ng isang malaking halaga ng enerhiya sa mga wire o upang i-convert ang enerhiya na ito sa mga de-koryenteng makina. Kahit na ang isang maliit na pagtaas sa kahusayan ay nagbubunga ng malaking pagtitipid sa mga ganitong kaso.

Dahil ang paggamit ng mataas na enerhiya ay pangunahing katangian ng pamamaraan ng mataas na alon, samakatuwid sa larangang ito kinakailangan na magtrabaho sa mga mode na malapit sa idle mode.Bilang karagdagan, kapag nagpapatakbo sa naturang mga mode, ang boltahe ng terminal ay bahagyang naiiba mula sa pinagmulan ng emf.

Sa mababang kasalukuyang teknolohiya (lalo na sa teknolohiya ng komunikasyon at teknolohiya sa pagsukat) napakababang pinagmumulan ng kuryente ang ginagamit, na bukod pa rito ay may malalaking panloob na pagtutol… Sa ganitong mga kaso, ang kahusayan na nagpapakilala sa proseso ng paghahatid ng kuryente ay kadalasang pangalawang kahalagahan, at ang pangangailangan para sa pinakamataas na posibleng halaga ng kapangyarihan na natanggap ng receiver ay binibigyang-diin.

Habang sa mataas na kasalukuyang teknolohiya ay walang silbi o kahit na nakakapinsalang mga conversion ng enerhiya - ang mga pagkalugi ng enerhiya ay nababawasan sa pagtaas ng kahusayan, sa mababang kasalukuyang teknolohiya ang kahusayan ng paggamit ng mga halaman at aparato ay nadagdagan na may tamang koordinasyon ng mga kapangyarihan sa mga electric circuit.

Ang kondisyon para sa pagkuha ng maximum na posibleng receiver power Pvmax mula sa isang source na may EMF at internal resistance data:

Ito ay sumusunod mula dito na ang kondisyon para sa pinakamataas na kapangyarihan ng receiver ay natutupad napapailalim sa pagkakapantay-pantay Rn = RВt

Kaya, kapag ang mga resistensya ng receiver at ang panloob na pagtutol ng pinagmulan ay pantay, ang kapangyarihan na natanggap ng receiver ay pinakamataas.

Kung Rn = Rw, kung gayon

Para sa kapangyarihang natanggap ng tagatanggap, mayroon tayong:

Isang halimbawa. Sa tulong thermoelectric converter (thermocouples) na may panloob na resistensya Rw = 5 ohms, maaari kang makakuha ng boltahe na 0.05 mV / ° C. Ang pinakamalaking pagkakaiba sa temperatura ay 200 ° C. Anong mga de-koryenteng data ang dapat magkaroon ng isang nagpapahiwatig na de-koryenteng aparato (paglaban, kapangyarihan, kasalukuyang) kung nais makuha maximum na kapangyarihan mula sa converter.

Magbigay ng solusyon para sa dalawang kaso:

a) ang aparato ay direktang konektado sa converter;

b) ang aparato ay konektado gamit ang dalawang tansong wire na may haba l= 1000 m bawat isa na may cross-sectional area C = 1 mm2.

Sagot. Ang maximum na boltahe sa mga terminal ng thermoelectric converter ay katumbas ng EMF E = 200 * 0.05 = 10 mV nito.

Sa kasong ito, ang indikasyon para sa aparato na konektado sa circuit ay dapat na maximum (sa itaas na limitasyon ng pagsukat).

a) Upang ang kapangyarihan ng aparato ay maging maximum, ito ay kinakailangan upang tumugma sa mga resistensya ng aparato at ang converter. Para sa layuning ito, pipiliin namin ang paglaban ng device Requal sa paglaban ng thermocouple, i.e. Rn = Rt = 5 ohms.

Nahanap namin ang maximum na kapangyarihan ng device:

Tukuyin ang kasalukuyang:

b) Kung ang paglaban ng mga wire ay hindi maaaring pabayaan, dapat itong isaalang-alang kapag tinutukoy ang kabuuang panloob na paglaban ng isang aktibong dalawang-terminal na aparato na binubuo ng isang thermocouple at dalawang mga wire, dahil kung hindi man ay mayroong isang mismatch sa pagitan ng receiver at ang pinagmulan na may kinalaman sa kapangyarihan.

Hanapin natin ang paglaban ng mga wire, na ibinigay na ang tiyak na pagtutol ay 0.0178 μOhm-m:

Kaya, ang kinakailangang antas ng paglaban ng aparato ay:

Sa halagang ito ng panloob na pagtutol, ang kapangyarihan ng aparato ay magiging maximum

Kasalukuyang Circuit:

Ang nakuha na mga resulta ay nagpapakita na ipinapayong pumili ng mga mapagkukunan na may mababang halaga ng panloob na pagtutol, at ang cross-sectional area ng mga wire sa pagkonekta ay dapat na sapat na malaki.

Kadalasan, kapag nagsasagawa ng gayong mga sukat, ang pagkalkula ng pagkakataon ng tatanggap at ang pinagmulan ay bumababa sa katotohanan na mula sa magagamit na mga instrumento ang isa ay pinili na, para sa isang naibigay o kilalang pinakamataas na halaga ng sinusukat na halaga, ay nakakakuha ng pinakamalaking pagpapalihis ng arrow at samakatuwid ay nagbibigay ng pinakamalaking katumpakan ng pagbabasa ng sukat.