Електроенергія. Потужність та ККД

Електричні кола та його елементи. Схема електричного кола

Найпростіше електричне коло та його елементи

Електричне коло - це сукупність електротехнічних пристроїв , які утворюють шлях для проходження електричного струму. Електрична схема (чи схема електричного кола) - це графічне зображення електричного кола, яке відображає його властивості й послідовність з’єднання його ділянок (рис.5.1).

Рисунок 5.1 - Приклад схеми електричного кола

Елементи електричного кола:

1 Джерела живлення або електроенергії. Це елементи, які дозволяють переміщувати електричний заряд від меншого потенціалу до більшого. Як джерела живлення використовуються генератори (електричні машини, які перетворюють механічну енергію в електричну), первісні елементи й акумулятори (перетворюють хімічну енергію в електричну), термогенератори (термопари). Таким чином, в джерелі живлення відбувається перетворення будь-якого виду енергії в електричну. В результаті роботи неелектричних сил кожний одиничний заряд при русі усередині джерела придбає енергію. Величина, яка чисельно дорівнює цій енергії, називається електрорушійною силою (ЕРС). Таким чином, ЕРС - це величина, яка чисельно дорівнює енергії, яку отримує усередині джерела одиничний електричний заряд в результаті роботи неелектричних сил. Позначається - Е,В. ЕРС - векторна величина, направлена від негативного затискача до позитивного.

Різниця ЕРС та напруги уявляє собою енергію, яка перетворюється у тепло при переміщенні заряду в джерелі живлення й називається внутрішнім падінням напруги. Позначається - , В.

Джерело з його внутрішнім опором (будемо позначати як r₀) розглядають як внутрішнє електричне коло. Споживачів та провода - як зовнішнє електричне коло. При відключені зовнішнього кола ЕРС дорівнює напрузі на зажимах джерела. Устаткування, в якому виникає ЕРС, називають джерелом ЕРС. Ідеальне джерело ЕРС - це джерело електричної енергії, на зажимах якого напруга постійна й не залежить від струму, який проходе через джерело. Устаткування, в якому виникає струм, називають джерелом струму. Ідеальне джерело струму - це джерело електричної енергії, через яке проходить струм, який є постійним й незалежним від напруги на затискачах цього джерела. Умовні графічні зображення джерел живлення вказані на рисунках 5.25.4.

Рисунок 5.2 - Умовне графічне зображення ідеального джерела ЕРС

Рисунок 5.3 - Умовне графічне зображення ідеального джерела струму

Рисунок 5.4 - Умовне графічне зображення первісного елементу

2 Споживачі електричної енергії (приймачі). В них електроенергія перетворюється у теплову, механічну, хімічну тощо енергії. Споживачами електроенергії є електродвигуни, електропечі, електролізні, термічні, зварювальні устаткування, освітлювальні та побутові прилади, холодильне устаткування, радіо й телеустаткування, медичне та інше устаткування спеціального призначення. Напруга на затискачах споживача - це величина, яка чисельно дорівнює електричній енергії, яка перетворена кожним одиничним електричним зарядом у споживачі. Споживачі електроенергії в електричних схемах характеризуються опором. Напруга на кінцях опору називається падінням напруги.

3 Проводу для передачі електроенергії. Передача електроенергії на відстані виконується за допомогою лінії електропередач ( ЛЕП ), які діляться на повітряні та кабельні. Проводу виготовляються алюмінієві чи мідні, бувають ізольовані та неізольовані.

4 Комутаційна апаратура - рубильники, контактори, вимикачі...

5 Прилади захисту й автоматики - реле, запобіжники…

6 Вимірювальні прилади - амперметри, вольтметри, ватметри…

7 Прилади обліку - лічильники електроенергії, потужності...

Для переносу зарядів у замкнутому колі джерело електроенергії витрачає енергію, яка дорівнює добутку ЕРС джерела на кількість заряду, який перенесений через це коло - .

Якщо напруга на зажимах джерела постійна, електроенергія, яка витрачається у зовнішньому колі - .

Частина енергії у електричному колі втрачається:

Таким чином, електроенергія - це робота струму.

Потужність - це швидкість, з якою виконується робота, чи швидкість, з якою відбувається перетворення енергії, і яка числено дорівнює відношенню роботи до часу, за який вона була виконана. Позначається - Р, Вт.

Величина, яка характеризує швидкість, з якою відбувається перетворення механічної чи іншого виду енергії в електричну в джерелі, називається потужністю генератора:

Величина, яка характеризує швидкість, з якою відбувається перетворення електричної енергії в інші види енергії у зовнішньому колі, називається потужністю споживача:

Потужність, яка характеризує нетехнологічні витрати електроенергії, наприклад на теплові втрати усередині генератора, називається потужністю втрат:

По закону збереження енергії:

Коефіцієнт корисної дії (ККД) показує яка частина, чи який відсоток енергії перетворено, а який втрачено:

ККД вказується у паспортних даних електрообладнання.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Енергія електричного поля конденсатора	\|	Закон Джоуля - Ленца

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.