Vyanzo vya nishati ya umeme: maelezo, aina na vipengele

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Vyanzo vya nishati ya umeme katika kila eneo hutofautiana katika jinsi inavyopokelewa. Kwa hiyo, katika steppes ni afadhali zaidi kutumia nguvu ya upepo au kubadilisha joto baada ya kuchoma mafuta, gesi. Katika milima, ambapo kuna mito, mabwawa yanajengwa na maji huendesha turbines kubwa. Nguvu ya kielektroniki inapatikana karibu kila mahali kwa gharama ya nishati zingine asilia.

Chakula cha mlaji kinatoka wapi

Vyanzo vya nishati ya umeme hupokea volteji baada ya badiliko la nguvu ya upepo, mwendo wa kinetiki, mtiririko wa maji, tokeo la mmenyuko wa nyuklia, joto kutokana na mwako wa gesi, mafuta au makaa ya mawe. Mitambo ya kuzalisha umeme kwa joto na mitambo ya kuzalisha umeme kwa maji imeenea. Idadi ya vinu vya kuzalisha nishati ya nyuklia inapungua polepole kwani si salama kabisa kwa watu wanaoishi karibu.

Athari ya kemikali inaweza kutumika, tunaona matukio haya katika betri za gari na vifaa vya nyumbani. Betri za simu hufanya kazi kwa kanuni sawa. Vigeuza upepo hutumika katika maeneo yenye upepo usiobadilika, ambapo vyanzo vya nishati ya umeme vina jenereta ya kawaida ya nguvu ya juu katika muundo.

Wakati mwingine kituo kimoja hakitoshi kuendesha jiji zima,na vyanzo vya nishati ya umeme vimeunganishwa. Kwa hivyo, paneli za jua zimewekwa kwenye paa za nyumba katika nchi za joto, ambazo hulisha vyumba vya mtu binafsi. Hatua kwa hatua, vyanzo rafiki kwa mazingira vitachukua nafasi ya vituo vinavyochafua anga.

Kwenye magari

Betri katika usafiri sio chanzo pekee cha nishati ya umeme. Mizunguko ya gari imeundwa kwa namna ambayo wakati wa kuendesha gari, mchakato wa kubadilisha nishati ya kinetic katika nishati ya umeme huanza. Hii ni kutokana na jenereta, ambapo mzunguko wa koili ndani ya uwanja wa sumaku hutoa mwonekano wa nguvu ya kielektroniki (EMF).

Mkondo wa mkondo huanza kutiririka kwenye mtandao, ukiwa unachaji betri, muda ambao unategemea uwezo wake. Kuchaji huanza mara baada ya kuanzisha injini. Hiyo ni, nishati hutolewa kwa kuchoma mafuta. Maendeleo ya hivi majuzi katika tasnia ya magari yamewezesha kutumia EMF ya chanzo cha nishati ya umeme kwa trafiki.

Katika magari yanayotumia umeme, betri za kemikali zenye nguvu huzalisha mkondo wa umeme katika saketi iliyofungwa na hutumika kama chanzo cha nishati. Hapa mchakato wa nyuma unazingatiwa: EMF inazalishwa katika coils ya mfumo wa gari, ambayo husababisha magurudumu kuzunguka. Mikondo katika saketi ya pili ni kubwa, sawia na kasi ya kuongeza kasi na uzito wa gari.

Kanuni ya koili yenye sumaku

Mkondo unaopita kwenye koili husababisha mtiririko wa sumaku unaopishana. Yeye, kwa upande wake, hutoa nguvu ya buoyant kwenye sumaku, ambayo inalazimisha sura na mbilizunguka na sumaku za polarity kinyume. Kwa hivyo, vyanzo vya nishati ya umeme hutumika kama nodi ya mwendo wa magari.

Mchakato wa kurudi nyuma, wakati fremu yenye sumaku inapozungushwa ndani ya vilima, kutokana na nishati ya kinetiki, hukuruhusu kubadilisha mkondo wa sumaku unaopishana kuwa EMF ya koili. Zaidi ya hayo, vidhibiti vya voltage vimewekwa kwenye mzunguko, kutoa utendaji unaohitajika wa mtandao wa usambazaji. Kulingana na kanuni hii, umeme huzalishwa katika mitambo ya kuzalisha umeme kwa maji, mitambo ya nishati ya joto.

EMF katika saketi pia inaonekana katika saketi ya kawaida iliyofungwa. Ipo mradi tofauti inayoweza kutumika inatumika kwa kondakta. Nguvu ya umeme inahitajika ili kuelezea sifa za chanzo cha nishati. Ufafanuzi halisi wa neno hili unasikika kama hii: EMF katika saketi iliyofungwa ni sawia na kazi ya nguvu za nje ambazo husogeza chaji moja chanya kupitia mwili mzima wa kondakta.

Mfumo E=IR - upinzani wa jumla unazingatiwa, unaojumuisha upinzani wa ndani wa chanzo cha nguvu na matokeo ya kuongeza upinzani wa sehemu ya kulishwa ya mzunguko.

Vikwazo vya usakinishaji wa vituo vidogo

Kondakta yoyote ambayo mkondo wa sasa unapita hutengeneza sehemu ya umeme. Chanzo cha nishati ni emitter ya mawimbi ya umeme. Karibu na mitambo yenye nguvu, katika vituo vidogo au karibu na seti za jenereta, afya ya binadamu huathiriwa. Kwa hivyo, hatua zimechukuliwa kupunguza miradi ya ujenzi karibu na majengo ya makazi.

ImewashwaKatika ngazi ya kisheria, umbali uliowekwa kwa vitu vya umeme huanzishwa, zaidi ya ambayo kiumbe hai ni salama. Ujenzi wa vituo vya nguvu karibu na nyumba na njia ya watu ni marufuku. Usakinishaji wa nguvu lazima uwe na ua na viingilio vilivyofungwa.

Njia zenye voltage ya juu huwekwa juu ya majengo na kutolewa nje ya makazi. Ili kuondokana na ushawishi wa mawimbi ya umeme katika eneo la makazi, vyanzo vya nishati vimefungwa na skrini za chuma za msingi. Katika hali rahisi, wavu wa waya hutumiwa.

Vipimo

Kila thamani ya chanzo cha nishati na saketi inaelezewa na thamani za kiasi. Hii inawezesha kazi ya kubuni na kuhesabu mzigo kwa usambazaji maalum wa nguvu. Vipimo vya kipimo vimeunganishwa na sheria za asili.

Vizio vya usambazaji wa umeme ni kama ifuatavyo:

• Upinzani: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• Inayotumika na kizuizi: X na Z - Ohm.
• Ya Sasa: Mimi - Amp.
• Voltge: U - Volt.
• Nguvu: P - Watt.

Msururu wa Kujenga na Mizunguko ya Nguvu Sambamba

Hesabu ya msururu inakuwa ngumu zaidi ikiwa aina kadhaa za vyanzo vya nishati ya umeme zimeunganishwa. Upinzani wa ndani wa kila tawi na mwelekeo wa sasa kwa njia ya waendeshaji huzingatiwa. Ili kupima EMF ya kila chanzo kivyake, utahitaji kufungua saketi na kupima uwezo moja kwa moja kwenye vituo vya betri ya usambazaji kwa kifaa - voltmeter.

Saketi imefungwa, kifaa kitaonyesha kushuka kwa voltage, ambayo ina thamani ndogo. Vyanzo vingi vinahitajika ili kupata lishe inayohitajika. Kulingana na kazi, aina kadhaa za miunganisho zinaweza kutumika:

• Mfuatano. EMF ya mzunguko wa kila chanzo imeongezwa. Kwa hivyo, wakati wa kutumia betri mbili zenye thamani ya kawaida ya volti 2, hupata V 4 kama matokeo ya kuunganisha.
• Sambamba. Aina hii hutumiwa kuongeza uwezo wa chanzo, kwa mtiririko huo, kuna maisha marefu ya betri. EMF ya mzunguko na uunganisho huu haibadilika na viwango sawa vya betri. Ni muhimu kuchunguza polarity ya muunganisho.
• Miunganisho iliyochanganywa haitumiki sana, lakini hutokea kivitendo. Hesabu ya EMF inayotokana inafanywa kwa kila sehemu ya mtu binafsi iliyofungwa. Polarity na mwelekeo wa mkondo wa matawi huzingatiwa.

Ohms za usambazaji wa nguvu

Ukinzani wa ndani wa chanzo cha nishati ya umeme huzingatiwa ili kubaini EMF inayotokana. Kwa ujumla, nguvu ya electromotive inahesabiwa kwa formula E=IR + Ir. Hapa R ni upinzani wa watumiaji na r ni upinzani wa ndani. Kushuka kwa voltage kunahesabiwa kulingana na uhusiano ufuatao: U=E - Ir.

Mzunguko wa sasa katika mzunguko huhesabiwa kulingana na sheria ya Ohm ya mzunguko kamili: I=E/(R + r). Upinzani wa ndani unaweza kuathiri nguvu ya sasa. Ili kuzuia hili kutokea, chanzo kinachaguliwa kwa mzigo kulingana nakanuni ifuatayo: upinzani wa ndani wa chanzo lazima iwe chini sana kuliko upinzani wa jumla wa watumiaji. Basi si lazima kuzingatia thamani yake kwa sababu ya kosa ndogo.

Jinsi ya kupima ohms za usambazaji wa nishati?

Kwa kuwa vyanzo na vipokezi vya nishati ya umeme lazima vilingane, swali linatokea mara moja: jinsi ya kupima upinzani wa ndani wa chanzo? Baada ya yote, huwezi kuunganisha na ohmmeter kwa mawasiliano na uwezo unaopatikana juu yao. Ili kutatua suala hilo, njia isiyo ya moja kwa moja ya kuchukua viashiria hutumiwa - maadili ya idadi ya ziada inahitajika: sasa na voltage. Hesabu inafanywa kulingana na fomula r=U/I, ambapo U ni kushuka kwa voltage kwenye upinzani wa ndani, na mimi ni sasa katika mzunguko chini ya mzigo.

Kushuka kwa voltage hupimwa moja kwa moja kwenye vituo vya usambazaji wa nishati. Kinga ya thamani inayojulikana R imeunganishwa na mzunguko Kabla ya kuchukua vipimo, ni muhimu kurekebisha EMF ya chanzo na mzunguko wa wazi - E na voltmeter Kisha, kuunganisha mzigo na kurekodi masomo - U mzigo. na mimi ya sasa.

Kushuka kwa volteji inayotakikana kwenye upinzani wa ndani U=E − U mzigo. Kama matokeo, tunakokotoa thamani inayohitajika r=(E − U mzigo)/I.