Исследование зависимости мощности и КПД источника тока от внешней нагрузки

ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ:

, (1)

I- сила тока в цепи; Е- электродвижущая сила источника тока, включённого в цепь; R- сопротивление внешней цепи; r- внутреннее сопротивление источника тока.

МОЩНОСТЬ, ВЫДЕЛЯЕМАЯ ВО ВНЕШНЕЙ ЦЕПИ

. (2)

Из формулы (2) видно, что при коротком замыкании цепи (R®0) и при R®эта мощность равна нулю. При всех других конечных значениях R мощность Р₁> 0. Следовательно, функция Р₁ имеет максимум. Значение R₀, соответствующее максимальной мощности, можно получить, дифференцируя Р₁ по R и приравнивая первую производную к нулю:

. (3)

Из формулы (3), с учётом того, что R и r всегда положительны, а Е ? 0, после несложных алгебраических преобразований получим:

R₀ = r. (4)

Следовательно, мощность, выделяемая во внешней цепи, достигает наибольшего значения при сопротивлении внешней цепи равном внутреннему сопротивлению источника тока.

При этом сила тока в цепи (5)

равна половине тока короткого замыкания. При этом мощность, выделяемая во внешней цепи, достигает своего максимального значения, равного

. (6)

Когда источник замкнут на внешнее сопротивление, то ток протекает и внутри источника и при этом на внутреннем сопротивлении источника выделяется некоторое количество тепла. Мощность, затрачиваемая на выделение этого тепла равна

. (7)

Следовательно, полная мощность, выделяемая во всей цепи , определится формулой

= I²(R+r) = IE (8)

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ источника тока равен . (9)

Из формулы (8) следует, что

, (10)

т.е. Р₁ изменяется с изменением силы тока в цепи по параболическому закону и принимает нулевые значения при I = 0 и при . Первое значение соответствует разомкнутой цепи ( R>> r ), второе – короткому замыканию ( R<< r). Зависимость к.п.д. от силы тока в цепи с учётом формул (8), (9), (10) примет вид

(11)

Таким образом, к.п.д. достигает наибольшего значения h =1 в случае разомкнутой цепи ( I = 0), а затем уменьшается по линейному закону, обращаясь в нуль при коротком замыкании.

Зависимость мощностей Р₁, Р_полн = EI и к.п.д. источника тока от силы тока в цепи показаны на рис.1.

Рис.1. I₀ E/r

Из графиков видно, что получить одновременно полезную мощность и к.п.д. невозможно. Когда мощность, выделяемая на внешнем участке цепи Р₁, достигает наибольшего значения, к.п.д. в этот момент равен 50%.

МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ

Рис. 2.

Соберите на экране цепь, показанную на рис. 2. Для этого сначала щелкните левой кнопкой мыши над кнопкой э.д.с. в нижней части экрана. Переместите маркер мыши на рабочую часть экрана, где расположены точки. Щелкните левой кнопкой мыши в рабочей части экрана, где будет расположен источник э. д.с.

Разместите далее последовательно с источником резистор, изображающий его внутреннее сопротивление (нажав предварительно кнопку в нижней части экрана) и амперметр (кнопка там же). Затем расположите аналогичным образом резисторы нагрузки и вольтметр , измеряющий напряжение на нагрузке.

Подключите соединительные провода. Для этого нажмите кнопку провода внизу экрана, после чего переместите маркер мыши в рабочую зону схемы. Щелкайте левой кнопкой мыши в местах рабочей зоны экрана, где должны находиться соединительные провода.

4. Установите значения параметров для каждого элемента. Для этого щелкните левой кнопкой мыши на кнопке со стрелкой . Затем щелкните на данном элементе. Подведите маркер мыши к движку появившегося регулятора, нажмите на левую кнопку мыши и, удерживая ее в нажатом состоянии, меняйте величину параметра и установите числовое значение, обозначенное в таблице 1 для вашего варианта.

Таблица 1. Исходные параметры электрической цепи

5. Установите сопротивление внешней цепи 2 Ом, нажмите кнопку «Счёт» и запишите показания электроизмерительных приборов в соответствующие строки таблицы 2.

6. Последовательно увеличивайте с помощью движка регулятора сопротивление внешней цепи на 0,5 Ом от 2 Ом до 20 Ом и, нажимая кнопку «Счёт», записывайте показания электроизмерительных приборов в таблицу 2.

7. Вычислите по формулам (2), (7), (8), (9) Р₁, Р₂, Р_полн и h для каждой пары показаний вольтметра и амперметра и запишите рассчитанные значения в табл.2.

8. Постройте на одном листе миллиметровой бумаге графики зависимости P₁ = f(R), P₂ = f(R), P_полн=f(R), h = f (R) и U = f(R).

9. Рассчитайте погрешности измерений и сделайте выводы по результатам проведённых опытов.

Таблица 2. Результаты измерений и расчётов

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Запишите закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.
2. Что такое ток короткого замыкания?
3. Что такое полная мощность?
4. Как вычисляется к.п.д. источника тока?
5. Докажите, что наибольшая полезная мощность выделяется при равенстве внешнего и внутреннего сопротивлений цепи.
6. Верно ли утверждение, что мощность, выделяемая во внутренней части цепи, постоянна для данного источника?
7. К зажимам батарейки карманного фонаря присоединили вольтметр, который показал 3,5 В.
8. Затем вольтметр отсоединили и на его место подключили лампу, на цоколе которой было написано: Р=30 Вт, U=3,5 В. Лампа не горела.
9. Объясните явление.
10. При поочерёдном замыкании аккумулятора на сопротивления R1 и R2 в них за одно и то же время выделилось равное количество тепла. Определите внутреннее сопротивление аккумулятора.

Помогите решить / разобраться (Ф)

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы

Полезная мощность Определение | Law Insider

• означает энергию, используемую для работы электрооборудования на территории генерирующего объекта, расположенного в регионе PJM, или для нужд отопления, освещения, кондиционирования воздуха и оргтехники зданий на территории такого генерирующего объекта. которые используются при эксплуатации, техническом обслуживании или ремонте объекта. Мощность станции не включает энергию, (i) используемую для питания синхронных конденсаторов; (ii) используется для перекачки в насосном хранилище; (iii) используется в сочетании с восстановлением или запуском из обесточенного состояния; или (iv) это Прямая Энергия Зарядки. Избыточный клиент межсоединения:

• означает мощность, полученную на испытательном стенде на конце коленчатого вала или его эквиваленте при соответствующей частоте вращения двигателя с вспомогательным оборудованием и оборудованием, перечисленными в таблице 1 приложения 4 к настоящим Правилам, определенную при нормальных атмосферных условиях;

• означает излучение, исходящее из порта корпуса трубки или излучающей головки и проходящее через апертуру устройства ограничения луча, когда средства контроля облучения находятся в режиме, при котором система производит излучение.

• означает расходы, которые были произведены напрасно и которых можно было бы избежать, если бы была проявлена ​​разумная осторожность;

• или «МВАр» означает произведение напряжения и силы тока и синуса фазового угла между ними, измеренного в единицах реактивного вольт-ампера и их стандартных кратных единицах;

• или «БЭС» означает объекты и системы управления, необходимые для эксплуатации объединенной сети передачи электроэнергии (или любой ее части), и объекты, производящие электроэнергию, необходимые для поддержания надежности системы передачи, но не включают объекты, используемые в местных распределение электричества.

• означает Государственный департамент США, государственный орган (органы) в стране проживания или проживания Покрываемого лица или государственный орган (органы) принимающей страны.

• означает возможность навязывать покупателям устойчивую цену на продукт или услугу выше цены, которая будет преобладать на конкурентном рынке.

• означает любой государственный или налоговый орган.

• означает электроэнергию, вырабатываемую в рамках Проекта по производству солнечной фотоэлектрической энергии;

• означает каждое государственное учреждение, в юрисдикции которого находятся улицы и автомагистрали общего пользования. Дорожное управление включает в себя департамент, любое другое государственное учреждение, а также межправительственные, районные, городские и сельские государственные органы, отвечающие за строительство, ремонт и содержание улиц и автомобильных дорог. Когда уличная железная дорога управляет или намеревается эксплуатировать систему уличной железной дороги на улицах и автомагистралях общего пользования, в отношении которых юрисдикцией обладает более чем одна дорожная администрация, дорожная администрация включает в себя каждую дорожную администрацию, обладающую юрисдикцией в отношении улиц и автомагистралей общего пользования, на которых трамвай работает или намеревается управлять. управлять системой уличной железной дороги.

• означает замену существующего двигателя более новым, более чистым двигателем или источником питания, сертифицированным EPA и, если применимо, CARB, чтобы соответствовать более строгим стандартам выбросов двигателей. Модернизация включает, помимо прочего, замену дизельного двигателя на двигатель, сертифицированный для использования с дизельным топливом или чистым альтернативным топливом, замену дизельного двигателя на источник электроэнергии (например, сеть, аккумулятор), замену дизельного двигателя на топливный элемент, замена дизельного двигателя на электрический генератор (генераторы), модернизация дизельного двигателя на паромах/буксирах с помощью системы восстановления, сертифицированной Агентством по охране окружающей среды, и/или модернизация дизельного двигателя на паромах/буксирах с помощью модернизации двигателя, сертифицированной Агентством по охране окружающей среды. Полностью электрические и топливные элементы Repowers не требуют сертификации EPA или CARB.

• означает электроэнергию, введенную в сеть до начала коммерческой эксплуатации блока или блока генерирующей станции;

• означает, что определенное Соглашение о совместных полномочиях от 1 декабря 2016 г. с периодическими поправками, в соответствии с которым Покупатель организован в качестве Объединенного органа власти в соответствии с Законом о совместных полномочиях.

• означает воздушное судно, которое:

• означает установку для производства

• означает наибольшее значение полезной мощности на кривой номинальной мощности при полной нагрузке для данного типа двигателя;

• означает исполнительный комитет или исполнительного мэра муниципалитета или, если в муниципалитете нет исполнительного комитета или исполнительного мэра, комитет советников, назначаемый муниципальным советом;

• означает соответствующий период расстояния и/или времени, в течение которого должно обеспечиваться соблюдение соответствующих предельных значений выбросов газообразных веществ и твердых частиц.

• означает постройку, расположенную на том же участке собственности, что и основная постройка, и использование которой связано с использованием основной постройки. Гаражи, навесы для автомобилей и складские помещения являются обычными городскими вспомогательными сооружениями. Амбары, навесы для сена и т.п. квалифицируются как вспомогательные постройки на фермах и могут располагаться или не располагаться на том же участке, что и фермерское жилище или здание магазина.

• означает любую наливную трубу с полностью погруженным сливным отверстием, когда уровень жидкости на шесть дюймов выше дна резервуара; или применительно к цистерне, загружаемой сбоку, означает любую наливную трубу с полностью погруженным сливным отверстием, когда уровень жидкости на восемнадцать дюймов выше дна цистерны.

• означает департамент, агентство или государственное учреждение с ответственностью

• означает Комитет директоров, состоящий из директора (финансы) и директора (BD) рабочих центров при директоре (проекты). Во всех других случаях комитет директоров должен состоять из директора (финансы) и директора (проекты).

• означает любое устройство для расчета платы за проезд, взимаемой в отношении любой поездки в наемном экипаже или частном арендованном транспортном средстве, исходя из пройденного расстояния или времени, прошедшего с начала поездки, или их комбинации; и

• означает действующее Уставное соглашение сообщества оператора мобильной связи, которое признано оператором мобильной связи действующим и в отношении которого оператор мобильной связи не имеет приказа об отзыве или приостановлении действия. Если, по мнению ОМС, Совет Сообщества перестал эффективно функционировать в течение 6 месяцев, то Устав Сообщества считается утратившим силу. Устав сообщества может быть повторно активирован с согласия оператора мобильной связи посредством резолюции Совета сообщества, в соответствии с которой восстановленный совет сообщества соглашается принять и соблюдать положения и условия Соглашения об уставе сообщества оператора мобильной связи, настоящего Кодекса сообщества, -Законы и Заявление MNO о первоочередной цели.

• или «Проект» означает объект по производству солнечной энергии, имеющий отдельные точки ввода в сеть в пункте присоединения/доставки/измерительного пункта или в случае совместного использования линий передачи посредством отдельного ввода в пункте объединения и имеющий отдельный границы, системы контроля и учета. Это включает в себя все блоки и вспомогательные устройства, такие как водоснабжение, очистные сооружения или хранилища, отсек(и) для системы передачи на распределительном устройстве, выделенную линию передачи до пункта поставки и все другие активы, здания/сооружения, оборудование, установки и механизмы. , объекты и связанные с ними активы, необходимые для эффективной и экономичной эксплуатации объекта по производству электроэнергии, завершенные или находящиеся на любой стадии разработки и строительства, или предназначенные для разработки и строительства с целью обеспечения электроэнергией SECI;

Что такое генерирующая мощность? | Министерство энергетики

Офис
Ядерная энергия

1 мая 2020 г.

В мире энергии может быть сложно ориентироваться, особенно если вы не говорите на одном языке.

Одним из часто используемых терминов является генерирующая мощность.

По сути, это один из способов, с помощью которого эксперты в данной области могут измерить рост энергетических ресурсов, начиная от ветра и заканчивая ядерной энергией.

Итак, что это значит и как это работает?

Давайте разберемся.

Мощность = Максимальная выходная мощность

Атомная электростанция Уоттс Бар в Теннесси.

Управление долины Теннесси

Когда дело доходит до генерирующих мощностей, думайте о максимальной выходной мощности.

Мощность — это количество электроэнергии, которое может произвести генератор, когда он работает на полную мощность. Это максимальное количество энергии обычно измеряется в мегаваттах (МВт) или киловаттах и ​​помогает коммунальным предприятиям прогнозировать, насколько большую электрическую нагрузку может выдержать генератор.

В 2021 году мощность атомных электростанций США превысила 95 гигаватт. Это составляет 8% от общей мощности страны, а также позволяет нам узнать общее количество электроэнергии, которое все 54 коммерческих атомных электростанции США могли производить в том году.

*Важно отметить, что это не фактическое количество электроэнергии, произведенной атомной электростанцией в этом году (19%), к которому мы вернемся чуть позже.

Типы мощности

По данным Управления энергетической информации США, обычно существует три типа показателей мощности:

• Паспортная мощность генератора – Определяется производителем генератора
• Чистая летняя генерирующая мощность  — Определяется тестами производительности во время пикового спроса с 1 июня по 30 сентября
• Чистая генерирующая мощность в зимнее время – определяется в ходе эксплуатационных испытаний во время пикового спроса с 1 декабря по 28 февраля.

Все эти числа разные, поэтому все зависит от того, какую метрику вы хотите измерить.

Например, летняя генерирующая мощность тепловых электростанций обычно ниже, чем зимняя, поскольку более холодная вода лучше производит тепло, чем более теплая.

Фактор мощности

Фактор мощности позволяет любителям энергии проверять надежность различных электростанций. По сути, он измеряет, как часто установка работает на максимальной мощности. Станция с коэффициентом мощности 100% означает, что она производит энергию все время.

Ядерная энергетика имеет самый высокий коэффициент мощности среди всех других источников энергии — в 2021 году она будет производить надежную безуглеродную электроэнергию более 92 % времени. Это почти в два раза надежнее, чем угольная (49,3 %) или газовая (54,4 %) электростанция. и почти в 3 раза чаще, чем ветряные (34,6%) и солнечные (24,6%) установки.

Мощность — это не производство электроэнергии

Источник: Управление энергетической информации США

Мощность — это не то же самое, что производство электроэнергии.