На что расходуется полная мощность источника: Ответы на вопросы «Постоянный электрический ток. § 15. Передача мощности электрического тока от источника к потребителю»

Содержание

Электротехника_2_полный — Стр 3

2.39ЭДС источника 12,3 В, внутренне сопротивление 0,4 Ом. Постройте зависимость напряжения на выводах источника ЭДС от сопротивления нагрузки (U=f(R))

2.40Для условий задачи 2.39 постройте зависимость тока источника от проводимости

(I=f(G))

2.8 Работа и мощность электрического тока

Приёмник электрической энергии, потребляя электроэнергию, совершает некоторую полезную работу.

Работа, совершаемая электрическим током, равна количеству теплоту, выделяемой в нагрузке и определяется по закону Джоуля-Ленца

A=Q=U I t (2.8.1) Так как нагрузка характеризуется сопротивлением, то

Q=A= I2 R t

Единица измерения работы — джоуль, [Дж].

На практике удобнее пользоваться такой характеристикой как мощность. Мощность показывает насколько быстро совершается работа.

P=

A

=UI = I2

R

(2.8.2)

t

 

 

 

 

Единица измерения мощности — ватт, [Вт]

Впроцессе совершения работы происходит обмен электроэнергией между источником

иприёмником. Из закона сохранения энергии следует, что энергия отдаваемая источником равна энергии потребляемой приёмником, за вычетом потерь при передаче. Это же условие выполняется и для мощностей.

Вслучае, если потерь нет или они настолько малы, что ими можно пренебречь

P0=P1 , (2.8.3)

где P0=EI=UJ — мощность источника электроэнергии или полная мощность, P1=I2R=U2/R — мощность, выделяемая в нагрузке или полезная мощность.

Рисунок 2.8.1 — Мощность электрического тока

В действительности, мощность, отдаваемая источником, в некоторой степени расходуется на его внутреннем сопротивлении и на нагреве проводов, т. е. При передеаче возникают потери мощности. Тогда

P0=P1− P (2.8.4)

где ∆P=I2∆R — мощность потерь, ∆R — сопротивление потерь.

Эффективность преобразования полной мощности в полезную оценивают показателем коэффициента полезного действия (КПД)

т. к. P1=I2R, ∆P=I2∆R, то

= R R R (2.8.5)

Из соотношения (2.8.5) следует, что КПД зависит только от сопротивления нагрузки и сопротивления потерь и не зависит от ЭДС и тока источника. Соответственно, для повышения КПД необходимо уменьшать потери мощности. Это может быть достигнуто применением материалов с низким удельным сопротивлением, сокращением длины передающих кабелей и т. п.

Когда речь идёт о мощности электроприборов, применяют понятие номинальной мощности. Номинальная мощность — это мощность, на которую рассчитывается электроприбор. Номинальная мощность обеспечивается номинальными токами и напряжениями. Например, лампа накаливания имеет номинальную мощность 60 Вт, при номинальном напряжении 220 В. Если лапу включить сеть напряжением 127 В, то выделяемая её мощность составит всего 19,9 Вт.

Для того чтобы потребитель выдавал номинальную мощность, источник должен обеспечивать номинальные ток и напряжения. В противном случае, потребитель будет не донагружен либо перегружен. Перегрузка особенно опасна, т. к. приводит к выходу оборудования из строя.

Номинальная мощность характерна не только для потребителей, но и для источников. Под номинальной мощностью источника стоит понимать предельную мощность, которую он может отдавать в цепь без ущерба для себя.

Например, номинальная мощность источника PНОМ=30 Вт, напряжение на его выводах UНОМ=120 В. Источник будет отдавать мощность равную номинальной, если к нему будет подключена нагрузка сопротивлением RНОМ=U2/PН=1202/30=480 Ом, при этом ток в цепи будет равен IНОМ=UНОМ/RНОМ=120/480=0,25 А. Если к источнику подключить нагрузку большим сопротивлением — 600 Ом, то мощность отдаваемая источником составит PR600=U2/R=1202/600=24 Вт, ток IR600=120/600=0,2 А. Источник будет не донагружен, что не желательно, но может быть не критично. Если же в цепь включить нагрузку сопротивлением

300 Ом, то мощность составит PR300=1202/300=48 Вт, ток IR300=120/300= 0,4 А. Источник будет перегружен, что является критичным и приведёт к выходу источника из строя.

Если приёмник всегда работает в режиме потребления, то источник электроэнергии может работать в трёх режимах (рис. 2.8.1 а, б, в):

–режим генератора;

–режим потребителя;

–режим холостого хода.

а) б) в) Рисунок 2.8.1 — Режимы работы источников электроэнергии

Режим генератор (рис 2.8.1а). В этом режиме источник отдаёт мощность в цепь. Для режима генератора характерно то, что полярность напряжения на выводах источника совпадает с полярностью тока в цепи, тогда P0>0.

Режим потребителя (рис. 2.8.1б). В режиме потребителя P0<0, потому что полярность напряжения на выводах источника не совпадает с полярностью тока. Например, аккумулятор во время зарядки и конденсатор находятся в режиме потребителя.

Режим холостого хода (рис 2.8.1в). В этом режиме источник не отдаёт и не потребляет мощности, P0=0, т. е. через источник не протекает ток либо на его выводах отсутствует напряжение, что возможно в режиме холостого хода.

В цепи, содержащей несколько источников электроэнергии, возможно подобрать такие режимы цепи, что некоторые источники будут находиться в режиме холостого хода.

Если в цепи возникает короткое замыкание источника электроэнергии, то в нём выделяется максимальная мощность, т. к. при коротком замыкании ток стремится к наибольшему значению: PКЗ=PMAX=EIMAX=E2/r=J2g. Короткое замыкание является критическим режимом и проводит к разрушению источника энергии.

Задачи к п. 2.8

2.41В нагрузке сопротивлением 15 Ом протекает ток силой 6 А. Определите мощность нагрузки и падение напряжения на ней.

2.42К источнику тока с параметрами J=4,4 А, g=0,9 См подключена нагрузка сопротивлением 22,6 Ом. Определите мощность, отдаваемую источником в цепь

2.43К источнику ЭДС (E=4,5 В, r=0,15 Ом) подключена нагрузка переменного сопротивления. Постройте зависимость мощности источника ЭДС от при изменении сопротивления нагрузки от 0 до ∞ (P=f(R)).

2.44Номинальное сопротивление электроустановки 52 Ом, номинальный КПД — 76 %. Определите во сколько раз изменится КПД при увеличении сопротивления нагрузки в два раза по сравнению с номинальным, при уменьшении сопротивления нагрузки в три раза по сравнению с номинальным.

2.45Нагрузка сопротивлением 345 Ом подключена к идеальному источнику тока J=11,6 А. КПД установки 65 %. Определите мощность и сопротивление потерь.

2.46Электроустановка сопротивлением 100 кОм подключена к источнику электроэнергии. Постройте график зависимости КПД установки от сопротивления потерь, при изменении сопротивления потерь от 0 до R.

2.47Определите мощность источников ЭДС и тока. Установите какой режим соответствует каждому источнику (рис. 2.47) R1=7,5 Ом; R2=3,3 Ом; E1=6,6 В; E2=2,2 В.

2.48 Определите величину сопротивления R3, при котором источник ЭДС E2 будет работать в режиме холостого хода (рис. 2.48) R1=12,2 Ом; R2=3,85 Ом; E1=7,6 В; E2=3,8 В

Рисунок 2.48

2.49Определите мощность идеального источника тока (J=1,5 А, g=0,25 См) в режиме короткого замыкания

2.50Определите количество энергии, которое выделяется в нагрузке сопротивлением 42,5 Ом за 1 ч 15 мин. при токе 370 мА.

Определение полезной мощности источника тока физической формулой

Время чтения 33 мин.Просмотры 148Опубликовано

Двухполюсник и его эквивалентная схема

Двухполюсник представляет собой электрическую цепь, содержащую две точки присоединения к другим цепям. Бывает два вида электрических цепей:

  • цепи, содержащие источник тока или напряжения;
  • двухполюсники, не являющиеся источниками.

Первые характеризуются электрическими параметрами: силой тока, напряжением и импедансом. Для расчёта параметров таких двухполюсников предварительно производят замену реальных элементов цепи на идеальные элементы. Комбинация, которая получается в результате подобной замены, называется эквивалентной схемой.

Внимание! При работе со сложными электрическими схемами с учётом того, что устройство работает на одной частоте, допустимо преобразовывать последовательные и параллельные ветви до получения простой схемы, доступной для расчёта параметров. Второй вид двухполюсников можно охарактеризовать только величиной внутреннего сопротивления

Второй вид двухполюсников можно охарактеризовать только величиной внутреннего сопротивления.

ÐдиниÑÑ Ð¸Ð·Ð¼ÐµÑÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼Ð¾ÑноÑÑи

1 ÐÑ (ваÑÑ) — моÑноÑÑÑ Ñока в 1 Ð (ампеÑ) в пÑоводнике, Ð¼ÐµÐ¶Ð´Ñ ÐºÐ¾Ð½Ñами коÑоÑого поддеÑживаеÑÑÑ Ð½Ð°Ð¿ÑÑжение 1 Ð (волÑÑ).

ÐÑÐ¸Ð±Ð¾Ñ Ð´Ð»Ñ Ð¸Ð·Ð¼ÐµÑÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼Ð¾ÑноÑÑи ÑлекÑÑиÑеÑкого Ñока назÑваеÑÑÑ Ð²Ð°ÑÑмеÑÑ. Также ÑоÑмÑла моÑноÑÑи Ñока позволÑÐµÑ Ð¾Ð¿ÑеделÑÑÑ Ð¼Ð¾ÑноÑÑÑ Ñ Ð¿Ð¾Ð¼Ð¾ÑÑÑ Ð²Ð¾Ð»ÑÑмеÑÑа и ампеÑмеÑÑа.

ÐнеÑиÑÑÐµÐ¼Ð½Ð°Ñ ÐµÐ´Ð¸Ð½Ð¸Ñа моÑноÑÑи — кÐÑ (киловаÑÑ), ÐÐÑ (гигаваÑÑ), мÐÑ (милливаÑÑ) и дÑ. С ÑÑим ÑвÑÐ·Ð°Ð½Ñ Ð¸ некоÑоÑÑе внеÑиÑÑемнÑе единиÑÑ Ð¸Ð·Ð¼ÐµÑÐµÐ½Ð¸Ñ ÑабоÑÑ, коÑоÑÑе ÑаÑÑо иÑполÑзÑÑÑ Ð² бÑÑÑ, напÑÐ¸Ð¼ÐµÑ (киловаÑÑ·ÑаÑ). ÐоÑколÑÐºÑ 1кÐÑ = 103ÐÑ, а 1Ñ = 3600Ñ, Ñо

1кÐÑÂ·Ñ = 103ÐÑ·3600Ñ = 3,6·106ÐÑÂ·Ñ = 3,6·106Ðж.

Принцип действия

По закону Архимеда ток в проводнике создает магнитное поле, в котором действует сила F1. Если из этого проводника изготовить металлическую рамку и поместить ее в поле под углом 90°, то края будут испытывать силы, направленные в противоположную сторону относительно друг друга. Они создают крутящий момент относительно оси, который начинает ее вращать. Витки якоря обеспечивают постоянное кручение. Поле создается электрическими или постоянными магнитами. Первый вариант выполнен в виде обмотки катушки на стальном сердечнике. Таким образом, ток рамки генерирует индукционное поле в обмотке электромагнита, которое порождает электродвижущую силу.

Рассмотрим более подробно работу асинхронных двигателей на примере установок с фазным ротором. Такие машины работают от переменного тока с частотой вращения якоря, не равной пульсации магнитного поля. Поэтому их еще называют индукционными. Ротор приводится в движение за счет взаимодействия электрического тока в катушках с магнитным полем.

Когда во вспомогательной обмотке отсутствует напряжение, устройство находится в состоянии покоя. Как только на контактах статора появляется электрический ток, образуется постоянное в пространстве магнитное поле с пульсацией +Ф и -Ф. Его можно представить в виде следующей формулы:

nпр = nобр = f1 × 60 ÷ p = n1

где:

nпр — количество оборотов, которое совершает магнитное поле в прямом направлении, об/мин;

nобр — число оборотов поля в обратном направлении, об/мин;

f1 — частота пульсации электрического тока, Гц;

p — количество полюсов;

n1 — общее число оборотов в минуту.

Испытывая пульсации магнитного поля, ротор получает начальное движение. По причине неоднородности воздействия потока, он будет развиваться крутящий момент. По закону индукции, в короткозамкнутой обмотке образуется электродвижущая сила, которая генерирует ток. Его частота пропорциональна скольжению ротора. Благодаря взаимодействию электрического тока с магнитным полем создается крутящий момент вала.

Для расчетов производительности существуют три формулы мощности асинхронного электродвигателя. По сдвигу фаз используют

S = P ÷ cos (alpha), где:

S — полная мощность, измеряемая в Вольт-Амперах.

P — активная мощность, указываемая в Ваттах.

alpha — сдвиг фаз.

Под полной мощностью понимаются реальный показатель, а под активной — расчетный.

21.Принцип работы центробежного насоса.

Устройство:

Основной
рабочий орган ц-б насоса – свободно
вращающееся внутри спиралевидного
корпуса колесо, насаженное на вал. Между
дисками колеса – лопасти, плавно
изогнутые в сторону, противоположную
направлению вращения колеса. Внутренние
поверхности дисков и поверхности лопаток
образуют т.н. межлопастные каналы колеса,
при работе заполненные перекачиваемой
жидкостью. Всасывание и нагнетание
жидкости происходит равномерно и
непрерывно под действием центробежной
силы, возникающей при вращении колеса.

Принцип
работы:

При
переходе жидкости из канала рабочего
колеса в корпус происходит резкое
снижение скорости, в результате чего
кинетическая энергия жидкости превращается
в потенциальную энергию давления,
которое необходимо для подачи жидкости
на заданную высоту. При этом в центре
колеса создается разрежение, и вследствие
этого жидкость непрерывно поступает
по всасывающему трубопроводу в корпус
насоса, а затем в межлопастные каналы
рабочего колеса. Если перед пуском ц-б
насоса всасывающий трубопровод и корпус
не залиты жидкостью, то возникающего
разрежения будет недостаточно для
подъема жидкости в насос (из-за зазоров
между колесом и корпусом). Чтобы жидкость
не выливалась из насоса, на всасывающем
трубопроводе устанавливают обратный
клапан. Для отвода жидкости в корпусе
насоса есть расширяющаяся спиралевидная
камера: жидкость сначала поступает в
эту камеру, а затем в нагнетательный
трубопровод.

Что такое КПД ИТ

Когда речь идёт о кпд источника тока, также рассматривают полезную и полную работу, совершаемую двухполюсником. Перемещая электроны во внешней цепи, он выполняет полезную работу, двигая их по всей цепи, включая и свою внутреннюю, он производит полную работу.

В виде формул это выглядит так:

  • А полезн. = q*U = I*U*t = I2*R*t;
  • А полн. = q*ε = I* ε*t = I2*(R+r)*t.

где:

  • q – количество энергии, Дж;
  • U – напряжение, В;
  • ε – ЭДС, В;
  • I – ток, А;
  • R – сопротивление нагрузки, Ом;
  • r – импеданс источника, Ом;
  • t – время, за которое совершается работа, с.

С учётом этого можно выразить мощности двухполюсника:

  • Р полезн. = А полезн./t = I*U = I2*R;
  • P полн. = А полн./t = I*ε = I2*(R+r).

Формула кпд источников тока имеет вид:

η = Р полезн./P полн.= U/ε = R/ R+r.

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.

1.11. Работа и мощность тока

При протекании тока по однородному участку цепи электрическое поле совершает работу. За время Δt по цепи протекает заряд Δq = I Δt. Электрическое поле на выделенном учестке совершает работу

U12работой электрического тока

Если обе части формулы

RIt

Это соотношение выражает закон сохранения энергии для однородного участка цепи.

Работа ΔA электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в тепло ΔQ, выделяющееся на проводнике.

Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж. Джоулем и Э. Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца.

Мощность электрического тока равна отношению работы тока ΔA к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена:

Работа электрического тока в СИ выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).

Рассмотрим теперь полную цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R. записывается в виде

Умножив обе части этой формулы на Δq = IΔt, мы получим соотношение, выражающее закон сохранения энергии для полной цепи постоянного тока:

Первый член в левой части ΔQ = R I2Δt – тепло, выделяющееся на внешнем участке цепи за время Δt, второй член ΔQист = r I2Δt – тепло, выделяющееся внутри источника за то же время.

Выражение  IΔt равно работе сторонних сил ΔAст, действующих внутри источника.

При протекании электрического тока по замкнутой цепи работа сторонних сил ΔAст преобразуется в тепло, выделяющееся во внешней цепи (ΔQ) и внутри источника (ΔQист).

Следует обратить внимание, что в это соотношение не входит работа электрического поля. При протекании тока по замкнутой цепи электрическое поле работы не совершает; поэтому тепло производится одними только сторонними силами, действующими внутри источника

Роль электрического поля сводится к перераспределению тепла между различными участками цепи.

Внешняя цепь может представлять собой не только проводник с сопротивлением R, но и какое-либо устройство, потребляющее мощность, например, электродвигатель постоянного тока. В этом случае под R нужно понимать эквивалентное сопротивление нагрузки. Энергия, выделяемая во внешней цепи, может частично или полностью преобразовываться не только в тепло, но и в другие виды энергии, например, в механическую работу, совершаемую электродвигателем. Поэтому вопрос об использовании энергии источника тока имеет большое практическое значение.

Полная мощность источника, то есть работа, совершаемая сторонними силами за единицу времени, равна

коэффициентом полезного действия источника

На рис. 1.11.1 графически представлены зависимости мощности источника Pист, полезной мощности P, выделяемой во внешней цепи, и коэффициента полезного действия η от тока в цепи I для источника с ЭДС, равной , и внутренним сопротивлением r. Ток в цепи может изменяться в пределах от I = 0 (при ) до (при R = 0).

Рисунок 1.11.1.Зависимость мощности источника Pист, мощности во внешней цепи P и КПД источника η от силы тока

Из приведенных графиков видно, что максимальная мощность во внешней цепи Pmax, равная

Rr

I → 0R → ∞P

ФоÑмÑÐ»Ñ Ð¼Ð¾ÑноÑÑи Ñока

Ðод моÑноÑÑÑÑ Ñока Ñак же, как и в меÑанике, понимаÑÑ ÑабоÑÑ, коÑоÑÐ°Ñ Ð²ÑполнÑеÑÑÑ Ð·Ð° единиÑÑ Ð²Ñемени. РаÑÑÑиÑаÑÑ Ð¼Ð¾ÑноÑÑÑ, Ð·Ð½Ð°Ñ ÑабоÑÑ, коÑоÑÑÑ Ð²ÑполнÑÐµÑ ÑлекÑÑиÑеÑкий Ñок за некоÑоÑÑй пÑомежÑÑок вÑемени, Ð¿Ð¾Ð¼Ð¾Ð¶ÐµÑ ÑизиÑеÑÐºÐ°Ñ ÑоÑмÑла.

Ток, напÑÑжение, моÑноÑÑÑ Ð² ÑлекÑÑоÑÑаÑике ÑвÑÐ·Ð°Ð½Ñ ÑавенÑÑвом, коÑоÑое можно вÑвеÑÑи из ÑоÑмÑÐ»Ñ A = UIt. Ðо ней опÑеделÑÑÑ ÑабоÑÑ, коÑоÑÑÑ Ð²ÑполнÑÐµÑ ÑлекÑÑиÑеÑкий Ñок:

P = A/t = UIt/t = UI Таким обÑазом, ÑоÑмÑла моÑноÑÑи поÑÑоÑнного Ñока на лÑбом ÑÑаÑÑке Ñепи вÑÑажаеÑÑÑ ÐºÐ°Ðº пÑоизведение ÑÐ¸Ð»Ñ Ñока на напÑÑжение Ð¼ÐµÐ¶Ð´Ñ ÐºÐ¾Ð½Ñами ÑÑаÑÑка.

Виды электродвигателей

По источнику питания приводы разделяют на работающие от:

  • Постоянного тока.
  • Переменного тока.

По принципу работы их, в свою очередь, делят на:

  • Коллекторные.
  • Вентильные.
  • Асинхронные.
  • Синхронные.

Вентильные двигатели не относят к отдельному классу, так как их устройство является вариацией коллекторного привода. В их конструкцию входит электронный преобразователь и датчик положения ротора. Обычно их интегрируют вместе с платой управления. За их счет происходит согласованная коммутация якоря.

Синхронные и асинхронные двигатели работают исключительно от переменного тока. Управление оборотами происходит с помощью сложной электроники. Асинхронные делятся на:

  • Трехфазные.
  • Двухфазные.
  • Однофазные.

Теоретическая формула мощности трехфазного электродвигателя при соединении в звезду или треугольником

P = 3 * Uф * Iф * cos(alpha).

Однако для линейных значений напряжения и тока она выглядит как

P = 1,73 × Uф × Iф × cos(alpha).

Это будет реальный показатель, сколько мощности двигатель забирает из сети.

Синхронные подразделяются на:

  • Шаговые.
  • Гибридные.
  • Индукторные.
  • Гистерезисные.
  • Реактивные.

В своей конструкции шаговые двигатели имеют постоянные магниты, поэтому их не относят к отдельной категории. Управление работой механизмов производится с помощью частотных преобразователей. Существуют также универсальные двигатели, которые функционируют от постоянного и переменного тока.

Общие характеристики двигателей

Все моторы имеют общие параметры, которые используются в формуле определения мощности электродвигателя. На их основе можно рассчитать свойства машины. В разной литературе они могут называться по-разному, но означают они одно и то же. В список таких параметров входит:

  • Крутящий момент.
  • Мощность двигателя.
  • Коэффициент полезного действия.
  • Номинальное количество оборотов.
  • Момент инерции ротора.
  • Расчетное напряжение.
  • Электрическая константа времени.

Вышеуказанные параметры необходимы, прежде всего, для определения эффективности электрических установок, работающих за счет механической силы двигателей. Расчетные величины дают лишь приблизительное представление о реальных характеристиках изделия. Однако эти показатели часто используют в формуле мощность электродвигателя. Именно она определяет результативность машин.

МОЩНОСТЬ, ВЫДЕЛЯЕМАЯ ВО ВНЕШНЕЙ ЦЕПИ

. (2)

Из формулы (2) видно, что при коротком замыкании цепи (R0) и при Rэта мощность равна нулю. При всех других конечных значениях R мощность Р1> 0. Следовательно, функция Р1 имеет максимум. Значение R, 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:

R= 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)

Реактивный коэффициент

По-другому он называется коэффициентом мощности и является безразмерной величиной, вводимой для вычисления реактивной составляющей. Говоря научным языком, он показывает, насколько сдвигается фаза переменного тока, протекающего через нагрузку, от возникшего на ней напряжения. Численно он принимается равным косинусу сдвига. Математически это сдвиг интерпретируется как косинус угла между векторными значениями тока и напряжения.

Простыми же словами, коэффициент мощности, обозначаемый φ, указывает на ту часть расходуемой электроэнергии, которая преобразуется в полезную работу. Например, при cos φ = 0,9 девяносто процентов от полной энергии уйдёт на совершение полезного действия, а остальные десять будут считаться потерями. Поэтому если в паспорте на какой-либо прибор указано, что мощность изделия составляет 500 Вт, а cos φ = 0,5, то полный расход его энергии будет составлять 500/0,5 = 250 ВА.

То есть коэффициент φ находится из отношения потребляемой устройством энергии к значению полной мощности. Нередко в паспорте оборудования указывается и составляющая φ (характер нагрузки). Она может быть резистивно-ёмкостной или резистивно-индуктивной. При этом сам коэффициент соответственно является опережающим или отстающим.

Если же напряжение в цепи изменяется по синусоидальному закону, а ток по несинусоидальному, то нагрузка никакой реактивной составляющей иметь не будет, а коэффициент принимается равным главной волне (первой гармонике). Под несинусоидальными понимаются искажения электрического сигнала, связанные с гармониками, преобладающими над основной частотой.

В математике формулой для нахождения коэффициента мощности является выражение: cos φ= P/S. Поэтому чем больше его значение, тем меньше потребляет устройство энергию из сети. Существуют различные способы поднятия значения cos φ, даже до максимального значения, равного единице, называемые коррекцией. Наиболее эффективным является добавление в схему сложного электронного узла, размещаемого на входе устройства.

Вращательный момент

Этот термин имеет несколько синонимов: момент силы, момент двигателя, Вращательный момент, вертящий момент. Все они используются для обозначения одного показателя, хотя с точки зрения физики эти понятия не всегда тождественны.

В целях унификации терминологии были разработаны стандарты, которые приводят все к единой системе. Поэтому в технической документации всегда используются словосочетание «крутящий момент». Он представляет собой векторную физическую величину, которая равна произведению векторных значений силы и радиуса. Вектор радиуса проводится от оси вращения к точке приложенной силы. С точки зрения физики разница между крутящим и вращательным моментом заключается в точке прикладывания силы. В первом случае это внутреннее усилие, во втором — внешнее. Измеряется величина в ньютон-метрах. Однако в формуле мощности электродвигателя крутящий момент используется как основное значение.

Рассчитывается он как

M = F × r, где:

M — крутящий момент, Нм;

F — прикладываемая сила, H;

r — радиус, м.

Для расчета номинального вращающего момента привода используют формулу

Мном = 30Рном ÷ pi × нном, где:

Рном — номинальная мощность электрического двигателя, Вт;

нном — номинальное число оборотов, мин-1.

Соответственно, формула номинальной мощности электродвигателя бедует выглядеть следующим образом:

Рном = Мном * pi*нном / 30.

Обычно все характеристики указаны в спецификации. Но бывает, что приходится работать с совершенно новыми установками, информацию о которых найти очень сложно. Для расчета технических параметров таких устройств берут данные их аналогов. Также всегда известны только номинальные характеристики, которые даются в спецификации. Реальные данные необходимо рассчитывать самостоятельно.

Как найти активную, реактивную и полную мощность

Активная мощность относится к энергии, которая необратимо расходуется источником за единицу времени для выполнения потребителем какой-либо полезной работы. В процессе потребления, как уже было отмечено, она преобразуется в другие виды энергии.

В цепи переменного тока значение активной мощности определяется, как средний показатель мгновенной мощности за установленный период времени. Следовательно, среднее значение за этот период будет зависеть от угла сдвига фаз между током и напряжением и не будет равной нулю, при условии присутствия на данном участке цепи активного сопротивления. Последний фактор и определяет название активной мощности. Именно через активное сопротивление электроэнергия необратимо преобразуется в другие виды энергии.

При выполнении расчетов электрических цепей широко используется понятие реактивной мощности. С ее участием происходят такие процессы, как обмен энергией между источниками и реактивными элементами цепи. Данный параметр численно будет равен амплитуде, которой обладает переменная составляющая мгновенной мощности цепи.

Существует определенная зависимость реактивной мощности от знака угла ф, отображенного на рисунке. В связи с этим, она будет иметь положительное или отрицательное значение. В отличие от активной мощности, измеряемой в ваттах, реактивная мощность измеряется в вар – вольт-амперах реактивных. Итоговое значение реактивной мощности в разветвленных электрических цепях представляет собой алгебраическую сумму таких же мощностей у каждого элемента цепи с учетом их индивидуальных характеристик.

Основной составляющей полной мощности является максимально возможная активная мощность при заранее известных токе и напряжении. При этом, cosф равен 1, когда отсутствует сдвиг фаз между током и напряжением. В состав полной мощности входит и реактивная составляющая, что хорошо видно из формулы, представленной выше. Единицей измерения данного параметра служит вольт-ампер (ВА).

Что такое активная и реактивная электроэнергия, мощность

Как найти реактивную мощность

Активное и реактивное сопротивление

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях

Активное и индуктивное сопротивление кабелей – таблица

Онлайн калькулятор расчета тока по мощности

От чего зависит мощность тока

Мощность тока, различных приборов и оборудования зависит сразу от двух основных величин – силы тока и напряжения. Чем выше ток, тем больше значение мощности, соответственно, при повышении напряжения, мощность также возрастает. Если напряжение и сила тока увеличиваются одновременно, то мощность электрического тока будет возрастать как произведение той и другой величины: N = I x U.

Очень часто возникает вопрос, в чем измеряется мощность тока? Основной единицей измерения этой величины является 1 ватт (Вт). Таким образом, 1 ватт является мощностью устройства, потребляющего ток силой в 1 ампер, при напряжении 1 вольт. Подобной мощностью обладает, например, лампочка от обычного карманного фонарика.

Расчетное значение мощности позволяет точно определить расход электрической энергии. Для этого необходимо взять произведение мощности и времени. Сама формула выглядит так: W = IUt где W является расходом электроэнергии, произведение IU – мощностью, а t – количеством отработанного времени. Например, чем больше продолжается работа электрического двигателя, тем большая работа им совершается. Соответственно возрастает и потребление электроэнергии.

Формула электрической мощности

В чем измеряется мощность электрического тока

Как найти мощность

Активная реактивная и полная мощность

Расчет тока по мощности и напряжению

Мощность (P) Время (T) Энергия (W)

Виды мощности постоянного тока

Любая мощностная величина определяется работой, которая совершается за определенную единицу времени. Чаще всего ею становится секунда. Она означает величину, характеризующую, насколько быстро совершается работа. Касаемо электрической мощности это расход электроэнергии за одну секунду.

Мощностная характеристика тока соответствует отношению его работы ко времени

Работой тока называется процесс превращения электроэнергии в какую-либо другую энергию (механическую, тепловую или световую). Именно по мощности, которая обозначается буквой «P» или «W», и оценивается работоспособность электротока.

К сведению! Вообще у тока постоянного значения нет активной и реактивной P. Для этого вида сети характерна только мгновенная характеристика.

Мгновенная мощность

Если говорить о сетях переменного электротока, то рассматриваемая величина в них, как и электроток или напряжение, регулярно меняет свои значения. Это напрямую влияет на другие параметры. При константном течении зарядов все остается неизменным. Именно поэтому и возникает термин «мгновенная мощность».

Силы в сети регулярного тока остаются неизменными и равняются мгновенным их значениям, взятым в произвольный момент времени. Такую характеристику можно высчитать по мгновенным значениям. Для этого подходит формула мощности постоянного тока в цепи: P = I * U.

Рассматриваемая величина может быть найдена из произведения силы электротока и напряжения

Если сеть пассивна и в ней соблюдается закон Ома, то справедливо равенство. В случае подключения источника ЭДС нужна другая формула: P = I * E, где E — это электродвижущая сила.

Активная мощность

Активная мощность — это среднее за период значение мгновенной P. При активной P происходит конвертация мощности тока в энергию любого вида (механическую, световую или тепловую). Подобный перевод электротока нельзя выполнить в обратном направлении. Активный тип также измеряется в ваттах. 1 Ватт равен 1 вольту умноженному на 1 ампер.

Работа неразрывно связана с определением мощностных характеристик

К сведению! В бытовых и уж тем более промышленных масштабах единицу измерения ватт никогда не используют. Для этих целей задействуют показатели на порядок выше: мегаватты в киловатты.

Реактивная мощность

Реактивная мощностная характеристика определяет нагрузку, которая создается электрическими устройствами определенными колебаниями энергии электромагнитного поля в сетях синусоидального тока переменной частоты. Она равна произведению среднеквадратичных значений напряжения и силы тока, умноженных на синус угла, на который сдвигается фаза между ними. Реактивный параметр неразрывно связан с полной P и активным параметром.

Все основные величины могут быть найдены с использованием закона Ома

Если говорить про физический смыл реактивности, то он представляет собой некую энергию, которая перекачивается из источника к реактивным элементам приемника (конденсатор, обмотка генератора, катушка индуктивности и т. д.), а потом возвращается обратно в источник за время одного периода колебаний.

Полная мощность

Полная P электротока представляет собой значение, соответствующее произведению силы электротока и напряжения в цепи. Она неразрывно связана с активной и реактивной величинами и определяется следующим уравнением: , где Sos = полная мощность, а P и Q — ее активная и реактивная характеристики соответственно.

Общая мощность, которую можно представить в виде кружки пива

Если говорить проще, то активная P есть везде, где присутствует нагрузка активного плана. Например, в спиральных нагревателях, сопротивлении проводов и т. д. Реактивный параметр характерен для реактивной нагрузки, которая имеется в элементах индуктивности или емкости.

Формула работы в физике

Для механической работы формула несложна: A = F x S. Если расшифровать, она равна приложенной силе на путь, на протяжении которого эта сила действовала. Например, мы поднимаем груз массой 15 кг на высоту 2 метра. Механическая работа по преодолению силы тяжести будет равна F x S = m x g x S. То есть, 15 x 9,8 x 2 = 294 Дж. Если речь идет о количестве теплоты, то A в этом случае равняется изменению количества теплоты. Например, на плите нагрели воду. Ее внутренняя энергия изменилась, она увеличилась на величину, равную произведению массы воды на удельную теплоемкость на количество градусов, на которое она нагрелась.

Формула для общего случая

Так как напряжение — это работа, то, умножив её на количество перенесённых зарядов, получится энергия, затраченная для перемещения частиц от одного края проводника к другому. Энергия, в общем понимании, это работа за единицу времени. Поэтому можно записать следующее выражение Pab = A/dt, где:

  • dt — интервал времени, за который все свободные заряды были перенесены;
  • A — непосредственно сама работа.

Исходя из определения, данного силе тока, она практически является зарядом. В случае изменения во времени ток можно описать выражением I = q/dt. Тогда, исходя из этой формулы, верным будет утверждение, что q = I*dt. Если подставить полученную формулу вместо q в выражение, описывающее мощность, получится Pab = U* (I*dt/dt) = U*I.

Если время изменения бесконечно мало, то можно принять, что напряжение и ток практически не изменяются. В результате мгновенная электрическая мощность будет равна P (t) = u (t)*i (t). Как видно из формулы, значение мощности для любой точки времени будет прямо пропорционально мгновенным значениям тока и разности потенциалов. При этом если цепь неидеальная, то она содержит определённое сопротивление. Используя закон Ома для участка цепи, формулу для нахождения мгновенной мощности можно переписать в виде P (t) = i (t)2*R = u (t)2/R.

Мощность одновременно связана сразу с несколькими величинами и соответствует полной работе, затрачиваемой на перемещение некоторого количества кулонов за единицу времени (одну секунду). Из определения следует, что одно и то же значение мощности можно получить разными способами, например, уменьшая силу тока, но увеличивая напряжение. Такой подход и используется при передаче энергии на большие расстояния. Для этого применяются трансформаторы, понижающие и повышающие ток.

Разрядная емкость источника

Величина, зависящая от силы тока разряда, называется разрядной ёмкостью источника. Это электрический заряд, который отдаёт источник в процессе эксплуатации в зависимости от тока нагрузки. Эту величину можно считать постоянной условно. Так, стартерный аккумулятор, имеющий разрядную ёмкость С = 55 А*ч, при токе разряда 5,5 А проработает 10 часов. При запусках холодного или имеющего неисправность автомобиля аккумулятор можно разрядить за несколько минут.

Для того чтобы найти остаточную разрядную ёмкость, производят циклы «заряд – разряд». Они выполняются при помощи нагрузочных сопротивлений. Разряд на нагрузочное сопротивление производят до минимально допустимых значений плотности электролита. При этом замеряется время работы под нагрузкой. Это актуально при сезонном обслуживании аккумуляторов для выявления процессов саморазряда.

Разрядная ёмкость автомобильного аккумулятора

Внутреннее сопротивление источников тока – важная величина. Методы, применяемые для её снижения, являются прямыми путями увеличения отдаваемой мощности источника, значит, повышения производительности двухполюсников. Правильное измерение и вычисление импеданса эквивалентных схем позволяют приблизить двухполюсник к идеальному источнику.

Отношение — полезная мощность

Мощность, потребляемая двигателем из сети, всегда больше полезной мощности двигателя и зависит от типа двигателя. Отношение полезной мощности двигателя к мощности, потребляемой из сети, называется коэффициентом полезного действия двигателя. Мощность, получаемая в результате вычитания полезной мощности двигателя от мощности, потребляемой из сети, превращается в тепло и приводит к нагреванию двигателя.

Основной характеристикой, определяющей достоинства двигателя, является его коэффициент полезного действия. Он равен отношению полезной мощности, развиваемой двигателем к полным энергетическим затратам. Если реактивный двигатель развивает силу тяги F и летит со скоростью и, то, очевидно, полезная мощность, развиваемая им, равна Fv. С другой стороны, полная затраченная энергия равна q GH, где G — расход горючего в единицу времени, а Н — теплотворная способность горючего.

Источник тока ( генератор) всегда должен создавать полную мощность, но только некоторая ее часть является полезной, а другая часть неизбежно теряется на внутреннем сопротивлении генератора. Он равен отношению полезной мощности к полной. Иначе говоря, кпд показывает, какую долю полной мощности составляет полезная мощность.

Коэффициент полезного действия ( КПД) учитывает все виды потерь, связанных с преобразованием механической энергии двигателя в энергию движущей жидкости. Определяется КПД отношением полезной мощности к мощности, потребляемой насосом.

Естественным способом улучшения cos cp является полная загрузка асинхронных двигателей. КПД определяется отношением полезной мощности ЛГ2 к подводимой NI. У большинства двигателей КПД достигает максимума ( 65 — 95 %) при нагрузке, равной 75 % номинальной. Благодаря этому обеспечивается экономичность двигателей при преобладающих на практике режимах нагружения.

Гидравлический КПД представляет собой отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, затраченной на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе. Объемным КПД называют отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, потерянной с утечками. Механический КПД насоса есть величина, выражающая относительную долю механических потерь в насосе.

Под коэффициентом полезного действия приемной антенны понимается обычно отношение полезной мощности, выделенной на нагрузке ( на сопротивлении приемника), к полной мощности, принятой антенной из поля.

Такой подход к разделению потерь не изменяет общей картины процессов, происходящих в герметической машине, так как полный коэффициент полезного действия равен отношению полезной мощности, затрачиваемой на выполнение транспортировки жидкости или газа, к мощности, потребляемой электродвигателем из сети. Однако следует помнить, что потери на трение выделяются в виде тепла в небольшом пространстве между статором и ротором, и если не будет обеспечена надлежащая циркуляция жидкости, то очень скоро наступит сильный нагрев ее и, следовательно электродвигателя.

Различают мощность, потребляемую насосом, и полезную мощность насоса. Полезной называют мощность, сообщаемую насосом подаваемой жидкой среде. Отношение полезной мощности к потребляемой мощности насоса является КПД насоса.

Режим усиления класса В в двухтактной ступени.

А когда на сетке нет переменного напряжения, то нет полезной мощности, и вся подводимая мощность расходуется на нагрев анода. Теоретически кпд ступени в режиме класса А не выше 40 — 45 %, а практически он ниже. Таким образом, режим класса А невыгоден в отношении полезной мощности и характеризуется низким кпд. Второй режим, называемый усилением класса В, состоит в том, что рабочая точка устанавливается в начале нижнего изгиба характеристики. Импульсы анодного тока получаются только от положительных полуволн переменного напряжения сетки. График усиления в режиме класса В для одной лампы показан на рис. 9.35 а. Колебания анодного тока сильно искажены по сравнению с колебаниями на сетке.

Изучение зависимости мощности и КПД источника тока от величины нагрузки

Цель ра­бо­ты: опыт­ное оп­ре­де­ле­ние ЭДС и внут­рен­не­го со­про­тив­ле­ния источ­ни­ка то­ка. Изу­че­ние за­ви­си­мо­сти по­лез­ной, пол­ной мощ­но­сти и КПД источни­ка то­ка от ве­ли­чи­ны на­груз­ки.

Теоретическое введение

Электрический ток проводимости возникает под действием электрического поля. Носителями электрического тока в металлах являются свободные электроны. Основной характеристикой электрического тока является сила тока.

Силой тока называется скалярная физическая величина, равная отношению заряда dq, переносимого через рассматриваемую поверхность (сечение проводника) за некоторый малый промежуток времени dt , к длительности этого промежутка:

. (8.1)

Для участка цепи экспериментально было установлено, что сила тока пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (закон Ома):

, (8.2)

где U – напряжение на концах проводника, R – электрическое сопротивление.

Для под­дер­жа­ния в це­пи по­сто­ян­но­го то­ка про­во­ди­мо­сти не­об­хо­ди­мо, чтобы на но­си­те­ли то­ка дей­ст­во­ва­ли, поми­мо ку­ло­нов­ских сил, еще ка­кие-то иные, не­элек­три­че­ские, си­лы, на­зы­вае­мые сто­рон­ни­ми си­ла­ми. Они мо­гут быть обу­слов­ле­ны хи­ми­че­ски­ми про­цес­са­ми, диф­фу­зи­ей но­си­те­лей за­ря­да в неоднород­ной сре­де или че­рез гра­ни­цу двух раз­но­род­ных ве­ществ, электрически­ми (но не элек­тро­ста­ти­че­ски­ми) по­ля­ми, по­ро­ж­ден­ны­ми меняющи­ми­ся во вре­ме­ни маг­нит­ны­ми по­ля­ми и т.д. Под дей­ст­ви­ем создаваемо­го по­ля сто­рон­них сил элек­три­че­ские за­ря­ды дви­жут­ся внут­ри источ­ни­ка то­ка про­тив сил элек­троста­ти­че­ско­го по­ля, бла­го­да­ря че­му на концах це­пи под­дер­жи­ва­ет­ся по­сто­ян­ная раз­ность по­тен­циа­лов и в це­пи те­чет по­сто­ян­ный элек­три­че­ский ток.

Сто­рон­ние силы мож­но оха­рак­те­ри­зо­вать ра­бо­той, ко­то­рую они совершают над пе­ре­ме­щаю­щи­ми­ся по це­пи за­ря­да­ми. Фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на, оп­ре­де­ляе­мая отношением ра­бо­ты, совершаемой сто­рон­ними силами по перемещению заряда вдоль цепи, к величине этого за­ря­да, на­зы­ва­ет­ся элек­тро­дви­жу­щей си­лой (ЭДС) , действую­щей в замкнутой це­пи или на ее уча­ст­ке. Сле­до­ва­тель­но, ес­ли ра­бо­та сто­рон­них сил по пе­ре­ме­ще­нию за­ря­да dq по элек­три­че­ской це­пи рав­на стор., то, по оп­ре­де­ле­нию:

. (8.3)

Элек­три­че­ская цепь со­сто­ит, как пра­ви­ло, из ис­точ­ни­ка то­ка, под­во­дя­щих про­во­дов и по­тре­би­те­ля то­ка или на­груз­ки. Ток в замк­ну­той це­пи оп­ре­де­ля­ет­ся по за­ко­ну Ома:

, (8.4)

где r – внут­рен­нее со­про­тив­ле­ние ис­точ­ни­ка то­ка, R – со­про­тив­ле­ние внеш­ней це­пи, т.е. со­про­тив­ле­ние под­во­дя­щих про­во­дов и на­груз­ки. Как пра­ви­ло, со­против­ле­ние под­во­дя­щих про­во­дов ма­ло, и им час­то пре­неб­ре­га­ют.

При про­хо­ж­де­нии то­ка по це­пи со­вер­ша­ет­ся ра­бо­та. Так как ра­бо­та ку­ло­нов­ских сил по пе­ре­ме­ще­нию за­ря­да по замк­ну­той це­пи рав­на ну­лю (элек­тро­ста­ти­че­ское по­ле по­тен­ци­аль­но), то ра­бо­та по пе­ре­ме­ще­нию ­за­ря­да dq по ­замк­ну­той це­пи бу­дет оп­ре­де­лять­ся толь­ко ра­бо­той сто­рон­них сил и будет рав­на, как сле­ду­ет из (8.3),

. (8.5)

Раз­де­лив ра­бо­ту dA на вре­мя dt, за ко­то­рое она со­вер­ша­ет­ся, по­лу­чим мощность, раз­ви­вае­мую ис­точ­ни­ком то­ка:

(8.6)

Под­ста­вив в эту фор­му­лу вме­сто то­ка I его зна­че­ние из (8.4), по­лу­чим для полной мощ­но­сти, вы­де­ляе­мой во всей це­пи, вы­ра­же­ние

. (8.7)

В на­груз­ке вы­де­ля­ет­ся толь­ко часть этой мощ­но­сти:

. (8.8)

Здесь dAНработа по переносу заряда на однородном участке цепи с разностью потенциалов Δφ=U=RI. Мощность РН на­зо­вем по­лез­ной мощ­но­стью. Ос­таль­ная мощ­ность рас­хо­ду­ет­ся в источ­ни­ке то­ка и ока­зы­ва­ет­ся бес­по­лез­ной.

От­ноше­ние по­лез­ной мощ­но­сти ко всей мощ­но­сти P, раз­ви­вае­мой ЭДС в цепи, оп­ре­де­ля­ет ко­эф­фи­ци­ент по­лез­но­го дей­ст­вия (КПД) ис­точ­ни­ка то­ка:

. (8.9)

Из этой фор­му­лы сле­ду­ет, что КПД бу­дет тем боль­ше, чем боль­ше со­про­тив­ле­ние на­груз­ки R по срав­не­нию с со­про­тив­ле­ни­ем ис­точ­ни­ка r. По­это­му ­со­про­тив­ле­ние ис­точ­ни­ка то­ка стре­мят­ся сде­лать как мож­но мень­шим.

Мощ­ность, раз­ви­вае­мая дан­ным ис­точ­ни­ком то­ка, зав­и­сит от сопротивления на­груз­ки R. Она мак­си­маль­на при ко­рот­ком за­мы­ка­нии (R®0, см. формулу (8.7)):

, (8.10)

но в этом слу­чае вся мощ­ность вы­де­ля­ет­ся в са­мом ис­точ­ни­ке и ока­зы­ва­ет­ся со­вер­шен­но бес­по­лез­ной. С рос­том сопротивления нагрузки R пол­ная мощ­ность убы­ва­ет, стре­мясь к ну­лю при R ® ¥.

Мож­но по­лу­чить со­от­но­ше­ние, при ко­то­ром по­лез­ная мощ­ность, отбираемая от дан­но­го ис­точ­ни­ка то­ка, бу­дет наи­боль­шей. Для это­го нуж­но вы­ра­же­ние (8.8) по R и при­рав­нять про­из­вод­ную к ну­лю:

.

От­сю­да на­хо­дим, что РН име­ет мак­си­мум при R=r (дру­гое ре­ше­ние R = ¥ соот­вет­ст­ву­ет ми­ни­му­му РН). Сле­до­ва­тель­но, что­бы ото­брать от дан­ной ЭДС наиболь­шую по­лез­ную мощ­ность, нуж­но взять со­про­тив­ле­ние на­груз­ки, рав­ное со­про­тив­ле­нию ис­точ­ни­ка то­ка. КПД при этом, как сле­ду­ет из (8.9), рав­ен 0.5.

Экспериментальная часть

Приборы и оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, реостат.

Цель ра­бо­ты: опыт­ное оп­ре­де­ле­ние ЭДС и внут­рен­не­го со­про­тив­ле­ния источ­ни­ка то­ка. Изу­че­ние за­ви­си­мо­сти по­лез­ной, пол­ной мощ­но­сти и КПД источни­ка то­ка от ве­ли­чи­ны на­груз­ки.

Теоретическое введение

Электрический ток проводимости возникает под действием электрического поля. Носителями электрического тока в металлах являются свободные электроны. Основной характеристикой электрического тока является сила тока.

Силой тока называется скалярная физическая величина, равная отношению заряда dq, переносимого через рассматриваемую поверхность (сечение проводника) за некоторый малый промежуток времени dt , к длительности этого промежутка:

. (8.1)

Для участка цепи экспериментально было установлено, что сила тока пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (закон Ома):

, (8.2)

где U – напряжение на концах проводника, R – электрическое сопротивление.

Для под­дер­жа­ния в це­пи по­сто­ян­но­го то­ка про­во­ди­мо­сти не­об­хо­ди­мо, чтобы на но­си­те­ли то­ка дей­ст­во­ва­ли, поми­мо ку­ло­нов­ских сил, еще ка­кие-то иные, не­элек­три­че­ские, си­лы, на­зы­вае­мые сто­рон­ни­ми си­ла­ми. Они мо­гут быть обу­слов­ле­ны хи­ми­че­ски­ми про­цес­са­ми, диф­фу­зи­ей но­си­те­лей за­ря­да в неоднород­ной сре­де или че­рез гра­ни­цу двух раз­но­род­ных ве­ществ, электрически­ми (но не элек­тро­ста­ти­че­ски­ми) по­ля­ми, по­ро­ж­ден­ны­ми меняющи­ми­ся во вре­ме­ни маг­нит­ны­ми по­ля­ми и т.д. Под дей­ст­ви­ем создаваемо­го по­ля сто­рон­них сил элек­три­че­ские за­ря­ды дви­жут­ся внут­ри источ­ни­ка то­ка про­тив сил элек­троста­ти­че­ско­го по­ля, бла­го­да­ря че­му на концах це­пи под­дер­жи­ва­ет­ся по­сто­ян­ная раз­ность по­тен­циа­лов и в це­пи те­чет по­сто­ян­ный элек­три­че­ский ток.

Сто­рон­ние силы мож­но оха­рак­те­ри­зо­вать ра­бо­той, ко­то­рую они совершают над пе­ре­ме­щаю­щи­ми­ся по це­пи за­ря­да­ми. Фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на, оп­ре­де­ляе­мая отношением ра­бо­ты, совершаемой сто­рон­ними силами по перемещению заряда вдоль цепи, к величине этого за­ря­да, на­зы­ва­ет­ся элек­тро­дви­жу­щей си­лой (ЭДС) , действую­щей в замкнутой це­пи или на ее уча­ст­ке. Сле­до­ва­тель­но, ес­ли ра­бо­та сто­рон­них сил по пе­ре­ме­ще­нию за­ря­да dq по элек­три­че­ской це­пи рав­на стор., то, по оп­ре­де­ле­нию:

. (8.3)

Элек­три­че­ская цепь со­сто­ит, как пра­ви­ло, из ис­точ­ни­ка то­ка, под­во­дя­щих про­во­дов и по­тре­би­те­ля то­ка или на­груз­ки. Ток в замк­ну­той це­пи оп­ре­де­ля­ет­ся по за­ко­ну Ома:

, (8.4)

где r – внут­рен­нее со­про­тив­ле­ние ис­точ­ни­ка то­ка, R – со­про­тив­ле­ние внеш­ней це­пи, т.е. со­про­тив­ле­ние под­во­дя­щих про­во­дов и на­груз­ки. Как пра­ви­ло, со­против­ле­ние под­во­дя­щих про­во­дов ма­ло, и им час­то пре­неб­ре­га­ют.

При про­хо­ж­де­нии то­ка по це­пи со­вер­ша­ет­ся ра­бо­та. Так как ра­бо­та ку­ло­нов­ских сил по пе­ре­ме­ще­нию за­ря­да по замк­ну­той це­пи рав­на ну­лю (элек­тро­ста­ти­че­ское по­ле по­тен­ци­аль­но), то ра­бо­та по пе­ре­ме­ще­нию ­за­ря­да dq по ­замк­ну­той це­пи бу­дет оп­ре­де­лять­ся толь­ко ра­бо­той сто­рон­них сил и будет рав­на, как сле­ду­ет из (8.3),

. (8.5)

Раз­де­лив ра­бо­ту dA на вре­мя dt, за ко­то­рое она со­вер­ша­ет­ся, по­лу­чим мощность, раз­ви­вае­мую ис­точ­ни­ком то­ка:

(8.6)

Под­ста­вив в эту фор­му­лу вме­сто то­ка I его зна­че­ние из (8.4), по­лу­чим для полной мощ­но­сти, вы­де­ляе­мой во всей це­пи, вы­ра­же­ние

. (8.7)

В на­груз­ке вы­де­ля­ет­ся толь­ко часть этой мощ­но­сти:

. (8.8)

Здесь dAНработа по переносу заряда на однородном участке цепи с разностью потенциалов Δφ=U=RI. Мощность РН на­зо­вем по­лез­ной мощ­но­стью. Ос­таль­ная мощ­ность рас­хо­ду­ет­ся в источ­ни­ке то­ка и ока­зы­ва­ет­ся бес­по­лез­ной.

От­ноше­ние по­лез­ной мощ­но­сти ко всей мощ­но­сти P, раз­ви­вае­мой ЭДС в цепи, оп­ре­де­ля­ет ко­эф­фи­ци­ент по­лез­но­го дей­ст­вия (КПД) ис­точ­ни­ка то­ка:

. (8.9)

Из этой фор­му­лы сле­ду­ет, что КПД бу­дет тем боль­ше, чем боль­ше со­про­тив­ле­ние на­груз­ки R по срав­не­нию с со­про­тив­ле­ни­ем ис­точ­ни­ка r. По­это­му ­со­про­тив­ле­ние ис­точ­ни­ка то­ка стре­мят­ся сде­лать как мож­но мень­шим.

Мощ­ность, раз­ви­вае­мая дан­ным ис­точ­ни­ком то­ка, зав­и­сит от сопротивления на­груз­ки R. Она мак­си­маль­на при ко­рот­ком за­мы­ка­нии (R®0, см. формулу (8.7)):

, (8.10)

но в этом слу­чае вся мощ­ность вы­де­ля­ет­ся в са­мом ис­точ­ни­ке и ока­зы­ва­ет­ся со­вер­шен­но бес­по­лез­ной. С рос­том сопротивления нагрузки R пол­ная мощ­ность убы­ва­ет, стре­мясь к ну­лю при R ® ¥.

Мож­но по­лу­чить со­от­но­ше­ние, при ко­то­ром по­лез­ная мощ­ность, отбираемая от дан­но­го ис­точ­ни­ка то­ка, бу­дет наи­боль­шей. Для это­го нуж­но вы­ра­же­ние (8.8) по R и при­рав­нять про­из­вод­ную к ну­лю:

.

От­сю­да на­хо­дим, что РН име­ет мак­си­мум при R=r (дру­гое ре­ше­ние R = ¥ соот­вет­ст­ву­ет ми­ни­му­му РН). Сле­до­ва­тель­но, что­бы ото­брать от дан­ной ЭДС наиболь­шую по­лез­ную мощ­ность, нуж­но взять со­про­тив­ле­ние на­груз­ки, рав­ное со­про­тив­ле­нию ис­точ­ни­ка то­ка. КПД при этом, как сле­ду­ет из (8.9), рав­ен 0.5.

Экспериментальная часть

Приборы и оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, реостат.

ОГПОБУ «Политехнический техникум», г. Биробиджан

Эстафеты к Дню Защитника Отечества 23 февраля
28.02.22 21:14

В канун всероссийского праздника — Дня защитника Отечества в ОГПОБУ «Политехнический техникум» состоялись спортивные и военно-прикладные эстафеты « Сильные, ловкие, быстрые».

Читать полностью
 
V Открытый региональный чемпионат «Молодые профессионалы» (WorldSkills Russia) пройдет в ЕАО с 01.02.2022 по 04.02.2022
31.01.22 18:25

Торжественная церемония открытия пятого, юбилейного регионального чемпионата «Молодые профессионалы» (WorldSkills Russia) Еврейской автономной области пройдет в Биробиджанской областной филармонии 1 февраля 2022 г.

Читать полностью
 
Всероссийский конкурс научно-технологических проектов
01.12.21 14:28

Всероссийский конкурс научно-технологических проектов – это масштабное мероприятие для старшеклассников и студентов, которые занимаются научной или исследовательской деятельностью.

Читать полностью
 
Семейно-демографический проект «На защите семьи и детства»
24.11.21 18:08

С 1 июля Ассоциация организаций по защите семьи приступила к реализации проекта «На защите семьи и детства»,

Читать полностью
 
В рамках проекта «Билет в будущее»
20.11.21 13:15

18 ноября на базе ОГПОБУ «Политехнический техникум» в рамках проекта по ранней профессиональной ориентации учащихся 6-11-х классов

Читать полностью
 
В Еврейской автономной области стартует отборочный этап VII Национального чемпионата «Абилимпикс»
13.10.21 14:21

13 и 14 октября в Еврейской автономной области в очно-дистанционном формате пройдет отборочный этап VII Национального чемпионата по профессиональному мастерству среди инвалидов и лиц с ограниченными возможностями здоровья «Абилимпикс» – одного из проектов президентской платформы «Россия – страна возможностей».

Читать полностью
 
Завершился III Региональный чемпионат по профессиональному мастерству среди инвалидов и лиц с ограниченными возможностями здоровья «Абилимпикс» Еврейской автономной области
01.10.21 13:22

В Еврейской автономной области 29 сентября 2021 года завершился III Региональный чемпионат по профессиональному мастерству среди инвалидов и лиц с ограниченными возможностями здоровья «Абилимпикс», в котором участвовали 57 конкурсантов в категориях школьники, студенты и специалисты.

Читать полностью
 
Книга — твой друг, без нее как без рук
02.02.22 17:30

Книга учит мыслить,
Книга учит говорить,
Книга учит понимать людей.

Читать полностью
 
Призер в первенстве России по тхэквондо
07.12.21 12:23

С 24 по 28 ноября 2021 года в Казани прошли чемпионат и первенство России по тхэквондо, в которых приняли участие 2000 спортсменов из 61 региона России.

Читать полностью
 
В рамках проекта «Билет в будущее»
29.11.21 13:25

29 ноября для 17 ребят 9 класса МБОУ СОШ № 5 г. Биробиджана проведены профессиональные пробы по профессии «Сварочные технологии».

Читать полностью
 
В рамках проекта «Билет в будущее»
24.11.21 13:23

Продолжает свою работу Всероссийский проект «Билет в будущее». 22 ноября в ОГПОБУ «Политехнический техникум» прошел третий день профессиональных проб для школьников 9 классов МБОУ СОШ №5.

Читать полностью
 
В рамках проекта «Билет в будущее»
19.11.21 13:12

17 ноября на базе ОГПОБУ «Политехнический техникум» в рамках проекта по ранней профессиональной ориентации учащихся 6-11-х классов

Читать полностью
 
Проект «Билет в будущее»
07.10.21 15:30

Школьники г. Биробиджана Еврейской автономной области присоединились к проекту «Билет в будущее», который стартовал в регионе

Читать полностью
 
Железная дорога-зона повышенной опасности!
23.09.21 09:58

 Безопасность – это одно из важнейших качеств жизни. Без охраны и защиты своей жизни, без разумной осторожности невозможно нормальное существование ни одного человека.

Читать полностью
 

Лабораторные работы по физике

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.7.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОЩНОСТИ И КПД ИСТОЧНИКОВ ТОКА

Фамилия И.О. _____________   Группа ______   Дата ______

Введение

Цель данной работы – экспериментально проверить теоретические выводы о зависимости полезной мощности и КПД источника тока от сопротивления нагрузки.

Электрическая цепь состоит из источника тока, подводящих проводов и нагрузки или потребителя тока. Каждый из этих элементов цепи обладает сопротивлением.

Сопротивление подводящих проводов обычно бывает очень мало, поэтому им можно пренебречь. В каждом участке цепи будет расходоваться энергия источника тока. Весьма важное практическое значение имеет вопрос о целесообразном расходовании электрической энергии.

Полная мощность Р, выделяемая в цепи, будет слагаться из мощностей, выделяемых во внешней и внутренней частях цепи: P = I2 ·R + I2·r = I2(R + r). Так как I(R + r) = ε, то Р =I·ε,

где R – внешнее сопротивление; r – внутреннее сопротивление; ε – ЭДС источника тока.

Таким образом, полная мощность, выделяемая в цепи, выражается произведением силы тока на ЭДС элемента. Эта мощность выделяется за счет каких-либо сторонних источников энергии; такими источниками энергии могут быть, например, химические процессы, происходящие в элементе.

Рассмотрим, как зависит мощность, выделяемая в цепи, от внешнего сопротивления R, на которое замкнут элемент. Предположим, что элемент данной ЭДС и данного внутреннего сопротивления r замыкается внешним сопротивлением R; определим зависимость от R полной мощности Р, выделяемой в цепи, мощности Ра, выделяемой во внешней части цепи и КПД.

Сила тока I в цепи выражается по закону Ома соотношением

Полная мощность, выделяемая в цепи, будет равна

При увеличении R мощность падает, стремясь асимптотически к нулю при неограниченном увеличении R.

Мощность, выделяющаяся во внешней части цепи, равна

Отсюда видно, что полезная мощность Ра равна нулю в двух случаях – при R = 0 и  R = ∞.

Исследуя функцию Ра = f(R) на экстремум, получим, что Ра достигает максимума при R = r, тогда

 

Чтобы убедится в том, что максимум мощности Ра получается при R = r, возьмем производную Ра по внешнему сопротивлению

Откуда

По условию максимума требуется равенство нулю первой производной

                                      r2 = R2

                    R = r

 

 

 

 

 

 

Можно убедиться, что при этом условии мы получим максимум, а не минимум для Ра, определив знак второй производной .

Коэффициент полезного действия (КПД) η источника ЭДС это величина отношения мощности Ра, выделяющейся во внешней цепи, к полной мощности Р, развиваемой источником ЭДС.

В сущности КПД источника ЭДС указывает, какая доля работы сторонних сил преобразуется в электрическую энергию и отдается во внешнюю цепь.

Выражая мощность через силу тока I, разность потенциалов во внешней цепи U и величину электродвижущей силы ε, получим

То есть КПД источника ЭДС равен отношению напряжения во внешней цепи к ЭДС. В условиях применимости закона Ома можно далее заменить U = IR; ε = I(R + r), тогда

Следовательно, в том случае, когда вся энергия расходуется на Ленц-Джоулево тепло, КПД источника ЭДС равен отношению внешнего сопротивления к полному сопротивлению цепи.

При R = 0 имеем η = 0. С увеличением R, КПД возрастает, стремится к значению η=1 при неограниченном увеличении R, однако при этом мощность, выделяющаяся во внешней цепи, стремится к нулю. Таким образом, требования одновременного получения максимальной полезной мощности при максимальном КПД невыполнимы.

Когда Ра достигает максимума, то η = 50%. Когда же КПД η близок к единице, полезная мощность мала по сравнению с максимальной мощностью, которую мог бы развивать данный источник. Поэтому для увеличения КПД необходимо по возможности уменьшать внутреннее сопротивление источника ЭДС, например, аккумулятора или динамо-машины.

В случае R = 0 (короткое замыкание) Ра = 0 и вся мощность выделяется внутри источника. Это может привести к перегреву внутренних частей источника и выводу его из строя. По этой причине короткие замыкания источников (динамо-машины, аккумуляторные батареи) недопустимы!

На рис. 1 кривая 1 дает зависимость мощности Ра, выделяемой во внешней цепи, от сопротивления внешней части цепи R; кривая 2 дает зависимость от R полной мощности Р; кривая 3 – ход КПД η от того же внешнего сопротивления.

 

Порядок выполнения работы

1.       Ознакомиться со схемой на стенде.

2.       Установить с помощью магазина сопротивление R = 100 Ом.

3.       Замкнуть ключ К.

4.       Произвести измерения силы тока в цепи последовательно для различных девяти сопротивлений на магазине сопротивлений, начиная от 100 Ом и выше. Внести в таблицу результаты измерений силы тока, выразив их в амперах.

5.       Выключить ключ К.

6.       Вычислить для каждого сопротивления Р, Ра (в ваттах) и η.

7.       Построить графики Р, Ра и η от R.

 

Контрольные вопросы

1.       Что называется КПД источника ЭДС?

2.       Вывести формулу КПД источника ЭДС.

3.       Что такое полезная мощность источника ЭДС?

4.       Вывести формулу полезной мощности источника ЭДС.

5.       Чему равна максимальная мощность, выделяемая во внешней цепи (Ра)max?

6.       При каком значении R полная мощность Р, выделяющаяся в цепи, максимальна?

7.       Чему равен КПД источника ЭДС при (Ра)max?

8.       Произвести исследование функции (Ра) = f(R)  на экстремум.

9.       Зарисовать график зависимости Р, Ра и η от внешнего сопротивления R.

10.    Что такое ЭДС источника?

11.    Почему сторонние силы должны быть не электрического происхождения?

12.    Почему недопустимо короткое замыкание для источников напряжения?

 

п/п

R, Ом

I·10-3,  A

, Вт

, Вт

1

0

 

 

 

 

2

100

 

 

 

 

3

200

 

 

 

 

4

300

 

 

 

 

5

400

 

 

 

 

6

500

 

 

 

 

7

600

 

 

 

 

8

700

 

 

 

 

9

800

 

 

 

 

10

900

 

 

 

 

 

r  = 300 Ом

Изучение мощности и КПД источника тока — Студопедия

Отчёт

Лабораторная работа

Выполнил: Волков К.В. ГГ11-07

Проверил: Байкалова С.И

Красноярск 2012г.

Цель работы:Изучить зависимость полной мощности источника , полезной мощности , КПД источника от величины силы тока в цепи и сопротивления нагрузки , а также определить ЭДС источника и его внутреннее сопротивление .

Оборудование: Источник тока, реостат, амперметр, вольтметр.

Теоретическое введение:

Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц: положительных от большего потенциала к меньшему в направлении поля (от плюса к минусу), отрицательных – против поля (от минуса к плюсу). За положительное направление тока условно принято направление движения положительных зарядов. Необходимыми условиями существования тока являются:

1. Наличие свободных зарядов;

2. Наличие внешнего электрического поля;

3. Наличие источника тока, который за счет работы сторонних сил поддерживает поле в проводнике.

Ток – скалярная величина, равная отношению заряда, переносимого через поперечное сечение проводника, ко времени переноса:

(1)

Сторонними силами называются силы не электростатической природы. Они перемещают положительный заряд на таких участках замкнутой цепи, где он движется в сторону возрастания потенциала, против сил электростатического поля. Примерами источников сторонних сил являются химические реакции в гальванических элементах, механическое движение гидротурбины и др. Всякое устройство, в котором возникают сторонние силы, называется источником тока.

ЭДС источника тока, действующая в цепи или на ее участке, есть физическая величина, равная работе сторонних сил, отнесенной к единице положительного заряда:

(2)

Для расчета силы тока используют законы Ома.

Закон Ома для однородного участка цепи (не содержащего источника сторонних сил) выражается формулой:

, (3)

где — напряжение на концах участка, ; — сопротивление участка.

Закон Ома для неоднородного участка цепи (содержащего источник сторонних сил) характеризуется формулой:

, (4)

где — внутреннее сопротивление источника .

Закон Ома для замкнутой цепи (когда разность потенциалов равна нулю) определяется формулой:

(5)

На рис. 1 приводится схема электрической цепи, используемой в данной работе, со следующими обозначениями: — источник тока; — переключатель; — амперметр, обладающий очень малым сопротивлением; — вольтметр с очень большим внутренним сопротивлением. Приближенно считают, что мощность выделяется только на сопротивлении нагрузки и внутри источника с сопротивлением .

В случае, когда проводники, образующие цепь, неподвижны и ток является постоянным, работа сторонних сил полностью расходуется на нагревании проводников.


Полезную мощность , выделяющуюся во внешней цепи, находят по формуле:

(6)

Полная мощность источника тока равна сумме мощностей, выделяющихся во всей цепи:

(7)

Коэффициент полезного действия равен отношению полезной мощности к полной мощности источника тока :

(8)

В зависимости от величины сопротивления внешней цепи рассматривают три основных режима:

1. Режим холостого хода, когда цепь разомкнута, , при этом , , , ;

2. Режим короткого замыкания, когда внешнее сопротивление . В этом случае мы наблюдаем максимальное значение силы тока:

; ; ; ; ;

3. режим выделения максимальной мощности во внешней цепи, когда сопротивление внешней цепи равно сопротивлению источника тока (режим согласованной нагрузки):

Так как полезная мощность равна , то, исследуя эту функцию на экстремум , получаем, что максимальная полезная мощность будет тогда, когда значение внешнего сопротивления будет равно внутреннему сопротивлению . В этом случае сила тока в цепи, падение напряжения на внешней нагрузке, полная, полезная мощности и КПД источника тока будут , соответственно равны

; ; ; ; .

Зависимости , , от и при и показаны на рис. 2 и 3.

Ход работы:

1. Определить цену одного деления амперметра и вольтметра.

V=0.5В; А=0.02А

2. Измерить при разомкнутом ключе ЭДС источника .

=30.5В

3. Замкнуть ключ и путем изменения сопротивления реостата произвести отсчет силы тока и напряжения равномерно по всему диапазону изменения силы тока от нуля до максимального значения (не менее 10 – 15 измерений).


4. Произвести расчет , , для всех измеренных значений силы тока и напряжения . Вычислить внутренние сопротивление источника тока .

5. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.

Номер измерения ,А   ,В   ,Ом   ,Вт   ,Вт    
0,7 21,5 30,71 15,1 21.35 0.705
0,86 18,6 13,76 26.23 0.525
30,5 0.426
1,4 6,43 12,6 42.7 0.295
0.131

Ом, В.

Вывод: Определили зависимость полной мощности источника , полезной мощности , КПД источника от величины силы тока в цепи и сопротивления нагрузки , а также научились определять ЭДС источника и его внутреннее сопротивление.

Отчёт

Лабораторная работа

Выполнил: Волков К.В. ГГ11-07

Проверил: Байкалова С.И

Красноярск 2012г.

Цель работы:Изучить зависимость полной мощности источника , полезной мощности , КПД источника от величины силы тока в цепи и сопротивления нагрузки , а также определить ЭДС источника и его внутреннее сопротивление .

Оборудование: Источник тока, реостат, амперметр, вольтметр.

Теоретическое введение:

Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц: положительных от большего потенциала к меньшему в направлении поля (от плюса к минусу), отрицательных – против поля (от минуса к плюсу). За положительное направление тока условно принято направление движения положительных зарядов. Необходимыми условиями существования тока являются:

1. Наличие свободных зарядов;

2. Наличие внешнего электрического поля;

3. Наличие источника тока, который за счет работы сторонних сил поддерживает поле в проводнике.

Ток – скалярная величина, равная отношению заряда, переносимого через поперечное сечение проводника, ко времени переноса:

(1)

Сторонними силами называются силы не электростатической природы. Они перемещают положительный заряд на таких участках замкнутой цепи, где он движется в сторону возрастания потенциала, против сил электростатического поля. Примерами источников сторонних сил являются химические реакции в гальванических элементах, механическое движение гидротурбины и др. Всякое устройство, в котором возникают сторонние силы, называется источником тока.

ЭДС источника тока, действующая в цепи или на ее участке, есть физическая величина, равная работе сторонних сил, отнесенной к единице положительного заряда:

(2)

Для расчета силы тока используют законы Ома.

Закон Ома для однородного участка цепи (не содержащего источника сторонних сил) выражается формулой:

, (3)

где — напряжение на концах участка, ; — сопротивление участка.

Закон Ома для неоднородного участка цепи (содержащего источник сторонних сил) характеризуется формулой:

, (4)

где — внутреннее сопротивление источника .

Закон Ома для замкнутой цепи (когда разность потенциалов равна нулю) определяется формулой:

(5)

На рис. 1 приводится схема электрической цепи, используемой в данной работе, со следующими обозначениями: — источник тока; — переключатель; — амперметр, обладающий очень малым сопротивлением; — вольтметр с очень большим внутренним сопротивлением. Приближенно считают, что мощность выделяется только на сопротивлении нагрузки и внутри источника с сопротивлением .

В случае, когда проводники, образующие цепь, неподвижны и ток является постоянным, работа сторонних сил полностью расходуется на нагревании проводников.

Полезную мощность , выделяющуюся во внешней цепи, находят по формуле:

(6)

Полная мощность источника тока равна сумме мощностей, выделяющихся во всей цепи:

(7)

Коэффициент полезного действия равен отношению полезной мощности к полной мощности источника тока :

(8)

В зависимости от величины сопротивления внешней цепи рассматривают три основных режима:

1. Режим холостого хода, когда цепь разомкнута, , при этом , , , ;

2. Режим короткого замыкания, когда внешнее сопротивление . В этом случае мы наблюдаем максимальное значение силы тока:

; ; ; ; ;

3. режим выделения максимальной мощности во внешней цепи, когда сопротивление внешней цепи равно сопротивлению источника тока (режим согласованной нагрузки):

Так как полезная мощность равна , то, исследуя эту функцию на экстремум , получаем, что максимальная полезная мощность будет тогда, когда значение внешнего сопротивления будет равно внутреннему сопротивлению . В этом случае сила тока в цепи, падение напряжения на внешней нагрузке, полная, полезная мощности и КПД источника тока будут , соответственно равны

; ; ; ; .

Зависимости , , от и при и показаны на рис. 2 и 3.

Ход работы:

1. Определить цену одного деления амперметра и вольтметра.

V=0.5В; А=0.02А

2. Измерить при разомкнутом ключе ЭДС источника .

=30.5В

3. Замкнуть ключ и путем изменения сопротивления реостата произвести отсчет силы тока и напряжения равномерно по всему диапазону изменения силы тока от нуля до максимального значения (не менее 10 – 15 измерений).

4. Произвести расчет , , для всех измеренных значений силы тока и напряжения . Вычислить внутренние сопротивление источника тока .

5. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.

Номер измерения ,А   ,В   ,Ом   ,Вт   ,Вт    
0,7 21,5 30,71 15,1 21.35 0.705
0,86 18,6 13,76 26.23 0.525
30,5 0.426
1,4 6,43 12,6 42.7 0.295
0.131

Ом, В.

Вывод: Определили зависимость полной мощности источника , полезной мощности , КПД источника от величины силы тока в цепи и сопротивления нагрузки , а также научились определять ЭДС источника и его внутреннее сопротивление.

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОЩНОСТИ И КПД ИСТОЧНИКА ТОКА ОТ НАГРУЗКИ

Цель работы: изучение режима работы источника тока при переменной внешней нагрузке.

Приборы и принадлежности: источник переменного тока, вольтметр, амперметр, резистор R1= 91 Ом и переменный резистор R2 = 2,2 кОм на модуле МО-З.

 

Краткая теория

В повседневной жизни мы постоянно пользуемся источниками электрической энергии и редко задумываемся об их оптимальном использовании. Мы присоединяем к источникам электрического тока бытовые электроприборы, различные электродвигатели и т. п. Все эти элементы называются общим словом — нагрузкой. Нагрузка обладает некоторым электрическим сопротивлением R и потребляет электрический ток силой I (рис. 1).

Рис.1. Электрическая цепь с внешней нагрузкой

 

Нагрузка является внешней частью электрической цепи, но есть еще и внутренняя часть цепи — это сам источник тока с его внутренним сопротивлением r. По источнику тока протекает тот же ток I и выделяется некоторая мощность, приводящая к его нагреванию.

Источник тока с электродвижущей силой ε создает в замкнутой цепи ток, сила которого определяется законом Ома:

(1)

При протекании тока по замкнутой цепи на сопротивлениях R и rвыделяется тепловая энергия, мощность которой определяется законом Джоуля — Ленца. Мощность, выделяемая во внешнем сопротивлении Ре, — носит название внешней и часто является полезной мощностью.

. (2)

Мощность, выделяемая во внутреннем сопротивлении Pi — внутренняя мощность. Она чаще всего расходуется бесполезно — тепло рассеивается в пространстве.

. (3)

Полная мощность источника тока Р есть сумма внутренней и внешней мощности.

(4)

Порядок выполнения работы

 

1. Соберите схему, показанную на рис. 2. (Резисторы R1 и R2 находятся на планшете М0-3, источник переменного напряжения на 12 В на вертикальной стенке модуля).

2. Изменяя сопротивление R2, проведите необходимое количество измерений силы тока (10 измерений) и соответствующее каждому значению тока напряжение. Силу тока изменяйте так, чтобы от максимального до минимального значения ток изменялся через примерно равные промежутки.

Максимальный ток получите, соединив клеммы 1 и 2 на планшете проводником (рис. 2) . При измерении ЭДС необходимо разомкнуть цепь резисторов R1 и R2, при этом ток в цепи становится практически равным нулю, т. к. входное сопротивление вольтметра очень велико.

3. Данные занесите в таблицу.

4. Для каждого измерения вычислите значения:

и запишите их в соответствующие столбцы таблицы.

 

Рис. 2. Электрическая схема с переменным сопротивлением R2

Таблица

 

№ изм. I мА U В R Ом P=I·e мВт Pe=I·U мВт Рi=Р — Рe мВт h % r=P/I2 Ом ri — <r>   (ri-<r>)2
                   
                   
S - -      

 

5. Рассчитайте среднее значение внутреннего сопротивления r и абсолютную погрешность его измерения методом Стьюдента

; , (5)

где ri каждое очередное значение r, п – количество измерений,

t(a ,n) — коэффициент Стьюдента.

6.Результат запишите в стандартном виде:

 

r = (< r > ± Dr) Ом; e =Dr/<r> , при a = 0,95.

 

7. Постройте графики зависимостей:

а) полной, полезной и внутренней мощности от силы тока I (на одном графике).

б) полной, полезной и внутренней мощности от внешнего сопротивления R (на другом графике).

в) к.п.д. от силы тока и от сопротивления R (на третьем графике).

8. Из графиков определите максимальную полезную мощность Ретах.

9. Из графика Реот R определите внутреннее сопротивление источника тока r. Сравните полученное значение r со средним из таблицы.

 

Задания для отчета

1. Характеристики электрического тока: сила и плотность тока, ЭДС, напряжение, разность потенциалов, сопротивление однородного проводника, удельное сопротивление и удельная проводимость.

2. Закон Ома в интегральной и дифференциальной форме. Закон Ома для участка цепи и для замкнутой цепи.

3. Закон Джоуля — Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Полная, внутренняя и полезная мощность. КПД источника тока. Зависимость полезной мощности и КПД от силы тока I и от сопротивления нагрузки R .

4. Эффективное и мгновенное напряжение. Вывод эффективного значения при гармонической форме напряжения.

5. Две электрические лампочки включены в сеть параллельно. Сопротивление первой лампочки 360 Ом, сопротивление второй 240 Ом. Какая из лампочек поглощает большую мощность? Во сколько раз?

6. Сколько надо заплатить за пользование электрической энергией в месяц (30 дней), если ежедневно по 6 ч горят две электрические лампочки, потребляющие при 220 В ток 1 А. Кроме того, ежедневно кипятится 3 л воды (начальная температура воды 100 С). К.п.д. нагревателя принять равным 80%.

7. Определить: 1) полную мощность, 2) полезную мощность, 3) к.п.д. батареи, ЭДС которой равна 240 В, если внешнее сопротивление равно 23 Ом и сопротивление батареи 1 Ом.

8. Найти внутреннее сопротивление генератора, если известно, что мощность, выделяемая во внешней цепи одинакова при двух значениях внешнего сопротивления R1 = 5 Ом и R2 = 0,2 Ом. Найти к.п.д. генератора в каждом из этих случаев.

9. Элемент с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление R.

Построить графики зависимости от сопротивления: 1) силы тока, 2) разности потенциалов на концах внешней цепи. 3) мощности, выделяемой во внешней цепи, 4) полной мощности. Сопротивление R взять в пределах 0 ≤ R ≤ 4 Ом через каждые 0,5 Ом.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

 

ИЗМЕРЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ

 

Цель работы: изучение метода измерения магнитного поля Земли с помощью тангенс-гальванометра.

Приборы и принадлежности: катушка со съемным столиком, магнитный компас, источник постоянного тока, переменное сопротивление 2,2 кОм и сопротивление 910 Ом в составе модуля МО-З.

 

Краткая теория

 

Магнитное поле Земли подобно полю однородно намагниченного шара и ориентировано так, как показано на рис. 1.

 

 

Рис. 1. Магнитное поле Земли.

B0 — индукция магнитного поля:

Bг – горизонтальная составляющая поля,

Bв – вертикальная составляющая поля

 

По определению, северный полюс магнитной стрелки указывает на север, поэтому соответствующий магнитный полюс Земли является южным (одноименные полюсы магнитов отталкиваются, разноименные притягиваются). Магнитные полюсы Земли не совпадают с положением географических полюсов, находящихся на оси вращения Земли. Магнитная ось наклонена относительно географической оси на 11 градусов и смещена на 1140 км в сторону Тихого океана. Магнитные полюсы со временем изменяют свое положение. Силовые линии магнитного поля выходят приблизительно из центра Земли через Южное полушарие и, обогнув Землю, возвращаются к ее центру через Северное полушарие.

Компоненты магнитного поля Земли на поверхности планеты меняются таким образом:

— величина индукции магнитного поляВ0 от +62 до — 73 мкТл.

— горизонтальная составляющая Вгот 0 до 41 мкТл.

Реальная конфигурация земного магнитного поля более сложная, чем поле однородно намагниченного шара, так как добавляются поля верхней части земной коры (в районе Курской магнитной аномалииВ0 200 мкТл).

Существует много способов измерения слабых магнитных полей, каким является геомагнитное поле. В данной работе используется электрический магнитометр, основанный на сравнении измеряемого магнитного поляВизмсполем эталонной катушки

(1)

где mo — магнитная постоянная (mо = 4p×10-7 Гн/м), N- число витков катушки, I — сила постоянного тока в ней, R — радиус катушки.

В качестве чувствительного элемента используется стрелка магнитного компаса. Этот метод в литературе называется также методом тангенс — буссоли или тангенс — гальванометра.

 

Описание установки

 

В качестве источника известного постоянного магнитного поля используется катушка, внутри которой на съемном столике — пластинке размещают магнитный компас (рис. 2). Катушка подключается к источнику постоянного тока, величину которого можно изменять с помощью переменного сопротивления. По отклонению стрелки компаса в суммарном магнитном поле Земли и магнитном поле катушки судят о величине геомагнитного поля.

 

 

 

Рис.2. Экспериментальная установка.

1 – амперметр, 2 – катушка, 3 – компас с магнитной стрелкой

 

Порядок выполнения работы

 

1. Укрепите катушку на стержне модуля МО-З (рис. 2). Компас поместите в центре катушки. Катушку расположите в плоскости магнитного меридиана, так чтобы стрелка компаса находилась в плоскости катушки.


2. Соберите электрическую схему, показанную на рис. 3.

3.Включите питание катушки и отрегулируйте ток переменным резистором так, чтобы стрелка компаса отклонилась на 45°, при этом магнитная индукция катушки сравняется с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

4. Данные занесите в таблицу.

Рис. 3. Электрическая схема 5. Выключите ток в катушке.

 

6. Встряхните компас и установите катушку вдоль магнитного меридиана. Повторите измерения 5-7 раз.

7. Для каждого измерения рассчитайте горизонтальную составляющую магнитного поля Земли Вг по формуле (1). N= 400 витков, R= 35 мм. Заполните таблицу.

Таблица

 

I (мА) Вг(мТл) Вi ¾ <Вг> (Вi ¾ <Вг>)2
       
       
       
S        

 

8. Рассчитайте среднее значение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли, абсолютную и относительную погрешность по формулам

 

, ,

 

гдеВi каждое очередное значение ВГ, t(a,n) — коэффициент Стьюдента (для 5 измерений t(a,n) = 2,78), п — число измерений.

5. Результат запишите в стандартном виде:

 

Вг = <BГ > ± DВ; e =DB/<Bг>, при a = 0,95.

Задания к отчету

 

1. Магнитное поле Земли. Его составляющие. Понятие о магнитном меридиане.

2. Магнитное поле и его характеристики. Закон Био — Савара — Лапласа.

3. Магнитное поле прямого и кругового токов.

4. Рамка с током в магнитном поле. Магнитный момент контура с током.

5. Ось прямой катушки, имеющей 400 витков диметром 4 см, расположена горизонтально в плоскости магнитного меридиана. По катушке идет ток 6 А. Определите действующий на нее вращающийся момент, если напряженность магнитного поля Земли равна 40 А/м, а угол наклонения равен 700.

6. Период небольших колебаний маленькой магнитной стрелки вокруг вертикальной оси в магнитном поле Земли равен 0,7 с. Период колебаний той же стрелки, помещенной внутри соленоида, по которому идет ток, равен 0,1 с. Затухание колебаний в обоих случаев невелико. Горизонтальная составляющая магнитного поля Земли равна 14,3 А/м. Определите напряженность магнитного поля внутри соленоида.

7. Заряд q падает в магнитном поле Земли, индукция которого B = (0, B, 0). В начальный момент времени r(0) = (0,0,h), v(0) = 0. Найти границы области движения заряда по оси z, направленной вертикально вверх.

 

 

Приложение I

Коэффициенты Стьюдента (при α= 0,95)

 

п
τ(α,n) 12,7 4,3 3,2 2,8 2,6 2,4 2,4 2,3 2,3 2,1 2,000

Приложение II

Источник питания — обзор

Источник питания

Конечный узел датчика имплантата должен работать в течение нескольких лет, поскольку имплантация и эксплантация нецелесообразны, дорогостоящи и представляют клинический риск для пациента. Следовательно, первичная батарея в качестве источника питания должна обеспечивать питание узла в течение нескольких лет. Например, кардиостимулятор обычно работает в течение семи лет (Техасский институт сердца, 2010 г.). Вторичная ячейка, хотя и подзаряжаемая, не должна ограничивать активность пациента необходимостью подзарядки каждые несколько часов.

Источники питания для конечных узлов имплантатов могут использовать первичные элементы, перезаряжаемые элементы или альтернативные источники питания. Литий-ионные первичные элементы обычно используются из-за их высокой емкости и плавной кривой разряда ближе к концу срока службы (Greatbatch, 2010). Перезаряжаемые элементы подходят, но они зависят от регулярной зарядки аккумулятора пациентом. Кроме того, альтернативные источники энергии в виде сборщиков энергии имеют ограничения при имплантации в тело. В дополнение к физическим ограничениям и проблемам, существуют три важные клинические проблемы с альтернативными источниками энергии для имплантатов, как было определено консорциумом Self-Energising Implantable Medical Microsystems (Roberts et al , 2008).

Генерация энергии должна быть непроизвольным действием.

Нельзя изменять клиническую процедуру имплантации.

Не должен извлекать такое количество энергии, которое может причинить вред пациенту.

Исследование альтернативных источников энергии в топливных элементах на глюкозе (von Stetton et al. , 2006) и электромеханических генераторах было проведено Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK), более подробно описанное в отдельной главе и в рамках проекта консорциума SIMM (Roberts et al , 2008) соответственно, которые открывают новые возможности в качестве источников питания имплантатов.Учитывая проблемы с перезаряжаемыми и альтернативными источниками питания для имплантатов, демонстратор Healthy Aims IBAN использовал один первичный элемент AAA для конечного узла имплантата.

CoD Вспышка холодной войны: полная мощность | Что делает Полная мощность?

Call of Duty: Black Ops Cold War и Call of Duty: Warzone теперь получили полное обновление контента второго сезона для своего общего боевого пропуска.

Новый сезон приносит с собой множество новых карт и режимов, изюминкой которых является Вспышка .Outbreak — это зомби-режим, продолжающий сюжетную линию Dark Aether из предыдущих игр.

Если вы читаете это в период с 25 февраля по 4 марта, вы можете играть в Outbreak бесплатно в виде ограниченной по времени демоверсии.

Чтобы увидеть этот контент, включите целевые файлы cookie. Управление настройками файлов cookie

Одним из новых предметов, представленных в этом сезоне, является усиление Full Power . Поскольку вы, вероятно, впервые столкнетесь с этим новым дополнением в середине решающей битвы с живыми мертвецами, у вас, вероятно, возникнет несколько вопросов о том, что оно делает, как только у вас появится минутка, чтобы подвести итоги своей добычи.

Что такое бонусы в Outbreak?

Если это не первое родео нежити в Call of Duty, вы, вероятно, уже знакомы с усилениями. На самом деле, это даже не первый выход для Full Power: это возвращающийся предмет, который последний раз видели на картах зомби Black Ops 4, и ранее он был доступен игрокам холодной войны на эксклюзивной карте PS4/PS5 Onslaught.

Убейте зомби, и вы сможете добыть из его останков предметы, а бонусы входят в число возможных выпадений.Поднятие усиления поглотит его и даст игроку одноразовый эффект. Как правило, это будет что-то вроде временного усиления способностей, немедленного пополнения/перезарядки снаряжения или чего-то подобного.

Что делает Полная мощность в Outbreak?

Усиление «Полная мощность» обозначается значком в виде двух скрещенных мечей, окруженных голубым свечением.

Потребление полной мощности имеет два одновременных эффекта:

  • Полностью заряжает специальное оружие игрока
  • Пополняет все остальное снаряжение игрока

Давние игроки r/CODZombies выразили сожаление по поводу эксклюзивности Full Power для PlayStation в первом сезоне, поэтому мы надеемся, что ее возвращение во все версии игры будет долгожданным.

5 быстрых фактов об атомной энергии

1. Атомные электростанции выработали 790 миллиардов киловатт-часов электроэнергии в 2019 году

Соединенные Штаты являются крупнейшим в мире производителем ядерной энергии. В 2020 году он произвел 790 миллиардов киловатт-часов электроэнергии, впервые превзойдя уголь по годовому производству электроэнергии. Коммерческие атомные электростанции ежегодно поставляют около 20% электроэнергии страны с 1990 года.

2. Атомная энергетика обеспечивает 52 % чистой энергии Америки

В 2020 году ядерная энергия обеспечила 52% безуглеродной электроэнергии Америки, что сделало ее крупнейшим внутренним источником чистой энергии.

Атомные электростанции не выделяют парниковых газов при производстве электроэнергии.

Они производят энергию путем кипячения воды для создания пара, который вращает турбину. Вода нагревается в результате процесса, называемого делением, при котором выделяется тепло путем расщепления атомов урана внутри активной зоны ядерного реактора.

3. Ядерная энергия — самый надежный источник энергии в Америке

Атомные электростанции работали на полную мощность более 92% времени в 2020 году, что делает их самым надежным источником энергии в Америке. Это примерно в 1,5–2 раза надежнее, чем у электростанций, работающих на природном газе (57%) и угле (40%), и примерно в 2,5–3,5 раза надежнее, чем у ветряных (35%) и солнечных (25%) электростанций.

Атомные электростанции предназначены для работы 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, потому что они требуют меньше обслуживания и могут работать в течение более длительного времени без дозаправки (обычно каждые 1.5 или 2 года).

4. Ядерная энергия помогает обеспечить электроэнергией 28 штатов США

В настоящее время 94 коммерческих реактора обеспечивают электроэнергией дома и предприятия в 28 штатах США. В Иллинойсе 11 реакторов — больше, чем в любом другом штате, — и, наряду с Южной Каролиной и Нью-Гэмпширом, более 50% электроэнергии приходится на атомную энергетику.

5. Ядерное топливо очень плотное    

Из-за этого количество использованного ядерного топлива не так велико, как вы думаете.

Все отработавшее ядерное топливо, произведенное в США.С. атомная энергетика за последние 60 лет могла уместиться на футбольном поле на глубине менее 10 метров.

Возобновляемая энергия | Центр климатических и энергетических решений

Драйверы политик

Два федеральных налоговых кредита стимулировали использование возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах:

  • Налоговый кредит на производство (PTC), впервые введенный в действие в 1992 году и впоследствии измененный, представлял собой корпоративный налоговый кредит, доступный для широкого спектра возобновляемых технологий, включая ветер, свалочный газ, геотермальную энергию и малую гидроэнергетику.Для подходящих технологий коммунальное предприятие получило кредит в размере 2,2 цента / кВтч (22 доллара США / МВтч) за всю электроэнергию, выработанную в течение первых 10 лет работы. PTC в настоящее время прекращается; в конце декабря 2020 года ПТК был продлен еще на год в размере 60 процентов от полной суммы кредита, и объекты, строительство которых началось после 31 декабря 2021 года, больше не смогут претендовать на этот кредит.
  • Инвестиционный налоговый вычет (ITC) зарабатывается при вводе в эксплуатацию соответствующего оборудования, включая солнечную горячую воду, фотоэлектрические элементы и небольшие ветряные турбины.Кредит снижает затраты на установку и сокращает время окупаемости этих технологий. Закон о консолидированных ассигнованиях (2016 г.) продлил ITC на три года, но затем Конгресс принял двухлетнюю отсрочку в 2020 г. Он будет постепенно снижен до 10 процентов в 2024 году (с 26 процентов в 2021 году).

Штаты предлагают дополнительные стимулы, благодаря чему внедрение возобновляемых источников энергии становится еще проще с точки зрения затрат.  

 Стандарт портфеля возобновляемых источников энергии требует, чтобы электроэнергетические компании поставляли определенное количество электроэнергии из возобновляемых или альтернативных источников энергии к определенной дате.Государственные стандарты варьируются от скромных до амбициозных, а квалификационные источники энергии различаются. В некоторых штатах также предусмотрены «исключения» (требования о том, чтобы определенный процент портфеля был получен из определенного источника энергии, такого как солнечная энергия) или другие стимулы для поощрения разработки определенных ресурсов. Хотя изменение климата, возможно, не является основной причиной этих стандартов, они могут обеспечить значительное сокращение выбросов парниковых газов и другие преимущества, включая создание рабочих мест, энергетическую безопасность и более чистый воздух.Большинство штатов разрешают коммунальным предприятиям соответствовать стандарту портфеля возобновляемых источников энергии посредством торгуемых кредитов, которые коммунальные предприятия могут продавать для получения дополнительного дохода.

В штатах со стандартом портфеля возобновляемых источников энергии коммунальные предприятия учитывают стоимость, периодичность и доступность ресурсов при выборе технологий, удовлетворяющих этому требованию.

В транспортном секторе США Закон об энергетической политике 2005 года создал стандарт возобновляемого топлива, согласно которому 2,78 % бензина, потребляемого в США в 2006 году, должно быть возобновляемым топливом.

Закон об энергетической независимости и безопасности от 2007 года ввел новый стандарт возобновляемого топлива, который увеличил требуемые объемы до 36 миллиардов галлонов к 2022 году, или примерно на 7% ожидаемого годового потребления бензина и дизельного топлива по сравнению с обычным сценарием.

Типы возобновляемых источников энергии

Возобновляемая энергия поступает из источников, которые можно регенерировать или пополнять естественным путем. Основные источники:

  • Вода (гидроэнергетика и гидрокинетика)
  • Ветер
  • Солнечная энергия (энергия и горячая вода)
  • Биомасса (биотопливо и биоэнергия)
  • Геотермальная энергия (энергия и отопление)

Все источники возобновляемой энергии используются для производства электроэнергии.Кроме того, геотермальный пар используется непосредственно для отопления и приготовления пищи. Биомасса и солнечные источники также используются для обогрева помещений и воды. Этанол и биодизель (и в меньшей степени газообразный биометан) используются для транспорта.

Возобновляемые источники энергии считаются нулевыми (ветер, солнце, вода), низкими (геотермальные) или нейтральными (биомасса) в отношении выбросов парниковых газов при их эксплуатации. Выбросы нейтрального источника уравновешиваются количеством углекислого газа, поглощаемого в процессе выращивания.Однако общее воздействие каждого источника на окружающую среду зависит от его общего жизненного цикла выбросов, включая производство оборудования и материалов, установку, а также воздействие на землепользование.

Вода

Крупные традиционные гидроэнергетические проекты в настоящее время обеспечивают большую часть производства электроэнергии из возобновляемых источников во всем мире. При глобальной мощности около 1170 гигаватт (ГВт) в 2020 году гидроэнергетика произвела около 4370 тераватт-часов (ТВт-ч) из примерно 26000 ТВт-ч общей мировой электроэнергии.

Соединенные Штаты являются четвертым по величине производителем гидроэнергии после Китая, Бразилии и Канады. В 2011 году, который был намного более влажным, чем в среднем на северо-западе США, Соединенные Штаты произвели 7,9% всей электроэнергии за счет гидроэнергетики. Министерство энергетики обнаружило, что неиспользованный генерирующий потенциал существующих плотин в США, предназначенных для целей, отличных от производства электроэнергии (т. е. для водоснабжения, борьбы с наводнениями и внутреннего судоходства), составляет 12 ГВт, что составляет примерно 15 процентов от текущей гидроэнергетической мощности.

Эксплуатационные расходы на гидроэнергетику относительно низки, а выбросы парниковых газов в гидроэнергетике практически отсутствуют. Основное воздействие на окружающую среду заключается в том, что плотина для создания водохранилища или отвода воды к гидроэлектростанции меняет экосистему и физические характеристики реки.

Сила воды улавливает энергию текущей воды в реках, ручьях и волнах для выработки электроэнергии. Обычные гидроэлектростанции могут быть построены на реках без водохранилища (известные как «русловые» агрегаты) или в сочетании с водохранилищами, в которых хранится вода, которую можно использовать по мере необходимости.Когда вода движется вниз по течению, она направляется вниз по трубе или другой водозаборной конструкции в плотине (водоводе). Текущая вода вращает лопасти турбины, вырабатывая электроэнергию в электростанции, расположенной у основания плотины.

Прочее производство гидроэлектроэнергии

Проекты малой гидроэнергетики, как правило, менее 10 мегаватт (МВт) и микро-ГЭС (менее 1 МВт) менее затратны в разработке и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем крупные традиционные гидроэнергетические проекты.В 2019 году общее количество малых ГЭС, установленных в мире, составило 78 ГВт. У Китая была самая большая доля — 54 процента. Китай, Италия, Япония, Норвегия и США входят в первую пятерку малых ГЭС по установленной мощности. Во многих странах есть цели в области возобновляемых источников энергии, которые включают развитие проектов малых гидроэлектростанций.

Гидрокинетическая электроэнергия, включая энергию волн и приливов, представляет собой форму нетрадиционной гидроэнергетики, которая захватывает энергию волн или течений и не требует строительства плотины.Эти технологии находятся на разных стадиях исследований, разработок и развертывания. В 2011 году в Южной Корее начала работу приливная электростанция мощностью 254 МВт, что удвоило глобальную мощность до 527 МВт. К концу 2018 года мировая мощность составляла около 532 МВт.

Гидроэлектростанция с низким напором — это коммерчески доступный источник гидрокинетической электроэнергии, который используется в сельскохозяйственных районах уже более 100 лет. Как правило, мощность этих устройств невелика, от 1кВт до 250кВт.

Аккумулирующие гидроэлектростанции используют недорогую электроэнергию (обычно в ночное время в периоды низкого спроса) для перекачивания воды из расположенного ниже водохранилища в водохранилище, расположенное над электростанцией, для последующего использования в периоды пикового спроса на электроэнергию.Хотя эта стратегия экономически жизнеспособна, она не считается возобновляемой, поскольку она использует больше электроэнергии, чем производит.

Общие сведения об источниках данных для приложений на основе холста — Power Apps

  • Статья
  • 5 минут на чтение
  • 8 участников

Полезна ли эта страница?

да Нет

Любая дополнительная обратная связь?

Отзыв будет отправлен в Microsoft: при нажатии кнопки отправки ваш отзыв будет использован для улучшения продуктов и услуг Microsoft.Политика конфиденциальности.

Представлять на рассмотрение

В этой статье

В Power Apps большинство приложений на основе холста используют внешнюю информацию, хранящуюся в облачных службах, которые называются Источники данных . Типичным примером является таблица в файле Excel, хранящемся в OneDrive для бизнеса. Приложения получают доступ к этим источникам данных с помощью Connections .

В этой статье обсуждаются различные типы источников данных и способы работы с источниками данных таблицы.

Легко создать приложение, которое выполняет базовые операции чтения и записи в источник данных. Но иногда вам нужен больший контроль над тем, как данные поступают и выходят из вашего приложения. В этой статье описывается, как функции Patch , DataSourceInfo , Validate и Errors обеспечивают больший контроль.

Виды источников данных

Источники данных могут быть подключены к облачной службе или могут быть локальными для приложения.

Подключенные источники данных

Наиболее распространенными источниками данных являются таблицы , которые можно использовать для извлечения и хранения информации.Вы можете использовать соединения с источниками данных для чтения и записи данных в книгах Microsoft Excel, списках SharePoint, таблицах SQL и многих других форматах, которые можно хранить в облачных службах, таких как OneDrive для бизнеса, DropBox и SQL Server.

К другим источникам данных, кроме таблиц, относятся электронная почта, календари, Twitter и уведомления, но в этой статье эти источники данных не обсуждаются.

Локальные источники данных

С помощью элементов управления Gallery , Display form и Edit form можно легко создать приложение, которое считывает и записывает данные из источника данных.Для начала прочтите статью Общие сведения о формах данных.

Когда вы просите Power Apps создать приложение из данных, используются эти элементы управления. В фоновом режиме приложение использует внутреннюю таблицу для хранения данных, поступающих из источника данных, и управления ими.

Особым типом источника данных является Коллекция, которая является локальной для приложения и не поддерживается подключением к службе в облаке, поэтому информация не может передаваться между устройствами для одного и того же пользователя или между пользователями. Коллекции можно загружать и сохранять локально.

Виды столов

Таблицы, которые являются внутренними для приложения Power Apps, являются фиксированными значениями, так же как число или строка являются значением. Внутренние таблицы нигде не хранятся, они просто существуют в памяти вашего приложения. Вы не можете напрямую изменять структуру и данные таблицы. Вместо этого вы можете создать новую таблицу с помощью формулы: вы используете эту формулу, чтобы сделать измененную копию исходной таблицы.

Внешние таблицы сохраняются в источнике данных для последующего извлечения и совместного использования.Power Apps предоставляет «соединения» для чтения и записи сохраненных данных. В рамках соединения вы можете получить доступ к нескольким таблицам информации. Вы выберете, какие таблицы использовать в своем приложении, и каждая станет отдельным источником данных .

Чтобы узнать больше, в разделе «Работа с таблицами» более подробно рассматриваются внутренние таблицы, но он также применим к внешним таблицам, находящимся в облачной службе.

Работа с таблицами

Вы можете использовать источники данных таблицы так же, как внутреннюю таблицу Power Apps.Как и во внутренней таблице, в каждом источнике данных есть записи, столбцы и свойства, которые можно использовать в формулах. Дополнительно:

  • Источник данных имеет те же имена столбцов и типы данных, что и базовая таблица в соединении.

    Примечание

    Для источников данных SharePoint и Excel, которые содержат имена столбцов с пробелами, Power Apps заменит пробелы на «_x0020_» . Например, «Имя столбца» в SharePoint или Excel будет отображаться как «Column_x0020_Name» в Power Apps при отображении в макете данных или использовании в формуле.

  • Источник данных загружается из службы автоматически при загрузке приложения. Вы можете принудительно обновить данные с помощью функции Refresh .

  • Когда пользователи запускают приложение, они могут создавать, изменять и удалять записи и отправлять эти изменения обратно в базовую таблицу в службе.

    • Записи можно создавать с помощью функций Patch и Collect .
    • Записи можно изменять с помощью функций Patch , Update и UpdateIf .
    • Записи могут быть удалены с помощью функций Remove и RemoveIf .
    • Ошибки при работе с источником данных доступны через функцию Ошибки .
  • Функции DataSourceInfo , Defaults и Validate предоставляют информацию об источнике данных, которую можно использовать для оптимизации взаимодействия с пользователем.

Создание источников данных

Power Apps нельзя использовать для создания подключенного источника данных или изменения его структуры; источник данных должен уже существовать где-то в службе.Например, чтобы создать таблицу в книге Excel, хранящейся в OneDrive, вы сначала используете Excel Online на OneDrive для создания книги. Затем вы создаете подключение к нему из своего приложения.

Однако источники данных коллекции можно создавать и изменять внутри приложения, но они являются временными.

Показать одну или несколько записей

На приведенной выше диаграмме показан поток информации, когда приложение считывает информацию из источника данных:

.
  • Информация хранится и передается через службу хранения (в данном случае список SharePoint сайта Office 365).
  • Соединение делает эту информацию доступной для приложения. Соединение обеспечивает аутентификацию пользователя для доступа к информации.
  • При запуске приложения или нажатии функции Обновить информация извлекается из соединения в источник данных в приложении для локального использования.
  • Формулы используются для чтения информации и представления ее в элементах управления, которые может видеть пользователь. Вы можете отобразить записи источника данных, используя коллекцию на экране и подключив свойство Items к источнику данных: Gallery.Элементы = Источник данных . Вы подключаете элементы управления в галерее к галерее, используя свойство Default элементов управления.
  • Источником данных также является таблица. Таким образом, вы можете использовать Filter , Sort , AddColumns и другие функции для уточнения и расширения источника данных перед его использованием в целом. Вы также можете использовать Lookup , First , Last и другие функции для работы с отдельными записями.

Изменить запись

В предыдущем разделе вы видели, как читать источник данных.Обратите внимание, что стрелки на диаграмме выше указывают в одну сторону. Изменения в источнике данных не отталкиваются назад с помощью тех же формул, по которым данные были извлечены. Вместо этого используются новые формулы. Часто для редактирования записи используется другой экран, чем для просмотра записей, особенно на мобильном устройстве.

Обратите внимание: чтобы изменить существующую запись источника данных, запись должна быть первоначально получена из источника данных. Запись может проходить через галерею, переменную контекста и любое количество формул, но ее происхождение должно быть прослеживаемо до источника данных.Это важно, потому что дополнительная информация передается вместе с записью, которая однозначно идентифицирует ее, гарантируя, что вы модифицируете правильную запись.

На приведенной выше диаграмме показан поток информации для обновления источника данных:

.
  • Элемент управления Edit form предоставляет контейнер для карточек ввода, которые состоят из пользовательских элементов управления вводом, таких как элемент управления вводом текста или ползунок. Свойства DataSource и Item используются для идентификации записи для редактирования.
  • Каждая карточка ввода имеет свойство Default , которое обычно устанавливается в поле записи формы ThisItem . Затем элементы управления в карточке ввода будут принимать свои входные значения из Default . Обычно вам не нужно изменять это.
  • Каждая карточка ввода предоставляет свойство Update . Это свойство сопоставляет ввод пользователя с определенным полем записи для обратной записи в источник данных. Обычно вам не нужно изменять это.
  • Кнопка или изображение на экране позволяет пользователю сохранять изменения в записи. Формула OnSelect элемента управления вызывает функцию SubmitForm для выполнения этой работы. SubmitForm считывает все свойства карт Update и использует их для обратной записи в источник данных.
  • Иногда возникают проблемы. Сетевое соединение может быть отключено, или проверка выполняется службой, о которой приложение не знает.Свойства Error и ErrorKind элемента управления формы делают эту информацию доступной, чтобы вы могли отобразить ее пользователю.

Для более точного управления процессом можно также использовать функцию Patch и Errors . Элемент управления Edit form предоставляет свойство Updates , чтобы вы могли читать значения полей в форме. Вы также можете использовать это свойство для вызова пользовательского соединителя в соединении, полностью минуя функции Patch и SubmitForm .

Валидация

Прежде чем вносить изменения в запись, приложение должно сделать все возможное, чтобы убедиться, что изменение будет приемлемым. На это есть две причины:

  • Немедленная обратная связь с пользователем . Лучшее время для решения проблемы — это когда она возникла, когда она свежа в памяти пользователя. Буквально при каждом прикосновении или нажатии клавиши может появляться красный текст, указывающий на проблему с их вводом.
  • Меньше сетевого трафика и меньше задержек пользователя .Больше проблем, обнаруженных в приложении, означает меньше разговоров по сети для обнаружения и решения проблем. Каждый разговор требует времени, в течение которого пользователь должен ждать, прежде чем он сможет двигаться дальше.

Power Apps предлагает два инструмента для проверки:

  • Источник данных может предоставить информацию о том, что является допустимым, а что нет. Например, у чисел могут быть минимальные и максимальные значения, и может потребоваться одна или несколько записей. Вы можете получить доступ к этой информации с помощью функции DataSourceInfo .
  • Функция Validate использует эту же информацию для проверки значения отдельного столбца или всей записи.

Обработка ошибок

Отлично, вы подтвердили свою запись. Пришло время обновить эту запись с помощью Patch !

Но, увы, проблема все же может быть. Сеть не работает, проверка в службе не удалась или у пользователя нет необходимых разрешений, и это лишь некоторые из возможных ошибок, с которыми может столкнуться ваше приложение.Он должен соответствующим образом реагировать на ситуации с ошибками, предоставляя пользователю обратную связь и средства для его исправления.

Когда в источнике данных возникают ошибки, ваше приложение автоматически записывает информацию об ошибке и делает ее доступной с помощью функции Errors . Ошибки связаны с записями, в которых возникли проблемы. Если проблема заключается в том, что пользователь может исправить, например проблема проверки, он может повторно отправить запись, и ошибки будут устранены.

Если при создании записи с помощью Patch или Collect возникает ошибка, нет записей, с которыми можно связать какие-либо ошибки.В этом случае пустое будет возвращено Patch и может использоваться в качестве аргумента записи для Errors . Ошибки создания удаляются при следующей операции.

Функция Errors возвращает таблицу с информацией об ошибках. Эта информация может включать в себя информацию о столбце, если ошибка может быть отнесена к конкретному столбцу. Используйте сообщения об ошибках на уровне столбца в элементах управления надписями, которые находятся рядом с местом расположения столбца на экране редактирования.Используйте сообщения об ошибках на уровне записи, где Столбец в таблице ошибок пуст , в месте, близком к кнопке Сохранить для всей записи.

Работа с большими источниками данных

Когда вы создаете отчеты из больших источников данных (возможно, миллионы записей), вы хотите минимизировать сетевой трафик. Допустим, вы хотите получить отчет обо всех Клиентах, имеющих код статуса «Платиновый» в Нью-Йорке. И что ваша таблица Customers содержит миллионы записей.

Вы , а не хотите привлечь эти миллионы клиентов в свое приложение, а затем выбрать нужных. Вы хотите, чтобы этот выбор происходил внутри облачной службы, где хранится ваша таблица, и отправляли только выбранные записи по сети.

Многие, но не все функции, которые можно использовать для выбора записей, могут быть делегированы , что означает, что они выполняются внутри облачной службы. Вы можете узнать, как это сделать, прочитав о делегировании.

Коллекции

Коллекции — это особый тип источника данных. Они являются локальными для приложения и не поддерживаются подключением к службе в облаке, поэтому информация не может передаваться между устройствами для одного и того же пользователя или между пользователями. Они работают как любой другой источник данных, за некоторыми исключениями:

  • Коллекции можно создавать динамически с помощью функции Собрать . Их не нужно устанавливать заранее, как это делают источники данных на основе соединения.
  • Столбцы коллекции можно изменить в любое время с помощью функции Собрать .
  • Коллекции допускают дублирование записей. В коллекции может существовать более одной копии одной и той же записи. Такие функции, как Удалить , будут работать с первым найденным совпадением, если не указан аргумент Все .
  • Вы можете использовать функции SaveData и LoadData для сохранения и перезагрузки копии коллекции. Информация хранится в частном месте, к которому другие пользователи, приложения или устройства не могут получить доступ.
  • Вы можете использовать элементы управления Экспорт и Импорт для сохранения и перезагрузки копии коллекции в файл, с которым пользователь может взаимодействовать.

Дополнительные сведения о работе с коллекцией в качестве источника данных см. в разделе Создание и обновление коллекции.

Коллекции обычно используются для хранения глобального состояния приложения. См. Работа с переменными для опций, доступных для управления состоянием.

Архивы Блога | Тихоокеанский источник энергии

Преобразование мощности

Программируемые источники питания переменного тока, используемые для разработки и тестирования приложений, преобразуют локально доступную электроэнергию в выходные форматы переменного или постоянного тока определенной точности, необходимые для тестирования или управления тестируемыми устройствами.Это называется «полупроводниковым преобразованием энергии», поскольку вместо поворотных преобразователей или трансформаторов напряжения используется активная электронная схема. Это имеет множество преимуществ для тестовых приложений:

  • Одновременное преобразование напряжения и частоты
  • Гальваническая развязка между сетью и тестируемым блоком, так как выход источника питания может быть плавающим
  • Доступное преобразование фаз между однофазной, двухфазной или трехфазной сетью в однофазную, двухфазную или трехфазную по мере необходимости

Независимо от цели испытания полупроводниковые преобразователи мощности берут электроэнергию от сети в качестве входной и преобразуют ее в желаемую конфигурацию выходного напряжения, частоты и фазы.

Однофазный вход переменного тока

Однофазные входные конфигурации переменного тока, безусловно, наиболее удобны, поскольку в любой лаборатории или на заводе есть однофазные розетки. В странах, где напряжение сети 230 В переменного тока или 240 В переменного тока является стандартным, это обеспечивает разумную доступную входную мощность для поддержки требований до 3000 Вт.

В таких странах, как США или Япония, где напряжение сети переменного тока составляет всего 120 В переменного тока или 110 В переменного тока, стандартная розетка переменного тока может потреблять гораздо меньше энергии.Типичная розетка на 120 В переменного тока поддерживает только 10 А, поэтому в лучшем случае доступно 1200 ВА. При этом игнорируются возможные условия низкого сетевого напряжения, которые могут еще больше снизить входную мощность. В США доступны версии розеток на 120 В, 20 А, но они не очень распространены и используют другую ориентацию контактов, поэтому стандартные вилки модульного сетевого шнура не будут работать с ними.

Рисунок 1: Подключение к однофазной сети

Для требуемой выходной мощности более 1000 Вт в США потребуется двухфазное напряжение 240 В переменного тока или трехфазное напряжение 208 В.

Вход трехфазного переменного тока

Трехфазное питание обычно используется для более мощных и промышленных приложений. Заводские цеха и лаборатории по испытанию электроэнергии обычно имеют трехфазные розетки. В офисном здании трехфазное питание используется для освещения, которое является большим потребителем электроэнергии, поэтому в здании может быть доступно трехфазное питание, а трехфазные розетки могут отсутствовать.

В мире доступны три распространенные трехфазные конфигурации:

  • 208 В переменного тока, трехфазный, звезда, Япония
  • 208 В переменного тока, три фазы, звезда, США
  • 400 В переменного тока, три фазы, звезда     Европа, Азия
  • Трехфазный, 480 В переменного тока, треугольник US

В некоторых странах (Канада) могут существовать более высокие напряжения, и для переключения с треугольника на звезду или наоборот можно использовать трансформатор треугольника/звезды.

Рисунок 2: Трехфазное подключение к сети Delta

Вход треугольником или звездой?

Не все источники питания переменного или постоянного тока более высокой мощности имеют одинаковую трехфазную конфигурацию входа. Обратите внимание на тип трехфазной конфигурации напряжения, поддерживаемый рассматриваемым источником питания. Если входная конфигурация представляет собой треугольник, источник питания можно использовать с конфигурацией сетки треугольником или звездой. Нейтральное соединение не требуется при подключении к сети.

Если, с другой стороны, источник питания нуждается в нейтральном соединении (поддерживается только вход «звезда»), его нельзя использовать с сетью «треугольник». На эти типы конструкции входов часто влияют сильно несбалансированные трехфазные нагрузки, поскольку может протекать значительный ток нейтрали. Выполняя тестирование на соответствие дисбалансу нагрузки, старайтесь избегать таких источников питания

Рис. 3. Трехфазная конфигурация «звезда» и «треугольник»

Конечно, не менее важно обращать внимание на диапазон входного напряжения переменного тока.Он должен соответствовать тому, что доступно в месте, где будет использоваться оборудование.

В то время как однофазные источники питания с коррекцией коэффициента мощности часто имеют широкий диапазон входного напряжения переменного тока, трехфазные продукты обычно этого не делают, поскольку связанное с этим требование широкого диапазона входного тока было бы сложным или дорогостоящим для реализации.

Однако в некоторых продуктах используются входные трансформаторы переменного тока, которые могут поддерживать несколько ответвлений входного трансформатора напряжения, что позволяет повторно связать их для разных регионов мира.Недостатком этого является то, что в результате такие источники питания обычно немного больше и тяжелее.

Входной переменный ток

Требования к входному току определяются несколькими факторами как для однофазной, так и для трехфазной входной конфигурации:

  • Диапазон входного напряжения
  • Номинальная выходная мощность
  • Коэффициент мощности
  • Эффективность
  • Операция перегрузки

Все эти факторы определяют, какой должна быть входная мощность переменного тока ВА, чтобы поддерживать максимальную номинальную выходную мощность программируемого источника.Например, если у нас есть источник 2 кВА, подключенный к резистивной нагрузке, макс. выходная мощность составит 2000 Вт, а также 2000 ВА. Предположим, что входная спецификация выглядит следующим образом:

.
  • Диапазон входного напряжения переменного тока: 230 В переменного тока ± 10 %
  • Ток: 15А
  • Коэффициент мощности: 8
  • Эффективность: 82%

Поскольку номинальное входное напряжение переменного тока составляет 230 В, мы должны допустить работу до 230 В * 0,9 = 207 В переменного тока в худшем случае. Не все электрические сети в мире стабильны, и понижение напряжения в линии может быть довольно распространенным явлением.

Чтобы получить требуемую выходную мощность 2000 Вт, входная мощность, необходимая из сети, будет определяться по следующей формуле:

Контакт = (Pвых/PF)/Эфф

В нашем примере это равно:

Pin = (2000) / 0,8) / 0,82 = 3048 ВА

В худшем случае при низком входном напряжении сети 207 В переменного тока потребуется 3048 / (230*0,9) = 14,724 А.

Для трехфазного источника питания соотношение между требуемой входной мощностью и током рассчитывается аналогичным образом, но фактический ток необходимо разделить на три фазы или на √3.Таким образом, потребность в входной мощности 10 кВА при трехфазном подключении к сети 208 В приведет к

((10000 / (208*0,9)) / √3 = 30,84 A RMS на фазу.

Это иллюстрирует влияние как коэффициента мощности, так и КПД на входные переменные токи, а также на размеры соответствующих автоматических выключателей и входных проводов. В этом примере однофазного входа входной ток 15 А обычно доступен в стандартных розетках 230 В переменного тока в Европе и других странах. Как только нам потребуется выходная мощность более 2000 Вт, нам придется либо выбрать более эффективные источники переменного тока с лучшим коэффициентом входной мощности, либо рассмотреть возможность использования трехфазной входной мощности.Давайте рассмотрим две характеристики, которые оказывают наибольшее влияние на требуемый входной переменный ток, коэффициент мощности и КПД.

Пусковой ток

Хотя мы рассмотрели требуемый среднеквадратичный входной ток для поддержки полной номинальной выходной мощности, нам также необходимо обратить внимание на начальный пусковой ток при первом включении источника питания или блока питания. Поскольку большинство входных цепей состоят из мостового выпрямителя и накопительного конденсатора, начальные пики тока могут быть высокими, если входной конденсатор полностью разряжен.Это может относиться и к схемам ввода с коррекцией коэффициента мощности.

Чтобы предотвратить нежелательное срабатывание автоматического выключателя из-за чрезмерных пусковых токов, убедитесь, что источник питания оборудован схемой плавного пуска. В такой схеме используется токоограничивающий резистор или термистор для ограничения пиковых пусковых токов при зарядке накопительных конденсаторов на шине постоянного тока. После зарядки этот резистор либо шунтируется, либо остается в состоянии с низким импедансом, если используется термистор.

Все модели

Pacific с номинальной мощностью 4500 ВА и выше имеют встроенные схемы плавного пуска.На моделях с меньшей мощностью это не всегда требуется, но может быть предложено в качестве опции.

Коэффициент мощности

Более высокие коэффициенты мощности можно получить, выбрав источники питания переменного тока с коррекцией коэффициента мощности. Обычно используются два метода:

Пассивная коррекция коэффициента мощности использует катушку индуктивности линейного входа для компенсации любой входной индуктивности, приводящей к коэффициенту мощности, который может достигать 0,85. В конструкциях с трехфазным входом переменного тока, где коэффициент мощности без PFC может быть равен 0.6, использование зигзагообразного трансформатора может дать аналогичные результаты.

Чтобы получить более высокий коэффициент, требуется активный коэффициент мощности. Для однофазных входных конфигураций переменного тока коррекция активного коэффициента мощности может достигать 0,98 или 0,99 коэффициента мощности в условиях полной нагрузки. Для трехфазных конфигураций PFC на входе переменного тока возможен коэффициент мощности 0,95 или 0,96.

Обратите внимание, что характеристики входного коэффициента мощности для коррекции коэффициента мощности обычно применяются при полной нагрузке. При меньшей, чем полная нагрузка, коэффициент мощности будет ниже, но, поскольку выходная мощность в любом случае ниже, это не проблема.

При более высоких требованиях к мощности выбор программируемого источника переменного тока с коррекцией активного коэффициента мощности, такого как серия Pacific AFX, может сэкономить на проводке и затратах на установку.

Эффективность

Эффективность не так просто улучшить, как коэффициент мощности. Поскольку источникам питания переменного тока требуется как минимум два каскада преобразования мощности, чтобы обеспечить преобразование частоты, достижение высокой общей эффективности не является тривиальной задачей. Даже если бы оба силовых каскада имели КПД 95%, общий КПД все равно составлял бы только 90%.Если используется активная коррекция коэффициента мощности, это добавляет третью ступень — допустим, также 95% — и общий КПД составит 85%.

Пример 82%, который мы использовали в этом блоге, не является чем-то необычным для источников питания переменного тока. Источники питания постоянного тока используют меньше силовых каскадов и могут быть найдены с эффективностью ниже 90-х годов.

Почему это важно?

Понимание требований к входному переменному току оборудования для проверки мощности, которое вы планируете использовать, позволит вам выбрать оборудование с наилучшей конфигурацией, отвечающее вашим задачам.Подключение трехфазной сети может быть дорогостоящим предложением. В то же время мощность однофазной сети обычно ограничена по величине тока, и, следовательно, мощность может быть обеспечена. Это особенно актуально для США, Мексики или Японии, где напряжение однофазной сети составляет всего 120 или 100 В переменного тока. Чем выше КПД источника питания и чем выше его входной коэффициент мощности, тем меньшая входная мощность требуется для достижения желаемых требований к выходной мощности. Это также относится к трехфазным источникам питания, поскольку позволяет избежать необходимости модернизации существующих трехфазных источников питания.

Заключение

При выборе программируемого источника питания переменного или постоянного тока внимательно рассмотрите конфигурацию и технические характеристики входа переменного тока, чтобы выбрать наилучшее решение.

Исполнительная власть | Векс | Закон США

Исполнительная власть: обзор

В своих первых трех статьях Конституция США описывает ветви правительства США, их полномочия и ограничения, которых они должны придерживаться. В статье II излагаются обязанности исполнительной власти.

Президент Соединенных Штатов избирается на четырехлетний срок выборщиками от каждого штата и округа Колумбия. Выборщики составляют Коллегию выборщиков, которая состоит из 538 выборщиков, что равно числу представителей и сенаторов, которые в настоящее время составляют Конгресс. Граждане каждого штата голосуют за списки выборщиков, которые затем голосуют за президента в установленный день, выбранного Конгрессом.

Чтобы стать президентом, человек должен быть гражданином США по рождению.Натурализованные граждане не имеют права, как и лица моложе 35 лет. В случае, если президент не может выполнять свои обязанности, вице-президент становится президентом. Поправка XXII ограничивала срок полномочий президента двумя сроками.

Президент:

Военные силы

Конгресс имеет право объявлять войну. В результате президент не может объявить войну без их одобрения. Однако, как главнокомандующий вооруженными силами, президенты отправили войска в бой без официального объявления войны (что произошло во Вьетнаме и Корее).В Законе о военных полномочиях 1973 г. была предпринята попытка определить, когда и как президент может отправлять войска в бой, добавив строгие сроки для отчетности перед Конгрессом после отправки войск на войну в дополнение к другим мерам, однако это не имело большого эффекта (см. раздел «Резолюция полномочий» в статье «Главнокомандующий полномочиями»).

Номинации

Президент несет ответственность за выдвижение кандидатов на руководящие должности государственных учреждений. Президент обычно назначает членов кабинета и секретарей в начале своего президентства и заполняет вакансии по мере необходимости.Кроме того, Президент несет ответственность за назначение судей Федерального окружного суда и судей Верховного суда, а также за выбор главного судьи. Эти кандидатуры должны быть утверждены Сенатом. Хотя президент обычно имеет широкие полномочия по назначению, при условии одобрения Сенатом, существуют некоторые ограничения. В деле Национальный совет по трудовым отношениям против SW General Inc. (2017 г.) Верховный суд постановил, что «Федеральный закон о реформе вакансий 1998 г. [FVRA] не позволяет лицу, которое было назначено, занимать вакантную должность, требующую назначения президентом. и подтверждение Сената о выполнении обязанностей этой должности в действующем качестве распространяется на любого, кто выполняет действующую службу в соответствии с FVRA.»

Кроме того, по конституции Президенту разрешено проводить перерывные назначения, когда Сенат не заседает (это означает, что такие назначения не подлежат утверждению Сенатом до конца сессии). Однако в деле Национальный совет по трудовым отношениям против Ноэля Каннинга Верховный суд постановил, что «для целей пункта Сенат заседает всякий раз, когда он указывает, что это так, до тех пор, пока — в соответствии со своими собственными правилами — он сохраняет способность вести дела Сената.Таким образом, Сенат может заявлять, что заседает всегда, что не позволяет президенту проводить какие-либо назначения в перерыве.

Исполнительные указы

В случае чрезвычайной ситуации Президент может пренебречь Конгрессом и издавать распоряжения с практически безграничной властью. Авраам Линкольн использовал исполнительный указ для ведения Гражданской войны, Вудро Вильсон издал многочисленные указы, связанные с участием США в Первой мировой войне, а Франклин Рузвельт утвердил японские лагеря для интернированных во время Второй мировой войны своим указом.

Помилование

Конституция США наделяет президента практически безграничными полномочиями помиловать осужденных за федеральные преступления. Хотя президент не может помиловать кого-то, кому Конгресс объявил импичмент, он или она может помиловать любого другого без какого-либо участия Конгресса.

Объем полномочий президента

Статья II Конституции содержит положение о наделении прав, которое гласит: «Исполнительная власть принадлежит Президенту Соединенных Штатов Америки.Исторически это интерпретировалось как означающее, что президент является главой исполнительной власти, но что он по-прежнему подлежит ограничениям внутри этой ветви (т. е. если президент увольняет членов исполнительной власти, Конгресс будет иметь надзор и сможет чтобы расследовать увольнения.) Некоторые ученые, однако, интерпретируют оговорку о вестинге через гораздо более сильную призму, обнаружив, что президент имеет полную власть над всей исполнительной властью.Согласно этой теории, обычно называемой унитарной исполнительной теорией, любое решение то, что Президент делает в отношении исполнительной власти, не подлежит какому-либо пересмотру или надзору (т.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.