Akım kaynağının devrenin tamamında geliştirdiği güce denir. tam güç.

Formülle belirlenir

Dolayısıyla verimlilik, kaynağın iç direnci ile tüketicinin direnci arasındaki ilişkiye bağlıdır.

Tipik olarak elektrik verimliliği yüzde olarak ifade edilir.

Pratik elektrik mühendisliği için özel ilgi iki soru sorun:

1. En büyük faydalı gücü elde etmenin koşulu

2. En yüksek verimi elde etmenin koşulu.

En büyük faydalı gücü elde etme koşulu (yükteki güç)

Yük direnci akım kaynağının direncine eşitse, elektrik akımı en büyük faydalı gücü (yükteki güç) geliştirir.

Bu maksimum güç, akım kaynağının tüm devrede geliştirdiği toplam gücün yarısına (%50) eşittir.

Gücün yarısı yükte, yarısı da akım kaynağının iç direncinde geliştirilir.

Yük direncini azaltırsak yükte geliştirilen güç azalacak ve akım kaynağının iç direncinde geliştirilen güç artacaktır.

Yük direnci sıfırsa devredeki akım maksimum olacaktır, bu kısa devre modu (kısa devre) . Gücün neredeyse tamamı mevcut kaynağın iç direncinde geliştirilecektir. Bu mod hem akım kaynağı hem de tüm devre için tehlikelidir.

Yük direncini arttırırsak devredeki akım azalacağı gibi yükteki güç de azalacaktır. Yük direnci çok yüksekse devrede hiç akım olmayacaktır. Bu dirence sonsuz büyük denir. Devre açıksa direnci sonsuz büyüktür. Bu mod denir bekleme modu.

Bu nedenle, kısa devreye yakın ve yüksüz modlarda, ilk durumda düşük voltaj nedeniyle, ikinci durumda ise düşük akım nedeniyle faydalı güç küçüktür.

En yüksek verim katsayısını elde etme koşulu yararlı eylem

Verimlilik faktörü (verimlilik) boşta %100'dür (bu durumda faydalı güç açığa çıkmaz, ancak aynı zamanda kaynak gücü de tüketilmez).

Yük akımı arttıkça verim doğrusal bir yasaya göre azalır.

Kısa devre modunda verimlilik sıfırdır (faydalı güç yoktur ve kaynak tarafından geliştirilen güç tamamen kaynak tarafından tüketilir).

Yukarıdakileri özetleyerek sonuçlar çıkarabiliriz.

Maksimum faydalı güç elde etme koşulu (R = R 0) ve maksimum verim elde etme koşulu (R = ∞) çakışmıyor. Ayrıca, kaynaktan maksimum faydalı güç alındığında (eşleştirilmiş yük modu), verimlilik %50'dir, yani. Kaynağın ürettiği gücün yarısı onun içinde boşa harcanır.

Güçlü elektrik tesisatlarında, eşleştirilmiş yük modu kabul edilemez çünkü bu, büyük güçlerin israf edilmesine neden olur. Bu nedenle elektrik santralleri ve trafo merkezleri için jeneratör, transformatör ve redresörlerin çalışma modları yüksek verim (%90 ve üzeri) sağlayacak şekilde hesaplanır.

Zayıf akım teknolojisinde ise durum farklıdır. Örneğin bir telefon setini ele alalım. Mikrofonun önünde konuşurken cihazın devresinde yaklaşık 2 mW gücünde bir elektrik sinyali yaratılıyor. Açıkçası, en geniş iletişim aralığını elde etmek için hatta mümkün olduğunca fazla güç iletmek gerekir ve bu da koordineli bir yük anahtarlama modunu gerektirir. Bu durumda verimlilik önemli mi? Tabii ki hayır, çünkü enerji kayıpları kesirler veya miliwatt birimleriyle hesaplanıyor.

Eşleşen yükleme modu radyo ekipmanında kullanılır. Jeneratör ve yük doğrudan bağlandığında koordineli bir modun sağlanamadığı durumlarda dirençlerinin eşitlenmesi için önlemler alınır.

(12.11)

Kısa devre, harici direncin olduğu bir devre çalışma modudur. R= 0. Aynı anda

(12.12)

Net güç R A = 0.

Tam güç

(12.13)

Bağımlılık grafiği R A (BEN) dalları aşağıya doğru yönlendirilmiş bir paraboldür (Şekil 12.1). Aynı şekil verimliliğin bağımlılığını göstermektedir  mevcut güce göre.

Problem çözme örnekleri

Görev 1. Pil oluşur N= 5 eleman seri olarak bağlanmış e= 1,4 V ve dahili direnç R= her biri 0,3 Ohm. Pilin faydalı gücü hangi akımda 8 W'a eşittir? Pilin maksimum kullanılabilir gücü nedir?

Verilen: Çözüm

N = 5 Elemanları seri olarak bağlarken devredeki akım

e= 1,4 V
(1)

R A= 8 W Yararlı güç formülünden
hadi ifade edelim

harici rezistans R ve formül (1)'de yerine koyun

BEN - ?
-?

dönüşümlerden sonra ikinci dereceden bir denklem elde ederiz ve bunu çözerek akımların değerini buluruz:

A; BEN 2 = A.

Yani akıntılarda BEN 1 ve BEN 2 faydalı güç aynıdır. Yararlı gücün akıma bağımlılığı grafiğini analiz ederken, ne zaman olduğu açıktır. BEN 1 daha az güç kaybı ve daha yüksek verimlilik.

Net güç maksimumdur R = N R; R = 0,3
Ohm.

Cevap: BEN 1 = 2A; BEN 2 = A; P amax = Salı

Görev 2. Devrenin dış kısmında açığa çıkan faydalı güç, 5 A akımda maksimum 5 W değerine ulaşır. Akım kaynağının iç direncini ve emk'sini bulun.

Verilen: Çözüm

P amax = 5 W Faydalı güç
(1)

BEN= 5 A Ohm kanununa göre
(2)

Net güç maksimumdur R = R, sonra

R - ? e-? formüller (1)
0,2Ohm.

Formül (2) B'den.

Cevap: R= 0,2Ohm; e= 2 V.

Görev 3. Enerjiyi iki telli bir hat üzerinden 2,5 km mesafeye iletmek için 110V EMF'ye sahip bir jeneratör gereklidir. Güç tüketimi 10 kW'tır. Ağdaki güç kayıplarının %1'i aşmaması gerekiyorsa, bakır besleme kablolarının minimum kesitini bulun.

Verilen: Çözüm

E = 110V Tel Direnci

ben= 510 3 m burada  - bakırın direnci; ben– tellerin uzunluğu;

R A = 10 4 W S- bölüm.

 = 1,710 -8 Ohm. m Güç tüketimi P A = BEN e, güç kaybı

R vesaire = 100 W çevrimiçi P vesaire = BEN 2 R vesaire ve üreme ve tüketicilikten beri

S - ? akım aynısı o zaman

Neresi

Sayısal değerleri değiştirerek şunu elde ederiz:

m2.

Cevap: S= 710 -3 m2.

Görev 4. Dış devrede salınan gücün iki dış direnç değeri için aynı olduğu biliniyorsa, jeneratörün iç direncini bulun. R 1 = 5 ohm ve R 2 = 0,2Ohm. Bu durumların her birinde jeneratör verimliliğini bulun.

Verilen: Çözüm

R 1 = R 2 Harici devrede serbest bırakılan güç P A = BEN 2 R. Ohm kanununa göre

R 1 = 5 ohm kapalı devre için
Daha sonra
.

R 2 = 0,2 Ohm Sorun durumunun kullanılması R 1 = R 2, elde ederiz

R -?

Ortaya çıkan eşitliği dönüştürerek kaynağın iç direncini buluruz. R:

Ohm.

Verimlilik faktörü miktardır

,

Nerede R A– harici devrede serbest bırakılan güç; R- tam güç.

Cevap: R= 1Ohm; = 83 %;= 17 %.

Görev 5. Pilin EMF'si e= 16 V, dahili direnç R= 3Ohm. Gücün serbest bırakıldığı biliniyorsa, harici devrenin direncini bulun R A= 16 W. Pilin verimliliğini belirleyin.

Verilen: Çözüm

e= 16 V Devrenin harici kısmında serbest bırakılan güç R A = BEN 2 R.

R = 3 Ohm Kapalı bir devre için Ohm yasasını kullanarak akım gücünü buluruz:

R A= 16 W o zaman
veya

- ? R-? Verilen miktarların sayısal değerlerini bu ikinci dereceden denklemde yerine koyuyoruz ve çözüyoruz R:

Ohm; R 2 = 9 ohm.

Cevap: R 1 = 1ohm; R 2 = 9Ohm;

Görev 6. Ağa iki ampul paralel olarak bağlanır. İlk ampulün direnci 360 Ohm, ikincisinin direnci 240 Ohm'dur. Hangi ampul en fazla gücü emer? Kaç sefer?

Verilen: Çözüm

R 1 = 360 Ohm Ampulde açığa çıkan güç

R 2 = 240 Ohm P = ben 2 R (1)

- ? Paralel bağlantıda ampuller aynı voltaja sahip olacaktır, bu nedenle güçleri Ohm yasasını kullanarak formül (1)'i dönüştürerek karşılaştırmak daha iyidir.
Daha sonra

Ampuller paralel bağlandığında direnci daha düşük olan ampule daha fazla güç aktarılır.

Cevap:

Görev 7. Dirençli iki tüketici R 1 = 2 ohm ve R 2 = 4 Ohm DC ağına ilk kez paralel, ikinci kez seri olarak bağlanır. Hangi durumda ağdan daha fazla güç tüketilir? Durumu düşünün R 1 = R 2 .

Verilen: Çözüm

R 1 = 2 Ohm Şebekeden güç tüketimi

R 2 = 4 ohm
(1)

- ? Nerede R– genel tüketici direnci; sen– şebeke voltajı. Tüketicileri paralel bağlarken toplam dirençleri
ve sıralı olarak R = R 1 + R 2 .

İlk durumda, formül (1)'e göre güç tüketimi
ve ikincisinde
Neresi

Böylece yükler paralel bağlandığında, seri bağlandığında ağdan daha fazla güç tüketilir.

Şu tarihte:

Cevap:

Görev 8.. Kazan ısıtıcısı dört bölümden oluşur, her bölümün direnci R= 1Ohm. Isıtıcı bir pil ile çalıştırılır E = 8 V ve iç direnç R= 1Ohm. Kazandaki suyun maksimum seviyeye kadar ısınması için ısıtıcı elemanlar nasıl bağlanmalıdır? kısa vadeli? Pilin tükettiği toplam güç ve verimliliği nedir?

Verilen:

R 1 = 1ohm

E = 8V

R= 1Ohm

Çözüm

Kaynak, harici direncin aşılması halinde maksimum faydalı güç sağlar. R iç eşit R.

Bu nedenle suyun en kısa sürede ısınması için bölümlerin açılması gerekmektedir.

ile R = R. Bu koşul, bölümlerin karışık bir bağlantısıyla karşılanır (Şekil 12.2.a, b).

Pil tarafından tüketilen güç R = BEN e. Ohm'un kapalı devre yasasına göre
Daha sonra

Haydi hesaplayalım
32W;

Cevap: R= 32W;  = 50 %.

Sorun 9*. Dirençli bir iletkendeki akım R= 12 Ohm'dan eşit olarak azalır BEN 0 = 5 A'dan zamanla sıfıra  = 10 sn. Bu süre zarfında iletkende ne kadar ısı açığa çıkar?

Verilen:

R= 12Ohm

BEN 0 = 5A

Q - ?

Çözüm

İletkendeki akım kuvveti değiştiğinden, ısı miktarını aşağıdaki formülle hesaplamak mümkündür: Q = BEN 2 R T kullanılamaz.

Diferansiyeli alalım dQ = BEN 2 R dt, Daha sonra
Mevcut değişimin tekdüzeliği nedeniyle şunu yazabiliriz: BEN = k T, Nerede k– orantılılık katsayısı.

Orantılılık faktörü değeri kşu koşuldan şunu buluyoruz:  = 10 sn akım BEN 0 = 5A, BEN 0 = k , buradan

Sayısal değerleri yerine koyalım:

J.

Cevap: Q= 1000 J.

8.5. Akımın termal etkisi

8.5.1. Mevcut kaynak gücü

Mevcut kaynağın toplam gücü:

P toplam = P yararlı + P kayıplar,

burada P faydalı - faydalı güç, P faydalı = I 2 R; P kayıpları - güç kayıpları, P kayıpları = I 2 r; ben - devredeki akım gücü; R - yük direnci (harici devre); r, mevcut kaynağın iç direncidir.

Toplam güç üç formülden biri kullanılarak hesaplanabilir:

P tam = I 2 (R + r), P tam = ℰ 2 R + r, P tam = I ℰ,

burada ℰ mevcut kaynağın elektromotor kuvvetidir (EMF).

Net güç- bu, harici devrede salınan güçtür, yani. bir yüke (direnç) bağlıdır ve bazı amaçlar için kullanılabilir.

Net güç üç formülden biri kullanılarak hesaplanabilir:

P faydalı = I 2 R, P faydalı = U 2 R, P faydalı = IU,

burada I devredeki mevcut güçtür; U, akım kaynağının terminallerindeki (kelepçeler) voltajdır; R - yük direnci (harici devre).

Güç kaybı, mevcut kaynakta salınan güçtür, yani. dahili devrede ve kaynağın kendisinde meydana gelen işlemlere harcanır; Güç kaybı başka amaçlarla kullanılamaz.

Güç kaybı genellikle aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır

P kayıpları = I 2 r,

burada I devredeki mevcut güçtür; r, mevcut kaynağın iç direncidir.

Kısa devre sırasında faydalı güç sıfıra düşer

P yararlı = 0,

kısa devre durumunda yük direnci olmadığından: R = 0.

Kaynağın kısa devresi sırasındaki toplam güç, kayıp gücüyle çakışır ve formülle hesaplanır.

P tam = ℰ 2 r,

burada ℰ mevcut kaynağın elektromotor kuvvetidir (EMF); r, mevcut kaynağın iç direncidir.

Yararlı güç maksimum değer yük direnci R'nin akım kaynağının iç direnci r'ye eşit olması durumunda:

R = r.

Maksimum faydalı güç:

P faydalı maks = 0,5 P dolu,

burada Ptot mevcut kaynağın toplam gücüdür; P tam = ℰ 2 / 2 r.

Hesaplama için açık formül maksimum faydalı güç aşağıdaki gibi:

P yararlı maksimum = ℰ 2 4 r .

Hesaplamaları basitleştirmek için iki noktayı hatırlamakta fayda var:

• iki yük direnci R1 ve R2 ile devrede aynı faydalı güç serbest bırakılırsa, o zaman iç direnç akım kaynağı r, formülle belirtilen dirençlerle ilgilidir

r = R1R2;

• devrede maksimum faydalı güç serbest bırakılırsa, devredeki akım gücü I *, kısa devre akımı i'nin gücünün yarısı kadardır:

ben * = ben 2 .

Örnek 15. Bir hücre pili 5,0 Ohm'luk bir dirence kısa devre yaptığında 2,0 A akım üretir. Pilin kısa devre akımı 12 A'dır. Pilin maksimum faydalı gücünü hesaplayın.

Çözüm . Sorunun durumunu analiz edelim.

1. Bir pil R1 = 5,0 Ohm'luk bir dirence bağlandığında, Şekil 2'de gösterildiği gibi devrede I1 = 2,0 A gücünde bir akım akar. a, tüm devre için Ohm yasasına göre belirlenir:

ben 1 = ℰ R1 + r,

burada ℰ - mevcut kaynağın EMF'si; r, mevcut kaynağın iç direncidir.

2. Pil kısa devre yaptığında, Şekil 2'de gösterildiği gibi devrede bir kısa devre akımı akar. B. Kısa devre akımı formülle belirlenir

burada i kısa devre akımıdır, i = 12 A.

3. Bir pil R2 = r direncine bağlandığında, Şekil 2'de gösterildiği gibi devrede I2 kuvvetinde bir akım akar. içinde, tüm devre için Ohm yasasına göre belirlenir:

ben 2 = ℰR2 + r = ℰ2r;

bu durumda devrede maksimum faydalı güç serbest bırakılır:

P yararlı maksimum = I 2 2 R 2 = I 2 2 r.

Bu nedenle, maksimum faydalı gücü hesaplamak için, akım kaynağının r iç direncini ve akım gücü I2'yi belirlemek gerekir.

Mevcut gücü I 2'yi bulmak için denklem sistemini yazıyoruz:

ben = ℰ r , ben 2 = ℰ 2 r )

ve denklemleri bölün:

ben ben 2 = 2 .

Bu şu anlama gelir:

ben 2 = ben 2 = 12 2 = 6,0 A.

Kaynağın r iç direncini bulmak için denklem sistemini yazıyoruz:

ben 1 = ℰ R 1 + r, ben = ℰ r)

ve denklemleri bölün:

ben 1 ben = r R1 + r .

Bu şu anlama gelir:

r = I 1 R 1 ben - ben 1 = 2,0 ⋅ 5,0 12 − 2,0 = 1,0 Ohm.

Maksimum faydalı gücü hesaplayalım:

P kullanışlı maksimum = I 2 2 r = 6,0 2 ⋅ 1,0 = 36 W.

Böylece pilin maksimum kullanılabilir gücü 36 W olur.

Bir akım kaynağı ve bir dirençten oluşan kapalı, dallanmamış bir devre düşünün.

Enerjinin korunumu yasasını tüm devreye uygulayalım:

.

Çünkü ve kapalı devre için 1 ve 2 noktaları çakışır, Kapalı bir devrede elektriksel kuvvetlerin gücü sıfırdır. Bu, daha önce bahsedilen doğru akım elektrik alanının potansiyeli hakkındaki ifadeye eşdeğerdir.

Yani, içinde Kapalı bir devrede, dış kuvvetlerin çalışması nedeniyle tüm ısı açığa çıkar:, veya , ve şimdi kapalı devre için tekrar Ohm yasasına geliyoruz: .

Tam güç devreye dış kuvvetlerin gücü denir, aynı zamanda toplam termal güce de eşittir:

Kullanışlı harici devrede açığa çıkan termal gücü çağırın (bu özel durumda yararlı veya zararlı olup olmadığına bakılmaksızın):

(3).

Bir devrede elektriksel kuvvetlerin rolü. Harici devrede, yükte R Elektrik kuvvetleri pozitif iş yapar ve bir akım kaynağı içinde bir yükü hareket ettirirken aynı büyüklükte negatif iş yaparlar. Dış devrede elektrik alanının çalışması nedeniyle ısı açığa çıkar. Dış devrede verilen iş Elektrik alanı mevcut kaynağın içinde kendine “geri döner”. Sonuç olarak, devredeki tüm ısı, dış kuvvetlerin çalışmasıyla "ödenir": akım kaynağı, içinde depolanan kimyasal (veya başka bir) enerjiyi yavaş yavaş kaybeder. Elektrik alanı, harici devreye enerji ileten bir “kurye” rolünü oynar.

Toplam, faydalı güç ve verimliliğin yük direncine bağımlılığı R .

Bu bağımlılıklar (1 – 2) formüllerinden ve zincirin tamamı için Ohm yasasından elde edilir:

. (4)

. (5)

Bu bağımlılıkların grafiklerini şekilde görebilirsiniz.

Toplam güç arttıkça monoton olarak azalır, çünkü devredeki akım azalır. Maksimum görünür güç tarihinde yayınlanır, yani. en kısa devre. Mevcut kaynak birim zaman başına maksimum işi yapar, ancak tamamı kaynağın kendisini ısıtmaya gider. Maksimum görünen güç

.

Yararlı gücün maksimumu vardır (bunu (5) fonksiyonunun türevini alıp sıfıra eşitleyerek doğrulayabilirsiniz). İfadeyi (5) değiştirerek maksimum faydalı gücü buluruz:

.

Güç teknik ekipman veya iş yapmak için kendileri tarafından verilen enerji santralleri (cihazlar, üniteler) teknik özellikler. Ancak bu, sonuçlara ulaşmak için hepsinin amacına uygun olarak kullanıldığı anlamına gelmez. İşi gerçekleştirmek için yalnızca faydalı güç kullanılır.

Yararlı gücün tanımı ve formülü

Yararlı güç kavramını ve bir elektrik devresi örneğini kullanan formülü dikkate almaya değer. Güç kaynağının (PS), özellikle akımın kapalı bir devrede geliştirdiği güç, toplam güç olacaktır.

Devre şunları içerir: EMF'li (E) bir akım kaynağı, R yüküne sahip bir harici devre ve direnci R0 olan bir güç kaynağının dahili devresi. Toplam (toplam) güç formülü şöyledir:

Burada I devreden geçen akımın değeri (A), E ise emf'nin (B) değeridir.

Dikkat! Her bölümdeki voltaj düşüşü sırasıyla U ve U0'a eşit olacaktır.

Yani formül şu şekli alacaktır:

Ptoplam = E*I = (U + U0) *I = U*I + U0*I.

U*I çarpımının değerinin, kaynaktan yüke sağlanan güce eşit olduğu ve faydalı güç Ppol'e karşılık geldiği görülmektedir.

U0*I ürününe eşit olan değer, ısıtma ve R0 iç direncini aşmak için güç kaynağında kaybedilen güce karşılık gelir. Bu P0 güç kaybıdır.

Formülde değiştirilen değerler, faydalı ve kayıp gücün toplamının IP'nin toplam gücünü oluşturduğunu gösterir:

Ptoplam=Ptaban+P0.

Önemli! Herhangi bir aparatı (mekanik veya elektrikli) çalıştırırken, faydalı güç, kayıplara neden olan faktörlerin (ısıtma, sürtünme, karşı kuvvetler) üstesinden geldikten sonra gerekli işi gerçekleştirmek için kalan güç olacaktır.

Güç kaynağı parametreleri

Pratikte, cihazın kesintisiz çalışmasını sağlamak için mevcut kaynağın gücünün ne olması gerektiğini, kaç watt (W) veya kilowatt (kW) gerektiğini sıklıkla düşünmeniz gerekir. Özünü anlamak için fizikte kullanılan aşağıdaki gibi kavramları anlamanız gerekir:

• toplam devre enerjisi;
• EMF ve voltaj;
• güç kaynağının iç direnci;
• bireysel girişimci içindeki kayıplar;
• faydalı güç.

Kaynağın ürettiği enerji türü ne olursa olsun (mekanik, elektrik, termal), gücü küçük bir farkla (%5-10) seçilmelidir.

Toplam devre enerjisi

Devreye bir akım kaynağından (IT) enerji tüketecek bir yük bağlandığında akım iş yapacaktır. Devrede yer alan tüm tüketicilerin ve devre elemanlarının (teller, elektronik bileşenler vb.) açığa çıkardığı enerjiye toplam enerji denir. Enerji kaynağı herhangi biri olabilir: jeneratör, akü, termal kazan. Toplam enerji değeri, kaynağın kayıplara harcadığı enerjinin ve belirli bir işi gerçekleştirmek için harcanan miktarın toplamı olacaktır.

EMF ve voltaj

Bu iki kavram arasındaki fark nedir?

EMF elektromotor kuvvettir, bu dış kuvvetlerin (kimyasal reaksiyon, elektromanyetik indüksiyon) geçerli kaynağın (IT) içinde oluşturulur. EMF, BT'deki elektrik yüklerinin hareket kuvvetidir.

Bilginize. E (EMF) değerini yalnızca bekleme modunda (boşta) ölçmek mümkün görünüyor. Herhangi bir yükün bağlanması, güç kaynağının içinde voltaj kaybına neden olur.

Gerilim (U), gerilim kaynağının (VS) çıkışındaki ϕ1 ve ϕ2 potansiyel farkını temsil eden fiziksel bir niceliktir.

Net güç

Toplam güç kavramının tanımı yalnızca elektrik devreleriyle ilgili olarak kullanılmaz. Aynı zamanda elektrik motorlarına, transformatörlere ve enerjinin hem aktif hem de reaktif bileşenlerini tüketebilen diğer cihazlara da uygulanabilir.

Güç kaynağındaki kayıplar

İki terminalli bir ağın iç direncinde de benzer kayıplar meydana gelir. Bir akü için bu elektrolit direncidir, bir jeneratör için ise kurşun telleri mahfazadan çıkan sargı direncidir.

Dahili güç kaynağı direnci

R0'ı bir test cihazıyla basitçe ölçemezsiniz; P0 kayıplarını hesaplamak için kesinlikle bunu bilmeniz gerekir. Bu nedenle dolaylı yöntemler kullanılır.

R0'ı belirlemek için dolaylı bir yöntem aşağıdaki gibidir:

• x.x modunda E'yi (B) ölçün;
• Rн (Ohm) yükü açıldığında, Uout (V) ve akım I (A) ölçülür;
• Kaynağın içindeki voltaj düşüşü aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

Son aşamada R0=U0/I bulunur.

Yararlı güç ve verimlilik arasındaki ilişki

Verimlilik faktörü (verimlilik), sayısal olarak yüzde olarak ifade edilen boyutsuz bir niceliktir. Verimlilik η harfiyle gösterilir.

Formül şuna benzer:

• A – yararlı iş (enerji);
• Q – harcanan enerji.

Çeşitli motorlarda verim arttıkça aşağıdaki hattın yapılmasına izin verilir:

• elektrik motoru – %98'e kadar;
• BUZ – %40'a kadar;
• buhar türbini – %30'a kadar.

Güç açısından verimlilik, faydalı gücün kaynak tarafından sağlanan toplam güce oranına eşittir. Her durumda, η ≤ 1.

Önemli! Verimlilik ve Ppol aynı şey değildir. Farklı iş süreçlerinde birinden veya diğerinden maksimuma ulaşırlar.

IP çıkışında maksimum enerji elde edilmesi

Bilginize. Vinçlerin, enjeksiyon pompalarının veya uçak motorlarının verimliliğini arttırmak için mekanizmaların sürtünme kuvvetlerini veya hava direncini azaltmak gerekir. Bu, çeşitli yağlayıcılar kullanılarak, daha yüksek sınıf rulmanlar takılarak (kaymayı yuvarlanmayla değiştirerek), kanat geometrisini değiştirerek vb. gerçekleştirilir.

IP çıkışındaki maksimum enerji veya güç, yük direnci Rн ile IP'nin iç direnci R0'ın eşleştirilmesiyle elde edilebilir. Bu, Rн = R0 anlamına gelir. Bu durumda verimlilik %50'dir. Bu, düşük akım devreleri ve radyo cihazları için oldukça kabul edilebilir.

Ancak bu seçenek elektrik tesisatları için uygun değildir. Büyük miktardaki gücün israfını önlemek için jeneratörlerin, redresörlerin, transformatörlerin ve elektrik motorlarının çalışma modu, verimliliğin en yüksek olduğu şekildedir. %95 ve üstüne yaklaşıyor.

Maksimum verimliliğe ulaşmak

Mevcut bir kaynağın verimliliği için formül:

η = Pн/Ptoplam = R/Rн+r,

• Pn – yük gücü;
• Ptoplam – toplam güç;
• R, devrenin toplam direncidir;
• Rн – yük direnci;
• r – BT'nin iç direnci.

Şekil 2'de gösterilen grafikten de görülebileceği gibi. daha yüksek, devredeki akım azaldıkça güç Pn sıfıra yönelir. Verimlilik ise devre açıkken akım sıfır olduğunda maksimum değerine ulaşacak, devrede kısa devre varsa sıfır olacaktır.

Bir piston ve bir silindirden oluşan temel bir ısı motoruna bakarsak, sıkıştırma oranı genleşme oranına eşittir. Böyle bir motorun verimliliğini artırmak şu durumlarda mümkündür:

• başlangıçta yüksek parametreler: genleşme başlamadan önce çalışma sıvısının basıncı ve sıcaklığı;
• değerlerini parametrelere yaklaştırmak çevre genişletme tamamlandıktan sonra.

ηmax'a ulaşmak ancak milin dönme hareketinde çalışan bileşenin basıncındaki en etkili değişiklikle mümkündür.

Bilginize. Isıl verim, işe dönüştürülen çalışma akışkanına sağlanan ısının artan oranıyla artar. Sağlanan ısı iki tür enerjiye ayrılır: sıcaklık ve basınç enerjisi şeklinde iç.

Aslında mekanik iş yalnızca ikinci tür enerji ile gerçekleştirilir. Bu, verimliliği artırma sürecini yavaşlatan bir takım dezavantajlara yol açar:

• baskının bir kısmı dış ortama gidiyor;
• işe dönüştürmek için kullanılan basınç enerjisinin yüzdesini artırmadan maksimum verime ulaşmak imkansızdır;
• Basınç uygulama yüzeyini değiştirmeden ve bu yüzeyi dönme noktasından çıkarmadan ısı motorlarının verimliliğini artırmak mümkün değildir;
• Yalnızca gaz halindeki bir çalışma akışkanının kullanılması, ısı motorlarının η değerinin artmasına katkıda bulunmaz.

Bir ısı motorunun yüksek verimini elde etmek için bir takım kararlar vermeniz gerekir. Aşağıdaki cihaz modelleri buna katkıda bulunur:

• farklı fiziksel özelliklere sahip başka bir çalışma akışkanının genleşme döngüsüne dahil edilmesi;
• genleşmeden önce çalışma akışkanının her iki enerji türünden de en iyi şekilde yararlanın;
• gaz genleşmesi sırasında doğrudan ek çalışma sıvısı üretir.

Bilgi.İçten yanmalı motorlarda yapılan tüm değişiklikler şu şekildedir: bir turboşarj, çoklu veya dağıtılmış enjeksiyonun organizasyonu, ayrıca havadaki nemin arttırılması, enjeksiyon sırasında yakıtın buhar durumuna getirilmesi, keskin bir artışla somut sonuçlar vermedi. yeterlik.

Yük verimliliği

Kaynağın gücü ne olursa olsun elektrikli cihazların verimliliği hiçbir zaman %100 olmayacaktır.

İstisna. Buzdolapları ve klimaların çalışmasında kullanılan ısı pompası prensibi, verimliliklerini %100'e yaklaştırmaktadır. Orada bir radyatörün ısıtılması diğerinin soğumasına yol açar.

Aksi halde enerji dış etkilere harcanır. Bu masrafı azaltmak için aşağıdaki faktörlere dikkat etmeniz gerekir:

• aydınlatmayı düzenlerken - lambaların tasarımı, reflektörlerin tasarımı ve odanın rengi (yansıtıcı veya ışığı emen);
• ısıtmayı düzenlerken - ısı borularının ısı yalıtımı, ısı geri kazanım egzoz cihazlarının montajı, duvarların, tavanların ve zeminlerin yalıtımı, yüksek kaliteli çift camlı pencerelerin montajı için;
• elektrik kablolarını düzenlerken, gelecekteki bağlı yüke göre doğru markayı ve iletken kesitini seçin;
• elektrik motorlarını, transformatörleri ve diğer AC tüketicilerini kurarken - cosϕ değerine göre.

Kayıp maliyetlerinin azaltılması, enerji kaynağının yük üzerinde iş yapması durumunda verimliliğin artmasına açıkça yol açmaktadır.

Güç kaybına neden olan faktörlerin etkisinin azaltılması, işin gerçekleştirilmesi için gereken faydalı güç yüzdesini artırır. Bu da kayıpların sebeplerinin tespit edilmesi ve ortadan kaldırılmasıyla mümkündür.

Video