Снижение потерь энергии

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНА

При передаче электроэнергии тепловое действие тока является нежелательным, поскольку ведёт к потерям энергии. Поскольку передаваемая мощность линейно зависит как от напряжения, так и от силы тока, а мощность нагрева зависит от силы тока квадратично, то выгодно повышать напряжение перед передачей электроэнергии, понижая в результате силу тока. Однако, повышение напряжения снижает электробезопасность линий электропередачи.

Для применения высокого напряжения в цепи для сохранения прежней мощности на полезной нагрузке приходится увеличивать сопротивление нагрузки. Подводящие провода и нагрузка соединены последовательно. Сопротивление проводов () можно считать постоянным. А вот сопротивление нагрузки () растёт при выборе более высокого напряжения в сети. Также растёт соотношение сопротивления нагрузки и сопротивления проводов. При последовательном включении сопротивлений (провод — нагрузка — провод) распределение выделяемой мощности () пропорционально сопротивлению подключённых сопротивлений.

Ток в сети для всех сопротивлений постоянен. Следовательно, выполняются соотношение

и в каждом конкретном случае являются константами. Следовательно, мощность, выделяемая на проводах, обратно пропорциональна сопротивлению нагрузки, то есть уменьшается с ростом напряжения, так как . Откуда следует, что . В каждом конкретном случае величина является константой, следовательно, тепло выделяемое на проводе обратно пропорционально квадрату напряжения на потребителе.

Джоуля — Ленца закон, определяет количество тепла Q, выделяющегося в проводнике при прохождении через него электрического тока: Q пропорционально сопротивлению R проводника, квадрату силы тока I в цепи и времени прохождения тока t, Q = aI2Rt. На Д. — Л. з. основан расчёт электроосветительных установок, нагревательных и отопительных электроприборов.

19.

Режимы работы: 1. Холостого хода В этом режиме с помощью ключа SA нагрузка Rн отключается от источника питания (рис. 1.23). В этом случае ток в нагрузке становится равным нулю, и как следует из соотношения (1.12) напряжение на зажимах ab становится равным ЭДС Eэ и называется напряжением холостого хода Uхх. U=Uхх=Eэ.

2. короткого замыкания В этом режиме ключ SA в схеме электрической цепи (рис. 1.23) замкнут, а сопротивление Rн=0. В этом случае напряжение U на зажимах аb становится равным нулю, т.к. U=IRн.

3. Номинальный режим Номинальный режим электрической цепи обеспечивает технические параметры как отдельных элементов, так и всей цепи, указанные в технической документации, в справочной литературе или на самом элементе. Указывается: номинальное напряжение Uном, номинальная мощность Pном и номинальный ток Iном. Uном=Eэ−Iномr0э.

4. Согласованный режим обеспечивает максимальную передачу активной мощности от источника питания к потребителю.

20. Режимы холостого хода и короткого замыкания

При R — бесконечном тока в цепи не будет. Этот случай соответствует размы­канию цепи. Режим электрической цепи или отдельных источников, при котором ток в них равен нулю, называется режимом холосто­го хода. При холостом ходе напряжение на внешних зажимах ис­точника равно его э. д. с.: U = Е.

При R = 0, согласно выражению (3.15), / = Е/r = I_к, а напряже­ние на зажимах приемника и источника U = 0.

Режим электрической цепи, при котором накоротко замкнут уча­сток с одним или несколькими элементами, в связи с чем напряжение на этом участке равно нулю, называется режимом короткого замыкания. Соответственно ток I_к в цепи называется током ко­роткого замыкания.

Короткие замыкания в электрических установках нежелательны, так как токи короткого замыкания, как правило, в несколько раз пре­вышают номинальные величины, что ведет к резкому увеличению выде­ления тепла в токоведущих частях и, следовательно, к порче электри­ческих установок.

Напряжение на зажимах источника уменьшается от U = Е до U= 0, если ток нагрузки увеличивается от нуля до тока короткого замыкания I_к (см. рис. 3.12).

21.

Элементы цепи, в которых электрическая энергия преобразуется в тепло, характеризуются сопротивлением R или проводимостью G и называются пассивными.

Элементы электрической цепи, в которых преобразование энергии осуществляется при наличии электродвижущей силы, характеризуют­ся в большинстве случаев постоянными величинами э.д.с. £ и внут­реннего сопротивления г (рис. 3.13, а). Такие элементы цепи называют­ся активными.

На расчетных схемах источник энергии можно представить э. д. с. без внутреннего сопротивления, если это сопротивление мало по срав­нению с сопротивлением приемника (рис. 3.13, б).

При г = О внутреннее падение напряжения U₀ — 0, поэтому на­пряжение на зажимах источника при любом токе равно э.д.с.: U — = Е — const. Такой источник энергии с неизменным напряжением на его зажимах, не зависящим от внешнего сопротивления, называет­ся и с т о ч н и к о м э. д. с.

В некоторых случаях источник электрической энергии на расчет­ной схеме заменяют другой (эквивалентной) схемой (рис. 3.14, а), где вместо э. д. с. Е источник характеризуется его током короткого замы­кания /_к, а вместо внутреннего сопротивления в расчет вводится внут­ренняя проводимость g = l/r.

Возможность такой замены можно доказать, разделив равенство (3.16) на г:

Вводя новые обозначения, получим равенство /_к = /₀ -f /, кото­рому удовлетворяет эквивалентная схема рис. 3.14, а. • „ Если внутреннюю проводимость отнести к приемнику, то можно

ПОЛОЖИТЬ g а= О И /₀ =0.

В этом случае при любой величине напряжения на зажимах источ­ника его ток остается равным току короткого замыкания (рис. 3.14, 6): / = /_к = const.

Источник с неизменным током, не зависящим от внешнего сопро­тивления, называют источником тока.

Один и тот же источник электрической энергии может быть заме- нен в расчетной схеме источником э. д. с. или источником тока.

22. Первый закон Кирхгофа:

В ветвях образующих узел Эл. Цепи алгебраическая сумма токов равна нулю. Токи, направленные к узлу условно принимаются положительными, от узла – отрицательными.

Сумма токов направленных к узлу, равна сумме токов направленных от узла.

Поиск по сайту: