सर्वात सोप्या इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये पॉवर रेशो

या लेखात, आम्ही इलेक्ट्रिकल सर्किटच्या ऑपरेशनचे इष्टतम मोड साध्य करण्यासाठी स्त्रोत आणि प्राप्तकर्ता पॅरामीटर्सचे गुणोत्तर काय असावे हे समजू. कमी वर्तमान तंत्रज्ञानासाठी पॉवर रेशो देखील महत्वाचे आहेत. तत्वतः, हे प्रश्न उदाहरणाच्या मदतीने सोडवले जाऊ शकतात सर्वात सोपा इलेक्ट्रिकल सर्किट.

सर्किटमध्ये EMF E आणि अंतर्गत प्रतिरोधक Rwatt सह थेट प्रवाहाचा स्रोत असतो, जो विद्युत ऊर्जा निर्माण करतो आणि लोड प्रतिरोधक Rn सह प्राप्त ऊर्जा प्राप्त करणारा असतो.

तांदूळ. 1. सर्वात सोप्या सर्किटमध्ये पॉवर रेशो स्पष्ट करण्यासाठी योजनाबद्ध

स्त्रोताला अंतर्गत प्रतिकारशक्ती असल्याने, त्यातून विकसित होणारी काही विद्युत उर्जा स्वतःच उष्णता उर्जेमध्ये रूपांतरित होते.

अंजीर मध्ये दर्शविलेले सर्किटमधील वर्तमान. १

या समीकरणाच्या आधारे, आम्ही प्राप्तकर्त्याची शक्ती (विद्युत उर्जेचे इतर प्रकारांमध्ये रूपांतर करण्याची शक्ती) निर्धारित करतो:

त्याचप्रमाणे, स्त्रोतातील वीज हानी:

स्त्रोताची विद्युत शक्ती स्त्रोत आणि रिसीव्हरमधील इतर प्रकारांमध्ये रूपांतरित केलेल्या शक्तींच्या बेरजेइतकी असणे आवश्यक आहे, म्हणजे. पॉवर बॅलन्स असणे आवश्यक आहे (सर्व सर्किट्सप्रमाणे):

टर्मिनल व्होल्टेज U देखील पॉवर Pn साठी अभिव्यक्तीमध्ये प्रविष्ट केले जाऊ शकते.

प्राप्तकर्ता शक्ती:

कार्यक्षमतेचे गुणांक (COP), रिसीव्हर पॉवर (उपयुक्त) आणि विकसित शक्तीचे गुणोत्तर म्हणून परिभाषित:

समीकरण दर्शविते की कार्यक्षमता ही लोड प्रतिरोधनाच्या अंतर्गत प्रतिकारशक्तीच्या गुणोत्तरावर अवलंबून असते. या प्रतिकारांची मूल्ये स्त्रोताद्वारे विकसित केलेल्या शक्तीच्या वितरणामध्ये निर्णायक घटक आहेत:

पॉवर Pn उपयुक्त मानली पाहिजे, स्त्रोत प्रा. मधील पॉवर लॉस केवळ स्त्रोत गरम करणे निर्धारित करतात आणि त्यामुळे संबंधित ऊर्जा अनुत्पादकपणे खर्च केली जाते.

Rn/Rvt प्रमाण वाढल्याने कार्यक्षमता वाढते.

मोठ्या कार्यक्षमतेचे मूल्य प्राप्त करण्यासाठी, Pn> Pwt गुणोत्तर पूर्ण करणे आवश्यक आहे, म्हणजेच सर्किट जवळच्या मोडमध्ये कार्य करणे आवश्यक आहे स्रोत निष्क्रिय मोडवर.

सराव मध्ये, दोन भिन्न पॉवर रेशो आवश्यकता सेट केल्या जाऊ शकतात: उच्च कार्यक्षमता आणि पॉवर मॅचिंग. उच्च कार्यक्षमतेची आवश्यकता सेट केली जाते, उदाहरणार्थ, जेव्हा तारांवर मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा प्रसारित करणे किंवा या उर्जेचे इलेक्ट्रिकल मशीनमध्ये रूपांतर करणे आवश्यक असते. कार्यक्षमतेत थोडीशी वाढही अशा प्रकरणांमध्ये मोठी बचत करते.

उच्च उर्जा वापरणे हे प्रामुख्याने उच्च प्रवाहांच्या तंत्राचे वैशिष्ट्य आहे, म्हणून या क्षेत्रात निष्क्रिय मोडच्या जवळच्या मोडमध्ये कार्य करणे आवश्यक आहे.याव्यतिरिक्त, अशा मोडमध्ये कार्य करताना, टर्मिनल व्होल्टेज स्त्रोत ईएमएफपेक्षा थोडेसे वेगळे असते.

कमी वर्तमान तंत्रज्ञानामध्ये (विशेषत: दळणवळण तंत्रज्ञान आणि मापन तंत्रज्ञानामध्ये) खूप कमी उर्जा स्त्रोत वापरले जातात, ज्यात मोठ्या प्रमाणात अंतर्गत प्रतिकार… अशा प्रकरणांमध्ये, पॉवर ट्रान्समिशन प्रक्रियेचे वैशिष्ट्य दर्शविणारी कार्यक्षमता बहुतेक वेळा दुय्यम महत्त्वाची असते आणि प्राप्तकर्त्याद्वारे प्राप्त झालेल्या शक्तीच्या जास्तीत जास्त संभाव्य मूल्याच्या आवश्यकतांवर जोर दिला जातो.

उच्च वर्तमान तंत्रज्ञानामध्ये निरुपयोगी किंवा अगदी हानिकारक ऊर्जा रूपांतरणे - वाढत्या कार्यक्षमतेसह ऊर्जेचे नुकसान कमी केले जाते, तर कमी वर्तमान तंत्रज्ञानामध्ये इलेक्ट्रिक सर्किट्समधील शक्तींच्या योग्य समन्वयाने वनस्पती आणि उपकरणे वापरण्याची कार्यक्षमता वाढते.

ईएमएफ आणि अंतर्गत प्रतिकार डेटासह स्त्रोताकडून जास्तीत जास्त संभाव्य रिसीव्हर पॉवर Pvmax प्राप्त करण्याची अट:

यावरून असे दिसून येते की रिसीव्हरच्या कमाल शक्तीची अट Rn = RВt समानतेच्या अधीन पूर्ण होते.

अशा प्रकारे, जेव्हा प्राप्तकर्त्याचे प्रतिकार आणि स्त्रोताचा अंतर्गत प्रतिकार समान असतात, तेव्हा प्राप्तकर्त्याला प्राप्त होणारी शक्ती जास्तीत जास्त असते.

जर Rn = Rw, तर

प्राप्तकर्त्याद्वारे प्राप्त झालेल्या शक्तीसाठी, आमच्याकडे आहे:

एक उदाहरण. च्या मदतीने थर्मोइलेक्ट्रिक कनवर्टर (थर्मोकपल्स) अंतर्गत प्रतिकार Rw = 5 ohms सह, आपण 0.05 mV / ° C चा व्होल्टेज मिळवू शकता. तापमानातील सर्वात मोठा फरक 200 ° C आहे. प्राप्त करू इच्छित असल्यास विद्युत उपकरणामध्ये कोणता विद्युत डेटा असावा (प्रतिरोध, शक्ती, प्रवाह) कनवर्टर पासून जास्तीत जास्त शक्ती.

दोन प्रकरणांसाठी उपाय द्या:

अ) उपकरण थेट कन्व्हर्टरशी जोडलेले आहे;

b) यंत्र l= 1000 मीटर लांबीच्या दोन तांब्याच्या तारा वापरून जोडलेले आहे ज्याचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र C = 1 mm2 आहे.

उत्तर द्या. थर्मोइलेक्ट्रिक कन्व्हर्टरच्या टर्मिनल्सवरील कमाल व्होल्टेज त्याच्या EMF E = 200 * 0.05 = 10 mV च्या समान आहे.

या प्रकरणात, सर्किटशी जोडलेल्या डिव्हाइससाठी संकेत जास्तीत जास्त (वरच्या मापन मर्यादेवर) असावा.

अ) यंत्राची शक्ती जास्तीत जास्त असण्यासाठी, उपकरण आणि कन्व्हर्टरच्या प्रतिकारांशी जुळणे आवश्यक आहे. या उद्देशासाठी, आम्ही उपकरणाचा प्रतिकार थर्मोकूपलच्या प्रतिरोधकतेच्या समान निवडतो, म्हणजे. Rn = Rt = 5 ohms.

आम्हाला डिव्हाइसची कमाल शक्ती आढळते:

वर्तमान निश्चित करा:

b) तारांच्या प्रतिकाराकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकत नसल्यास, एक थर्मोकूपल आणि दोन वायर्स असलेल्या सक्रिय दोन-टर्मिनल डिव्हाइसचा एकूण अंतर्गत प्रतिकार निर्धारित करताना ते विचारात घेतले पाहिजे, कारण अन्यथा रिसीव्हर आणि तारा यांच्यात जुळत नाही. शक्तीच्या संदर्भात स्त्रोत.

विशिष्ट प्रतिकार 0.0178 μOhm-m आहे हे लक्षात घेऊन, तारांचा प्रतिकार शोधूया:

अशा प्रकारे, डिव्हाइसची आवश्यक प्रतिकार पातळी आहे:

अंतर्गत प्रतिकारशक्तीच्या या मूल्यावर, डिव्हाइसची शक्ती जास्तीत जास्त असेल

सर्किट करंट:

प्राप्त परिणाम दर्शवितात की अंतर्गत प्रतिकारशक्तीचे कमी मूल्य असलेले स्त्रोत निवडणे उचित आहे आणि कनेक्टिंग वायरचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र पुरेसे मोठे असावे.

बर्‍याचदा, अशी मोजमाप करताना, प्राप्तकर्ता आणि स्त्रोताच्या योगायोगाची गणना या वस्तुस्थितीवर येते की उपलब्ध साधनांमधून एक निवडले जाते की, मोजलेल्या मूल्याच्या दिलेल्या किंवा ज्ञात कमाल मूल्यासाठी, सर्वात मोठे प्राप्त होते. बाणाचे विक्षेपण आणि म्हणून सर्वात मोठ्या प्रमाणात वाचन अचूकता प्रदान करते.