సరళమైన విద్యుత్ వలయంలో శక్తి నిష్పత్తి

ఈ ఆర్టికల్లో, ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ యొక్క సరైన మోడ్ ఆపరేషన్ను సాధించడానికి మూలం మరియు రిసీవర్ పారామితుల నిష్పత్తి ఏమిటో మేము అర్థం చేసుకుంటాము. తక్కువ కరెంట్ టెక్నాలజీలకు పవర్ నిష్పత్తులు కూడా ముఖ్యమైనవి. సూత్రప్రాయంగా, ఈ ప్రశ్నలను ఉదాహరణ సహాయంతో పరిష్కరించవచ్చు సరళమైన విద్యుత్ వలయం.

సర్క్యూట్ EMF E మరియు అంతర్గత నిరోధం Rwatt తో డైరెక్ట్ కరెంట్ యొక్క మూలాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది విద్యుత్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు లోడ్ నిరోధకత Rnతో స్వీకరించే శక్తి రిసీవర్.

అన్నం. 1. సరళమైన సర్క్యూట్‌లో శక్తి నిష్పత్తిని వివరించడానికి స్కీమాటిక్

మూలం అంతర్గత ప్రతిఘటనను కలిగి ఉన్నందున, అది అభివృద్ధి చేసే విద్యుత్ శక్తిలో కొంత భాగం ఉష్ణ శక్తిగా మార్చబడుతుంది.

అంజీర్‌లో చూపిన సర్క్యూట్‌లోని కరెంట్. 1

ఈ సమీకరణం ఆధారంగా, మేము రిసీవర్ యొక్క శక్తిని నిర్ణయిస్తాము (విద్యుత్ శక్తిని ఇతర రకాలుగా మార్చే శక్తి):

అదేవిధంగా, మూలంలో విద్యుత్ నష్టాలు:

మూలం యొక్క విద్యుత్ శక్తి తప్పనిసరిగా మూలం మరియు రిసీవర్‌లోని ఇతర రకాలకు మార్చబడిన శక్తుల మొత్తానికి సమానంగా ఉండాలి, అనగా. పవర్ బ్యాలెన్స్ ఉండాలి (అన్ని సర్క్యూట్‌ల కోసం):

పవర్ Pn కోసం వ్యక్తీకరణలో టెర్మినల్ వోల్టేజ్ U కూడా నమోదు చేయవచ్చు.

రిసీవర్ పవర్:

పనితీరు గుణకం (COP), అభివృద్ధి చెందిన శక్తికి రిసీవర్ శక్తి (ఉపయోగకరమైనది) నిష్పత్తిగా నిర్వచించబడింది:

అంతర్గత నిరోధానికి లోడ్ నిరోధకత యొక్క నిష్పత్తిపై సామర్థ్యం ఆధారపడి ఉంటుందని సమీకరణం చూపిస్తుంది. ఈ ప్రతిఘటనల విలువలు మూలం ద్వారా అభివృద్ధి చేయబడిన శక్తి పంపిణీలో నిర్ణయించే అంశం:

పవర్ Pn ఉపయోగకరమైనదిగా పరిగణించబడాలి, మూలం Pvtలోని విద్యుత్ నష్టాలు మూలం యొక్క వేడిని మాత్రమే నిర్ణయిస్తాయి మరియు అందువల్ల సంబంధిత శక్తి ఉత్పాదకత లేకుండా ఖర్చు చేయబడుతుంది.

పెరుగుతున్న Rn / Rvt నిష్పత్తితో సామర్థ్యం పెరుగుతుంది.

పెద్ద సామర్థ్య విలువను పొందాలంటే, Pn> Pwt నిష్పత్తిని తప్పనిసరిగా నెరవేర్చాలి, అంటే సర్క్యూట్ దగ్గరగా ఉండే మోడ్‌లో పనిచేయాలి. నిష్క్రియ మోడ్‌కు మూలం.

ఆచరణలో, రెండు వేర్వేరు శక్తి నిష్పత్తి అవసరాలు సెట్ చేయబడతాయి: అధిక సామర్థ్యం మరియు శక్తి సరిపోలిక. అధిక సామర్థ్యం కోసం అవసరం సెట్ చేయబడింది, ఉదాహరణకు, వైర్లపై పెద్ద మొత్తంలో శక్తిని ప్రసారం చేయడానికి లేదా ఈ శక్తిని విద్యుత్ యంత్రాలుగా మార్చడానికి అవసరమైనప్పుడు. సామర్థ్యంలో చిన్న పెరుగుదల కూడా అటువంటి సందర్భాలలో పెద్ద పొదుపుని ఇస్తుంది.

అధిక శక్తుల ఉపయోగం ప్రధానంగా అధిక ప్రవాహాల సాంకేతికత యొక్క లక్షణం కాబట్టి, ఈ రంగంలో నిష్క్రియ మోడ్‌కు దగ్గరగా ఉన్న మోడ్‌లలో పని చేయడం అవసరం.అదనంగా, అటువంటి మోడ్‌లలో పనిచేస్తున్నప్పుడు, టెర్మినల్ వోల్టేజ్ మూలం emf నుండి కొద్దిగా భిన్నంగా ఉంటుంది.

తక్కువ కరెంట్ టెక్నాలజీలో (ముఖ్యంగా కమ్యూనికేషన్ టెక్నాలజీ మరియు కొలత సాంకేతికతలో) చాలా తక్కువ విద్యుత్ వనరులు ఉపయోగించబడతాయి, ఇవి అదనంగా పెద్దవిగా ఉంటాయి అంతర్గత ప్రతిఘటన… అటువంటి సందర్భాలలో, పవర్ ట్రాన్స్‌మిషన్ ప్రాసెస్‌ని వర్ణించే సామర్థ్యం తరచుగా ద్వితీయ ప్రాముఖ్యత కలిగి ఉంటుంది మరియు రిసీవర్ అందుకున్న శక్తి యొక్క గరిష్ట సాధ్యమైన విలువ కోసం ఆవశ్యకత నొక్కి చెప్పబడుతుంది.

అధిక కరెంట్ టెక్నాలజీలో పనికిరాని లేదా హానికరమైన శక్తి మార్పిడులు ఉన్నప్పుడు - పెరుగుతున్న సామర్థ్యంతో శక్తి నష్టాలు తగ్గుతాయి, తక్కువ కరెంట్ టెక్నాలజీలో ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్‌లలో పవర్‌ల సరైన సమన్వయంతో ప్లాంట్లు మరియు పరికరాలను ఉపయోగించడంలో సామర్థ్యం పెరుగుతుంది.

EMF మరియు అంతర్గత నిరోధక డేటా ఉన్న మూలం నుండి గరిష్టంగా సాధ్యమయ్యే రిసీవర్ పవర్ Pvmaxని పొందే షరతు:

దీని నుండి రిసీవర్ యొక్క గరిష్ట శక్తి యొక్క షరతు Rn = RВt సమానత్వానికి లోబడి నెరవేరుతుంది.

అందువలన, రిసీవర్ యొక్క ప్రతిఘటనలు మరియు మూలం యొక్క అంతర్గత నిరోధం సమానంగా ఉన్నప్పుడు, రిసీవర్ అందుకున్న శక్తి గరిష్టంగా ఉంటుంది.

Rn = Rw అయితే, అప్పుడు

రిసీవర్ అందుకున్న శక్తి కోసం, మనకు ఇవి ఉన్నాయి:

ఒక ఉదాహరణ. సహాయంతో థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్టర్ (థర్మోకపుల్స్) అంతర్గత ప్రతిఘటన Rw = 5 ohmsతో, మీరు 0.05 mV / ° C వోల్టేజ్‌ని పొందవచ్చు. అతిపెద్ద ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం 200 ° C. పొందాలనుకుంటే సూచించే ఎలక్ట్రికల్ పరికరంలో ఏ విద్యుత్ డేటా ఉండాలి (నిరోధకత, శక్తి, కరెంట్) కన్వర్టర్ నుండి గరిష్ట శక్తి.

రెండు కేసులకు పరిష్కారం ఇవ్వండి:

ఎ) పరికరం నేరుగా కన్వర్టర్‌కు కనెక్ట్ చేయబడింది;

b) పరికరం పొడవు l= 1000 m ప్రతి రెండు రాగి తీగలను ఉపయోగించి క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతం C = 1 mm2తో కనెక్ట్ చేయబడింది.

సమాధానం. థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్టర్ యొక్క టెర్మినల్స్ వద్ద గరిష్ట వోల్టేజ్ దాని EMF E = 200 * 0.05 = 10 mVకి సమానంగా ఉంటుంది.

ఈ సందర్భంలో, సర్క్యూట్కు కనెక్ట్ చేయబడిన పరికరం కోసం సూచన గరిష్టంగా ఉండాలి (ఎగువ కొలత పరిమితిలో).

ఎ) పరికరం యొక్క శక్తి గరిష్టంగా ఉండాలంటే, పరికరం మరియు కన్వర్టర్ యొక్క ప్రతిఘటనలను సరిపోల్చడం అవసరం. ఈ ప్రయోజనం కోసం, మేము థర్మోకపుల్ యొక్క ప్రతిఘటనకు సమానమైన పరికరం యొక్క ప్రతిఘటనను ఎంచుకుంటాము, అనగా. Rn = Rt = 5 ఓంలు.

మేము పరికరం యొక్క గరిష్ట శక్తిని కనుగొంటాము:

కరెంట్‌ని నిర్ణయించండి:

బి) వైర్ల నిరోధకతను విస్మరించలేకపోతే, థర్మోకపుల్ మరియు రెండు వైర్లతో కూడిన క్రియాశీల రెండు-టెర్మినల్ పరికరం యొక్క మొత్తం అంతర్గత ప్రతిఘటనను నిర్ణయించేటప్పుడు దానిని పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి, లేకుంటే రిసీవర్ మరియు తీగల మధ్య అసమతుల్యత ఉంది. శక్తికి సంబంధించి మూలం.

నిర్దిష్ట ప్రతిఘటన 0.0178 μOhm-m అని ఇచ్చిన వైర్ల నిరోధకతను కనుగొనండి:

అందువలన, పరికరం యొక్క అవసరమైన ప్రతిఘటన స్థాయి:

అంతర్గత నిరోధకత యొక్క ఈ విలువ వద్ద, పరికరం యొక్క శక్తి గరిష్టంగా ఉంటుంది

సర్క్యూట్ కరెంట్:

పొందిన ఫలితాలు అంతర్గత ప్రతిఘటన యొక్క తక్కువ విలువతో మూలాలను ఎంచుకోవడం మంచిది మరియు కనెక్ట్ చేసే వైర్ల యొక్క క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతం తగినంత పెద్దదిగా ఉండాలి.

చాలా తరచుగా, అటువంటి కొలతలను చేసేటప్పుడు, రిసీవర్ మరియు మూలం యొక్క యాదృచ్చికం యొక్క గణన అందుబాటులో ఉన్న సాధనాల నుండి ఒకటి ఎంపిక చేయబడి ఉంటుంది, ఇది కొలిచిన విలువ యొక్క ఇచ్చిన లేదా తెలిసిన గరిష్ట విలువ కోసం, అతిపెద్దది పొందుతుంది. బాణం యొక్క విక్షేపం మరియు అందువల్ల అతిపెద్ద స్థాయి పఠన ఖచ్చితత్వాన్ని అందిస్తుంది.