સૌથી સરળ વિદ્યુત સર્કિટમાં પાવર રેશિયો

આ લેખમાં, અમે સમજીશું કે ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટના ઑપરેશનના શ્રેષ્ઠ મોડને પ્રાપ્ત કરવા માટે સ્રોત અને રીસીવર પરિમાણોનો ગુણોત્તર શું હોવો જોઈએ. ઓછી વર્તમાન તકનીકો માટે પાવર રેશિયો પણ મહત્વપૂર્ણ છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, આ પ્રશ્નો ઉદાહરણની મદદથી ઉકેલી શકાય છે સૌથી સરળ વિદ્યુત સર્કિટ.

સર્કિટમાં EMF E અને આંતરિક પ્રતિકાર Rwatt સાથેના પ્રત્યક્ષ પ્રવાહના સ્ત્રોતનો સમાવેશ થાય છે, જે વિદ્યુત ઊર્જા ઉત્પન્ન કરે છે, અને લોડ પ્રતિકાર Rn સાથે પ્રાપ્ત ઊર્જા રીસીવર ધરાવે છે.

ચોખા. 1. સરળ સર્કિટમાં પાવર રેશિયો સમજાવવા માટે યોજનાકીય

સ્ત્રોતમાં આંતરિક પ્રતિકાર હોવાથી, તેમાંથી કેટલીક વિદ્યુત ઉર્જાનો વિકાસ થાય છે તે પોતે જ ઉષ્મા ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે.

ફિગમાં બતાવેલ સર્કિટમાં વર્તમાન. 1

આ સમીકરણના આધારે, અમે રીસીવરની શક્તિ (વિદ્યુત ઉર્જાને અન્ય પ્રકારોમાં રૂપાંતરિત કરવાની શક્તિ) નક્કી કરીએ છીએ:

એ જ રીતે, સ્ત્રોતમાં પાવર લોસ:

સ્ત્રોતની વિદ્યુત શક્તિ સ્ત્રોત અને રીસીવરમાં અન્ય પ્રકારોમાં રૂપાંતરિત શક્તિઓના સરવાળા જેટલી હોવી જોઈએ, એટલે કે. પાવર બેલેન્સ હોવું આવશ્યક છે (બધા સર્કિટ માટે):

પાવર Pn માટેના અભિવ્યક્તિમાં ટર્મિનલ વોલ્ટેજ U પણ દાખલ કરી શકાય છે.

રીસીવર પાવર:

પ્રદર્શન ગુણાંક (COP), રીસીવર પાવર (ઉપયોગી) અને વિકસિત શક્તિના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત:

સમીકરણ બતાવે છે કે કાર્યક્ષમતા લોડ પ્રતિકાર અને આંતરિક પ્રતિકારના ગુણોત્તર પર આધારિત છે. આ પ્રતિકારના મૂલ્યો સ્ત્રોત દ્વારા વિકસિત શક્તિના વિતરણમાં નિર્ણાયક પરિબળ છે:

પાવર Pn ને ઉપયોગી ગણવું જોઈએ, સ્ત્રોત પ્રા.માં પાવર લોસ માત્ર સ્ત્રોતની ગરમી નક્કી કરે છે અને તેથી અનુરૂપ ઉર્જા અનુત્પાદક રીતે ખર્ચવામાં આવે છે.

Rn/Rvt રેશિયો વધવાથી કાર્યક્ષમતા વધે છે.

કાર્યક્ષમતાનું મોટું મૂલ્ય મેળવવા માટે, Pn> Pwt ગુણોત્તર પૂર્ણ કરવું આવશ્યક છે, એટલે કે, સર્કિટને નજીકના મોડમાં કાર્ય કરવું આવશ્યક છે. સ્ત્રોત નિષ્ક્રિય મોડ પર.

વ્યવહારમાં, બે અલગ અલગ પાવર રેશિયો જરૂરિયાતો સેટ કરી શકાય છે: ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને પાવર મેચિંગ. ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા માટેની આવશ્યકતા સેટ કરવામાં આવી છે, ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે વાયર પર મોટી માત્રામાં ઊર્જા પ્રસારિત કરવી અથવા આ ઊર્જાને ઇલેક્ટ્રિકલ મશીનોમાં રૂપાંતરિત કરવી જરૂરી હોય ત્યારે. કાર્યક્ષમતામાં નાનો વધારો પણ આવા કિસ્સાઓમાં મોટી બચત આપે છે.

ઉચ્ચ ઊર્જાનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઉચ્ચ પ્રવાહોની તકનીકની લાક્ષણિકતા હોવાથી, તેથી આ ક્ષેત્રમાં નિષ્ક્રિય મોડની નજીકના મોડમાં કામ કરવું જરૂરી છે.વધુમાં, જ્યારે આવા મોડ્સમાં કાર્ય કરવામાં આવે છે, ત્યારે ટર્મિનલ વોલ્ટેજ સ્ત્રોત ઇએમએફથી સહેજ અલગ હોય છે.

ઓછી વર્તમાન તકનીકમાં (ખાસ કરીને સંચાર તકનીક અને માપન તકનીકમાં) ખૂબ જ ઓછા પાવર સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે વધુમાં વધુ આંતરિક પ્રતિકાર… આવા કિસ્સાઓમાં, પાવર ટ્રાન્સમિશન પ્રક્રિયાને દર્શાવતી કાર્યક્ષમતા ઘણીવાર ગૌણ મહત્વની હોય છે, અને પ્રાપ્તકર્તા દ્વારા પ્રાપ્ત શક્તિના મહત્તમ સંભવિત મૂલ્યની જરૂરિયાત પર ભાર મૂકવામાં આવે છે.

જ્યારે ઉચ્ચ વર્તમાન ટેકનોલોજીમાં નકામી અથવા તો હાનિકારક ઉર્જા રૂપાંતરણ - ઉર્જાનું નુકસાન વધતી કાર્યક્ષમતા સાથે ઘટે છે, ઓછી વર્તમાન ટેકનોલોજીમાં ઈલેક્ટ્રીક સર્કિટમાં શક્તિઓના યોગ્ય સંકલન સાથે છોડ અને ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરવાની કાર્યક્ષમતા વધે છે.

EMF અને આંતરિક પ્રતિકાર ડેટા સાથેના સ્ત્રોતમાંથી મહત્તમ શક્ય રીસીવર પાવર Pvmax મેળવવા માટેની શરત:

તે આનાથી અનુસરે છે કે રીસીવરની મહત્તમ શક્તિ માટેની શરત સમાનતા Rn = RВt ને આધીન પૂર્ણ થાય છે.

આમ, જ્યારે રીસીવરનો પ્રતિકાર અને સ્ત્રોતનો આંતરિક પ્રતિકાર સમાન હોય છે, ત્યારે રીસીવર દ્વારા પ્રાપ્ત શક્તિ મહત્તમ હોય છે.

જો Rn = Rw, તો

રીસીવર દ્વારા પ્રાપ્ત શક્તિ માટે, અમારી પાસે છે:

એક ઉદાહરણ. મદદ સાથે થર્મોઇલેક્ટ્રિક કન્વર્ટર (થર્મોકોપલ્સ) આંતરિક પ્રતિકાર Rw = 5 ઓહ્મ સાથે, તમે 0.05 mV / ° C નો વોલ્ટેજ મેળવી શકો છો. તાપમાનનો સૌથી મોટો તફાવત 200 ° C છે. જો મેળવવા માંગતા હોય તો વિદ્યુત ઉપકરણને શું વિદ્યુત ડેટા (પ્રતિરોધકતા, શક્તિ, વર્તમાન) દર્શાવવા જોઈએ. કન્વર્ટરમાંથી મહત્તમ શક્તિ.

બે કેસ માટે ઉકેલ આપો:

a) ઉપકરણ સીધા કન્વર્ટર સાથે જોડાયેલ છે;

b) ઉપકરણ l= 1000 m દરેક એક ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર C = 1 mm2 લંબાઈના બે કોપર વાયરનો ઉપયોગ કરીને જોડાયેલ છે.

જવાબ આપો. થર્મોઇલેક્ટ્રિક કન્વર્ટરના ટર્મિનલ્સ પર મહત્તમ વોલ્ટેજ તેના EMF E = 200 * 0.05 = 10 mV જેટલું છે.

આ કિસ્સામાં, સર્કિટ સાથે જોડાયેલ ઉપકરણ માટેનો સંકેત મહત્તમ (ઉપલા માપની મર્યાદા પર) હોવો જોઈએ.

a) ઉપકરણની શક્તિ મહત્તમ હોય તે માટે, ઉપકરણ અને કન્વર્ટરના પ્રતિકાર સાથે મેળ ખાવો જરૂરી છે. આ હેતુ માટે, અમે ઉપકરણના પ્રતિકારને પસંદ કરીએ છીએ જે થર્મોકોપલના પ્રતિકારને અનુરૂપ છે, એટલે કે. Rn = Rt = 5 ઓહ્મ.

અમે ઉપકરણની મહત્તમ શક્તિ શોધીએ છીએ:

વર્તમાન નક્કી કરો:

b) જો વાયરના પ્રતિકારની અવગણના કરી શકાતી નથી, તો થર્મોકોલ અને બે વાયર ધરાવતા સક્રિય બે-ટર્મિનલ ઉપકરણના કુલ આંતરિક પ્રતિકારને નિર્ધારિત કરતી વખતે તે ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે, કારણ કે અન્યથા રીસીવર અને વાયર વચ્ચે મેળ ખાતો નથી. શક્તિના સંદર્ભમાં સ્ત્રોત.

ચાલો વાયરનો પ્રતિકાર શોધીએ, આપેલ છે કે ચોક્કસ પ્રતિકાર 0.0178 μOhm-m છે:

આમ, ઉપકરણનું આવશ્યક પ્રતિકાર સ્તર છે:

આંતરિક પ્રતિકારના આ મૂલ્ય પર, ઉપકરણની શક્તિ મહત્તમ હશે

સર્કિટ વર્તમાન:

પ્રાપ્ત પરિણામો દર્શાવે છે કે આંતરિક પ્રતિકારના ઓછા મૂલ્યવાળા સ્ત્રોતો પસંદ કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે, અને કનેક્ટિંગ વાયરનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર પૂરતો મોટો હોવો જોઈએ.

ઘણી વાર, આવા માપન કરતી વખતે, પ્રાપ્તકર્તા અને સ્ત્રોતના સંયોગની ગણતરી એ હકીકત પર આવે છે કે ઉપલબ્ધ સાધનોમાંથી એક પસંદ કરવામાં આવે છે કે, માપેલ મૂલ્યના આપેલ અથવા જાણીતા મહત્તમ મૂલ્ય માટે, સૌથી વધુ પ્રાપ્ત કરે છે. તીરનું વિચલન અને તેથી સૌથી મોટા પાયે વાંચન ચોકસાઈ પ્રદાન કરે છે.