Elektrische Energiequellen: Beschreibung, Arten und Merkmale

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Quellen elektrischer Energie an jedem Ort unterscheiden sich in der Art und Weise, wie sie empfangen wird. In den Steppen ist es daher sinnvoller, die Kraft des Windes zu nutzen oder Wärme nach dem Verbrennen von Kraftstoff, Gas, umzuwandeln. In den Bergen, wo es Flüsse gibt, werden Dämme gebaut und das Wasser treibt riesige Turbinen an. Die elektromotorische Kraft wird fast überall auf Kosten anderer Naturenergien gewonnen.

Wo Lebensmittel für Verbraucher herkommen

Elektrische Energiequellen erh alten Spannung nach der Umwandlung von Windkraft, kinetischer Bewegung, Wasserströmung, dem Ergebnis einer Kernreaktion, Wärme aus der Verbrennung von Gas, Brennstoff oder Kohle. Thermische Kraftwerke und Wasserkraftwerke sind weit verbreitet. Die Zahl der Kernkraftwerke nimmt allmählich ab, da sie für die in der Nähe lebenden Menschen nicht völlig sicher sind.

Eine chemische Reaktion kann genutzt werden, wir sehen diese Phänomene in Autobatterien und Haush altsgeräten. Batterien für Telefone funktionieren nach dem gleichen Prinzip. Windabweiser werden an Orten mit konstantem Wind eingesetzt, wo elektrische Energiequellen einen konventionellen Hochleistungsgenerator in der Bauart enth alten.

Manchmal reicht eine Station nicht aus, um die ganze Stadt mit Strom zu versorgen,und elektrische Energiequellen kombiniert werden. So werden in warmen Ländern auf den Dächern von Häusern Sonnenkollektoren installiert, die einzelne Räume speisen. Umweltfreundliche Quellen werden nach und nach Stationen ersetzen, die die Atmosphäre verschmutzen.

Im Auto

Die Batterie im Verkehr ist nicht die einzige Quelle für elektrische Energie. Die Sch altkreise des Autos sind so ausgelegt, dass beim Fahren der Prozess der Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie beginnt. Dies ist auf den Generator zurückzuführen, bei dem die Drehung der Spulen innerhalb des Magnetfelds das Auftreten einer elektromotorischen Kraft (EMK) erzeugt.

Im Netz beginnt ein Strom zu fließen, der die Batterie auflädt, deren Dauer von ihrer Kapazität abhängt. Der Ladevorgang beginnt unmittelbar nach dem Starten des Motors. Das heißt, Energie wird durch Verbrennen von Kraftstoff erzeugt. Jüngste Entwicklungen in der Automobilindustrie haben es ermöglicht, die EMF einer elektrischen Energiequelle für den Verkehr zu nutzen.

In Elektrofahrzeugen erzeugen leistungsstarke chemische Batterien in einem geschlossenen Kreislauf Strom und dienen als Energiequelle. Hier ist der umgekehrte Vorgang zu beobachten: In den Spulen des Antriebssystems wird EMK erzeugt, die die Räder zum Durchdrehen bringt. Die Ströme im Sekundärkreis sind enorm, proportional zur Beschleunigungsgeschwindigkeit und zum Gewicht des Autos.

Das Prinzip der Spule mit Magnet

Der durch die Spule fließende Strom verursacht einen magnetischen Wechselfluss. Er wiederum übt eine Auftriebskraft auf die Magnete aus, die den Rahmen mit zwei Kräften antreibtrotieren mit Magneten mit entgegengesetzter Polarität. Somit dienen die Quellen elektrischer Energie als Knotenpunkt für die Bewegung von Autos.

Der umgekehrte Vorgang, wenn sich der Rahmen mit dem Magneten aufgrund der kinetischen Energie in den Wicklungen dreht, ermöglicht es Ihnen, den magnetischen Wechselfluss in die EMK der Spulen umzuwandeln. Außerdem sind Spannungsstabilisatoren in den Stromkreis eingebaut, die die erforderliche Leistung des Versorgungsnetzes bereitstellen. Nach diesem Prinzip wird Strom in Wasserkraftwerken, Wärmekraftwerken erzeugt.

EMF im Stromkreis tritt auch in einem gewöhnlichen geschlossenen Stromkreis auf. Sie besteht so lange, wie am Leiter eine Potentialdifferenz anliegt. Die elektromotorische Kraft wird benötigt, um die Eigenschaften einer Energiequelle zu beschreiben. Die physikalische Definition des Begriffs klingt wie folgt: EMF in einem geschlossenen Stromkreis ist proportional zur Arbeit äußerer Kräfte, die eine einzelne positive Ladung durch den gesamten Körper des Leiters bewegen.

Formel E=IR - Gesamtwiderstand wird berücksichtigt, bestehend aus dem Innenwiderstand der Stromquelle und den Ergebnissen der Addition des Widerstands des gespeisten Teils der Sch altung.

Einschränkungen bei der Installation von Umspannwerken

Jeder Leiter, durch den Strom fließt, erzeugt ein elektrisches Feld. Die Energiequelle ist ein Sender elektromagnetischer Wellen. In der Nähe von leistungsstarken Anlagen, in Umspannwerken oder in der Nähe von Stromaggregaten wird die menschliche Gesundheit beeinträchtigt. Daher wurden Maßnahmen ergriffen, um Bauvorhaben in der Nähe von Wohngebäuden zu begrenzen.

EinAuf gesetzlicher Ebene werden feste Abstände zu elektrischen Gegenständen festgelegt, jenseits derer ein lebender Organismus sicher ist. Der Bau von leistungsstarken Umspannwerken in der Nähe von Häusern und auf dem Weg von Menschen ist verboten. Starke Installationen müssen Zäune und geschlossene Eingänge haben.

Hochspannungsleitungen werden hoch über den Gebäuden verlegt und aus den Siedlungen herausgeführt. Um den Einfluss elektromagnetischer Wellen im Wohngebiet zu eliminieren, werden Energiequellen mit geerdeten Metallschirmen verschlossen. Im einfachsten Fall wird ein Drahtgeflecht verwendet.

Maßeinheiten

Jeder Wert der Energiequelle und des Stromkreises wird durch quantitative Werte beschrieben. Dies erleichtert die Aufgabe, die Last für eine bestimmte Stromversorgung zu entwerfen und zu berechnen. Maßeinheiten sind durch physikalische Gesetze miteinander verbunden.

Die Einheiten für Netzteile lauten wie folgt:

• Widerstand: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• Blindleistung und Impedanz: X und Z - Ohm.
• Strom: I - Amp.
• Spannung: U - Volt.
• Leistung: P - Watt.

Aufbau serieller und paralleler Stromkreise

Die Kettenberechnung wird komplizierter, wenn mehrere Arten von elektrischen Energiequellen angeschlossen werden. Der Innenwiderstand jedes Zweigs und die Richtung des Stroms durch die Leiter werden berücksichtigt. Um die EMF jeder Quelle separat zu messen, müssen Sie den Stromkreis öffnen und das Potential direkt an den Klemmen der Versorgungsbatterie mit einem Gerät - einem Voltmeter - messen.

Wenn der Stromkreis geschlossen ist, zeigt das Gerät einen Spannungsabfall, der einen kleineren Wert hat. Oft sind mehrere Quellen erforderlich, um die notwendige Ernährung zu erh alten. Je nach Aufgabenstellung können mehrere Verbindungsarten verwendet werden:

• Sequentiell. Die EMF der Sch altung jeder Quelle wird addiert. Wenn also zwei Batterien mit einem Nennwert von 2 Volt verwendet werden, erh alten sie durch das Verbinden 4 V.
• Parallel. Dieser Typ wird verwendet, um die Kapazität der Quelle zu erhöhen, bzw. es gibt eine längere Batterielebensdauer. Die EMF des Stromkreises mit dieser Verbindung ändert sich bei gleichen Batteriewerten nicht. Achten Sie unbedingt auf die Polarität des Anschlusses.
• Kombinierte Verbindungen werden selten verwendet, kommen aber in der Praxis vor. Die Berechnung der resultierenden EMK erfolgt für jeden einzelnen geschlossenen Abschnitt. Polarität und Stromrichtung der Zweige werden berücksichtigt.

Stromversorgung Ohm

Zur Bestimmung der resultierenden EMK wird der Innenwiderstand der elektrischen Energiequelle berücksichtigt. Im Allgemeinen wird die elektromotorische Kraft durch die Formel E=IR + Ir berechnet. Dabei ist R der Verbraucherwiderstand und r der Innenwiderstand. Der Spannungsabfall errechnet sich nach folgender Beziehung: U=E - Ir.

Der im Stromkreis fließende Strom berechnet sich nach dem Ohmschen Gesetz des gesamten Stromkreises: I=E/(R + r). Der Innenwiderstand kann die Stromstärke beeinflussen. Um dies zu verhindern, wird die Quelle für die Last entsprechend ausgewähltDabei gilt folgende Regel: Der Innenwiderstand der Quelle muss deutlich kleiner sein als der gesamte Gesamtwiderstand der Verbraucher. Dann ist es wegen des kleinen Fehlers nicht nötig, seinen Wert zu berücksichtigen.

Wie misst man den Ohmwert der Stromversorgung?

Da Quellen und Empfänger elektrischer Energie aufeinander abgestimmt werden müssen, stellt sich sofort die Frage: Wie misst man den Innenwiderstand der Quelle? Schließlich können Sie mit einem Ohmmeter keine Kontakte mit den darauf verfügbaren Potenzialen verbinden. Um das Problem zu lösen, wird eine indirekte Methode zur Erfassung von Indikatoren verwendet - die Werte zusätzlicher Größen sind erforderlich: Strom und Spannung. Die Berechnung erfolgt nach der Formel r=U/I, wobei U der Spannungsabfall am Innenwiderstand und I der Strom im belasteten Stromkreis ist.

Der Spannungsabfall wird direkt an den Stromversorgungsklemmen gemessen. An den Stromkreis ist ein Widerstand mit bekanntem Wert R angeschlossen. Vor der Messung muss die EMF der Quelle mit einem offenen Stromkreis - E mit einem Voltmeter fixiert werden. Schließen Sie als nächstes die Last an und zeichnen Sie die Messwerte auf - U Last. und Strom I.

Gewünschter Spannungsabfall am Innenwiderstand U=E − U Last. Als Ergebnis berechnen wir den erforderlichen Wert r=(E − U Last)/I.