Fonti di energia elettrica: descrizione, tipologie e caratteristiche

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Le fonti di energia elettrica in ciascuna località differiscono nel modo in cui viene ricevuta. Quindi, nelle steppe è più opportuno utilizzare la potenza del vento o convertire il calore dopo aver bruciato carburante, gas. In montagna, dove ci sono fiumi, si costruiscono dighe e l'acqua aziona gigantesche turbine. La forza elettromotrice si ottiene quasi ovunque a spese di altre energie naturali.

Da dove viene il cibo di consumo

Le fonti di energia elettrica ricevono tensione dopo la trasformazione della forza del vento, il movimento cinetico, il flusso d'acqua, il risultato di una reazione nucleare, il calore dalla combustione di gas, combustibile o carbone. Diffuse sono le centrali termiche e idroelettriche. Il numero di centrali nucleari sta gradualmente diminuendo poiché non sono del tutto sicure per le persone che vivono nelle vicinanze.

È possibile utilizzare una reazione chimica, vediamo questi fenomeni nelle batterie delle auto e negli elettrodomestici. Le batterie per telefoni funzionano secondo lo stesso principio. I deflettori del vento vengono utilizzati in luoghi con vento costante, dove le fonti di energia elettrica contengono un generatore convenzionale ad alta potenza nel progetto.

A volte una stazione non è sufficiente per alimentare l'intera città,e le fonti di energia elettrica sono combinate. Quindi, i pannelli solari sono installati sui tetti delle case nei paesi caldi, che alimentano le singole stanze. A poco a poco, le fonti ecocompatibili sostituiranno le stazioni che inquinano l'atmosfera.

In auto

La batteria nel trasporto non è l'unica fonte di energia elettrica. I circuiti dell'auto sono progettati in modo tale che durante la guida inizi il processo di conversione dell'energia cinetica in energia elettrica. Ciò è dovuto al generatore, in cui la rotazione delle bobine all'interno del campo magnetico genera la comparsa di una forza elettromotrice (EMF).

Una corrente inizia a fluire nella rete, caricando la batteria, la cui durata dipende dalla sua capacità. La carica inizia subito dopo l'avvio del motore. Cioè, l'energia è generata dalla combustione di carburante. I recenti sviluppi nell'industria automobilistica hanno consentito di utilizzare i campi elettromagnetici di una fonte di energia elettrica per il traffico.

Nei veicoli elettrici, potenti batterie chimiche generano corrente in un circuito chiuso e fungono da fonte di alimentazione. Qui si osserva il processo inverso: nelle bobine del sistema di trasmissione viene generato EMF, che provoca lo slittamento delle ruote. Le correnti nel circuito secondario sono enormi, proporzionali alla velocità di accelerazione e al peso dell'auto.

Il principio della bobina con un magnete

La corrente che scorre attraverso la bobina provoca un flusso magnetico alternato. Lui, a sua volta, esercita una forza di galleggiamento sui magneti, che forza il telaio con dueruotare con magneti di polarità opposta. Pertanto, le fonti di energia elettrica fungono da nodo per il movimento delle automobili.

Il processo inverso, quando il telaio con il magnete ruota all'interno degli avvolgimenti, a causa dell'energia cinetica, consente di convertire il flusso magnetico alternato nell'EMF delle bobine. Inoltre, nel circuito sono installati stabilizzatori di tensione, che forniscono le prestazioni richieste dalla rete di alimentazione. Secondo questo principio, l'elettricità viene generata nelle centrali idroelettriche, centrali termiche.

EMF nel circuito appare anche in un normale circuito chiuso. Esiste finché viene applicata una differenza di potenziale al conduttore. La forza elettromotrice è necessaria per descrivere le caratteristiche di una fonte di energia. La definizione fisica del termine suona così: EMF in un circuito chiuso è proporzionale al lavoro di forze esterne che muovono una singola carica positiva attraverso l'intero corpo del conduttore.

Formula E=IR - viene presa in considerazione la resistenza totale, costituita dalla resistenza interna del generatore e dai risultati della somma della resistenza della sezione alimentata del circuito.

Restrizioni all'installazione delle sottostazioni

Qualsiasi conduttore attraverso il quale scorre la corrente genera un campo elettrico. La fonte di energia è un emettitore di onde elettromagnetiche. Intorno a potenti installazioni, nelle sottostazioni o vicino a gruppi elettrogeni, la salute umana è compromessa. Pertanto, sono state adottate misure per limitare i progetti di costruzione vicino a edifici residenziali.

OnA livello legislativo vengono stabilite distanze fisse dagli oggetti elettrici, oltre le quali un organismo vivente è al sicuro. È vietata la costruzione di potenti sottostazioni vicino alle case e sul percorso delle persone. Le installazioni potenti devono avere recinzioni e ingressi chiusi.

Le linee ad alta tensione sono montate in alto sopra gli edifici e portate fuori dagli insediamenti. Per eliminare l'influenza delle onde elettromagnetiche nell'area residenziale, le fonti di energia sono chiuse con schermi metallici collegati a terra. Nel caso più semplice viene utilizzata una rete metallica.

Unità di misura

Ogni valore della fonte di energia e del circuito è descritto da valori quantitativi. Ciò facilita il compito di progettare e calcolare il carico per uno specifico alimentatore. Le unità di misura sono interconnesse da leggi fisiche.

Le unità per gli alimentatori sono le seguenti:

• Resistenza: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• Reattiva e impedenza: X e Z - Ohm.
• Corrente: I - Amp.
• Tensione: U - Volt.
• Potenza: P - Watt.

Costruzione di circuiti di alimentazione seriali e paralleli

Il calcolo della catena diventa più complicato se vengono collegati diversi tipi di fonti di energia elettrica. Si tiene conto della resistenza interna di ciascun ramo e della direzione della corrente attraverso i conduttori. Per misurare l'EMF di ciascuna sorgente separatamente, sarà necessario aprire il circuito e misurare il potenziale direttamente ai terminali della batteria di alimentazione con un dispositivo: un voltmetro.

Quando il circuito è chiuso, il dispositivo mostrerà una caduta di tensione, che ha un valore inferiore. Spesso sono necessarie più fonti per ottenere la nutrizione necessaria. A seconda dell'attività, possono essere utilizzati diversi tipi di connessione:

• Sequenziale. Viene aggiunto l'EMF del circuito di ciascuna sorgente. Quindi, quando si utilizzano due batterie con un valore nominale di 2 volt, ottengono 4 V come risultato del collegamento.
• Parallelo. Questo tipo viene utilizzato per aumentare la capacità della sorgente, rispettivamente, c'è una maggiore durata della batteria. L'EMF del circuito con questa connessione non cambia a parità di rating della batteria. È importante osservare la polarità della connessione.
• Le connessioni combinate vengono utilizzate raramente, ma nella pratica si verificano. Il calcolo dell'EMF risultante viene effettuato per ogni singola sezione chiusa. Si tiene conto della polarità e della direzione della corrente dei rami.

Ohm di alimentazione

La resistenza interna della fonte di energia elettrica viene presa in considerazione per determinare l'EMF risultante. In generale, la forza elettromotrice si calcola con la formula E=IR + Ir. Qui R è la resistenza del consumatore e r è la resistenza interna. La caduta di tensione si calcola secondo la seguente relazione: U=E - Ir.

La corrente che scorre nel circuito è calcolata secondo la legge di Ohm del circuito completo: I=E/(R + r). La resistenza interna può influenzare la forza attuale. Per evitare che ciò accada, viene selezionata la sorgente per il carico in base aregola seguente: la resistenza interna della sorgente deve essere molto inferiore alla resistenza totale totale delle utenze. Quindi non è necessario tener conto del suo valore a causa del piccolo errore.

Come misurare gli ohm di alimentazione?

Poiché sorgenti e ricevitori di energia elettrica devono essere abbinati, sorge subito la domanda: come misurare la resistenza interna della sorgente? Dopotutto, non puoi connetterti con un ohmmetro ai contatti con i potenziali disponibili su di essi. Per risolvere il problema, viene utilizzato un metodo indiretto di acquisizione degli indicatori: sono richiesti i valori di quantità aggiuntive: corrente e tensione. Il calcolo viene effettuato secondo la formula r=U/I, dove U è la caduta di tensione attraverso la resistenza interna e I è la corrente nel circuito sotto carico.

La caduta di tensione viene misurata direttamente attraverso i terminali di alimentazione. Al circuito è collegato un resistore di valore noto R. Prima di eseguire misurazioni, è necessario riparare l'EMF della sorgente con un circuito aperto - E con un voltmetro. Successivamente, collegare il carico e registrare le letture - carico U. e l'attuale I.

Caduta di tensione desiderata attraverso la resistenza interna U=carico E − U. Di conseguenza, calcoliamo il valore richiesto r=(E − U carico)/I.