Οι ηλεκτρικές γεννήτριες είναι συσκευές που μετατρέπουν ενέργειαΜηχανική, χημεία ή ακόμη και. ηλιακός σε ενέργειαηλεκτρικός. Η ενέργεια που παράγεται από τις γεννήτριες μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Δείτε παρακάτω μερικά παραδείγματα γεννητριών:
→ Μπαταρίες
→ Μπαταρίες
→ Γεννήτριες με ντίζελ
→ Υδροηλεκτρικοί σταθμοί
→ Ηλιακά φυτά (φωτοβολταϊκές πλάκες)
→ Σταθμοί αιολικής ενέργειας
→ Πυρηνικοί σταθμοί
Το φαινόμενο που χρησιμοποιείται από μερικές από τις παραπάνω γεννήτριες για τη μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια ονομάζεται ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Αυτή η διαδικασία συνίσταται στην αλλαγή του ροή μαγνητικού πεδίου πάνω από έναν αγώγιμο βρόχο, προωθώντας έτσι την εμφάνιση ενός α εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα.
Δείτε επίσης: Η ανακάλυψη της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής
Στο πλάκεςφωτοβολταϊκά, με τη σειρά τους, είναι σε θέση να μετατρέψουν την ενέργεια που υπάρχει στο Ηλεκτρομαγνητικά κύματα στην ηλεκτρική ενέργεια μέσω του φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.
ηλεκτροκινητική δύναμη
Ο δύναμηηλεκτροπαραγωγός (FEM) αντιστοιχεί σε ολόκληρο το ηλεκτρικό δυναμικό που μπορεί να παραχθεί από μια γεννήτρια. Όταν συνδέεται με ένα κύκλωμα, μέρος της παραγόμενης ενέργειας είναι άσωτος με τη μορφή θερμότητας λόγω του σχηματισμού a ηλεκτρικό ρεύμα μέσα. Αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται εφέ joule, συμβαίνει επειδή οι γεννήτριες έχουν ένα συγκεκριμένο εσωτερική αντίσταση, επομένως, δεν υπάρχει τέλεια γεννήτρια.
Η ηλεκτροκινητική δύναμη μπορεί επίσης να γίνει κατανοητή ως η ποσότητα ηλεκτρικής δυναμικής ενέργειας που τροφοδοτούν οι γεννήτριες σε κάθε μονάδα ηλεκτρικού φορτίου:
Μπορούμε να υπολογίσουμε την ηλεκτροκινητική δύναμη που παράγεται από μια γεννήτρια χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση:
ΚΑΙ - δύναμη ηλεκτροκινητήρα [V]
Ε - χρησιμοποιήσιμη ηλεκτρική τάση [V]
ρΕγώ- εσωτερική αντίσταση γεννήτριας [Ω]
Εγώ - ηλεκτρικό ρεύμα [A]
Η παραπάνω εξίσωση υποδηλώνει ότι το μέρος του παρήγαγε ενέργεια από μια γεννήτρια (ΚΑΙ) é συνήθιζε να καλεί ηλεκτρονικές συσκευές (U), και ένα άλλο μέρος είναι άσωτος(ρΕγώ.Εγώ). Μέσω της εξίσωσης ηλεκτροκινητικής δύναμης, είναι δυνατόν να συναχθεί το χαρακτηριστική εξίσωση γεννητριών, που μας παρέχει το χρησιμοποιήσιμη τάση(UΕ) από κύκλωμα που τροφοδοτείται από πραγματική γεννήτρια:
Χάρτης μυαλού: Γεννήτριες
* Για να κατεβάσετε τον χάρτη μυαλού, Κάντε κλικ ΕΔΩ!
Αναπαράσταση της γεννήτριας στο κύκλωμα
Οι γεννήτριες αντιπροσωπεύονται συνήθως σε κυκλώματα, των οποίων το διάγραμμα φαίνεται παρακάτω:
Στις γεννήτριες, το ηλεκτρικό ρεύμα (με τη συμβατική έννοια) πρέπει πάντα να ρέει από το μικρότερος προς την μεγαλύτεροςδυνητικόςηλεκτρικός, αποδεικνύεται από μπαρλίγο (-) και για μεγάλο μπαρ (+), αντίστοιχα. Αυτή η αναπαράσταση δείχνει ότι το ηλεκτρικό ρεύμα αποκτά ενέργεια κατά τη διέλευση από τη γεννήτρια. Η αντίσταση ρΕγώ που φαίνεται στο κύκλωμα είναι το εσωτερική αντίσταση της γεννήτριας.
Χαρακτηριστική καμπύλη γεννητριών
Η χαρακτηριστική καμπύλη των γεννητριών είναι α ευθείαπρος τα κάτω στο πρώτατεταρτοκύκλιο του επίπεδοςΚαρτεσιανό. Αντιπροσωπεύει η πτώση τάσης μέσα στη γεννήτρια και μπορεί να γίνει κατανοητό ως εξής:
Εάν το ρεύμα που σχηματίζεται από τη γεννήτρια είναι μηδενικό (i = 0), τότε καμία ενέργεια δεν θα διαλυθεί. Επομένως, όλη η τάση που παράγεται θα είναι η ίδια η ηλεκτροκινητική δύναμη (U = Ε).
Εάν η γεννήτρια βραχυκυκλώνεται, συνδέεται απευθείας με τους θετικούς και αρνητικούς ακροδέκτες μέσω καλωδίου χωρίς αντίσταση, θα παράγεται το μέγιστο δυνατό ρεύμα. Εάν αυτή η γεννήτρια είναι συνδεδεμένη σε κύκλωμα και παράγει τέτοιο ρεύμα, η εσωτερική του αντίσταση θα καταναλώσει όλη την παραγόμενη ενέργεια. Με αυτόν τον τρόπο, το δυναμικό που δημιουργείται από τη γεννήτρια θα είναι μηδενικό (U = 0). Παρακολουθώ:
ΚΑΙ - δύναμη ηλεκτροκινητήρα [V]
ρΕγώ- εσωτερική αντίσταση γεννήτριας [Ω]
Εγώcc - ηλεκτρικό ρεύμα βραχυκυκλώματος [A]
Μέσω του 1ου νόμου του Ohm, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις πληροφορίες που περιέχονται στη χαρακτηριστική καμπύλη των γεννητριών για να υπολογίσουμε την εσωτερική τους αντίσταση. Παρακολουθώ:
Δείτε επίσης: Ο νόμος του Ωμ
Ηλεκτρική ισχύς σε γεννήτριες
Η ηλεκτρική ισχύς είναι μια μετρούμενη ποσότητα, συνήθως σε βατ (ή παράγωγες μονάδες). Αντιπροσωπεύει το ρυθμό αλλαγής της ηλεκτρικής ενέργειας ως συνάρτηση του χρόνου. Στις γεννήτριες, υπάρχουν τρεις τύποι ηλεκτρικής ενέργειας:
Συνολική ηλεκτρική ισχύς: αντιστοιχεί σε όλη την ηλεκτρική ισχύ που παράγεται από τις γεννήτριες. Δίνεται από την εξίσωση:
Χρησιμοποιήσιμη ηλεκτρική ισχύς: ηλεκτρική ισχύς διαθέσιμη στο ηλεκτρικό κύκλωμα. Μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση:
-
Διασπαρμένη ηλεκτρική ισχύς: ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνεται από το φαινόμενο Joule λόγω της διέλευσης του ηλεκτρικού ρεύματος μέσω της εσωτερικής αντίστασης των γεννητριών.
Επομένως, το ενεργειακό ισοζύγιο στις γεννήτριες μπορεί να συντεθεί με τις ακόλουθες εξισώσεις:
Εισόδημα γεννήτριας
Το εισόδημα των γεννητριών είναι ένα μεγαλείοη φυσικηχωρίς διάσταση που δείχνει το ικανότητα γεννήτριας στο μετασχηματισμό κάποια μορφή ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Το εισόδημα των γεννητριών δίνεται από το λόγος ανάμεσα σε δυνητικόςηλεκτρικόςχρήσιμος και το δικό σου δύναμηηλεκτροπαραγωγός:
Από εμένα, Rafael Helerbrock
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/geradores-eletricos-forca-eletromotriz.htm
