Главная Карта сайта Контакты Ссылки Авторам

Яндекс.Метрика
Главная arrow Основы электротехники arrow Полная и полезная мощность. Коэффициент полезного действия (к. п. д. )

Популярное

Get the Flash Player to see this player.
Image 1 Title
Image 2 Title
Image 3 Title
Image 4 Title
Image 5 Title

Полная и полезная мощность. Коэффициент полезного действия (к. п. д. )

(126 голосов)

Мощность, развиваемая источником тока во всей цепи, называется полной мощностью.

 

Она определяется по формуле

Полная мощность

 

 

 где Pоб-полная мощность, развиваемая источником тока во всей цепи, вт;

Е- э. д. с. источника, в;

I-величина тока в цепи, а.

В общем виде электрическая цепь состоит из внешнего участка (нагрузки) с сопротивлением R и внутреннего участка с сопротивлением R0 (сопротивлением источника тока).

электрическая цепь

 

 

 

 

 

 

 

 Заменяя в выражении полной мощности величину э. д. с. через напряжения на участках цепи, получим

общая мощность 

 

 

 Величина UI соответствует мощности, развиваемой на внешнем участке цепи (нагрузке), и называется полезной мощностью  Pпол=UI.

Величина UoI соответствует мощности, бесполезно расходуемой внутри источника, Ее называют мощностью потерь Po=UoI.

Таким образом, полная мощность равна сумме полезной мощности и мощности потерь Pоб=Pпол+P0.

 Отношение полезной мощности к полной мощности, развиваемой источником, называется коэффициентом полезного действия, сокращенно к. п. д.,и обозначается η.

Из определения следует

коэффициент полезного действия

 

 

При любых условиях коэффициент полезного действия η ≤ 1.

Если выразить мощности через величину тока и сопротивления участков цепи, получим

Image

 

 

 

 Таким образом, к. п. д. зависит от соотношения между внутренним сопротивлением источника и сопротивлением потребителя.

Обычно электрический к. п. д. принято выражать в процентах.

Image

 

 

 

Для практической электротехники особый интерес представляют два вопроса:

1. Условие получения наибольшей полезной мощности

2. Условие получения наибольшего к. п. д.

Условие получения наибольшей полезной мощности (мощности в нагрузке)

Наибольшую полезную мощность( мощность на нагрузке) электрический ток  развивает в том случае, если сопротивление нагрузки равно сопротивлению источника тока.

Эта наибольшая мощность равна половине всей мощности (50%) развиваемой источником тока во всей цепи.

Половина мощности развивается на нагрузке и половина развивается на внутреннем сопротивлении источника тока.

Если будем уменьшать сопротивление нагрузки, то мощность развиваемая на нагрузке будет уменьшаться а мощность развиваемая на внутреннем сопротивлении источника тока будет увеличиваться.

Если сопротивление нагрузки равно нулю то ток в цепи будет максимальным, это режим короткого замыкания (КЗ). Почти вся мощность будет развивается на внутреннем сопротивлении источника тока. Этот режим опасен для источника тока а также для всей цепи.

Если сопротивление нагрузки будем увеличивать, то ток в цепи будет уменьшатся, мощность на нагрузке также будет уменьшатся. При очень большом сопротивлении нагрузки тока в цепи вообще не будет. Это сопротивление называется бесконечно большим. Если цепь разомкнута то ее сопротивление бесконечно большое. Такой режим называется режимом холостого хода.

  Таким образом, в режимах, близких к короткому замыканию и к холостому ходу, полезная мощность мала в первом случае за счет малой величины напряжения, а во втором за счет малой величины тока.

 

Условие получения наибольшего к. п. д коэффициента полезного действия

Коэффициент полезного действия (к. п. д.) равен 100% при холостом ходе ( в этом случае полезная мощность не выделяется, но в то же время и не затрачивается мощность источника).

По мере увеличения тока нагрузки  к. п. д. уменьшается по прямолинейному закону.

В режиме короткого замыкания к. п. д. равен нулю ( полезной мощности нет, а мощность развиваемая источником, полностью расходуется внутри него).

Подводя итоги вышеизложенному, можно сделать выводы.

Условие получения максимальной полезной мощности( R=R0) и условие получения максимального к. п. д. (R=∞) не совпадают. Более того, при получении от источника максимальной полезной мощности ( режим согласованной нагрузки) к. п. д.составляет 50%, т.е. половина развиваемой  источником мощности бесполезно затрачивается внутри него.

В мощных электрических установках режим согласованной нагрузки является неприемлемым, так как при этом происходит бесполезная затрата больших мощностей. Поэтому для электрических станций и подстанций режимы работы генераторов, трансформаторов, выпрямителей рассчитываются так, чтобы обеспечивался высокий к. п. д. ( 90% и более).

Иначе обстоит дело в технике слабых токов. Возьмем, например, телефонный аппарат. При разговоре перед микрофоном в схеме аппарата создается электрический сигнал мощностью около 2 мвт. Очевидно, что для получения наибольшей дальности связи необходимо передать в линию как можно большую мощность, а для этого требуется выполнить режим согласованного включения нагрузки. Имеет ли в данном случае существенное значение к. п. д.? Конечно нет, так как  потери энергии исчисляются долями или единицами милливатт.

Режим согласованной нагрузки применяется в радиоаппаратуре. В том случае, когда согласованный режим при непосредственном соединении генератора и нагрузки не обеспечивается, применяют меры согласования их сопротивлений.

 

 

Комментарии 

 
+23 #1 zybrila 24.02.2011 03:22
Очень пригодилось!!! Спасибо огромное!!! ;-)
 
 
+15 #2 Илья 08.03.2011 00:27
Намного понятнее чем на других сайтах большое СПАСИБО!!!!
 
 
+5 #3 Selgin 19.04.2011 22:52
Поверхностно, но открыто, отрывочно, но по делу. Хорошая работа.
 
 
+8 #4 Абитуриент 13.05.2011 22:11
Пригодилось! Спасибо! :roll:
 
 
+5 #5 Владикслав 28.06.2011 21:03
спасибо, доступно объяснили.
 
 
+5 #6 Роман 30.09.2011 08:06
Спасибо большое! Очень пригодилось.
 
 
+5 #7 Марина 18.10.2011 06:52
Сегодня сдавать ответы, а в лекции ничего путного нет :sad: А тут ваш сайт и нужные формулки! ;-) спасибо большое!!!
 
 
+5 #8 я 14.11.2011 19:20
хорошо написано :roll:
 
 
+3 #9 Андрюха 24.11.2011 21:04
Очень пригодилось, большое спасибо :roll:
 
 
+6 #10 ФизиК 18.02.2012 13:30
Ну все предельно понятно Потому что сам до этого додумалься:-) Но я тут решаю задачку там сказано что В цепи с постоянным напряжение в ключили реостат.И при двух известных значениях 4 и 6 ом полезный коэффицент полезной мощности одинаков.И надо найти внутреннее сопротивление источника тока.А при использовании вот найденной тут формулы выходить что одинаковые КПД бывают тока в одном положении.Вот я и думаю :-? КТО ОШИБСЯ!!! Если есть какие нибудь идеи поделитесь)
 

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи

< Пред.   След. >
Похожие материалы: