最も単純な電気回路における電力比

この記事では、電気回路の最適な動作モードを実現するために、ソースとレシーバーのパラメーターの比率がどのようなものであるべきかを理解します。電力比は、低電流テクノロジにとっても重要です。原則として、これらの質問は例を参考にして解決できます。 最も単純な電気回路.

この回路は、電気エネルギーを生成する EMF E と内部抵抗 Rwatt を備えた直流電源と、負荷抵抗 Rn を備えたエネルギー受信器で構成されています。

米。 1. 最も単純な回路における電力比を説明する回路図

発生源には内部抵抗があるため、発生する電気エネルギーの一部は熱エネルギー自体に変換されます。

図の回路に流れる電流は次のようになります。 1

この式に基づいて、受信機の電力 (電気エネルギーを他の種類に変換する電力) を決定します。

同様に、電源での電力損失は次のようになります。

ソースの電力は、ソースとレシーバーで他のタイプに変換された電力の合計に等しくなければなりません。 (すべての回路と同様に) 電力バランスが必要です。

端子電圧 U を電力 Pn の式に入力することもできます。

受信電力:

受信電力（有効）と開発電力の比として定義される性能係数（COP）:

この式は、効率が負荷抵抗と内部抵抗の比に依存することを示しています。これらの抵抗の値は、電源によって発生する電力の配分の決定要因となります。

電力 Pn は有用であると考えられるべきであり、電源 Pvt での電力損失は電源の加熱のみを決定するため、対応するエネルギーは非生産的に消費されます。

Rn / Rvt 比が増加すると効率が増加します。

大きな効率値を得るには、比 Pn > Pwt を満たす必要があります。つまり、回路は に近いモードで動作する必要があります。 ソースアイドルモードへ.

実際には、高効率と電力整合という 2 つの異なる電力比要件を設定できます。高効率に対する要件は、たとえば、大量のエネルギーを電線を介して伝送する必要がある場合や、このエネルギーを電気機械に変換する必要がある場合に設定されます。このような場合、効率がわずかに向上するだけでも大きな節約が得られます。

高エネルギーの使用は主に大電流技術の特徴であるため、この分野ではアイドルモードに近いモードで作業する必要があります。さらに、このようなモードで動作する場合、端子電圧はソース起電力とわずかに異なります。

低電流技術 (特に通信技術と測定技術) では、非常に低い電力源が使用されます。 内部抵抗… このような場合、電力伝送プロセスを特徴付ける効率は二次的に重要であることが多く、受信機が受信する電力の可能な最大値の要件が強調されます。

大電流技術では無駄な、あるいは有害なエネルギー変換が行われ、効率が向上することでエネルギー損失が削減されますが、低電流技術では、電気回路内の電力を正しく調整することでプラントやデバイスの使用効率が向上します。

EMF および内部抵抗データを含むソースから可能な最大受信電力 Pvmax を取得するための条件は次のとおりです。

このことから、受信機の最大電力の条件は、Rn = RВt という等式に従って満たされることがわかります。

したがって、受信機の抵抗と電源の内部抵抗が等しい場合、受信機が受信する電力は最大になります。

Rn = Rw の場合、

受信機が受信する電力については、次のようになります。

例。 助けを借りて 熱電変換器（熱電対） 内部抵抗 Rw = 5 オームの場合、0.05 mV / °C の電圧を取得できます。最大温度差は 200 °C です。指示電気デバイスが取得したい場合、どのような電気データ (抵抗、電力、電流) を取得する必要がありますかコンバータからの最大電力。

2 つの場合の解決策を教えてください。

a) デバイスがコンバータに直接接続されている。

b) デバイスは、長さ l = 1000 m、それぞれ断面積 C = 1 mm2 の 2 本の銅線を使用して接続されます。

答え。 熱電変換器の端子の最大電圧は、その EMF E = 200 * 0.05 = 10 mV に等しくなります。

この場合、回路に接続されている機器の表示は最大値（測定上限値）となる必要があります。

a) デバイスの電力を最大にするためには、デバイスとコンバータの抵抗を一致させる必要があります。この目的のために、熱電対の抵抗と等しいデバイスの抵抗を選択します。 Rn = Rt = 5 オーム。

デバイスの最大電力を求めます。

電流を決定します。

b) ワイヤの抵抗が無視できない場合は、熱電対と 2 本のワイヤで構成されるアクティブ 2 端子デバイスの合計内部抵抗を決定するときに考慮する必要があります。そうしないと、受信機と受信機の間に不整合が生じるためです。力に関する情報源。

比抵抗が 0.0178 μOhm-​​m であるとして、ワイヤの抵抗を求めてみましょう。

したがって、デバイスに必要な抵抗レベルは次のようになります。

この内部抵抗値で、デバイスの電力は最大になります。

回路電流:

得られた結果は、内部抵抗の値が低い電源を選択することが賢明であり、接続ワイヤの断面積が十分に大きい必要があることを示しています。

多くの場合、このような測定を実行する場合、受信側と送信側の一致の計算は、利用可能な測定器の中から、測定値の所定のまたは既知の最大値に対して最大の値が得られる測定器が選択されるという事実に帰着します。矢印のたわみを軽減できるため、最大のスケール読み取り精度が得られます。