Потужність, що розвивається джерелом струму у всьому ланцюгу, називається повною потужністю.

Вона визначається за формулою

де P про -повна потужність, що розвивається джерелом струму у всьому ланцюзі, вт;

Е-е. д. с. джерела, в;

I-величина струму в ланцюзі, а.

У загальному виглядіелектричний ланцюг складається із зовнішньої ділянки (навантаження) з опором Rта внутрішньої ділянки з опором R 0(Опір джерела струму).

Замінюючи у вираженні повної потужності величину е. д. с. через напруги на ділянках ланцюга, отримаємо

Величина UIвідповідає потужності, що розвивається на зовнішній ділянці ланцюга (навантаженні), і називається корисною потужністю P підлога =UI.

Величина U o Iвідповідає потужності, яка марно витрачається всередині джерела, Її називають потужністю втрат P o =U o I.

Таким чином, повна потужність дорівнює сумі корисної потужності та потужності втрат P про = P підлогу + P 0.

Відношення корисної потужності до повної потужності, що розвивається джерелом, називається коефіцієнтом корисної дії, скорочено к. п. д. і позначається η.

З визначення випливає

За будь-яких умов коефіцієнт корисної дії η ≤ 1.

Якщо виразити потужності через величину струму та опору ділянок ланцюга, отримаємо

Таким чином, к. п. д. залежить від співвідношення між внутрішнім опором джерела та опором споживача.

Зазвичай електричний к. п. д. прийнято виражати у відсотках.

Для практичної електротехніки особливий інтерес становлять два питання:

1. Умова отримання найбільшої корисної потужності

2. Умова отримання найбільшого к. п. д.

Умови отримання найбільшої корисної потужності (потужності в навантаженні)

Найбільшу корисну потужність (потужність на навантаженні) електричний струм розвиває в тому випадку, якщо опір навантаження дорівнює опору джерела струму.

Ця найбільша потужність дорівнює половині всієї потужності (50%) джерелом струму, що розвивається, у всьому ланцюгу.

Половина потужності розвивається на навантаженні і половина розвивається на внутрішньому опорі джерела струму.

Якщо будемо зменшувати опір навантаження, то потужність, що розвивається на навантаженні буде зменшуватися, а потужність розвивається на внутрішньому опорі джерела струму буде збільшуватися.

Якщо опір навантаження дорівнює нулю то струм у ланцюзі буде максимальним, це режим короткого замикання (КЗ) . Майже вся потужність розвивається на внутрішньому опорі джерела струму. Цей режим небезпечний для джерела струму і для всього ланцюга.

Якщо опір навантаження будемо збільшувати, то струм в ланцюзі буде зменшаться, потужність навантаження також буде зменшуватися. При дуже великому опорі навантаження струму ланцюга взагалі буде. Цей опір називається нескінченно великим. Якщо ланцюг розімкнуто, то його опір нескінченно великий. Такий режим називається режимом холостого ходу.

Таким чином, в режимах, близьких до короткого замикання і холостого ходу, корисна потужність мала в першому випадку за рахунок малої величини напруги, а в другому за рахунок малої величини струму.

Умова отримання найбільшого к. п. д. коефіцієнта корисної дії

Коефіцієнт корисної дії (к. п. д.) дорівнює 100% при неодруженому ході (у цьому випадку корисна потужність не виділяється, але в той же час і не витрачається потужність джерела).

У міру збільшення струму навантаження к. п. д. зменшується прямолінійним законом.

У режимі короткого замикання к. п. д. дорівнює нулю (корисної потужності немає, а потужність джерела, що розвивається, повністю витрачається всередині нього).

Підсумовуючи вищевикладене, можна зробити висновки.

Умова отримання максимальної корисної потужності (R=R 0) та умова отримання максимального к. п. д. (R=∞) не збігаються. Більше того, при отриманні від джерела максимальної корисної потужності (режим узгодженого навантаження) к. п. д. становить 50%, тобто. половина потужності, що розвивається, марно витрачається всередині нього.

У потужних електричних установках режим узгодженого навантаження є неприйнятним, тому що при цьому відбувається марна витрата великих потужностей. Тому для електричних станцій та підстанцій режими роботи генераторів, трансформаторів, випрямлячів розраховуються так, щоб забезпечувався високий к. п. д. (90% і більше).

Інакше справа в техніці слабких струмів. Візьмемо, наприклад, телефон. Під час розмови перед мікрофоном у схемі апарату створюється електричний сигнал потужністю близько 2 мВт. Очевидно, що для отримання найбільшої дальності зв'язку необхідно передати в лінію якомога більшу потужність, а для цього потрібно виконати режим узгодженого навантаження. Чи має в даному випадку важливе значення к. п. д.? Звичайно ні, оскільки втрати енергії обчислюються частками або одиницями мілліват.

Режим узгодженого навантаження застосовується у радіоапаратурі. У разі, коли узгоджений режим при безпосередньому з'єднанні генератора і навантаження не забезпечується, застосовують заходи узгодження їх опорів.

Мета роботи: визначити ЕРС джерела постійного струму шляхом компенсації, корисну потужність і ККД залежно від опору навантаження.

Устаткування: джерело струму, джерело стабілізованої напруги, магазин опору, міліамперметр, гальванометр.

ТЕОРЕТИЧНЕ ВСТУП

Джерела струму – це пристрої, у яких відбувається перетворення різних видівенергії (механічної, хімічної, теплової) до електричної енергії. У джерелах струму відбувається поділ електричних зарядів різного знаку. Тому якщо джерело замкнути на навантаження, наприклад на провідник, то по провіднику потече електричний струм, спричинений рухом зарядів під дією електростатичного поля. За напрямок струму прийнято напрямок руху позитивних зарядів. Тобто струм потече від позитивного джерела полюса через провідник до негативного. Але через джерело заряди рухаються проти сил електростатичного поля. Це може відбуватися лише під дією сил не електростатичної природи, так званих сторонніх сил. Наприклад, магнітної сили Лоренца у генераторах електростанцій, сил дифузії у хімічних джерелах струму.

Характеристикою джерела струму є електрорушійна сила – ЕРС. Вона дорівнює відношенню роботи сторонніх сил до величини перенесеного заряду:

Розглянемо електричний ланцюг із джерела струму з внутрішнім опором rзамкненого на навантаження опором R. За законом збереження енергії робота сторонніх сил при нерухомих провідниках перетворюється на теплоту, що виділяється на навантаженні та внутрішньому опорі самого джерела. Відповідно до закону Джоуля – Ленца теплота, що виділяється у провіднику, дорівнює добутку квадрата сили струму на опір і час перебігу струму. Тоді . Після скорочення на Jtотримаємо, що сила струму в ланцюзі дорівнює відношенню ЕРС до повного опору електричного кола:

. (2)

Це закон Ома для повного кола. За відсутності струму через джерело падіння напруги на внутрішньому опорі відсутня і ЕРС дорівнює напрузі між полюсами джерела. Одиницею виміру ЕРС, як і напруги, є вольт (В).

ЕРС можна виміряти різними методами. Якщо, у найпростішому випадку, вольтметр з опором Rприєднати до полюсів джерела із внутрішнім опором r, то, згідно із законом Ома, показання вольтметра будуть . Це менше, ніж ЕРС, на величину падіння напруги на внутрішньому опорі.

У компенсаційному методі вимірювання ЕРС струм через джерело не тече (рис. 1). Якщо за допомогою регулятора блоку живлення БП підібрати напругу на магазині опорів Rточно рівним ЕРС джерела, то струм через джерело та через гальванометр Гне потече. Тоді ЕРС джерела дорівнюватиме падінню напруги на магазині опорів

Е = J R. (3)

Корисна потужність джерела струму при нерухомих провідниках - це теплова потужність, що виділяється на навантаженні. За законом Джоуля - Ленца Р = J 2 R. Підставивши силу струму, згідно із законом Ома (2), отримаємо формулу залежності корисної потужності від опору навантаження:

. (4)

У режимі короткого замикання за відсутності навантаження, коли R= 0, вся теплота виділяється на внутрішньому опорі та корисна потужність дорівнює нулю (рис. 2). Зі збільшенням опору навантаження, поки R<<r,корисна потужність зростає майже прямо пропорційно опору R. З подальшим зростанням опору навантаження настає обмеження сили струму, і потужність, досягнувши максимуму, починає спадати. При великих значеннях опору навантаження ( R>>r), потужність зменшується обернено пропорційно опору, прагнучи до нуля при розриві ланцюга.

Максимум потужності відповідає умові рівності нулю першої похідної теплової потужності по опору. Продиференціювавши (4), отримаємо

. Звідси випливає, що корисна потужність максимальна, якщо R = r.Підставивши в (4), отримаємо

Робота джерела струму характеризується коефіцієнтом корисної дії. Це, за визначенням, ставлення корисної роботи до роботи джерела струму: . Після скорочення формула ККД набуде вигляду

.(5)

У режимі короткого замикання при R= 0, ККД дорівнює нулю, оскільки дорівнює нулю корисна потужність. Зі зростанням опору навантаження ККД зростає і прагне до 100% при великих значеннях опорах ( R>>r).

ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Встановити перемикач режиму роботи положення «ЕРС». Встановити на магазині опір 500 Ом, межа вимірювання міліамперметра 3 мА. На короткий час натиснути кнопку Доі помітити, як стрілка гальванометра відхиляється при протіканні струму від досліджуваного джерела.

Включити блок живлення до мережі 220 В.

2. Натиснути кнопку Доувімкнення струму через гальванометр. Якщо стрілка гальванометра відхиляється так само, як при включенні джерела струму, то збільшуйте силу струму від блока живлення, контролюючи його по міліамперметру. Якщо стрілка відхиляється у зворотному напрямку, зменшуйте силу струму блока живлення. Записати значення опору та силу струму в табл. 1 .

Повторити вимірювання щонайменше п'ять разів, змінюючи опір не більше 500 – 3000 Ом. Результати записати у табл. 1

3. Встановити перемикач режиму вимірювання у положення «Потужність». Встановити опір магазину 500 Ом. Виміряти силу струму по міліамперметру. Результат записати у табл. 2.

Повторити вимірювання щонайменше п'ять разів, змінюючи опір в інтервалі 500 – 3000 Ом. Результати записати у табл. 2.

Вимкнути блок живлення від мережі.

Таблиця 2

5. Оцінити випадкову похибку виміру ЕРС за формулою похибки прямих вимірів , де n- Число вимірювань.

9. Побудувати графіки залежності корисної потужності та ККД від опору навантаження. Розмір графіка щонайменше половини сторінки. На осях координат вказати рівномірний масштаб. Біля точок провести плавні криві так, щоб відхилення точок від ліній були мінімальними.

10. Зробити висновки. Записати результат Е = ± d E, Р = 90%.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Поясніть роль джерела струму в електричному ланцюзі. Дайте визначення електрорушійної сили джерела струму (ЕРС).

2. Виведіть, використовуючи закон збереження енергії, та сформулюйте закон Ома для повного ланцюга.

3. Поясніть суть компенсаційного методу вимірювання ЕРС. Чи можна виміряти ЕРС джерела струму вольтметром?

4. Виведіть формулу для корисної потужності джерела струму. Намалюйте графік залежності корисної потужності від величини опору навантаження, поясніть цю залежність.

5. Визначте умову максимальної потужності джерела струму.

6. Виведіть формулу ККД джерела струму. Зобразіть графік залежності ККД від опору джерела струму. Поясніть цю залежність.

При підключенні електроприладів до електромережі зазвичай має значення потужність і ККД самого електроприладу. Але при використанні джерела струму в замкнутому ланцюзі важлива корисна потужність, яку він видає. Як джерело можуть застосовуватись генератор, акумулятор, батарея або елементи сонячної електростанції. Для розрахунків це важливого значення немає.

Параметри джерела живлення

При підключенні електроприладів до електроживлення та створенні замкнутого ланцюга, крім енергії Р, що споживається навантаженням, враховуються такі параметри:

Роб. (Повна потужність джерела струму), що виділяється на всіх ділянках ланцюга;
ЕРС - напруга, що виробляється елементом живлення;
Р (корисна потужність), що споживається всіма ділянками мережі, крім джерела струму;
Ро (потужність втрат), витрачена всередині батареї чи генератора;
внутрішній опір елемента живлення;
ККД джерела електроживлення.

Увага!Не слід плутати ККД джерела та навантаження. При високому коефіцієнті батареї в електроприладі він може бути низьким через втрати у проводах або самому пристрої, а також навпаки.

Про це докладніше.

Повна енергія ланцюга

При проходженні електричного струму з ланцюга виділяється тепло, чи відбувається інша робота. Акумулятор чи генератор не є винятком. Енергія, виділена на всіх елементах, включаючи дроти, називається повною. Вона розраховується за формулою Роб. = Ро. + Рпол., де:

Роб. - Повна потужність;
Ро. - Внутрішні втрати;
Рпол. - Корисна потужність.

Увага!Поняття про повну потужність використовується не тільки в розрахунках повного ланцюга, але також у розрахунках електродвигунів та інших пристроїв, що споживають разом з активною реактивною енергією.

ЕРС, або електрорушійна сила, - напруга, що виробляється джерелом. Виміряти його можна лише у режимі Х.Х. (Холостого ходу). При підключенні навантаження та появі струму від значення ЕРС віднімається Uо. - Втрати напруги всередині живильного пристрою.

Корисна потужність

Корисною називають енергію, виділену у всьому ланцюгу, крім живильного пристрою. Вона обчислюється за такою формулою:

“U” – напруга на клемах,
"I" - струм у ланцюзі.

У ситуації, коли опір навантаження дорівнює опору джерела струму, вона максимальна і дорівнює 50% повної.

При зменшенні опору навантаження струм у ланцюгу зростає разом із внутрішніми втратами, а напруга продовжує падати, і при досягненні нуля струм буде максимальним і обмеженим тільки Rо. Це режим К.З. - Короткого замикання. При цьому енергія втрат дорівнює повній.

При зростанні опору навантаження струм та внутрішні втрати падають, а напруга зростає. При досягненні нескінченно великої величини (розрив мережі) і I=0 напруга дорівнюватиме ЕРС. Це режим Х.Х. - Неодруженого ходу.

Втрати всередині джерела живлення

Акумулятори, генератори та інші пристрої мають внутрішній опір. При протіканні через них струму виділяється енергія втрат. Вона розраховується за такою формулою:

де "Uо" - падіння напруги всередині приладу або різниця між ЕРС та вихідною напругою.

Внутрішній опір джерела живлення

Для розрахунку втрат Ро. необхідно знати внутрішній опір пристрою. Це опір обмоток генератора, електроліту в акумуляторі або з інших причин. Виміряти його мультиметром не завжди можливо. Доводиться користуватися непрямими методами:

при включенні приладу в режимі холостого ходу вимірюється Е (ЕРС);
при підключеному навантаженні визначаються Uвих. (вихідна напруга) та струм I;
розраховується падіння напруги всередині пристрою:

обчислюється внутрішній опір:

Корисна енергія Р та ККД

Залежно від конкретних завдань, потрібна максимальна корисна потужність Р або максимум ККД. Умови для цього не збігаються:

Р максимальна при R = Ro, у своїй ККД = 50%;
ККД 100% у режимі Х.Х., при цьому Р=0.

Отримання максимальної енергії на виході пристрою живлення

Максимум Р досягається за умови рівності опорів R (навантаження) та Ro (джерела електроенергії). І тут ККД = 50%. Це режим узгодженого навантаження.

Крім нього можливі два варіанти:

Опір R падає, струм у ланцюзі збільшується, при цьому зростають втрати напруги Uo і Ро всередині пристрою. У режимі К.З. (короткого замикання) опір навантаження дорівнює “0”, I і Ро максимальні, а ККД також 0%. Цей режим небезпечний для акумуляторів та генераторів, тому не використовується. Виняток становлять зварювальні генератори, що практично вийшли з використання і автомобільні акумулятори, які під час запуску двигуна і включенні стартера працюють у режимі, близькому до “К.З.”;
Опір навантаження більше внутрішнього. І тут струм і потужність навантаження Р падають, і за нескінченно великому опорі вони дорівнюють “0”. Це режим Х.Х. (Холостого ходу). Внутрішні втрати в режимі, близькому до ХХ, дуже малі, і ККД близький до 100%.

Отже, “Р” максимальна за рівності внутрішнього і зовнішнього опорів і мінімальна інших випадках рахунок високих внутрішніх втрат при К.З малого струму як Х.Х.

Режим максимальної корисної потужності при ефективності 50% застосовується в електроніці за слабких струмів. Наприклад, телефонному апараті Рвых. мікрофона – 2 мл, і важливо максимально передати її в мережу, жертвуючи при цьому ККД.

Досягнення максимального ККД

Максимальна ефективність досягається як Х.Х. рахунок відсутності втрат потужності всередині джерела напруги Ро. У разі зростання струму навантаження ККД лінійно зменшується й у режимі К.З. дорівнює "0". Режим максимальної ефективності використовується в генераторах електростанцій, де узгоджене навантаження, максимальне корисне Ро і ККД 50% непридатні через великі втрати, що становлять половину всієї енергії.

Коефіцієнт корисної дії навантаження

Ефективність електроприладів не залежить від батареї та ніколи не досягає 100%. Виняток становлять кондиціонери та холодильники, що працюють за принципом теплового насоса: охолодження одного радіатора відбувається за рахунок нагрівання іншого. Якщо не зважити на цей момент, то ККД виходить вище 100%.

Енергія витрачається не лише на виконання корисної роботи, а й на нагрівання проводів, тертя та інші види втрат. У світильниках, крім ККД самої лампи, слід звернути увагу на конструкцію відбивача, в нагрівачах повітря - на ефективність нагрівання приміщення, а в електродвигуна - cos φ.

Знання корисної потужності елемента електроживлення необхідне виконання розрахунків. Без цього неможливо досягти максимальної ефективності роботи усієї системи.

Відео

Потужність технічного обладнанняабо енергетичних установок (апаратів, агрегатів), що віддається ними для здійснення роботи, зазначена в їх технічні характеристики. Але це не означає, що вся вона використовується за прямим призначенням для досягнення результату. Тільки корисна потужність витрачається виконання роботи.

Визначення та формула корисної потужності

Варто розглянути поняття корисної потужності та формулу на прикладі електричного кола. Та потужність, яку джерело живлення (ІП), зокрема струму, розвиває в замкненому ланцюгу, буде повною потужністю.

Ланцюг включає: джерело струму, що має ЕРС (E), зовнішній ланцюг з навантаженням R і внутрішній ланцюг ІП, опір якого R0. Формула повної (загальної) потужності дорівнює:

Тут I – це значення струму, що проходить ланцюга (А), а E – величина ЕРС (В).

Увага!Падіння напруги на кожному з ділянок дорівнює U і U0, відповідно.

Отже, формула набуде вигляду:

Pзаг = E * I = (U + U0) * I = U * I + U0 * I.

Видно, що значення твору U * I дорівнює потужності, що віддається джерелом на навантаженні, і відповідає корисній потужності Pпол.

Величина, що дорівнює добутку U0*I, відповідає потужності, що втрачається всередині ІП на нагрівання та подолання внутрішнього опору R0. Це потужність втрат P0.

Значення, що підставляються у формулу, показують, що сума корисної та втраченої потужностей складають загальну потужність ІП:

Pзаг = Pпол + P0.

Важливо!При роботі будь-якого апарату (механічного або електричного) корисною потужністю буде та, яка залишиться для здійснення потрібної роботи після подолання факторів, що викликають втрати (нагрів, тертя, сили, що протидіють).

Параметри джерела живлення

Насправді часто доводиться думати, якою має бути потужність джерела струму, скільки потрібно ват (вт) чи кіловат (квт) задля забезпечення безперебійної роботипристрої. Для розуміння суті потрібно мати уявлення про такі поняття, що застосовуються у фізиці, як:

повна енергія ланцюга;
ЕРС та напруга;
внутрішній опір джерела живлення;
втрати усередині ІП;
корисна потужність.

Незалежно від того, яку енергію видає джерело (механічну, електричну, теплову), його потужність повинна підбиратися з невеликим запасом (5-10%).

Повна енергія ланцюга

При включенні в ланцюг навантаження, яке споживатиме енергію від джерела струму (ІТ), струм буде виконувати роботу. Енергія, що виділяється на всіх включених у ланцюг споживачах та елементах ланцюга (проводи, електронні компоненти тощо), зветься повним. Джерело енергії може бути будь-яким: генератор, акумулятор, тепловий котел. Цифра значення повної енергії складатиметься з енергії, що витрачається джерелом на втрати, та кількості, що витрачається на виконання конкретної роботи.

ЕРС та напруга

У чому різниця між цими двома поняттями?

ЕРС – електрорушійна сила, це напруга, яку сторонні сили (хімічна реакція, електромагнітна індукція) створюють усередині джерела струму (ІТ). ЕРС – це сила переміщення електричних зарядів у ІТ.

До відома.Виміряти значення E (ЕРС) можна лише в режимі холостого ходу (х.х.). Підключення будь-якого навантаження викликає втрату напруги всередині ІП.

Напруга (U) – фізична величина, що є різницею потенціалів ϕ1 і ϕ2 на виході джерела напруги (ІН).

Корисна потужність

Визначення поняття повної потужності застосовують як щодо електричних ланцюгів. Воно застосовується і до електродвигунів, трансформаторів та інших пристроїв, здатних споживати, як активну, так і реактивну складову енергії.

Втрати всередині джерела живлення

Подібні втрати відбуваються на внутрішньому опорі двополюсника. У акумулятора це опір електроліту, у генератора – обмотувальний опір, дроти висновків якого виходять із корпусу.

Внутрішній опір джерела живлення

Взяти і просто виміряти R0 тестером не вдасться, дізнатися його обов'язково потрібно для обчислення втрат Р0. Тому застосовують непрямі методи.

Непрямий метод визначення R0 полягає в наступному:

у режимі х.х. вимірюють E (В);
при включеному навантаженні Rн (Ом) вимірюють Uвих (В) та струм I (А);
падіння напруги всередині джерела вважають за формулою:

На останньому етапі знаходять R0 = U0/I.

Взаємозв'язок корисної потужності та ККД

Коефіцієнт корисної дії (ККД) - величина безрозмірна, чисельно виражається у відсотках. ККД позначають буквою η.

Формула має вигляд:

А – корисна робота(Енергія);
Q – витрачена енергія.

У міру збільшення ККД у різних двигунах допустимо побудувати наступну лінійку:

електродвигун – до 98%;
ДВЗ – до 40%;
парова турбіна – до 30%.

Щодо потужності, ККД дорівнює відношенню корисної потужності до повної потужності, яку видає джерело. У будь-якому випадку η ≤ 1.

Важливо!ККД і Рпол не одне й те саме. У різних робочих процесах досягають максимуму або одного, або іншого.

Отримання максимальної енергії на виході ІП

До відома.Щоб збільшити ККД підйомних кранів, нагнітальних насосів чи двигунів літаків, потрібно зменшити сили тертя механізмів чи опору повітря. Цього досягають застосуванням різноманітних мастил, встановленням підшипників підвищеного класу (замінивши ковзання коченням), зміною геометрії крила тощо.

Максимальна енергія або потужність на виході ІП може бути досягнута за узгодженням опору навантаження Rн і внутрішнього опору R0 ІП. Це означає, що Rн = R0. І тут ККД дорівнює 50%. Це цілком прийнятно для малоточних ланцюгів та радіотехнічних пристроїв.

Однак, цей варіант не підходить для електричних установок. Щоб марно не витрачалися великі потужності, режим експлуатації генераторів, випрямлячів, трансформувавши і електродвигунів такий, що к.п.д. наближається до 95% і від.

Досягнення максимального ККД

Формула ККД джерела струму має вигляд:

η = Pн/Pзаг = R/Rн+r,

Pн - потужність навантаження;
Pзаг - загальна потужність;
R – повний опір ланцюга;
Rн - опір навантаження;
r – внутрішній опір ІТ.

Як видно з графіка, зображеного на рис. вище, потужність Pн зі зменшенням струму в ланцюзі прагне нуля. ККД, у свою чергу, досягне максимального значення, коли ланцюг буде розімкнуто, і струм дорівнює нулю, при короткому замиканні в ланцюзі стане рівним нулю.

Якщо звернутися до елементарного теплового двигуна, що складається з поршня та циліндра, то у нього ступінь стиснення дорівнює ступеню розширення. Підвищення ККД такого двигуна можливе у разі:

спочатку високих параметрів: тиску та температури робочого тіла перед початком розширення;
наближення їх значень до параметрів довкілляпісля закінчення розширення.

Досягнення ηmax доступне лише при найбільш ефективній зміні тиску робочого компонента в обертальний рухвалу.

До відома.Термічний коефіцієнт корисної дії підвищується з підвищенням частки теплоти, що подається до робочого тіла, яка перетворюється на роботу. Тепла, що подається, ділиться на два види енергії: внутрішня у вигляді температури і енергія тиску.

Механічну роботу, по суті, здійснює лише другий вид енергії. Це породжує цілий ряд мінусів, що гальмують процес підвищення ККД:

деяка частина тиску йде на зовнішнє середовище;
досягнення максимального коефіцієнта корисної дії неможливе без збільшення відсотка використання енергії тиску для перетворення на роботу;
не можна підняти ККД теплових двигунів, не змінюючи S поверхні застосування тиску, і без видалення цієї поверхні від точки обертання;
використання тільки газоподібного робочого тіла не сприяє підвищенню теплових двигунів.

Для досягнення високого коефіцієнта корисної дії теплового двигуна слід визначатися з рядом рішень. Цьому сприяють такі моделі пристрою:

ввести до циклу розширення ще одне робоче тіло з іншими фізичними властивостями;
найповніше перед розширенням використовувати обидва види енергії робочого тіла;
здійснювати генерацію додаткового робочого тіла прямо при розширенні газоподібного.

Інформація.Всі доробки двигунів внутрішнього згоряння у вигляді: нагнітача турбонадува, організації багаторазового або розподіленого упорскування, а також підвищення вологості повітря, доведення палива при упорскуванні до стану пари, не дали відчутних результатів різкого підвищення ККД.

Коефіцієнт корисної дії навантаження

Якою б не була потужність джерела, ккд електроприладів ніколи не дорівнюватиме 100%.

Виняток.Принцип теплового насоса, застосовуваний у роботі холодильників та кондиціонерів, наближає їх ККД до 100%. Там нагрівання одного радіатора призводить до охолодження іншого.

В іншому випадку енергія йде на сторонні ефекти. Щоб зменшити цю витрату, слід звертати увагу на супутні фактори:

при облаштуванні освітлення – на конструкцію світильників, пристрій відбивачів та колір забарвлення приміщень (відбиваючий або світлопоглинаючий);
при організації опалення – на теплоізоляцію тепловодів, встановлення рекупераційних витяжних пристроїв, утеплення стін, стелі та підлоги, монтаж якісних віконних склопакетів;
при організації електропроводки – правильно підбирати марку і переріз провідників відповідно до майбутнього навантаження;
при монтажі електродвигунів, трансформаторів та інших споживачів змінного струму – значення cosϕ.

Зниження витрат на втрати однозначно призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії під час здійснення джерелом енергії роботи на навантаження.

Зниження впливу факторів, що викликають втрати потужності, збільшує відсоток корисної потужності, необхідної для роботи. Це можливо при виявленні причин втрат та їх усуненні.