Источник ЭДС и источник тока

 

Источник энергии представляет собой источник ЭДС, имеющий внутреннее сопротивление r. К клеммам источника подключена нагрузка сопротивлением R. Источник ЭДС также называется: источник напряжения или генератор.

Схема источника энергии и подключённая к ней нагрузка показаны на рисунке 1.12. Она хорошо известна из курса физики средней школы.

 

 

В соответствии с законом Ома для полной цепи:

 

E = I (R+r) = IR + Ir = U + Ir

I = E/(R+r)

 

Напряжение на нагрузке U меньше напряжения ЭДС Е на величину Ir. Таким образом, на внутреннем сопро-тивлении r теряется полезная мощность.

 

Важными являются два состояния цепи.

1)R→ ∞ => I=0=> U=E– режим холостого хода (ХХ).

2)R→ 0 => U = 0, I = Е/r = I_кз – режим короткого замыкания (КЗ), ток I_кз называется ток короткого замыкания.

В обоих случаях мощность на нагрузке не выделяется.

В подавляющем большинстве случаев потребитель использует выходное напряжение U, поэтому, чтобы на внутреннем сопротивлении r не терялась мощность, желательно выполнение условия r « R, т. е. сопротивление нагрузки R должно быть велико.

Схему реального источника ЭДС можно заменить эквивалентной схемой источника тока, как показано на рисунке 1.13.

 

 

Источник тока J даёт ток, который не зависит от сопротивления нагрузки и всегда равен J. Рассмотрим, как преобразовать схему 1.12 в схему 1.13.

 

Как было показано раньше, E = U + Ir. Разделим обе части на r. Получим:

E/r = U/r + I.

В схеме на рис. 13: J = I₀ + I

Таким образом, схемы будут эквивалентны, если

J = E/r = I_кз

 

Чтобы уменьшить потери энергии на внутреннем сопротивлении r, нужно выполнение условия r »R.

Идеальный источник ЭДС обладает следующими свойствами:

1) Внутреннее сопротивление равно нулю: r = 0;

2) Напряжение на зажимах идеального источника ЭДС всегда равно Е и не зависит от сопротивления нагрузки R;

3) Ток через источник ЭДС определяется только сопротивлением нагрузки R: I = E/R;

4) Для идеального источника ЭДС невозможен режим короткого замыкания (т. к. при r = 0, I = ∞ );

5) Идеальный источник ЭДС невозможно преобра-зовать в идеальный источник тока.

Идеальный источник тока

 

Свойства идеального источника тока:

 

1) Внутреннее сопротивление идеального источника тока бесконечно: r = ∞;

2) Ток через идеальный источник тока всегда равен J и не зависит от сопротивления нагрузки R;

3) Напряжение на нагрузке определяется только сопротивлением нагрузки R: U = JR;

4) Для идеального источника тока невозможен режим холостого хода (т. к. при r = ∞, U= Jr = ∞ );

5) Идеальный источник тока невозможно преобразо-вать в идеальный источник ЭДС.

 

Идеальных источников тока и напряжения не существует, однако, во многих случаях, источник энергии можно считать идеальным. При r « R можно считать источник идеальным источником ЭДС, а при r » R – идеальным источником тока.

 

Соединение источников ЭДС

 

Несколько последовательно соединённых источников ЭДС можно заменить одним эквивалентным источником, как показано на рисунке 1.14.

Внутреннее сопротивление эквивалентного источ-ника R_экв, как обычно при последовательном соединении, равно сумме внутренних сопротивлений всех источников.

R_экв = R₁ + R₂+ R₃

Напряжение эквивалентного источника ЭДС равно алгебраической сумме источников. При совпадении направлений – знак «+», в противном случае – знак «-». В данном случае:

Е_экв = Е₁ - Е₂ + Е₃

 

В случае идеальных источников ЭДС, очевидно, все сопротивления равны нулю и R_экв= 0.

 

Параллельное соединение идеальных источников ЭДС невозможно по определению. В случае реальных ис-точников аналогично: несколько параллельно соединён-ных источников ЭДС можно заменить одним эквива-лентным источником, как показано на рисунке 1.15.

 

	Рисунок 1.15 - Параллельное соединение нескольких источников ЭДС

 

Внутреннее сопротивление эквивалентного источ-ника R_экв, определяется как обычно при параллельном соединении. Эквивалентная проводимость равна сумме проводимостей всех источников.

G_экв = = G₁+ G₂+ G₃, R_экв = 1/ G_экв

Эквивалентная ЭДС определяется по следующей формуле (в математике обычно используется термин «средневзвешенное значение»):

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. II. Исторические источники современного кризиса и перспективы на будущее
2. II. Философия Древнего Востока
3. S 47. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫМИ ПОТОКАМИ
4. Абсолютная рента: ее источник.
5. Алгоритм расчета разветвленных цепей переменного тока методом проводимости
6. Анализ электрических цепей постоянного тока с одним источником энергии
7. Базовые классы для работы с потоками
8. Башкиры и мадьяры в восточных источниках
9. Бортовые источники электропитания ИПП-6, ИПП-10
10. Бюджетный дефицит и источники финансирования.
11. В задачи источниковедения входит
12. В340Ф30 Станок токарно-револьверный с ЧПУ