Режимы работы источника Э.Д.С.

 

 

Рис.3.5. Схема реального источника ЭДС с нагрузкой.

 

1. Режим холостого хода (ключ S разомкнут) (рис 3.5). Напряжение холостого хода на выходе источника равно его ЭДС (U_ХХ = E), ток холостого хода равен нулю (I_ХХ = 0), т.к. сопротивление нагрузки равно бесконечности (R_Н = ¥ ), коэффициент полезного действия (К.П.Д.) при идеальном источнике ЭДС в этом режиме стремится к единице (h = 1).

 

2. Номинальный режим – это режим, на который рассчитывается источник, (ключ S замкнут). В этом режиме источник Е работает эф­фективно с точки зрения надёжности и экономичности

I_Н = I_НОМ = , U_ВЫХ = U_НОМ,

h = < 1.

3. Согласованный режим - режим, при котором в нагрузку отдаётся макси­мальная мощность.

Мощность источника: P_И=E× I

Мощность нагрузки: P_Н=U_НАГР× I_НАГР

I_НАГР = , U_НАГР = I_НАГР R_Н = R_Н, следовательно

P_Н = U_НАГР× I_НАГР = R_Н I² _НАГР = ( )² R_Н.

Вопрос: «При какой величине R_Н мощность в нагрузке будет иметь максимальное значение? », т.е. нужно определить экстремум функции P_Н(R_Н). Для этого возьмем производную от выражения P_н=R_н·I²=E²·R/(R+R)².

Максимальное значение мощности будет при =0. Это будет при R_н=R_вн .

К.П.Д: h=P_н/Pи=E²× R/(R_вн+Rн)²× (R_вн+Rн)/E²=R_н/(Rн+R_вн) =1/(1+R_вн/R_н)

Таким образом в согласованном режиме

P_напр=P_max=P_ист/2; U_н=E/2; I_н=I_к.з/2; R_н=R_вн; h=0.5

 

4. Режим короткого замыкания – режим, при сопротивлении нагрузки равном нулю.

В этом режиме: R_н=0, U_н=0, I_кз =E/R_вн, h=0, P_ист= P_вн= I_кз× E, P_н=0.

 

Рис. 3.6. Зависимость мощностей: источника, приемника и потерь от тока.

 

Как видно из рис 3.6 мощность потерь представляет собой параболу в соответствии с формулой P_вн= R_внI², а мощность источника – прямую линию в соответствии с формулой P_и= EI, тогда мощность нагрузки в соответствии с балансом мощностей P_и= P_вн+P_н, будет иметь вид перевёрнутой параболы, т.к. P_н= P_и-P_вн. Баланс мощностей, определение – «Сумма мощностей источников равна сумме мощностей приёмников и мощностей потерь».

 

 

Рис. 3.7. Внешняя характеристика реального источника Э.Д.С.

 

Внешняя характеристика реального источника ЭДС представляет собой падающую прямую линию в соответствии с формулой второго закона Кирхгофа U_н=E-U_вн=E-R_внI. Падение напряжения на внутреннем сопротивлении представляет собой растущую прямую линию U_вн=R_внI.

 

 

Рис. 3.8. Зависимость падений напряжений на источнике, приемнике и тока от величины сопротивления нагрузки.

 

На рис. 3.8 приведены зависимости падений напряжений на источнике, приемнике и тока от величины сопротивления нагрузки. Как видно эти зависимости имеют вид гиперболы. Действительно, в формуле E и R_вн - постоянные величины, а R_н – величина переменная, значит это уравнение гиперболы. График падения напряжения на внутреннем сопротивлении тоже представляет собой гиперболу, т.к. по закону Ома U_вн=R_внI_н, R_вн -

величина постоянная, а график I_н(R_н) – гипербола, значит и U_вн(R_вн) тоже – гипербола.

 

 

Вопросы по теме лекции.

 

 

1. Условие эквивалентности схем.

2. Эквивалентное сопротивление при последовательном сопротивлении оных, схема, формула.

3. Эквивалентное сопротивление при параллельном сопротивлении оных, схема, формула.

4. Преобразование реального источника ЭДС в эквивалентный источник тока. Схема, формула.

5. Преобразование реального источника тока в эквивалентный источник ЭДС. Схема, формула.

6. Преобразование треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду, схемы, формулы.

7. Преобразование сопротивлений, собранных по схеме «звезда» в эквивалентный треугольник, схемы, формулы.

8. Теорема об эквивалентном генераторе (Гельмгольца – Те Ве Нена), сема формула.

9. Теорема об эквивалентном источнике тока (Нортона).

10. Режимы работы источника ЭДС (типы).

11. Холостой ход источника ЭДС, схема, условия проведения, для чего проводится.

12. Номинальный режим работы источника ЭДС, определение, формулы падения напряжения: на нагрузке, на внутреннем сопротивлении.

13. Номинальный режим работы источника ЭДС, определение, формулы тока и кпд.

14. Номинальный режим работы источника ЭДС, определение, формулы мощностей: источника, приёмника, потерь.

15. Баланс мощностей, определение, формула.

16. Согласованный режим работы источников ЭДС, где применяется.

17. Условие наступления согласованного режима работы, доказательство.

18. Режим короткого замыкания ЭДС, ток короткого замыкания, формула.

19. Зависимости мощностей и кпд от тока, формулы, подтверждающие вид этих графиков.

20. Зависимости ЭДС, падения напряжений на нагрузке и на внутреннем сопротивлении от тока, формулы, подтверждающие вид этих графиков.

21. Зависимости ЭДС, тока, падения напряжений на внутреннем сопротивлении и на нагрузке от величины сопротивления нагрузки.

 

 

Лекция 4.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Анализ равновесия между активами предприятия и источниками их формирования. Оценка финансовой устойчивости предприятия
2. Аппараты для массового культивирования клеток. Типы, режимы работы и возможности использования для культивирования клеток.
3. В каких первоисточниках зафиксированы сведения о медицине Древней Месопотамии?
4. Вы сказали: «Учитесь включать все больше и больше существования в свое су-щество. Извлекайте энергию из корневого источника всего существования. Включайте
5. Выбор аварийного источника электроэнергии
6. Выбор источника питания для двигателей
7. Выбор источника света для системы общего равномерного освещения цеха и вспомогательных помещений.
8. Выбор источника тока по мощности нагрузки
9. Вывод: при частых аэробных тренировках организм привыкает использовать в качестве источника энергии жиры.
10. ДЕМОКРАТИЧЕСКИЕ ПОЛИТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА
11. Диаметр источника выброса D, м
12. Загрязнение атмосферного воздуха стационарными источниками промышленных предприятий