Схемы замещения активных элементов

 

Идеальный источник ЭДС – это активное устройство, на зажимах которого поддерживается заданное напряжение при любом конечном токе, потребляемом приёмником (нагрузкой). Напряжение на зажимах реального источника напряжения уменьшается при увеличении тока нагрузки, что можно учесть падением напряжения на некотором сопротивлении : Сопротивление называется внутренним сопротивлением источника. Если замкнуть источник проводником с нулевым сопротивлением (короткое замыкание), то будет и в цепи будет протекать максимально возможный ток – ток короткого замыкания =Е/ .

Таким образом, реальный источник электрической энергии характеризуется величиной ЭДС Е и внутренним сопротивлением . График зависимости напряжения на зажимах реального источника напряжения от тока (рис. 3.4, а) называется его внешней характеристикой. Цифрой 1 обозначена характеристика идеального, а цифрой 2 – реального источника напряжения.

По экспериментально снятой внешней характеристике можно определить внутреннее сопротивление источника , как показано на рис. 3.4, а.

Рис. 3.4 Вольт-амперные характеристики источников питания: 1 – идеального; 2 – реального; а) источник напряжения; б) источник тока

 

Идеальный источник тока представляет собой идеализированный источник питания, который создаёт ток , не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединён, а его ЭДС и внутреннее сопротивление равны бесконечности. Отношение двух бесконечно больших величин / равно конечной величине – току источника тока. К идеальному источнику тока близки, например, свойства выходных цепей транзисторов.

Свойства источника тока также характеризуются внешней характеристикой (рис. 3.4, б). Цифрой 1 обозначена характеристика идеального, а цифрой 2 – реального источника тока. При коротком замыкании нагрузки весь ток источника тока протекает через короткозамкнутую нагрузку. При увеличении сопротивления , часть тока источника тока ответвляется в сопротивление , а ток в нагрузке уменьшается.

При анализе и расчёте электрических цепей реальный источник электрической энергии с конечным значением внутреннего сопротивления заменяют расчётным эквивалентом. В качестве эквивалента может быть взят:

а) источник ЭДС Е с последовательно включённым резистором , равным внутреннему сопротивлению реального источника (рис. 3.5, а: стрелка в кружке указывает направление возрастания потенциала внутри источника ЭДС):

б) источник тока с током и параллельно с ним включённым сопротивлением (рис. 3.5, б): стрелка в кружке указывает положительное направление тока источника тока).

Эти две схемы замещения являются эквивалентными, т. к. при источники напряжения и тока создают одинаковые токи, напряжения и мощности в нагрузке.

В схеме с источником напряжения (рис. 6, а) ток в нагрузке: .

В схеме с источником тока (рис. 3.5, б): ток распределяется обратно пропорционально значениям сопротивлений и двух параллельных ветвей. Ток в нагрузке:

Рис. 3.5 Схемы замещения реальных источников питания: а) источником напряжения; б) источником тока.

Используется в основном первый эквивалент.

 

Расчёт электрических цепей постоянного тока

 

Постоянный ток широко используется во многих отраслях техники. Его применяют для питания устройств связи, радиоэлектронных устройств и приборов, электрооборудования автомобилей, транспорта и др.

Основная цель расчёта электрической цепи заключается в определении токов в её ветвях. Зная токи, нетрудно найти напряжения и мощности ветвей и отдельных элементов цепи.

Значения токов, напряжений и мощностей дают возможность оценить условия и эффективность электротехнического оборудования и приборов во всех участках электрической цепи.

Связь между ЭДС, напряжениями и токами линейных электрических цепей выражается линейными уравнениями, т. е. уравнениями первой степени, поэтому для их расчёта применяются аналитические методы с обычными алгебраическими преобразованиями.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: