Електричні кола постійного струму

У одноконтурной електронної ланцюга незмінного струму ЕРС Е, спрямована всередині джерела електричної енергії від негативного полюса до позитивного, збуджує струм I такого ж спрямування, який визначають за законом Ома для всього ланцюга:

I = E / (R + Rвт),

де R - опір зовнішньої ланцюга, зі стоїть з приймача і сполучних проводів, Rвт - опір внутрішньої ланцюга, в яку заходить джерело електричної енергії.

Якщо опору всіх частин електронної кола не залежать від значення і напряму струму і ЕРС, то їх, також саму ланцюг, називають лінійними.

У одноконтурной лінійної електронної ланцюга незмінного струму з одним джерелом електричної енергії ток прямо пропорційний ЕРС і назад пропорційний загальному опору ланцюга.

Мал. 1. Схема одноконтурной електронної ланцюга незмінного струму

З наведеної вище формули випливає, що E - RвтI = RI, звідки I = (E - PвтI) / R або I = U / R, де U = E - RвтI є напругою джерела електричної енергії, яке орієнтоване від позитивного полюса до негативного.

При постійній ЕРС напруга залежить тільки від струму, що визначає падіння напруги RвтI всередині джерела електричної енергії, якщо опір внутрішньої ланцюга Rвт = const.

Вираз I = U / R є законом Ома для ділянки кола, до затискачів якого прикладена напруга U, що збігається по напрямку зі струмом I цього ж ділянки.

Залежність напруги від струму U (I) при Е = const і Rвт = const називають зовнішньої, або вольт-амперної характеристикою лінійного джерела електричної енергії (рис. 2), по якій можна для будь-якого струму I знайти відповідне йому напругу U, а по приводиться нижче формулами - вирахувати потужність приймача електричної енергії:

P2 = RI2 = E2R / (R + Rвт) 2,

потужність джерела електричної енергії:

P1 = (R + Rвт) I2 = E2 / (R + Rвт)

і ккд установки в ланцюгах постійного струму:

η = P2 / P1 = R / (R + Rвт) = 1 / (1 + Rвт / R)

Мал. 2. Зовнішня (вольт-амперна) риса джерела електричної енергії

Точка X вольт-амперної властивості джерела електричної енергії відповідає режиму холостого ходу (х. Х.) При розімкнутому ланцюзі, коли струм Iх = 0, а напруга Ux = Е.

Точка Н визначає номінальний режим, якщо напруга і струм відповідають їх номінальним значенням Uном і Iном, наведеним у паспорті джерела електричної енергії.

Точка К характеризує режим короткого замикання (к. С.), Що виникає при з`єднанні між собою затискачів джерела електричної енергії, при якому зовнішнє опір R = 0. В даному випадку з`являється струм короткого замикання Ік = Е / Rвт, який у багато разів перевершує номінальний струм Iном через те, що внутрішній опір джерела електричної енергії Rвт < R>

Точка С відповідає узгодженим режиму, при якому опір зовнішньої ланцюга R дорівнює опору внутрішньої мети Rвт джерела електричної енергії. У цьому режимі з`являється струм Ic = E / 2Rвт зовнішньої ланцюга відповідає велика потужність P2max = E2 / 4Rвт, а коефіцієнт корисної дії (ККД) установки ηс = 0,5.

Погоджений режим, при якому:

P2 / P2max = 4R2 / (R + Rвт) 2 = 1 і Ic = E / 2R = I

Мал. 3. Графіки залежностей відносної потужності приймача електричної енергії і ккд установки від відносного опору приймача

В електроенергетичних установках режими електронних ланцюгів істотно відрізняються від узгодженого режиму і характеризуються струмами I << Ic> обумовлює опорами приймачів R Rвт, в результаті чого робота таких систем відбувається при високому коефіцієнті корисної дії.

Дослідження явищ в електронних ланцюгах спрощується при підміні їх схемами заміщення - математичними моделями з бездоганними елементами, кожний з яких характеризується одним і характеристик, взятих з характеристик досвідчене частин. Ці схеми стовідсотково показують характеристики електронних ланцюгів і при дотриманні певних умов спрощують аналіз електронного стану електронних ланцюгів.

У схемах заміщення з активними елементами користуються безперечним джерелом ЕРС і бездоганним джерелом струму.

Бездоганний джерело ЕРС характеризується незмінною ЕРС, Е і внутрішнім опором, рівним нулю, внаслідок чого струм такого джерела визначається опором приєднаних приймачів, а короткий замикання викликає струм і потужність, на теоретичному рівні прагнуть до нескінченно великому значенням.

Бездоганному джерела струму приписують внутрішній опір, що прагне до нескінченно великому значенням, і постійний струм Ік не залежить від напруги на його затисках, рівний току Коротнев замикання, внаслідок чого необмежену підвищення приєднаної до джерела навантаження супроводжується на теоретичному рівні необмеженим зростанням напруги і потужності.

У випадках, коли робочі режими близькі до режиму короткого замикання, реальні джерела наближаються до бездоганним джерел струму, так як опір приймачів мало в порівнянні з внутрішнім опором реальних джерел.