Elektriske kretser med likestrøm
I en enkelt krets En elektrisk krets med en likestrøm EMF rettet inne i kilden til elektrisk energi fra den negative polen til den positive eksiterer en strøm I samme retning, som bestemmes av Ohms lov for hele kjeden:
I = E / (R + Rtuesday),
der R er motstanden til den eksterne kretsen som består av mottaker og tilkoblingsledninger, RW er motstanden til den interne kretsen som inkluderer kilden til elektrisk energi.
Hvis motstandene til alle elementene i den elektriske kretsen ikke avhenger av verdien og retningen til strømmen og EMF, kalles de, så vel som selve kretsen, lineære.
I en enkeltsløyfe lineær DC elektrisk krets med en enkelt kilde til elektrisk energi, er strømmen direkte proporsjonal med EMF og omvendt proporsjonal med den totale motstanden til kretsen.
Ris. 1. Diagram over en enkrets elektrisk krets med likestrøm
Av formelen ovenfor følger det at E — RwI = RI, hvor I = (E — PvI) / R eller I = U / R, hvor U = E — RwI er spenningen til kilden til elektrisk energi, som er rettet fra den positive polen til den negative polen.
Uttrykk I = U / R er Ohms lov for en del av en krets, til terminalene som en spenning U påtrykkes, sammenfallende i retning med strømmen I på samme sted.
Spenning mot strøm U(I) ved E = const og RW = const kalles den eksterne eller volt-ampere-karakteristikken til en lineær elektrisk energikilde (fig. 2), ifølge hvilken det er mulig for enhver strøm I å bestemme tilsvarende spenning U og i henhold til formlene , gitt nedenfor - beregn kraften til mottakeren av elektrisk energi:
P2 = RI2 = E2R / (R + RTuesday)2,
kilde til elektrisk energi:
P1 = (R + RTuesday) Az2 = E2 / (R + RTuesday)
og effektiviteten til installasjonen i DC-kretser:
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
Ris. 2. Ekstern (volt-ampere) karakteristikk av kilden til elektrisk energi
Punkt X i strømspenningskarakteristikken til kilden til elektrisk energi tilsvarer tomgangsmodus (x.x.) I en åpen krets, når strømmen Azx = 0 og spenningen Ux = E.
Punkt H bestemmer den nominelle modusen hvis spenningen og strømmen samsvarer med deres nominelle verdier Unom og Aznom, gitt i passet til kilden til elektrisk energi.
Punkt K karakteriserer kortslutningsmodusen (kortslutning), som oppstår når terminalene til kilden til elektrisk energi er koblet til hverandre, der den eksterne motstanden R =0. I dette tilfellet oppstår en kortslutningsstrøm Azk = E / Rwatt, som er ganger høyere enn den nominelle strømmen Aznom på grunn av at kildens indre motstand elektrisk energi Rw <R.I denne modusen er spenningen ved terminalene til kilden til elektrisk energi Uk = 0.
Punkt C tilsvarer den tilpassede modusen der motstanden til den eksterne kretsen R er lik motstanden til den interne målkilden Rwatt til elektrisk energi. I denne modusen er det en strøm Ic = E / 2R, effekten til den eksterne kretsen tilsvarer den høyeste effekten P2max = E2 / 4RW og effektiviteten (effektiviteten) til installasjonen ηc = 0,5.
Kontraktsregime hvor:
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 og Ic = E / 2R = I
Ris. 3. Grafer over avhengighetene til den relative kraften til mottakeren av elektrisk energi og effektiviteten til installasjonen av den relative motstanden til mottakeren
I kraftverk skiller modusene til elektriske kretser seg betydelig fra den koordinerte modusen og er preget av strømmer I << Ic på grunn av motstandene til mottakerne R Rvat, som et resultat av at driften av slike systemer fortsetter med høy effektivitet.
Studiet av fenomener i elektriske kretser forenkles ved å erstatte dem med ekvivalente kretser - matematiske modeller med ideelle elementer, som hver er preget av en og parametrene hentet fra parametrene til de feide elementene. Disse diagrammene gjenspeiler fullt ut egenskapene til elektriske kretser og, hvis visse betingelser er oppfylt, letter en analyse av den elektriske tilstanden til elektriske kretser.
I ekvivalente kretser med aktive elementer brukes en ideell EMF-kilde og en ideell strømkilde.
En ideell EMF-kilde preget av en konstant EMF, E og en intern motstand lik null, som et resultat av at strømmen til en slik kilde bestemmes av motstanden til de tilkoblede mottakerne, og en kortslutning forårsaker strøm og kraft teoretisk tendens til en uendelig stor verdi.
En ideell strømkilde er tildelt en intern motstand som tenderer til en uendelig stor verdi og en konstant strøm Azdo uavhengig av spenningen på terminalene, lik kortslutningsstrømmen, som et resultat av en ubegrenset økning i belastningen koblet til kilden er ledsaget av teoretisk ubegrenset økning i spenning og effekt.
Ris. 4. Reservekretser for en elektrisk krets med en reell kilde til elektrisk energi og en motstand, a - med en ideell kilde til EMF, b - med en ideell strømkilde.
Reelle kilder til elektrisk energi med EMF E, intern motstand Rvn og kortslutningsstrøm Ic kan representeres av ekvivalente kretser som inkluderer henholdsvis en ideell emk-kilde eller en ideell strømkilde med resistive elementer koblet i serie og parallelt, som karakteriserer de interne parameterne til en reell kilde og begrense kraften til de tilkoblede mottakerne (fig. 4, a, b).
Reelle kilder til elektrisk energi opererer i regimer nær regimet til ideelle EMF-kilder, hvis motstanden til mottakerne er stor sammenlignet med den interne motstanden til reelle kilder, dvs. når de er i regimer nær tomgangsmodus.
I tilfeller hvor driftsmodusene er nær modusen kortslutning, reelle kilder nærmer seg ideelle strømkilder fordi motstanden til mottakerne er liten sammenlignet med den interne motstanden til reelle kilder.
