Caracteristicile externe ale sursei EMF
Caracteristica externă reflectă dependența tensiunii la borna sursei de mărimea sarcinii - curentul sursă dat de sarcină. Tensiunea la borna sursei este mai mică decât EMF în funcție de cantitatea căderii de tensiune rezistența internă a sursei (1):
Această ecuație corespunde caracteristicii externe a sursei EMF (Fig. 1). construit pe două puncte:
1) la I = 0 E = U;
2) la U = 0 E = R0I.
Evident, cu cât tensiunea la bornele sursei EMF este mai mare, cu atât rezistența sa internă este mai mică.
Într-o sursă EMF ideală, R0 = 0, U = E (tensiunea nu depinde de mărimea sarcinii). Cu toate acestea, atunci când se analizează și se calculează un circuit, nu este întotdeauna convenabil să se reprezinte sursa de energie electrică ca sursă de EMF. Dacă rezistența internă a sursei depășește semnificativ rezistența externă a circuitului, care, de exemplu, apare în electronică, atunci obținem că curentul în circuit I = U / (R + R0) și la R0 >> R practic nu depinde de rezistența la sarcină. În acest caz, sursa de energie este prezentată ca sursă de curent.
Smochin. 1.
Împărțim ecuația (1) la R0 (2):
Ecuația (2) corespunde circuitului echivalent prezentat în Fig. 2. Aici Ib = U / R0 și Ik = E / R0, I = Ik — Ib atunci (3)
Pentru o sursă de curent ideală, Rc = ∞. Caracteristicile curent-tensiune ale surselor de curent reale și ideale sunt prezentate în Fig. 3.
Orez. 2
Orez. 3
Atunci când nu există o distincție clară între valorile R și R0, fie o sursă EMF, fie o sursă de curent poate fi utilizată ca echivalent calculat al sursei de energie. În acest din urmă caz, expresia (3) este utilizată pentru a determina căderea de tensiune.
Moduri de operare sursă
Sursa poate funcționa în următoarele moduri:
1. Modul nominal este modul de funcționare pentru care sursa este proiectată de producător. Pentru acest mod, curentul nominal Inom și tensiunea nominală Unom sau puterea Pnom sunt indicate în pașaportul sursei.
2. Modul inactiv. În acest mod, circuitul extern este deconectat de la sursă, curentul sursei este I = 0 și, prin urmare, tensiunea la borna sursei este tensiunea în circuit deschis Uxx = E - vezi ecuația (1).
3. Modul de scurtcircuit. Rezistența circuitului extern sursei este zero. Curentul sursei este limitat doar de rezistența sa internă. Din ecuația (1) la U = 0 obținem I = Ikz = U / R0. Pentru a reduce pierderile de energie în sursa EMF, R0 ar trebui să fie cât mai mic posibil, iar într-o sursă ideală R0 = 0. Având în vedere acest lucru, Ikz >> Inom și este inacceptabil pentru sursă.
4. Modul contract — acesta este un mod în care puterea maximă este transmisă de la sursă la utilizator. Puteți determina această putere prin parametrii sursei. Deci, puterea transferată la sarcină, P = I2R. P = Pmax la R = R0.Atunci puterea maximă furnizată utilizatorului este Pmax = E2 / 4R0. Eficiența sursei în modul de conformitate nu depășește 50%. care exclude utilizarea sa în electrotehnică industrială. Modul corespunzător este utilizat în circuitele cu curent scăzut ale dispozitivelor electronice.