Circuite electrice cu curent continuu
Într-un singur circuit Un circuit electric cu un EMF de curent continuu direcționat în interiorul sursei de energie electrică de la polul negativ la cel pozitiv excită un curent I de aceeași direcție, care este determinat de Legea lui Ohm pentru întreg lanțul:
I = E / (R + RTmarți),
unde R este rezistența circuitului extern format din receptor și fire de legătură, RW este rezistența circuitului intern care include sursa de energie electrică.
Dacă rezistențele tuturor elementelor circuitului electric nu depind de valoarea și direcția curentului și EMF, atunci ele, precum și circuitul în sine, se numesc liniare.
Într-un circuit electric DC liniar cu o singură buclă cu o singură sursă de energie electrică, curentul este direct proporțional cu EMF și invers proporțional cu rezistența totală a circuitului.
Orez. 1. Schema unui circuit electric cu un singur circuit cu curent continuu
Din formula de mai sus rezultă că E — RwI = RI, unde I = (E — PvI) / R sau I = U / R, unde U = E — RwI este tensiunea sursei de energie electrică, care este direcționată din de la polul pozitiv la polul negativ.
Expresia I = U / R este Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit, la bornele cărora li se aplică o tensiune U, care coincide în sens cu curentul I din același loc.
Tensiunea față de curent U(I) la E = const și RW = const se numește caracteristica externă sau volt-amper a unei surse liniare de energie electrică (Fig. 2), conform căreia este posibil ca orice curent I să determine tensiunea corespunzătoare U și conform formulelor , date mai jos — calculați puterea receptorului de energie electrică:
P2 = RI2 = E2R / (R + RTmarți)2,
sursa de energie electrica:
P1 = (R + RTmarți) Az2 = E2 / (R + RTmarți)
și eficiența instalației în circuite DC:
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
Orez. 2. Caracteristica externă (volt-amperi) a sursei de energie electrică
Punctul X al caracteristicii curent-tensiune a sursei de energie electrică corespunde modului inactiv (x.x.) Într-un circuit deschis, când curentul Azx = 0 și tensiunea Ux = E.
Punctul H determină modul nominal dacă tensiunea și curentul corespund valorilor lor nominale Unom și Aznom, date în pașaportul sursei de energie electrică.
Punctul K caracterizează modul de scurtcircuit (scurtcircuit), care apare atunci când bornele sursei de energie electrică sunt conectate între ele, în care rezistența externă R =0. În acest caz, apare un curent de scurtcircuit Azk = E / Rwatt, care este de ori mai mare decât curentul nominal Aznom datorită faptului că rezistența internă a sursei energie electrică Rw <R.În acest mod, tensiunea la bornele sursei de energie electrică Uk = 0.
Punctul C corespunde modului de potrivire în care rezistența circuitului extern R este egală cu rezistența sursei interne țintă Rwatt de energie electrică. În acest mod, există un curent Ic = E / 2R, puterea circuitului extern corespunde celei mai mari puteri P2max = E2 / 4RW și randamentul (eficiența) instalației ηc = 0,5.
Regimul contractual în care:
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 și Ic = E / 2R = I
Orez. 3. Grafice ale dependențelor puterii relative a receptorului de energie electrică și eficienței instalației de rezistența relativă a receptorului
În centralele electrice, modurile circuitelor electrice diferă semnificativ de modul coordonat și se caracterizează prin curenți I << Ic datorită rezistențelor receptoarelor R Rvat, în urma cărora funcționarea unor astfel de sisteme decurge cu eficiență ridicată.
Studiul fenomenelor din circuitele electrice este simplificat prin înlocuirea lor cu circuite echivalente — modele matematice cu elemente ideale, fiecare dintre acestea fiind caracterizat de unul și parametrii prelevați din parametrii elementelor măturate. Aceste diagrame reflectă pe deplin proprietățile circuitelor electrice și, dacă sunt îndeplinite anumite condiții, facilitează o analiză a stării electrice a circuitelor electrice.
În circuitele echivalente cu elemente active, se utilizează o sursă EMF ideală și o sursă ideală de curent.
O sursă EMF ideală caracterizată printr-un EMF constant, E și o rezistență internă egală cu zero, în urma căreia curentul unei astfel de surse este determinat de rezistența receptorilor conectați, iar un scurtcircuit provoacă curent și putere teoretic tinzând spre o valoare infinit de mare.
O sursă de energie ideală i se atribuie o rezistență internă care tinde la o valoare infinit mare și un curent constant Azdo, indiferent de tensiunea la bornele sale, egală cu curentul de scurtcircuit, în urma căreia o creștere nelimitată a sarcinii conectate la sursa este însoțită de creșterea teoretic nelimitată a tensiunii și puterii.
Orez. 4. Circuite de rezervă pentru un circuit electric cu o sursă reală de energie electrică și un rezistor, a - cu o sursă ideală de EMF, b - cu o sursă ideală de curent.
Sursele reale de energie electrică cu EMF E, rezistența internă Rvn și curentul de scurtcircuit Ic pot fi reprezentate prin circuite echivalente care includ o sursă ideală de EMF sau, respectiv, o sursă ideală de curent, cu elemente rezistive conectate în serie și în paralel, care caracterizează parametrii interni ai unei surse reale și limitarea puterii receptoarelor conectate (Fig. 4, a, b).
Sursele reale de energie electrică funcționează în regimuri apropiate de regimul surselor EMF ideale, dacă rezistența receptoarelor este mare în comparație cu rezistența internă a surselor reale, adică atunci când acestea sunt în regimuri apropiate de modul inactiv.
În cazurile în care modurile de operare sunt apropiate de modul scurt circuit, sursele reale se apropie de sursele de curent ideale deoarece rezistența receptoarelor este mică în comparație cu rezistența internă a surselor reale.
