Elektromos áramkörök egyenárammal

Egyetlen áramkörben A negatív pólustól a pozitív felé irányított egyenáramú EMF áramkör egy azonos irányú I áramot gerjeszt, amelyet a Ohm törvénye a teljes láncra:

I = E / (R + Rkedd),

ahol R a vevőből és összekötő vezetékekből álló külső áramkör ellenállása, RW pedig az elektromos energiaforrást tartalmazó belső áramkör ellenállása.

Ha az elektromos áramkör összes elemének ellenállása nem függ az áram és az EMF értékétől és irányától, akkor ezeket, valamint magát az áramkört lineárisnak nevezzük.

Az egyetlen áramforrással rendelkező egyhurkos lineáris egyenáramú elektromos áramkörben az áramerősség egyenesen arányos az EMF-el, és fordítottan arányos az áramkör teljes ellenállásával.

Rizs. 1. Egyáramú egyáramú elektromos áramkör diagramja

A fenti képletből következik, hogy E — RwI = RI, ahol I = (E — PvI) / R vagy I = U / R, ahol U = E — RwI a villamos energia forrásának feszültsége, amely a pozitív pólus a negatív pólus.

Változatlan EMF mellett a feszültség csak az áramerősségtől függ, amely meghatározza az RwAz feszültségesést az elektromos energia forrásán belül, ha a belső áramkör ellenállása Rw = állandó.

Az I = U / R kifejezés Ohm törvénye az áramkör egy szakaszára, azokra a kapcsokra, amelyekre U feszültség van kapcsolva, amely egybeesik az ugyanazon a helyen lévő I árammal.

Feszültség/áram U(I) E = const és RW = const esetén a lineáris elektromos energiaforrás külső vagy volt-amper karakterisztikája (2. ábra), amely szerint bármely I áram meghatározhatja a a megfelelő U feszültség, és az alábbi képletek szerint számítsa ki az elektromos energia vevőjének teljesítményét:

P2 = RI2 = E2R / (R + Rkedd)2,

elektromos energia forrása:

P1 = (R + Rkedd) Az2 = E2 / (R + Rkedd)

és a telepítés hatékonysága egyenáramú áramkörökben:

η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)

Rizs. 2. Az elektromos energiaforrás külső (volt-amper) karakterisztikája

Az elektromos energiaforrás áram-feszültség karakterisztikájának X pontja az üresjárati üzemmódnak (x.x.) felel meg Nyitott áramkörben, amikor az áram Azx = 0 és a feszültség Ux = E.

A H pont határozza meg a névleges üzemmódot, ha a feszültség és az áram megfelel az Unom és Aznom névleges értékeinek, amelyek az elektromos energiaforrás útlevelében szerepelnek.

A K pont a villamos energiaforrás kivezetéseinek egymáshoz kapcsolásakor fellépő zárlati módot (zárlatot) jellemzi, amelyben a külső ellenállás R =0. Ebben az esetben azk = E / Rwatt rövidzárlati áram lép fel, amely többszöröse az Aznom névleges áramának, mivel a forrás belső ellenállása elektromos energia Rw <R.Ebben az üzemmódban az elektromos energiaforrás kivezetésein lévő feszültség Uk = 0.

A C pont az illesztett módnak felel meg, ahol az R külső áramkör ellenállása megegyezik a belső cél Rwatt elektromos energiaforrás ellenállásával. Ebben az üzemmódban Ic = E / 2R áram van, a külső áramkör teljesítménye megfelel a legnagyobb P2max = E2 / 4RW teljesítménynek és a telepítés hatásfokának (hatékonyságának) ηc = 0,5.

Szerződési rendszer, ahol:

P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 és Ic = E / 2R = I

Rizs. 3. A villamos energia vevő relatív teljesítményének és a telepítés hatásfokának a vevő relatív ellenállásától való függésének grafikonjai

Az erőművekben az elektromos áramkörök üzemmódjai jelentősen eltérnek a koordinált üzemmódtól, és az R Rvat vevők ellenállása miatt I << Ic áramok jellemzik őket, aminek következtében az ilyen rendszerek működése nagy hatásfokkal megy végbe.

Az elektromos áramkörökben előforduló jelenségek tanulmányozása leegyszerűsödik azáltal, hogy ekvivalens áramkörökkel helyettesítik őket - ideális elemekkel rendelkező matematikai modellek, amelyek mindegyikét egy és a söpört elemek paramétereiből vett paraméterek jellemzik. Ezek az ábrák teljes mértékben tükrözik az elektromos áramkörök tulajdonságait, és bizonyos feltételek teljesülése esetén megkönnyítik az elektromos áramkörök elektromos állapotának elemzését.

Az aktív elemekkel egyenértékű áramkörökben ideális EMF-forrást és ideális áramforrást használnak.

Ideális EMF-forrás, amelyet állandó EMF és nullával egyenlő belső ellenállás jellemez, aminek következtében egy ilyen forrás áramát a csatlakoztatott vevők ellenállása határozza meg, és a rövidzár elméletileg áramot és teljesítményt okoz. végtelenül nagy értékre hajlamos.

Az ideális áramforráshoz egy végtelenül nagy értékű belső ellenállást és a kapcsai feszültségétől függetlenül állandó Azdo áramot rendelnek, amely megegyezik a rövidzárlati árammal, aminek eredményeként korlátlanul megnövekszik a feszültség, amely a csatlakozóra van kapcsolva. forrás elméletileg korlátlan feszültség- és teljesítménynövekedéssel jár.

Rizs. 4. Tartalék áramkörök valódi elektromos energiaforrással és ellenállással, a - ideális EMF-forrással, b - ideális áramforrással.

A valódi elektromos energiaforrások EMF E-vel, belső ellenállással Rvn és rövidzárlati árammal Ic ekvivalens áramkörökkel reprezentálhatók, amelyek ideális emf-forrást vagy ideális áramforrást tartalmaznak, sorba és párhuzamosan kapcsolt ellenálláselemekkel, amelyek jellemzik. egy valós forrás belső paraméterei és a csatlakoztatott vevők teljesítményének korlátozása (4. ábra, a, b).

A valódi villamosenergia-források az ideális EMF-források rezsimjéhez közeli üzemmódban működnek, ha a vevők ellenállása nagy a valódi források belső ellenállásához képest, azaz amikor azok az üresjárathoz közeli üzemmódban vannak.

Azokban az esetekben, amikor az üzemmódok közel állnak az üzemmódhoz rövidzárlat, a valódi források megközelítik az ideális áramforrásokat, mert a vevők ellenállása kicsi a valódi források belső ellenállásához képest.