Elektriske kredsløb med jævnstrøm
I et enkelt kredsløb Et elektrisk kredsløb med en jævnstrøm EMF rettet inde i kilden til elektrisk energi fra den negative pol til den positive exciterer en strøm I i samme retning, som bestemmes af Ohms lov for hele kæden:
I = E / (R + RTirsdag),
hvor R er modstanden af det eksterne kredsløb bestående af modtageren og forbindelsesledninger, RW er modstanden af det indre kredsløb, der inkluderer kilden til elektrisk energi.
Hvis modstandene af alle elementer i det elektriske kredsløb ikke afhænger af værdien og retningen af strømmen og EMF, så kaldes de, såvel som selve kredsløbet, lineære.
I et enkelt-sløjfe lineært DC elektrisk kredsløb med en enkelt kilde til elektrisk energi er strømmen direkte proportional med EMF og omvendt proportional med kredsløbets samlede modstand.
Ris. 1. Diagram over et enkeltkreds elektrisk kredsløb med jævnstrøm
Af ovenstående formel følger det, at E — RwI = RI, hvor I = (E — PvI) / R eller I = U/R, hvor U = E — RwI er spændingen af kilden til elektrisk energi, som er rettet fra den positive pol til den negative pol.
Udtryk I = U/R er Ohms lov for en del af et kredsløb, til terminalerne, hvortil der påføres en spænding U, der falder sammen i retning med strømmen I på samme sted.
Spænding versus strøm U(I) ved E = const og RW = const kaldes den eksterne eller volt-ampere karakteristik af en lineær elektrisk energikilde (fig. 2), ifølge hvilken det er muligt for enhver strøm I at bestemme tilsvarende spænding U og i henhold til formlerne nedenfor — beregn effekten af modtageren af elektrisk energi:
P2 = RI2 = E2R / (R + Rtuesday)2,
kilde til elektrisk energi:
P1 = (R + RTuesday) Az2 = E2 / (R + RTuesday)
og effektiviteten af installationen i DC-kredsløb:
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
Ris. 2. Ekstern (volt-ampere) karakteristisk for kilden til elektrisk energi
Punkt X af strøm-spændingskarakteristikken for den elektriske energikilde svarer til tomgangstilstanden (x.x.) I et åbent kredsløb, når strømmen Azx = 0 og spændingen Ux = E.
Punkt H bestemmer den nominelle tilstand, hvis spændingen og strømmen svarer til deres nominelle værdier Unom og Aznom, angivet i passet til kilden til elektrisk energi.
Punkt K karakteriserer kortslutningstilstanden (kortslutning), som opstår, når terminalerne på kilden til elektrisk energi er forbundet med hinanden, hvor den eksterne modstand R =0. I dette tilfælde opstår en kortslutningsstrøm Azk = E / Rwatt, som er gange højere end den nominelle strøm Aznom pga. kildens indre modstand elektrisk energi Rw <R.I denne tilstand er spændingen ved terminalerne på kilden til elektrisk energi Uk = 0.
Punkt C svarer til den matchede tilstand, hvor modstanden af det eksterne kredsløb R er lig med modstanden af den interne mål Rwatt-kilde til elektrisk energi. I denne tilstand er der en strøm Ic = E / 2R, effekten af det eksterne kredsløb svarer til den højeste effekt P2max = E2 / 4RW og effektiviteten (effektiviteten) af installationen ηc = 0,5.
Kontraktordning hvor:
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 og Ic = E / 2R = I
Ris. 3. Grafer over afhængigheden af den relative effekt af modtageren af elektrisk energi og effektiviteten af installationen af modtagerens relative modstand
I kraftværker adskiller de elektriske kredsløbstilstande sig væsentligt fra den koordinerede tilstand og er karakteriseret ved strømme I << Ic på grund af modstandene fra modtagerne R Rvat, som et resultat af hvilken driften af sådanne systemer fortsætter med høj effektivitet.
Studiet af fænomener i elektriske kredsløb forenkles ved at erstatte dem med ækvivalente kredsløb - matematiske modeller med ideelle elementer, som hver er karakteriseret ved en og parametrene taget fra parametrene for de fejede elementer. Disse diagrammer afspejler fuldt ud de elektriske kredsløbs egenskaber og, hvis visse betingelser er opfyldt, letter en analyse af elektriske kredsløbs elektriske tilstand.
I ækvivalente kredsløb med aktive elementer anvendes en ideel EMF-kilde og en ideel strømkilde.
En ideel EMF-kilde karakteriseret ved en konstant EMF, E og en intern modstand lig med nul, som et resultat af hvilken strømmen af en sådan kilde bestemmes af modstanden af de tilsluttede modtagere, og en kortslutning forårsager strøm og effekt teoretisk tendens til en uendelig stor værdi.
En ideel strømkilde tildeles en intern modstand, der tenderer til en uendelig stor værdi og en konstant strøm Azdo uanset spændingen på dens terminaler, svarende til kortslutningsstrømmen, hvilket resulterer i en ubegrænset stigning i belastningen forbundet med kilden er ledsaget af teoretisk ubegrænset stigning i spænding og effekt.
Ris. 4. Backup-kredsløb til et elektrisk kredsløb med en reel kilde til elektrisk energi og en modstand, a - med en ideel kilde til EMF, b - med en ideel strømkilde.
Reelle kilder til elektrisk energi med EMF E, intern modstand Rvn og kortslutningsstrøm Ic kan repræsenteres af ækvivalente kredsløb, der omfatter henholdsvis en ideel emk-kilde eller en ideel strømkilde med resistive elementer forbundet i serie og parallelt, som karakteriserer de interne parametre for en reel kilde og begrænsning af effekten af de tilsluttede modtagere (fig. 4, a, b).
Reelle kilder til elektrisk energi fungerer i regimer tæt på regimet for ideelle EMF-kilder, hvis modstanden af modtagerne er stor sammenlignet med den interne modstand af reelle kilder, dvs. når de er i regimer tæt på tomgangstilstanden.
I tilfælde, hvor driftstilstandene er tæt på tilstanden kortslutning, reelle kilder nærmer sig ideelle strømkilder, fordi modstanden af modtagerne er lille sammenlignet med den interne modstand af reelle kilder.
