Električna vezja z enosmernim tokom
V enem krogu Električni tokokrog z enosmernim tokom EMF, usmerjen znotraj vira električne energije od negativnega pola do pozitivnega, vzbuja tok I iste smeri, ki je določen z Ohmov zakon za celotno verigo:
I = E / (R + RTtorek),
kjer je R upor zunanjega tokokroga, ki ga sestavljajo sprejemnik in povezovalne žice, RW je upor notranjega tokokroga, ki vključuje vir električne energije.
Če upori vseh elementov električnega tokokroga niso odvisni od vrednosti in smeri toka in EMF, potem se ti, kot tudi samo vezje, imenujejo linearni.
V enozančnem linearnem enosmernem električnem tokokrogu z enim virom električne energije je tok neposredno sorazmeren z EMF in obratno sorazmeren s celotnim uporom tokokroga.
riž. 1. Diagram enosmernega tokokroga električnega tokokroga
Iz zgornje formule sledi, da je E — RwI = RI, kjer je I = (E — PvI) / R ali I = U / R, kjer je U = E — RwI napetost vira električne energije, ki je usmerjena iz pozitivni pol na negativni pol.
Izraz I = U / R je Ohmov zakon za odsek vezja, na sponke, na katere se uporablja napetost U, ki sovpada v smeri s tokom I na istem mestu.
Napetost proti toku U(I) pri E = const in RW = const se imenuje zunanja ali volt-amperska karakteristika linearnega vira električne energije (slika 2), po kateri je mogoče za kateri koli tok I določiti ustrezno napetost U in po spodnjih formulah izračunajte moč sprejemnika električne energije:
P2 = RI2 = E2R / (R + RTtorek)2,
vir električne energije:
P1 = (R + RTtorek) Az2 = E2 / (R + RTtorek)
in učinkovitost namestitve v tokokrogih DC:
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
riž. 2. Zunanja (volt-amperska) karakteristika vira električne energije
Točka X tokovno-napetostne karakteristike vira električne energije ustreza stanju mirovanja (x.x.) V odprtem krogu, ko je tok Azx = 0 in napetost Ux = E.
Točka H določa nazivni način, če napetost in tok ustrezata nominalnima vrednostima Unom in Aznom, podanima v potnem listu vira električne energije.
Točka K označuje način kratkega stika (kratek stik), ki nastane, ko so sponke vira električne energije povezane med seboj, pri čemer je zunanji upor R =0. V tem primeru se pojavi kratkostični tok Azk = E / Rwatt, ki je večkrat višji od nazivnega toka Aznom zaradi dejstva, da notranji upor vira električna energija Rw <R.V tem načinu je napetost na sponkah vira električne energije Uk = 0.
Točka C ustreza usklajenemu načinu, kjer je upor zunanjega tokokroga R enak uporu notranjega ciljnega Rwatt vira električne energije. V tem načinu je tok Ic = E / 2R, moč zunanjega tokokroga ustreza največji moči P2max = E2 / 4RW in učinkovitosti (učinkovitosti) napeljave ηc = 0,5.
Pogodbeni režim, kjer:
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 in Ic = E / 2R = I
riž. 3. Grafi odvisnosti relativne moči sprejemnika električne energije in učinkovitosti napeljave na relativno upornost sprejemnika
V elektrarnah se načini električnih tokokrogov bistveno razlikujejo od usklajenega načina in so označeni s tokovi I << Ic zaradi uporov sprejemnikov R Rvat, zaradi česar delovanje takšnih sistemov poteka z visoko učinkovitostjo.
Preučevanje pojavov v električnih tokokrogih je poenostavljeno z zamenjavo z enakovrednimi vezji - matematičnimi modeli z idealnimi elementi, od katerih je vsak označen z enim in parametri, vzetimi iz parametrov pometanih elementov. Ti diagrami v celoti odražajo lastnosti električnih vezij in, če so izpolnjeni določeni pogoji, olajšajo analizo električnega stanja električnih vezij.
V ekvivalentnih vezjih z aktivnimi elementi se uporabljata idealen vir EMF in idealni vir toka.
Idealen vir EMF, za katerega je značilna konstantna EMF, E in notranji upor enak nič, zaradi česar je tok takega vira določen z uporom povezanih sprejemnikov, kratek stik pa teoretično povzroči tok in moč teži k neskončno veliki vrednosti.
Idealnemu viru napajanja je pripisan notranji upor, ki se nagiba k neskončno veliki vrednosti, in konstanten tok Azdo ne glede na napetost na njegovih sponkah, ki je enak kratkostičnemu toku, zaradi česar pride do neomejenega povečanja bremena, priključenega na vira spremlja teoretično neomejeno povečanje napetosti in moči.
riž. 4. Rezervna vezja za električni tokokrog z resničnim virom električne energije in uporom, a - z idealnim virom EMF, b - z idealnim virom toka.
Realne vire električne energije z EMF E, notranjim uporom Rvn in kratkostičnim tokom Ic lahko predstavimo z enakovrednimi vezji, ki vključujejo idealni vir emf oziroma idealni tokovni vir z zaporedno in vzporedno povezanimi uporovnimi elementi, ki označujejo notranji parametri resničnega vira in omejevanje moči priključenih sprejemnikov (slika 4, a, b).
Realni viri električne energije delujejo v režimih, ki so blizu režimu idealnih virov EMF, če je upornost sprejemnikov velika v primerjavi z notranjim uporom realnih virov, to je, ko so v režimih, ki so blizu stanju mirovanja.
V primerih, ko so načini delovanja blizu načina kratek stik, se resnični viri približajo idealnim virom toka, ker je upornost sprejemnikov majhna v primerjavi z notranjim uporom resničnih virov.
