Εξωτερικά χαρακτηριστικά της πηγής EMF

Το εξωτερικό χαρακτηριστικό αντικατοπτρίζει την εξάρτηση της τάσης ακροδεκτών της πηγής από το μέγεθος του φορτίου — το ρεύμα πηγής που δίνεται από το φορτίο. Η τάση ακροδέκτη της πηγής είναι μικρότερη από το EMF κατά την ποσότητα της πτώσης τάσης εσωτερική αντίσταση της πηγής (1):

Αυτή η εξίσωση αντιστοιχεί στο εξωτερικό χαρακτηριστικό της πηγής EMF (Εικ. 1). χτισμένο σε δύο σημεία:

1) στο I = 0 E = U;

2) σε U = 0 E = R0I.

Προφανώς, όσο μεγαλύτερη είναι η τάση στους ακροδέκτες της πηγής EMF, τόσο μικρότερη είναι η εσωτερική αντίστασή της.

Σε μια ιδανική πηγή EMF, R0 = 0, U = E (η τάση δεν εξαρτάται από το μέγεθος του φορτίου). Ωστόσο, κατά την ανάλυση και τον υπολογισμό ενός κυκλώματος, δεν είναι πάντα βολικό να αναπαριστάνουμε την πηγή ηλεκτρικής ενέργειας ως πηγή EMF. Εάν η εσωτερική αντίσταση της πηγής υπερβαίνει σημαντικά την εξωτερική αντίσταση του κυκλώματος, η οποία, για παράδειγμα, εμφανίζεται στα ηλεκτρονικά, τότε παίρνουμε ότι το ρεύμα στο κύκλωμα I = U / (R + R0) και στο R0 >> R πρακτικά δεν εξαρτάται από την αντίσταση φορτίου. Σε αυτή την περίπτωση, η πηγή ενέργειας παρουσιάζεται ως πηγή ρεύματος.

Σύκο. 1.

Διαιρούμε την εξίσωση (1) με το R0 (2):

Η εξίσωση (2) αντιστοιχεί στο ισοδύναμο κύκλωμα που φαίνεται στο Σχ. 2. Εδώ Ib = U / R0 και Ik = E / R0, I = Ik — Ib τότε (3)

Για μια ιδανική πηγή ρεύματος, Rc = ∞. Τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης των πραγματικών και ιδανικών πηγών ρεύματος φαίνονται στο Σχ. 3.

Ρύζι. 2

Ρύζι. 3

Όταν δεν υπάρχει σαφής διάκριση μεταξύ των τιμών των R και R0, μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε μια πηγή EMF είτε μια πηγή ρεύματος ως το υπολογιζόμενο ισοδύναμο της πηγής ισχύος. Στην τελευταία περίπτωση, η έκφραση (3) χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της πτώσης τάσης.

Τρόποι λειτουργίας πηγής

Η πηγή μπορεί να λειτουργήσει με τις ακόλουθες λειτουργίες:

1. Ονομαστική λειτουργία είναι ο τρόπος λειτουργίας για τον οποίο έχει σχεδιαστεί η πηγή από τον κατασκευαστή. Για αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, το ονομαστικό ρεύμα Inom και η ονομαστική τάση Unom ή η ισχύς Pnom υποδεικνύονται στο διαβατήριο της πηγής.

2. Λειτουργία αδράνειας. Σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, το εξωτερικό κύκλωμα αποσυνδέεται από την πηγή, το ρεύμα της πηγής είναι I = 0, και επομένως η τάση ακροδέκτη της πηγής είναι η τάση ανοιχτού κυκλώματος Uxx = E — δείτε την εξίσωση (1).

3. Λειτουργία βραχυκυκλώματος. Η αντίσταση του κυκλώματος έξω από την πηγή είναι μηδέν. Το ρεύμα της πηγής περιορίζεται μόνο από την εσωτερική του αντίσταση. Από την εξίσωση (1) στο U = 0 λαμβάνουμε I = Ikz = U / R0. Για να μειωθούν οι απώλειες ενέργειας στην πηγή EMF, το R0 θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερο και σε μια ιδανική πηγή R0 = 0. Λαμβάνοντας υπόψη αυτό, το Ikz >> Inom και είναι απαράδεκτο για την πηγή.

4. Λειτουργία σύμβασης — πρόκειται για μια λειτουργία κατά την οποία η μέγιστη ισχύς μεταδίδεται από την πηγή στον χρήστη. Μπορείτε να προσδιορίσετε αυτήν την ισχύ μέσω των παραμέτρων πηγής. Έτσι, η ισχύς που μεταφέρεται στο φορτίο, P = I2R. P = Pmax στο R = R0.Τότε η μέγιστη ισχύς που παρέχεται στον χρήστη είναι Pmax = E2 / 4R0. Η απόδοση της πηγής στη λειτουργία συμμόρφωσης δεν υπερβαίνει το 50%. που αποκλείει τη χρήση του στη βιομηχανική ηλεκτρολογική μηχανική. Η αντίστοιχη λειτουργία χρησιμοποιείται σε κυκλώματα χαμηλού ρεύματος ηλεκτρονικών συσκευών.