Elektriska kretsar med likström
I en enda krets En elektrisk krets med en likström EMF riktad inuti den elektriska energikällan från den negativa polen till den positiva exciterar en ström I i samma riktning, vilket bestäms av Ohms lag för hela kedjan:
I = E / (R + RTisdag),
där R är resistansen för den externa kretsen som består av mottagaren och anslutningsledningar, RW är resistansen hos den interna kretsen som inkluderar källan till elektrisk energi.
Om motstånden för alla element i den elektriska kretsen inte beror på värdet och riktningen av strömmen och EMF, kallas de, såväl som själva kretsen, linjära.
I en enkelslinga linjär likströmskrets med en enda källa för elektrisk energi är strömmen direkt proportionell mot EMF och omvänt proportionell mot kretsens totala resistans.
Ris. 1. Diagram över en enkrets elektrisk krets med likström
Av formeln ovan följer att E — RwI = RI, där I = (E — PvI) / R eller I = U/R, där U = E — RwI är spänningen hos källan till elektrisk energi, som riktas från den positiva polen till den negativa polen.
Uttryck I = U/R är Ohms lag för en del av en krets, till terminalerna till vilka en spänning U appliceras, sammanfallande i riktning med strömmen I på samma plats.
Spänning mot ström U(I) vid E = const och RW = const kallas den externa eller volt-amperekarakteristiken för en linjär elektrisk energikälla (fig. 2), enligt vilken det är möjligt för vilken ström I som helst att bestämma motsvarande spänning U och enligt formlerna nedan - beräkna effekten hos mottagaren av elektrisk energi:
P2 = RI2 = E2R / (R + RTuesday)2,
källa till elektrisk energi:
P1 = (R + RTuesday) Az2 = E2 / (R + RTuesday)
och effektiviteten av installationen i DC-kretsar:
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
Ris. 2. Extern (volt-ampere) egenskap hos källan till elektrisk energi
Punkt X i ström-spänningskarakteristiken för den elektriska energikällan motsvarar viloläget (x.x.) I en öppen krets, när strömmen Azx = 0 och spänningen Ux = E.
Punkt H bestämmer det nominella läget om spänningen och strömmen motsvarar deras nominella värden Unom och Aznom, angivna i passet för den elektriska energikällan.
Punkt K kännetecknar kortslutningsläget (kortslutning), som uppstår när terminalerna på den elektriska energikällan är anslutna till varandra, där det externa motståndet R =0. I detta fall uppstår en kortslutningsström Azk = E / Rwatt, som är gånger högre än den nominella strömmen Aznom på grund av att källans inre motstånd elektrisk energi Rw <R.I detta läge är spänningen vid terminalerna på källan för elektrisk energi Uk = 0.
Punkt C motsvarar den matchade moden där resistansen hos den externa kretsen R är lika med resistansen hos den interna målkällan för Rwatt för elektrisk energi. I detta läge finns en ström Ic = E / 2R, den externa kretsens effekt motsvarar den högsta effekten P2max = E2 / 4RW och effektiviteten (effektiviteten) för installationen ηc = 0,5.
Kontraktsordning där:
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 och Ic = E / 2R = I
Ris. 3. Grafer över beroendet av den relativa effekten hos mottagaren av elektrisk energi och anläggningens effektivitet på mottagarens relativa motstånd
I kraftverk skiljer sig lägena för elektriska kretsar avsevärt från det koordinerade läget och kännetecknas av strömmar I << Ic på grund av motstånden hos mottagarna R Rvat, som ett resultat av vilket driften av sådana system fortsätter med hög effektivitet.
Studiet av fenomen i elektriska kretsar förenklas genom att ersätta dem med ekvivalenta kretsar - matematiska modeller med idealiska element, som var och en kännetecknas av en och parametrarna hämtade från parametrarna för de svepande elementen. Dessa diagram återspeglar till fullo egenskaperna hos elektriska kretsar och, om vissa villkor är uppfyllda, underlättar analysen av elektriska kretsars elektriska tillstånd.
I ekvivalenta kretsar med aktiva element används en idealisk EMF-källa och en idealisk strömkälla.
En idealisk EMF-källa kännetecknad av en konstant EMF, E och en intern resistans lika med noll, som ett resultat av vilket strömmen hos en sådan källa bestäms av resistansen hos de anslutna mottagarna, och en kortslutning orsakar ström och effekt teoretiskt tenderar till ett oändligt stort värde.
En ideal strömkälla tilldelas ett internt motstånd som tenderar till ett oändligt stort värde och en konstant ström Azdo oavsett spänningen vid dess terminaler, lika med kortslutningsströmmen, vilket resulterar i en obegränsad ökning av belastningen ansluten till källan åtföljs av teoretiskt obegränsad ökning av spänning och effekt.
Ris. 4. Reservkretsar för en elektrisk krets med en verklig källa för elektrisk energi och ett motstånd, a - med en idealisk källa för EMF, b - med en idealisk strömkälla.
Verkliga källor för elektrisk energi med EMF E, intern resistans Rvn och kortslutningsström Ic kan representeras av ekvivalenta kretsar som inkluderar en ideal emk-källa respektive en ideal strömkälla med resistiva element kopplade i serie och parallellt, vilket kännetecknar de interna parametrarna för en verklig källa och begränsa effekten av de anslutna mottagarna (fig. 4, a, b).
Verkliga källor för elektrisk energi fungerar i regimer som ligger nära regimen för ideala EMF-källor, om mottagarnas resistans är stor jämfört med den interna resistansen hos verkliga källor, d.v.s. när de är i regimer nära viloläget.
I de fall driftlägena ligger nära läget kortslutningNärmar sig verkliga källor idealiska strömkällor eftersom mottagarnas motstånd är litet jämfört med det interna motståndet hos verkliga källor.
