直流の電気回路
単一回路内 電気エネルギー源の内部でマイナス極からプラス極に向かう直流 EMF を持つ電気回路は、同じ方向に電流 I を励起します。電流 I は次のように決定されます。 オームの法則 チェーン全体の場合:
I = E / (R + R火曜日)、
ここで、R は受信機と接続線で構成される外部回路の抵抗、RW は電気エネルギー源を含む内部回路の抵抗です。
電気回路のすべての要素の抵抗が電流とEMFの値と方向に依存しない場合、それらは回路自体と同様に線形と呼ばれます。
単一の電気エネルギー源を備えた単一ループの線形 DC 電気回路では、電流は EMF に正比例し、回路の総抵抗に反比例します。
米。 1. 直流の単回路電気回路図
上の式から、E — RwI = RI、I = (E — PvI) / R または I = U / R、U = E — RwI は電気エネルギー源の電圧です。正極から負極へ。
式 I = U / R は、 回路の一部に関するオームの法則、電圧 U が印加される端子に、同じ場所での電流 I と方向が一致します。
E = const および RW = const における電圧対電流 U(I) は、線形電気エネルギー源の外部特性またはボルトアンペア特性と呼ばれます (図 2)。これに従って、任意の電流 I が次の値を決定することができます。対応する電圧 U と以下の式に従って、電気エネルギーの受信機の電力を計算します。
P2 = RI2 = E2R / (R + R火曜日)2、
電気エネルギー源:
P1 = (R + R火曜日) Az2 = E2 / (R + R火曜日)
および DC 回路への設置効率:
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
米。 2. 電気エネルギー源の外部 (ボルトアンペア) 特性
電気エネルギー源の電流電圧特性の点 X は、電流 Azx = 0 および電圧 Ux = E のとき、開回路のアイドル モード (x.x.) に対応します。
電圧と電流が電気エネルギー源のパスポートに記載されている公称値UnomおよびAznomに対応する場合、点Hは公称モードを決定します。
点 K は、電気エネルギー源の端子が相互に接続され、外部抵抗 R = 0 になるときに発生する短絡モード (短絡) を特徴付けます。この場合、短絡電流 Azk = E / Rwatt が発生します。これは、次の理由により、公称電流 Aznom よりも数倍大きくなります。 電源の内部抵抗 電気エネルギー Rw <R。このモードでは、電気エネルギー源の端子の電圧 Uk = 0。
点 C は、外部回路の抵抗 R が内部ターゲット電気エネルギー源 Rwatt の抵抗に等しい整合モードに対応します。このモードでは、電流 Ic = E / 2R があり、外部回路の電力は最大電力 P2max = E2 / 4RW、および設備の効率 (効率) ηc = 0.5 に対応します。
契約体制は次のとおりです。
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 および Ic = E / 2R = I
米。 3. 電気エネルギーの受信機の相対電力と受信機の相対抵抗に対する設置効率の依存性のグラフ
発電所では、電気回路のモードは調整モードとは大きく異なり、受信機R Rvat の抵抗による電流I << Icによって特徴付けられ、その結果、そのようなシステムの動作は高効率で進行します。
電気回路における現象の研究は、それらを等価回路、つまり理想的な要素を備えた数学的モデルで置き換えることによって簡素化されます。各要素は、掃引要素のパラメーターから取得されたパラメーターによって特徴付けられます。これらの図は電気回路の特性を完全に反映しており、特定の条件が満たされていれば、電気回路の電気的状態の解析が容易になります。
能動素子を含む等価回路では、理想的な EMF 源と理想的な電流源が使用されます。
一定の EMF、E、およびゼロに等しい内部抵抗によって特徴付けられる理想的な EMF 源。その結果、そのような源の電流は接続された受信機の抵抗によって決まり、理論的には短絡により電流と電力が発生します。無限に大きな値になる傾向があります。
理想的な電源には、無限に大きくなる傾向のある内部抵抗と、端子の電圧に関係なく短絡電流に等しい定電流 Azdo が割り当てられ、その結果、電源に接続される負荷が無制限に増加します。電源を供給すると、理論的には電圧と電力が無制限に増加します。
米。 4. 実際の電気エネルギー源と抵抗を備えた電気回路のバックアップ回路、a - 理想的な EMF 源、b - 理想的な電流源。
EMF E、内部抵抗 Rvn および短絡電流 Ic を伴う実際の電気エネルギー源は、それぞれ直列および並列に接続された抵抗素子を備えた理想起電力源または理想電流源を含む等価回路で表すことができます。実際のソースの内部パラメータと、接続された受信機の電力を制限します (図 4、a、b)。
実際の電気エネルギー源は、受信機の抵抗が実際の電源の内部抵抗に比べて大きい場合、つまりアイドル モードに近い状態にある場合、理想的な EMF 源の状態に近い状態で動作します。
動作モードが に近い場合 短絡、実際のソースの内部抵抗と比較してレシーバーの抵抗が小さいため、実際のソースは理想的な電流ソースに近づきます。
