Источник напряжения на схеме: Источник напряжения — это… Что такое Источник напряжения?

Содержание

Источник напряжения — это… Что такое Источник напряжения?

Источник напряжения

Рисунок 1 — Обозначение источника ЭДС схемах

Источник ЭДС (точнее, идеальный источник ЭДС) — источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как внешнее управляющее воздействие.

В простейшем случае напряжение определено как константа, то есть напряжение источника ЭДС постоянно.

Реальные источники ЭДС

Рисунок 2

Рисунок 3 — Нагрузочная характеристика

Идеальный источник ЭДС является физической абстракцией, то есть подобное устройство не может существовать. Если допустить существование такого устройства, то ток I, протекающий через него, стремился бы к бесконечности при подключении нагрузки, сопротивление RH которой стремится к нулю. Но при этом получается, что мощность источника ЭДС также стремится к бесконечности, так как

P = EI. Но это не возможно, по той причине, что мощность любого источника энергии конечна.

В реальности, любой источник ЭДС обладает внутренним сопротивлением r, которое имеет обратную зависимость от мощности источника. То есть, чем больше мощность, тем меньше сопротивление. И наоборот. Наличие внутренненого сопротивления отличает реальный источник ЭДС от идеального. Следует отметить, что внутреннее сопротивление — это исключительно конструктивное свойство источника энергии. Эквивалентная схема реального источника ЭДС представляет собой последовательное подключение идеального источника ЭДС Е и внутреннего сопротивления r.

На рисунке 3 приведены нагрузочные характеристики идеального (синяя линия) и реального (красная линия) источников ЭДС.

где

— падение напряжения на внутреннем сопротивлении;
U = IR
H — падение напряжения на нагрузке.

При коротком замыкании (RH = 0) , т.е. вся мощность источника энергии рассеивается на его внутреннем сопротивлении. В этом случае ток IКЗ будет максимальным для данного источника ЭДС. Зная ток короткого замыкания, можно вычислить внутреннее сопротивление:

См. также

Литература

  • Электротехника: Учеб. для вузов/А. С. Касаткин, М. В. Немцов.— 7-е изд., стер.— М.: Высш. шк., 2003.— 542 с.: ил. ISBN 5-06-003595-6
  • Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

Wikimedia Foundation. 2010.

  • Источник Харьковская-1
  • Источник минеральной воды Харьковская-1

Полезное


Смотреть что такое «Источник напряжения» в других словарях:

  • источник напряжения — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN voltage sourcevoltage supplyvoltage power supply …   Справочник технического переводчика

  • источник напряжения — įtampos šaltinis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. voltage source vok. Spannungsquelle, f rus. источник напряжения, m pranc. source de tension, f; source de voltage, f …   Automatikos terminų žodynas

  • источник напряжения — įtampos šaltinis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Šaltinis, teikiantis įtampą įvairios paskirties įtaisams, įrenginiams, aparatams ir sistemoms. atitikmenys: angl. voltage source vok. Spannungsquelle, f rus. источник… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • источник напряжения — įtampos šaltinis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. potential source; voltage source vok. Spannungsquelle, f rus. источник напряжения, m pranc. source de tension, f …   Fizikos terminų žodynas

  • источник напряжения с 90°-м сдвигом фаз — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN quarter phase sourcequarter phase voltage source …   Справочник технического переводчика

  • источник напряжения, регулируемый током — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN current controlled voltage source …   Справочник технического переводчика

  • источник напряжения, управляемый напряжением — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN voltage controlled voltage sourceVCVS …   Справочник технического переводчика

  • источник напряжения — Источник электрической энергии, характеризующийся величиной э.д.с. и внутренним сопротивлением …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • зависимый источник напряжения — Источник электрического напряжения, электрическое напряжение на зажимах которого зависит от электрического тока или электрического напряжения в некотором участке цепи. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики источники и системы электропитанияэлектротехника …   Справочник технического переводчика

  • образцовый источник напряжения (тока, частоты) — Источник напряжения (тока, частоты), значение которого нормировано с определенной погрешностью, предназначенный для получения известной величины напряжения (тока, частоты). Примечание Значение известной величины непосредственно сравнивается со… …   Справочник технического переводчика

Схемы замещения источников энергии

Простейшая электрическая цепь и ее схема замещения, как указывалось, состоят из одного источника энергии с ЭДС Е и внутренним сопротивлением rвт и одного приемника с сопротивлением r (см. рис. 1.3). Ток во внешней по отношению к источнику энергии части цепи, т. е. в приемнике с сопротивлением r, принимается направленным от точки а с большим потенциалом к точке b с меньшим потенциалом .

Направление тока будем обозначать на схеме стрелкой с просветом или указывать двумя индексами у буквы I, такими же, как и у соответствующих точек схемы. Так, для схемы рис. 1.3 ток в приемнике I = Iab, где индексы а и b обозначают направление тока от точки а к точке b.
Покажем, что источник энергии с известными ЭДС E и внутренним сопротивлением rвт, может быть представлен двумя основными схемами замещения (эквивалентными схемами).
Как уже указывалось, с одной стороны, напряжение на выводах источника энергии меньше ЭДС на падение напряжения внутри источника:

с другой стороны, напряжение на сопротивлении r



Ввиду равенства из (1.5а) и (1.56) получается или



В частности, при холостом ходе (разомкнутых выводах а и b) получается E=Ux, т. е. ЭДС равна напряжению холостого хода. При коротком замыкании (выводов а и b) ток

Из (1.7 б) следует, что rвт источника энергии, так же как и сопротивление приемника, ограничивает ток.
На схеме замещения можно показать элемент схемы с rвт, соединенным последовательно с элементом, обозначающим ЭДС E (рис. 1.7, а). Напряжение U зависит от тока приемника и равно разности между ЭДС E источника энергии и падением напряжения rвтI (1.6а). Схема источника энергии, показанная на рис. 1.7, а, называется первой схемой замещения или схемой с источником ЭДС.
Если rвт<<r и напряжение Uвт<<U, т. е. источник электрической энергии находится в режиме, близком к холостому ходу, то можно практически пренебречь внутренним падением напряжения и принять Uвт = rвт = 0. В этом случае для источника энергии получается более простая эквивалентная схема только с источником ЭДС, у которого в отличие от реального источника исключается режим короткого замыкания (U =0). Такой источник энергии без внутреннего сопротивления (rвт = 0), обозначенный кружком со стрелкой внутри и буквой E (рис. 1.7, б), называют идеальным источником ЭДС или источником напряжения (источником с заданным напряжением). Напряжение на выводах такого источника не зависит от сопротивления приемника и всегда равно ЭДС E. Его внешняя характеристика — прямая, параллельная оси абсцисс (штриховая прямая ab на рис. 1.4).
Источник энергии может быть представлен и второй схемой замещения (рис. 1.8, а). Чтобы обосновать эту возможность, разделим правую и левую части уравнения (1.7а) на rвт. В результате получим



где gвт=1/rвт — внутренняя проводимость источника энергии, или

J = I + Iвт, (1.8)

где J = E/rвт — ток при коротком замыкании источника энергии (т. е. ток при сопротивлении r=0); Iвт=U/rвт=gвтU—некоторый ток, равный отношению напряжения на выводах источника энергии к его внутреннему сопротивлению; I = U/r = gU — ток приемника; g = 1/r — проводимость приемника.
Полученному уравнению (1.8) удовлетворяет схема замещения с источником тока, состоящая из источника с заданным током J = E/rвт (рис. 1.8, а) и соединенного с ним параллельно элемента rвт (общие выводы 1 и 2).
Если gвт<<g или rвт>>r и при одном и том же напряжении U = U12 = Uab ток Iвт<<I, т. е. источник энергии находится в режиме, близком к короткому замыканию, то можно принять ток Iвт = gвтU = 0. В этом случае для источника энергии получается более простая схема замещения только с источником тока (рис. 1.8,б). Такой источник с внутренней проводимостью gвт = 0 , обозначенный кружком с двойной стрелкой с разрывом внутри и буквой J, называют идеальным источником тока (источником с заданным током). Ток идеального источника тока J не зависит от сопротивления приемника r. Его внешняя характеристика — прямая, параллельная оси ординат (штриховая прямая cd на рис. 1.4). Для идеального источника тока исключается режим холостого хода (I = 0).
В дальнейшем, если нет специальных указаний, терминами «источник ЭДС (напряжения)» и «источник тока» обозначаются часто идеальные источники.
Источники ЭДС и источники тока называются активными элементами электрических схем, а резистивные элементы — пассивными.
При составлении электрической схемы замещения для той или иной реальной цепи стремятся по возможности учесть известные электрические свойства как каждого участка, так и в целом всей цепи.
В зависимости от электрических свойств цепи и условий поставленной задачи важно правильно выбирать схемы замещения и пользоваться ими для исследования режимов в реальных электрических цепях.

Идеальный и реальный источник тока. Источники электрической энергии являются необходимым элементом любой электрической цепи

Идеальный источник тока обладает бесконечно большим внутренним сопротивлением, поэтому ток j (t) не зависит от параметров внешней цепи, присоединенной к источнику. В режиме холостого хода, когда к внешним зажимам присоединено бесконечно большое сопротивление, ток идеального источника должен сохранить свое значение, а напряжение на нем и отдаваемая им мощность стремятся к бесконечности.
Источник тока на основе операционного усилителя. Идеальный источник тока должен обеспечивать постоянный ток, не зависящий от величины сопротивления нагрузки. Соберите схему в соответствии с рис. 7.8. Изменяющееся сопротивление нагрузки обеспечивает потенциометр. Ток на нагрузке измеряется универсальным цифровым измерительным прибором, а напряжение на нагрузке осциллографом.
Схема активного приемника.| Пассивный двухполюсник.| Схема источника э. д. с.| Схема источника тока. Идеальный источник тока обеспечивает протекание неизменного тока в приемниках при всех изменениях их сопротивления. У реального источника ток во внешней цепи изменяется при изменениях сопротивления.

Идеальный источник тока представляет собой активный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его выводах. Предполагается, что внутреннее сопротивление такого идеального источника бесконечно велико и поэтому параметры внешней электрической цепи, от которых зависит напряжение на выводах источника, не влияют на ток источника.
Идеальный источник тока обеспечивает протекание неизменного тока в приемниках при всех изменениях их сопротивления. У реального источника ток so внешней цепи изменяется при изменениях сопротивления. Поэтому реальный источник тока изображается на схемах замещения как идеальный источник тока с параллельным включением резистивного элемента (рис. 1 — 3, г), сопротивление которого определяется из характеристики элемента. Примером реального источника тока может служить электронный усилитель, внутреннее сопротивление которого обычно велико по сравнению с сопротивлением нагрузки.
Идеальный источник тока обозначается на схемах кружочком с двойной стрелкой внутри (рис. 1.7), показывающей направление тока.
Источники напряжения постоянного и переменного тока. Идеальный источник тока — это черный шщк, имеющий два вывода и поддержи-шющий постоянный ток во внешней цепи гезависимо от величины сопротивления гагрузки и приложенного напряжения.
Идеальный источник тока — это черный ящик, имеющий два вывода и поддерживающий постоянный ток во внешней цепи независимо от величины сопротивления нагрузки и приложенного напряжения. Для того чтобы выполнять свои функции, он должен уметь поддерживать любое нужное напряжение между своими выводами. Реальные источники тока (самая нелюбимая тема для большинства учебников) [ 1; мд имеют ограниченный диапазон, в котором может изменяться создаваемое ими напряжение (он называ — ется рабочим диапазоном выходного напряжения или просто диапазоном), и, кроме того, выходной ток источника нельзя считать абсолютно постоянным. Источник тока предпочитает нагрузку в виде замкнутой цепи, а нагрузку в виде разомкнутой цепи недолюбливает.
Идеальные источники тока Is и мощности Ag задаются формулами (гл.
К принципу получения точного а нте — НОГО ИСТОЧНИКЗ ТОКЗ — грирования и б дифференцирования. ЛГУ — маг — Приближение К УСЛОВИЯМ ПО. Идеальным источником тока называется такой источник электрической энергии, который создает в цепи заданное значение тока независимо от величины сопротивления нагрузки.
Подключение нагрузки к идеальным источникам напряжения и тока.
Идеальным источником тока называют активный элемент, ток которого не зависит от параметров цепи, подключенной к его зажимам. Этот ток называют задающим током источника.
Обозначения идеальных элементов схем замещения цепей постоянного тока. Идеальным источником тока называют источник, величина тока которого не зависит от напряжения и равна току короткого замыкания / к источника питания.
Источники тока. идеальные (а, б и конечной мощности (в. Поэтому идеальный источник тока, так же как и идеальный источник напряжения, рассматривается как источник бесконечной мощности.
Обозначение идеального источника тока (а и его внешняя характеристика (б. Ток идеального источника тока не зависит от сопротивления нагрузки и остается равным / к.
Эквивалентна л схема анодной цепи усилителя.| Схемы усилителей. a — с общей сеткой. б — с общим анодом. У идеального источника тока величина потребляемого тока не должна зависеть от сопротивления нагрузки, подключенного к его зажимам. К реальным генераторам тока относятся такие, у которых внутреннее сопротивление намного превышает сопротивление нагрузки.
Электрическая схема (а, ее ориентированный граф (о и. При этом идеальный источник тока заменяют разомкнутой ветвью, а источник напряжения — замкнутой. Полученная структура называется л и н е и ны м графом.
Ветви же с идеальными источниками тока вообще не входят в топологическую схему, так как внутренняя проводимость таких источников равна нулю и, соответственно, сопротивление таких ветвей равно бесконечности.
Двухполюсник состоит из двух идеальных источников тока, соединенных параллельно относительно зажимов А и В.
Чему равна внутренняя проводимость идеального источника тока.
Транзистор Т [ полагается идеальным источником тока с крутизной S, зависящей от первой гармоники тока коллектора.

Усилитель может работать в режиме идеального источника тока. Ниже описаны преимущества, которые дает применение отрицательной обратной связи в операторных усилителях.
Аналогично, наличие в схеме идеальных источников тока, включенных в контур, приводит к пониженшо порядка системы уравнении Кирхгофа за счет исключения контуров с известным током. При такой замене режим цепи не изменяется, так как токи в промежуточных узлах взаимно компенсируются.
Через конденсатор пропускается ток от идеального источника тока, создающий на нем напряжение, пропорциональное интегралу тока.
По литературным данным1 они являются идеальными источниками тока для окраски в электрическом поле.
В одной из ветвей цепи действует идеальный источник тока. Как следует учесть ток источника при записи уравнения первого закона Кирхгофа для узла, к которому подходит эта ветвь.
Схема катодного повторителя (а, истокового повторителя (б и схема замещения (в. Схема замещения для малого сигнала содержит идеальный источник тока, управляемый напряжением иЗИ, и нагрузочное сопротивление RH. Поскольку ток во входной цепи ничтожно мал, источник входного напряжения изображен ненагруженным.
В этом случае схема замещения содержит только идеальный источник тока, внутренняя проводимость gt С gH и исключается из схемы замещения.
Выходное сопротивление ИТУН, как и идеального источника тока, равно бесконечности.
ДУ соединены) и в случае идеального источника тока (R3 — со) реакция ДУ на выходе отсутствует.
Если в схеме имеются ветви с идеальными источниками тока, то сопротивления таких ветвей rk оо.
В цепи (рис. 1.12) действует идеальный источник тока.
Полное отсутствие тока затвора делает из ПТ идеальный источник тока при включении его совместно с ОУ. Пример такой схемы показан на рис. 6.31. n — Канальный МОП-транзистор отбирает ток от нагрузки; ток протекает и через резистор Ri, и падение напряжения на Ri сравнивается с напряжением на неин — вертирующем входе ОУ. Так как ток затвора отсутствует, то сигнал на Ri, пропорциональный выходному току и снимаемый с резистора, не содержит ошибки — исключается ошибка, которую вносил бы ток базы в подобной схеме на биполярном транзисторе. Любое отклонение от идеальной характеристики источника тока может быть обязано своим появлением только нелинейности токоотбирающего резистора и погрешностям ОУ, таким, как смещение, сдвиг и дрейф.
Так как якорная цепь двигателя питается от идеального источника тока, то график тока якоря / я не зависит ни от величины (Узи, ни от момента статической нагрузки.
Эквивалентная схема реального источника тока.| Пример использования правила узлов.| Пример использования второго закона Кирхгофа.
Предельный переход Rt — оо приводит к идеальному источнику тока.
О) В одной из ветвей цепи действует идеальный источник тока.
Схема имеет особенность в виде ветви, содержащей только идеальный источник тока J. Для устранения особенности заменим источник тока двумя источниками тока J (рис. 1.54 Р), при этом уравнения Кирхгофа для токов в узлах 1, 2, 3 не изменятся.
Для динамической цепи параметры идеального источника напряжения или идеального источника тока могут произвольным образом зависеть от времени.
Метод наложения может быть применен и при действии идеальных источников тока. В этом случае ток в любой ветви равен алгебраической сумме частичных токов при действии каждого источника тока в отдельности.
В цепи (рис. 1.11, а) действует идеальный источник тока. На рис. 1.11, б изображена временная диаграмма тока источника; R 2 ом, L 1 гн.
Электрометрический усилитель как. источник тока, управляемый напряжением. При г — оо и г — оо получим идеальный источник тока. Параметр S называют крутизной или проводимостью схемы.
Определить эквивалентное сопротивление цепи в установившемся режиме относительно зажимов идеального источника тока, считая задающее напряжение идеального источника напряжения равным нулю.
ЭДС без последовательно соединенного с ним Re нельзя заменить идеальным источником тока.
ZB двухполюсника, изображенного на рис. 137, когда внутреннее сопротивление идеального источника тока равно бесконечности.
Источники тока. идеальные (а, б и конечной мощности (б.| Вольт-амперные характеристики источников напряжения тока. По мере неограниченного увели-нения сопротивления внешней электрической цепи, присоединенной к идеальному источнику тока, напряжение на его зажимах и соответственно мощность, развиваемая им, неограниченно возрастают. Поэтому идеальный источник тока, так же как и идеальный источник напряжения, рассматривается как источник бесконечной мощности.
Вольт-амперные характеристики источников э. д. с. и тока. По мере неограниченного увеличения сопротивления внешней электрической цепи, присоединенной к идеальному источнику тока, напряжение па его выводах и соответственно мощность, развиваемая им, неограниченно возрастают. Поэтому идеальный источник тока, так же как и идеальный источник напряжения, рассматривается как источник бесконечной мощности.

На рис. 3.9 изображена схема, которая является хорошим приближением к идеальному источнику тока, без сдвига напряжения (УБэ, характерного для транзисторного источника тока.

Идеальный источник напряжения

Рисунок 1 — Обозначение источника ЭДС схемах

Литература

  • Электротехника: Учеб. для вузов/А. С. Касаткин, М. В. Немцов.- 7-е изд., стер.- М.: Высш. шк., 2003.- 542 с.: ил. ISBN 5-06-003595-6
  • Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Идеальный источник напряжения» в других словарях:

    Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики источники и системы электропитанияэлектротехника, основные понятия Синонимы идеальный источник… …

    Источник электрической энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики источники и системы электропитанияэлектротехника, основные понятия Синонимы идеальный источник электрического тока … Справочник технического переводчика

    Рисунок 1 Обозначение источника ЭДС схемах Источник ЭДС (точнее, идеальный источник ЭДС) источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как… … Википедия

    123 идеальный источник (электрического) напряжения Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем

Источник тока (ИТ) можно рассматривать как электронное устройство, которое подает во внешнюю схему не зависящий от напряжения на элементах схемы и на нем самом.

Отличительным свойством ИТ является его большое (бесконечно большое в идеале) внутреннее сопротивление R вн. Почему так?

Представим себе, что мы хотим передать 100% мощности от к нагрузке. Это есть передача энергии.

Чтобы доставить 100% мощности от источника к нагрузке, необходимо распределить сопротивление в цепи таким образом, чтобы нагрузка получила эту мощность. Этот процесс называется расщеплением токов.

Ток всегда идет по кратчайшему пути, выбирая себе маршрут с наименьшим сопротивлением. Поэтому в нашем случае мы должны организовать источник и нагрузку таким образом, чтобы первый имел гораздо более высокое сопротивлением, чем вторая.

Это является гарантией того, что ток поступит от источника к нагрузке. Вот почему мы используем в этом примере идеальный источник тока, имеющий бесконечное Это обеспечивает протекание тока от ИТ по кратчайшему пути, то есть через нагрузку.

Поскольку R вн источника бесконечно велико, выходной ток от него не изменится (несмотря на изменение значения сопротивления нагрузки). Ток будет всегда стремиться протекать через бесконечное сопротивление ИТ в сторону нагрузки, имеющей относительно низкое сопротивление. Это демонстрирует график выходного тока идеального источника.

При бесконечно большом внутреннем сопротивлении ИТ любые изменения значения сопротивления нагрузки не оказывают никакого влияния на величину тока, протекающего во внешней цепи идеального источника.

Бесконечное сопротивление является доминирующим в цепи и не позволяет изменяться току (несмотря на колебания сопротивления нагрузки).

Давайте рассмотрим схему с идеальным источником тока, показанную ниже.


Поскольку ИТ обладает бесконечным сопротивлением, вытекающий от источника ток стремится найти себе путь наименьшего сопротивления, которым является 8Ω-ная нагрузка. Весь ток от источника тока (100 мА) протекает через нагрузочный резистор 8Ω . Этот идеальный случай является примером 100% энергетической эффективности.

Теперь давайте рассмотрим схему с реальным ИТ (как показано ниже).


Этот источник имеет сопротивление 10 МОм, которое является достаточно высоким, чтобы обеспечить ток, очень близкий к полному значению источника 100 мА, однако в данном случае ИТ не отдаст 100% своей мощности.

Это происходит потому, что внутреннее сопротивление источника будет отбирать некоторую часть тока, вследствие чего появляется определенная его утечка.

Она может быть рассчитана с использованием конкретного расщепления.

Источник выдает 100 мА. Этот ток затем разделяется между сопротивлениями 10 МОм источника и 8Ω нагрузки.

Несложным расчетом можно определить, какая часть тока протекает через нагрузочное сопротивление 8Ω

I = 100 мА -100 мА (8х10 -6 MΩ /10MΩ) = 99.99mA.

Хотя физически идеальных источников тока не существует, они служат в качестве модели для построения реальных ИТ, близких к ним по своим характеристикам.

На практике используются различные виды источников тока, отличающиеся схемотехническими решениями. Простейшим ИТ может служить схема источника напряжения с подключенным к нему резистором. Такой вариант называется резистивным.

Источник тока очень хорошего качества можно построить на транзисторе. Существует также дешевый серийный источник тока на представляющий собой всего лишь ПТ с p-n переходом и затвором, соединенным с истоком.

Источник ЭДС (идеальный источник напряжения ) — двухполюсник , напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока в цепи). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как внешнее управляющее воздействие.

В простейшем случае напряжение определено как константа, то есть напряжение источника ЭДС постоянно.

Реальные источники напряжения

Рисунок 2

Идеальный источник напряжения (источник ЭДС) является физической абстракцией, то есть подобное устройство не может существовать. Если допустить существование такого устройства, то электрический ток I , протекающий через него, стремился бы к бесконечности при подключении нагрузки, сопротивление R H которой стремится к нулю. Но при этом получается, что мощность источника ЭДС также стремится к бесконечности, так как . Но это невозможно, по той причине, что мощность любого источника энергии конечна.

В реальности, любой источник напряжения обладает внутренним сопротивлением r , которое имеет обратную зависимость от мощности источника. То есть, чем больше мощность, тем меньше сопротивление (при заданном неизменном напряжении источника) и наоборот. Наличие внутреннего сопротивления отличает реальный источник напряжения от идеального. Следует отметить, что внутреннее сопротивление — это исключительно конструктивное свойство источника энергии. Эквивалентная схема реального источника напряжения представляет собой последовательное включение источника ЭДС — Е (идеального источника напряжения) и внутреннего сопротивления — r .

Падение напряжения на внутреннем сопротивлении;

Падение напряжения на нагрузке.

При коротком замыкании (), то есть вся мощность источника энергии рассеивается на его внутреннем сопротивлении. В этом случае токбудет максимальным для данного источника ЭДС. Зная напряжение холостого хода и ток короткого замыкания, можно вычислить внутреннее сопротивление источника напряжения:

Исто́чник то́ка (также генератор тока ) — двухполюсник, который создаёт ток , не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединён. В быту «источником тока» часто неточно называют любой источник электрического напряжения (батарею, генератор, розетку), но в строго физическом смысле это не так, более того, обычно используемые в быту источники напряжения по своим характеристикам гораздо ближе к источнику ЭДС, чем к источнику тока.

Свойства:

Напряжение на клеммах идеального источника тока зависит только от сопротивления внешней цепи:

Мощность, отдаваемая источником тока в сеть, равна:

Так как для источника тока , напряжение и мощность, выделяемая им, неограниченно растут при росте сопротивления..

Реальный источник тока

Реальный источник тока, так же как и источник ЭДС, в линейном приближении может быть описан таким параметром, как внутреннее сопротивление . Отличие состоит в том, что чем больше внутреннее сопротивление, тем ближе источник тока к идеальному (источник ЭДС, наоборот, чем ближе к идеальному, тем меньше его внутреннее сопротивление). Реальный источник тока с внутренним сопротивлением эквивалентен реальному источнику ЭДС, имеющему внутреннее сопротивление и ЭДС .

Напряжение на клеммах реального источника тока равно:

Сила тока в цепи равна:

Мощность, отдаваемая реальным источником тока в сеть, равна:

Схемы замещения источников энергии Простейшая электрическая цепь и ее схема замещения, как указывалось, состоят из одного источника энергии с ЭДС Е и внутренним сопротивлением r вт и одного приемника с сопротивлением r . Ток во внешней по отношению к источнику энергии части цепи, т. е. в приемнике с сопротивлением r , принимается направленным от точки а с большим потенциалом к точке b с меньшим потенциалом . Направление тока будем обозначать на схеме стрелкой с просветом или указывать двумя индексами у буквы I, такими же, как и у соответствующих точек схемы. Так, для схемы рис. 1.3 ток в приемнике I = Iаb, где индексы а и b обозначают направление тока от точки а к точке b. Покажем, что источник энергии с известными ЭДС E и внутренним сопротивлением r вт , может быть представлен двумя основными схемами замещения (эквивалентными схемами). Как уже указывалось, с одной стороны, напряжение на выводах источника энергии меньше ЭДС на падение напряжения внутри источника: с другой стороны, напряжение на сопротивлении r Ввиду равенства из (1.5а) и (1.56) получается или В частности, при холостом ходе (разомкнутых выводах а и b) получается E=Uх, т. е. ЭДС равна напряжению холостого хода. При коротком замыкании (выводов а и b) ток

Из (1.7 6) следует, что r вт источника энергии, так же как и сопротивление приемника, ограничивает ток. На схеме замещения можно показать элемент схемы с r вт , соединенным последовательно с элементом, обозначающим ЭДС E (рис. 1.7, а). Напряжение U зависит от тока приемника и равно разности между ЭДС E источника энергии и падением напряжения r вт I (1.6а). Схема источника энергии, показанная на рис. 1.7, а, называется первой схемой замещения или схемой с источником ЭДС. Если r вт и напряжение UвтU , т. е. источник электрической энергии находится в режиме, близком к холостому ходу, то можно практически пренебречь внутренним падением напряжения и принять Uвт = r вт = 0 . В этом случае для источника энергии получается более простая эквивалентная схема только с источником ЭДС, у которого в отличие от реального источника исключается режим короткого замыкания (U =0). Такой источник энергии без внутреннего сопротивления (r вт = 0 ), обозначенный кружком со стрелкой внутри и буквой E (рис. 1.7,6), называют идеальным источником ЭДС или источником напряжения (источником с заданным напряжением). Напряжение на выводах такого источника не зависит от сопротивления приемника и всегда равно ЭДС E. Его внешняя характеристика — прямая, параллельная оси абсцисс (штриховая прямая ab на рис. 1.4).

Источники электрической энергии являются необходимым элементом любой электрической цепи.

Их разделяют на идеальные и реальные источники. В свою очередь, идеальные источники делятся на источники

электродвижущей силы (ЭДС) и источники тока.

Источники ЭДС

— это такие элементы электрической цепи, у которых разность потенциалов на выходе не зависит от величины и направления протекания тока, т.е. их вольтамперные характеристики (ВАХ I (см. ).

Направление стрелки в условном обозначении источника ЭДС указывает направление действия ЭДС, поэтому направление

падения напряжения на выходных зажимах источника всегда противоположно.

Так как на ВАХ электрическое сопротивление соответствует котангенсу угла наклона характеристики, то сопротивление источника ЭДС равно нулю, а проводимость, соответственно, бесконечности.

Источники тока

— это такие элементы электрической цепи, у которых протекающий через них ток не зависит от знака и значения разности потенциалов на выходе, т.е. их (ВАХ ) представляют собой прямые линии параллельные оси U (см. ).

Отсюда, сопротивление источника тока равно бесконечности, а проводимость — нулю.

Направление стрелки в условном обозначении источника тока указывает направление протекания тока.

Источники ЭДС и источники тока часто рассматриваются как некие абстракции, не имеющие реального физического воплощения. Однако, это справедливо только, если считать, что их

ВАХ не имеют ограничения. В этом случае ток через источник ЭДС или падение напряжения на источнике тока могут достигать бесконечно больших значений. При этом мощность источника (P =UЧ I ) должна быть бесконечно большой, что исключает возможность технической реализации.

Если же ток и/или напряжение источника ограничено, то свойствами идеального источника обладают, например,

, типичная ВАХ которых приведена на рис. 1

Выходное напряжение такого устройства

U вых постоянно до тех пор, пока ток нагрузки не достигнет максимально допустимого значения I max , после чего источник питания из режима стабилизации напряжения переходит в режим стабилизации тока. В пределах обоих режимов источник питания обладает свойствами соответственно идеального источника ЭДС и источника тока.

Идеальные источники ЭДС и тока используются также для моделирования некоторых электромагнитных процессов и нелинейных элементов электрических цепей, таких, например, как диод.

Реальные источники электрической энергии

(ИЭ) имеют ВАХ, показанную на рис. 2.

ВАХ реальных источников пересекает обе оси координат и эти точки пересечения соответствуют нулевому току через источник и нулевому падению напряжения. Режим с нулевыи током и ненулевым падением напряжения называется холостым ходом, а режим с нулевым падением напряжения и ненулевым током на выходе — коротким замыканием

.

Уравнение ВАХ ИЭ

представляет собой уравнение прямой линии в координатах U I . Его можно получить из уравнения прямой линии, проходящей через начало координат I = — Ug = —U /r либо из обратной функции U = —Ir , где r — коэффициент соответствующий котангенсу угла наклона к оси U и имеющий размерность сопротивления, а g = 1/r — тангенс угла наклона с размерностью проводиомсти. Для получения ВАХ ИЭ можно сместить линию I = — Ug на величину тока короткого замыкания

В выражениях (1) и (2) ток короткого замыкания

I кз и напряжение холостого хода U хх являются константами, поэтому их можно заменить равным по значению током J и ЭДС E соответствующих идеальных источников, т.к. параметры идеальных источников также являются константами . Тогда выражениям (1) и (2) можно поставить в соответствие электрические схемы рис. 3 а) и б).

Выражения (1) и (2) и соответствующие им схемы рис. 3 описывают один и тот же элемент электрической цепи, имеющий ВАХ, представленную на

. Поэтому оба варианта совершенно эквивалентны и могут применяться в зависимости от целей и удобства конкретного представления.

В ИЭ сопротивление

r и проводимость g называются соответственно внутренним сопротивлением и внутренней проводимостью источника.

Из выражений (1) и (2) следует, что ток

I на выходе ИЭ отличается от значения тока внутреннего источника J на величину тока Ug , ответвляющегося внутри ИЭ через проводимость g . Аналогично, напряжение U на выходе источника отличается от значения ЭДС внутреннего источника на величину падения напряжения Ir на внутреннем сопротивлении r . Поэтому, чем меньше внутреннее сопротивление ИЭ r, тем ближе его свойства к свойствам идеального источника . 0 ИЭ становится источником ЭДС, однако, в эквивалентной схеме с источником тока g = 1/r® Ґ , и J = E /r ® Ґ . Отсюда следует, что при преобразовании источника ЭДС с конечными значениями параметров мы получим ИЭ с бесконечным значением тока. Идентичные рассуждения можно привести и для преобразования ИЭ с источником тока при 0.

Таким образом, любой реальный источник электрической энергии, представленный, например, схемой а) рис. 3 можно преобразовать и представить эквивалентной схемой рис. 3 б) и наоборот. В то же время, идеальные источники (источники ЭДС и тока) в принципе не могут быть преобразованы один в другой.

Параметры ИЭ

в схемах а) и б) связаны между собой следующими соотношениями:

E = Jg ; r = 1/g ; J = E /r ; g = 1/r

На практике параметры ИЭ определяют по координатам двух точек ВАХ, т.е. по значениям тока и падения напряжения на выходе источника в двух произвольных режимах (при любых двух значениях сопротивления нагрузки, подключенного к выходным зажимам ИЭ).

Пусть измерены значения токов и падений напряжения в нагрузке в режиме 1 и 2

. Тогда по этим параметрам можно определить параметры схем следующим образом:

для схемы а) или

для схемы б) .

Выражения (3) и (4) позволяют определить искомые параметры источников в общем случае, однако задачу можно существенно упростить, если источник допускает режимы холостого хода и/или короткого замыкания. Тогда достаточно измерить:

  1. напряжение холостого хода
U хх, а также ток I и напряжение на выходе U , при любой нагрузке;
  • ток короткого замыкания
  • I кз, а также ток I и напряжение на выходе U , при любой нагрузке;
  • напряжение холостого хода
  • U хх и ток короткого замыкания I кз .

    Для этих трех случаев выражения (3) и(4) преобразуются с учетом того, что

    I хх =0, и U кз =0, к виду представленному в таблице 1:

    Таблица 1.

    Исходные параметры

    U хх , U , I

    I кз , U , I

    U хх , I кз

    На практике параметры ИЭ можно определить также с помощью переменной нагрузки без одновременного измерения тока и напряжения. Для этого достаточно, например, измерить напряжение холостого хода

    U хх, а затем подключить и изменять нагрузку до тех пор, пока падение напряжения на ней не станет равным U хх /2. Можно также измерить ток короткого замыкания I кз, а затем подключить и изменять нагрузку до тех пор, пока ток в ней не станет равным I кз /2. В обоих случаях внутреннее сопротивление источника r будет равно сопротивлению нагрузки R н .

    Рассмотрим подробнее этот способ для случая ИЭ с источником ЭДС показанного на рис. 4. При подключении нагрузки

    R н напряжение на выходе источника уменьшается в два раза, т.е. U хх = E =2U н. В то же время, U н = E Ir . Отсюда внутреннее сопротивление

    r = (E U н )/I = (2U н — U н )/I = U н /I = R н .

    Аналогично для схемы ИЭ с источником тока после подключения нагрузки ток во внешней цепи уменьшится вдвое, т.е.

    I кз = J =2I н и I н = J Ug . Тогда

    g = (J I н )/U = (2I н — I н )/U = I н /U = G н

    Таким образом, если в нагрузке протекает ток равный половине значения тока короткого замыкания источника или падение напряжения на ней составляет половину от напряжения холостого хода, то в таком режиме сопротивление нагрузки и ее проводимость в точности равны внутреннему сопротивлению и проводимости ИЭ.

    Реальные источники электрической энергии обладают внутренним сопротивлением, соответствующим потерям в самом источнике и теоретически не могут быть представленными без него. Однако на практике часто бывает целесообразным не учитывать внутреннее сопротивление. Оценим возникающую при этом погрешность.

    Пусть источник имеет вольтамперную характеристику, представленную на рис. 5, и пусть к нему поочередно подключаются две различные нагрузки, соответствующие работе источника в точках

    A и B . Причем нагрузки выбраны таким образом, что I B =I кз- I A =D I и U A =U хх- U B =D U , т.е. отклонение тока в точке A от тока короткого замыкания равно току в точке B , а отклонение напряжения в точке B от напряжения холостого хода равно напряжению в точке A .

    Выразим отклонения тока и напряжения в относительных единицах, приняв за базовые значения напряжение холостого хода

    U хх и ток короткого замыкания источника I кз —

    D I = d I I кз ; D U = d U U хх .

    Тогда напряжение и ток в нагрузке в точках

    A и B будут

    U A = d U U хх ; I A = I кз — d I I кз = I кз (1 — d I ) ;

    Простой способ борьбы с помехами при разработке источника питания

    20 августа 2021

    Фредерик Досталь (Analog Devices)

    Специалисты Analog Devices рекомендуют при разработке источника питания всегда добавлять в схему входной конденсатор, что показано на примере схемы понижающего преобразователя на базе ADP2360. Рассчитать оптимальную схему поможет специальная среда моделирования LTspice® от ADI.

    В работе источника питания реальные условия никогда не будут совпадать с идеальными. Чтобы построить надежную энергосистему, необходимо учитывать реальные факторы, в том числе паразитные помехи. Когда мы используем источники питания, мы гарантируем, что DC/DC-преобразователь, такой как импульсный стабилизатор, может выдерживать определенный диапазон входного напряжения и генерировать необходимое выходное напряжение с достаточным уровнем тока. Входное напряжение часто указывается в виде диапазона, потому что обычно не регулируется точно. Однако для надежной работы источника питания всегда должно быть входное напряжение в допустимом диапазоне, доступном для импульсного регулятора.

    Например, стандартный диапазон входного напряжения для источника питания 12 В может находиться в диапазоне 8…16 В. На рисунке 1 показан понижающий преобразователь (Buck-топология), при котором мы получаем 3,3 В из номинального напряжения 12 В.

    Рис. 1. Понижающий импульсный стабилизатор, показанный вместе с источником (постоянного) напряжения

    Однако при проектировании DC/DC-преобразователя недостаточно учитывать только минимальные и максимальные значения входного напряжения. На рисунке 1 показан понижающий преобразователь, имеющий ключ в верхнем плече. Скорость переключения ключа должна быть максимально высокой, чтобы проявлялись только минимальные коммутационные потери. Именно это и заставляет импульсный ток течь по цепи питания. Не каждый источник напряжения может без проблем передавать такие импульсные токи. Как результат преобразования, мы наблюдаем на входе импульсного регулятора падение напряжения. Для того чтобы минимизировать эти потери, нужны резервные конденсаторы прямо на входе источника питания. На рисунке 1 такой конденсатор обозначен как CIN.

    Рис. 2. Схема рисунка 1 с добавлением паразитных элементов (помех) цепи питания и самого источника напряжения

    На рисунке 2 показана схема, аналогичная изображенной на рисунке 1, но с добавлением паразитных элементов цепи питания и с самим источником напряжения. Внутреннее сопротивление источника напряжения (Rseries), индуктивность и сопротивление цепи питания (цепь R, L), а также любое ограничение тока являются ключевыми характеристиками источника напряжения, которые необходимо учитывать, чтобы гарантировать бесперебойную работу импульсного источника. По большей части, правильный выбор входных конденсаторов может обеспечить правильную работу всей схемы питания.

    Первый шаг для моделирования источника питания должен заключаться в том, чтобы взять рекомендуемое значение емкости для CIN из таблицы данных для микросхемы импульсного стабилизатора. Однако надо учесть, если источник напряжения или цепь питания обладают особыми характеристиками, имеет смысл смоделировать комбинацию источника напряжения и импульсного регулятора. На рисунке 3 показано моделирование, выполненное в среде моделирования LTspice® от Analog Devices.

    Рис. 3. Моделирование с помощью LTspice для проверки поведения входного напряжения импульсного стабилизатора

    На рисунке 3 представлена упрощенная модель понижающего преобразователя на базе ADP2360, в которой входное напряжение IN генерируется идеальным источником напряжения. На схеме для источника напряжения не определено внутреннее сопротивление и не указаны паразитные значения для цепи питания между источником напряжения и импульсным стабилизатором, поэтому предполагается, что на вывод VIN ADP2360 всегда подается фиксированное напряжение. Следовательно, нет необходимости добавлять входной конденсатор (CIN). Однако при работе в реальных условиях входной конденсатор всегда требуется, потому что источник напряжения и цепь питания не идеальны. Если среда моделирования, такая как LTspice, также используется для проверки поведения с различными входными конденсаторами, необходимо использовать источник напряжения со внутренним сопротивлением и цепь питания с паразитными значениями сопротивления и индуктивности, как показано на рисунке 2.

    Оригинал

    Перевел Дмитрий Кокшаров по заказу АО КОМПЭЛ

    •••

    Наши информационные каналы

    Управляемый напряжением источник напряжения — Энциклопедия по машиностроению XXL

    Управление проектами обзор 122 Управляемый напряжением генератор прямоугольных импульсов 228 Управляемый напряжением генератор треугольных импульсов 228 Управляемый напряжением источник напряжения 226 Управляемый напряжением источник тока 226 Управляемый напряжением синусоидальный источник 227 Управляемый током источник напряжения 227  [c.692]

    Управляемый током источник тока 226 Управляемый частотой источник напряжения 227 Установка текущего начала координат 420 Установки по умолчанию  [c.692]


    Управляемые напряжением источники напряжения и тока  [c.228]

    В классическом варианте МУП имеются ограничения на вид компонентных уравнений. Применительно к схемной форме представления моделей эти ограничения выражаются в недопустимости таких ветвей, как идеальные источники напряжения и любые ветви, параметры которых зависят от каких-либо токов. В модифицированном варианте МУП эти ограничения снимаются благодаря расширению вектора базисных координат — дополнительно к узловым потенциалам к базисным координатам относят также токи особых ветвей. Особыми ветвями при этом называют 1) ветви источников напряжения 2) ветви, токи которых являются управляющими (аргументами в выражениях для параметров зависимых ветвей) 3) индуктивные ветви.  [c.177]

    В сельсинной передаче дифференциального типа ротор сельсина-приемника подключен к нагрузке (движуш ейся части станка), а не к источнику напряжения. Будучи датчиком обратной связи, он вырабатывает сигнал, который в узле управления сравнивается с заданным программой сигналом, и в результате такого сравнения вырабатывается сигнал, управляющий работой исполнительного двигателя станка. Пример сельсинной передачи такого рода приведен на рис. 132.  [c.208]

    Подвижный сток (источник) предназначен для реализации в модели теплопоглощения при абляции или тепловыделения при горении. Он состоит из резистора, один вывод которого подключен к источнику напряжения U , а второй передвигается по узловым точкам в соответствии с заданным значением потенциала. В начале работы модели сток отключен. После достижения в узловой точке модели заданного потенциала срабатывает реле соответствующей управляющей ячейки и включится сток.  [c.391]

    Общим свойством р4л-диода, к-рое используется при всех видах управления СВЧ-сигналом, является сильное изменение его проводимости под воздействием внеш. управляющего источника напряжения (тока). Такой диод включается в СВЧ-тракт, и путём изменения его проводимости производится изменение прохождения, отражения либо поглощения СВЧ-мощности. Увеличение проводимости осуществляется инжекцией неосновных носителей р — i-и п — г -переходами при смещении их в прямом направлении, а уменьшение — выведением носителей во внеш. цепь при обратном смещении и рекомбинацией.  [c.585]

    Управляемый кремниевый вентиль (тиристор) представляет собой прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с многослойной структурой. Отпирание тиристора осуществляется посредством сигнала в цепи управления, а запирание — уменьшением напряжения источника питания (естественная коммутация) или сигналом в цепи управления (искусственная коммутация). Изменяя момент отпирания управляемого вентиля, можно менять среднее значение приложенного к нагрузке выпрямленного напряжения (фазовое регулирование). В тиристорах с естественной коммутацией вентиль запирается тогда, когда протекающий через него ток падает до нуля в выпрямителях с искусственной коммутацией вентиль может быть заперт коммутационным устройством в любой момент времени.  [c.176]


    В процессе окраски в режиме постоянного напряжения значение напряжения не должно изменяться. Однако при замене партии лакокрасочного материала, частичном загрязнении ванны электролитами, определенных изменениях рецептурного состава,-вызванных эксплуатационными условиями или неточностью корректировок и другими причинами возникает необходимость в изменении напряжения. Поэтому в электросхему источника питания необходимо встраивать соответствующие регуляторы напряжения, обычно управляемые вручную. Источник питания должен быть обеспечен специальным блокирующим устройством для того, чтобы после коротких замыканий он опять был готов к употреблению.  [c.117]

    БРЧ (рис. 285) состоит из датчика частоты ДЧ, выдающего напряжение постоянного тока, которое зависит от частоты магистрали 220 В. Это напряжение складывается с напряжением источника пилообразного напряжения ИПН и подводится на вход компаратора К. На другой вход К подается опорное напряжение от его источника ИОН. Компаратор выполняет функцию устройства сравнения этих напряжений и генератора управляющих импульсов, подаваемых на тиристор Тт2.  [c.333]

    В [26] описана схема стабилизации напряжения на накопительном конденсаторе с помощью электронного ключа, управляемого пороговым устройством, связанным с выходом преобразователя. Эта схема более экономична, но применяемый в ней преобразователь должен быть рассчитан для работы при самом низком напряжении источника питания. Кроме того, эта схема достаточно сложна.  [c.42]

    Если к среднему слою проводимости типа р присоединить управляющий электрод с положительным сигналом управления от источника напряжения, то диод открывается (рис. 7.8).  [c.201]

    Основными трудностями при конструировании излучателей являются аномалии, вызываемые паразитными резонансами в корпусе и в креплении элементов, а также изгибные моды колебаний в керамике. На низких частотах, когда размеры излучателя малы по сравнению с длиной волны в воде и когда источник можно считать точечным, чувствительность преобразователя по напряжению в режиме излучения характеризуется кривой с наклоном 12 дБ/октава. Это происходит из-за того, что амплитуда объемного смещения пьезоэлектрического элемента,, управляемого жесткостью, пропорциональна напряжению. Кривая чувствительности преобразователя по току в режиме излучения имеет наклон 6 дБ/октава. Для изменения наклона этих кривых в некоторых преобразователях используются трансформаторы.  [c.286]

    Источник напряжения, управляемый напряжением  [c.226]

    Источник напряжения, управляемый током  [c.227]

    Д1 и Д2, а вертикальная —шунтирующим диодом Дз, включенным между точкой соединения диодов Д1 и Дг в обратной полярности. При подаче в точку соединения диодов напряжения управления, полярность которого соответствует прямой проводимости диода Дз, диоды Д1 и Дг заперты, диод Дз открыт и ячейка находится в состоянии Выключено . При смене полярности управляющего напряжения диод Дз закрыт, диоды Д1 и Дг открыты и ячейка находится в состоянии Включено . Для повышения надежности работы коммутатора источник напряжения выключения ячейки Е2 на рис. 22.19) может быть постоянно соединен с диодами через балластное сопротивление Я.  [c.477]

    В этот момент напряжение источника через резистор R2, контакт ЗР1 и конденсатор СЗ прикладывается к резистору R4. Потенциал в точке А выше, чем в точке Б, в результате чего диод Д1 и транзисторы Tin Т2 заперты. Через размыкающий контакт 1РЗ подается питание к катушке контактора КМН, включающего электродвигатель МН маслопрокачивающего насоса. По мере заряда конденсатора СЗ потенциал в точке А уменьшается и после окончания установленной выдержки времени 60 с становится меньше потенциала в точке Б. Диод Д1 и транзисторы TI W Т2 открываются, и через резистор R5 напряжение подводится к управляющему электроду тиристора ВУ1. Тиристор открывается и через контакт 2Р2 включает реле Р1, Р2 и Р5. При этом контакт 1Р1 обеспечивает питание катушек реле Р1, Р2 и Р5, минуя тиристор ВУ1 контакты 2Р2 и ЗР2 отключают эти реле от тиристора ВУ1 и подключают к нему реле РЗ. В момент переключения контактов тиристор BPt отключается контакт 2Р1 закорачивает конденсатор СЗ, в результате чего транзисторы Т1 и Т2 запираются контакт 3PI включает в работу конденсатор С2, начиная отсчет второй выдержки времени контакты  [c.266]


    Открытие тиристора можно осуществить также включением в цепь управляющего электрода дополнительного источника напряжения (рис. 2, д). Если на управляющий электрод подать положительный потенциал, то через переход ПЗ в прямом направлении будет проходить ток управления /,. При этом электроны будут инжектироваться из области п2 в область р2 и суммарный ток Iу, + /5 превысит ток переключения. Это приведет к открытию тиристора, после чего носители электричества будут свободно переходить через все четыре области. Чем больше ток управления между слоями р2 и п2, тем при меньшем напряжении переключается тиристор. На рис. 122 пунктиром показаны характеристики для разных токов управления (ток /у2>/>1>. При достаточно большом токе управления / 3 напряжение переключения снижается до значения падения напряжения на открытом тиристоре, т. е, тиристор полностью открывается и дальше работает как неуправляемый.  [c.149]

    Реле Рг срабатывает при Х1>0, а реле Р2 —при Х2>Е. При использовании реле необходимо, чтобы источники напряжений, управляющих их работой, были достаточно мощными, т.е. были в состоянии обеспечить правильную работу реле.  [c.232]

    Анализ чувствительности методом наихудшего случая проведен на схеме (рис. 4.16), которая обеспечивает коммутацию биполярного транзистора MPS3709, управляемого от источника напряжения VPULSE. При этом допуск 20% имеют резисторы R и К4, а резисторы R2 и R3 являются постоянными (допуск на их изменение не адается). Остальные параметры элементов приведены на схеме. Функцией сопоставления является величина тока через резистор R2.  [c.115]

    Основной частью ИИС является программно-управляемый, многофазный цифроана. юговый КСПТ. С точки зрения применения в автоматизированных, высокопроизводительных системах наиболее перспективны калибраторы с двумя независим],i-ми источниками напряжения и тока.  [c.34]

    Применение тех или иных электронных устройств в значительной степени зависит от того, какими были выбраны главные элементы схемы. Например, если используются акустооптические дефлекторы, то для управления ими необходимы высокочастотные генераторы с линейно регулируемым напряжением. При использовании электрооптическиX дефлекторов возникает необходимость в программно-управляемом высоковольтном источнике питания.  [c.438]

    Двухканальный источник питания состоит из блока управления, блока высокого напряжения, генератора наносекундных импульсов и управляющего компьютера. Блоки установлены и закреплены в единой стойке. Блок управления содержит микропроцессорную плату, наносекундные драйверы вакуумных ламп и служит источником напряжения вторых сеток ламп, драйверов, накалов катодов ламп и вентиляторов охлаждения. Блок высокого напряжения предназначен для преобразования переменного трехфазного сетевого напряжения в постоянное стабилизированное с амплитудой до 20 кВ, питающее аноды ламп ГМИ-29-Б блока генератора наносекундных импульсов. Рабочее напряжение на лампах равно 18 кВ. Двухканальный блок генератора наносекундных импульсов формирует высоковольтные наносекундные (гимп импульсы накачки каналов излучателя —  [c.276]

    Источники питания имеют различные внещние вольт-амперные характеристики (рис. 92) естественную, жесткую и щтыковую. Источники питания с естественной 1 и жесткой 2 характеристиками являются источниками напряжения. Для них режим короткого замыкания является аварийным, поскольку их внутреннее сопротивление близко к нулю. Источники питания со штыковой 3 характеристикой являются источниками тока. Для источников тока параметрического типа аварийным является режим холостого хода, так как они содержат реактивные элементы, напряжение на которых при отключении нагрузки резко возрастает, что может вызвать пробой отдельных элементов выпрямительного агрегата. В статических преобразователях, используемых при размерной ЭХО, применяются неуправляемые и управляемые вентильные схемы.  [c.158]

    Система защиты представляет собой отрицательную обратную связь по току с выхода источника питания через датчик тока ДГ, усилитель с релейной характеристикой РУ на вход СФУ. В качестве релейного элемента усилителя используется управляемый диод, время включения которого составляет 5—10 мксек- Постоянная времени СФУ 1равняется 0,006 сек. Таким образом, быстродействие защиты определяется только инерционностью самого тиристорного выпрямителя В, которая составляет периода частоты питающего источник напряжения (0,01 сек при частоте заводской сети 50 гц).  [c.37]

    На рис. 24, а показаны устройство тиристора и его изображение в схемах. Тиристор имеет три электрода анод Л катод К и управляющий электрод У. Тиристор состоит из четырех слоев с элек онной (тип п) н дырочной (тип р) проводимостью. Переход р п обладает весьма малым сопротивлением, если область р присоединена к положительному, а область п к отрицательному зажиму источника. Если же полярно сть напряжения источника обратная, то переход р—п имеет весьма большое сопротивление. В сооТветсМИи С эТим переходы Р — 1 1И Р2—Г12 При полярности источника, указанной на рис. 24, а, имеют малое сопротивление, а переход П —Р2 — большое.  [c.53]

    Работа регулятора происходит в такой последовательности. При срабатывании в схеме управления тепловозом контактора КРН замыкаются его контакты и на схему регулятора подается напряжение аккумуляторной батареи. При напряжении, равном на- фяжению пробоя стабилитронов Ст8—СтИ, они отпираются и пропускают в управляющую цепь тиристора ТЗ ток, достаточный для его открытия. В период открытого состояния тиристора ТЗ к обмотке возбуждения ОВСТ приложено практически полное напряжение источника, ток возбуждения при этом возрастает и напряжение СТГ увеличивается. Одновременно через резистор Я6 образуется цепь заряда конденсатора С2 с полярностью, указанной иа схеме.  [c.39]


    Управляемый полупроводниковый диод. имеюш,ий четырехслойную структуру р — 1—Рг — пг и три р — л-перехода. называется тиристором. В отличие от неуправляемого диода тиристор имеет третий вывод — управляющий. При подаче на тиристор напряжения прямой полярности р —п-переходы Я[ и Яз смещаются в прямом направлении (открываются), а р—л-переход Яг остается закрытым. При этом напряжение источника питания приложено к р —л-переходу Яг, а ток, протекающий по тиристору, очень мал, тиристор закрыт. Повышение напряжения источника питания вызывает незначительное повышение силы тока, проходяш,его через гирйстор.  [c.54]

    Увеличение выпуска управляемых диодов позволило приступить к разработке источников питания сварочной дуги на переменном токе, работающих в импульсном режиме. В этих источниках напряжение сети преобразуется в пакеты однополярных импульсов с регул1груемой скважностью.  [c.103]

    Тиристор способен находиться лишь в двух состояниях полностью закрытом и полностью открытом. Управляющий электрод может открыть тиристор, и ток прервется при снятии напряжения между анодом и катодом, которое произойдет при переходе переменного тока через нуль. С помощью тока управления тиристор открывается, но не может быть закрыт, а также не может изменить протекающий по нему ток Ток в цепи тиристора в открытом состоянии при отсутствии индуктивности в цепи определяется напряжением нсгочника и сопро-твлением потребителя / = где 1/— напряжение источника, а г — сопротивление потребителя.  [c.201]

    Рассмотрим устройство, представляющее замкнутый стальной сердечник с двумя катушками. Одну из них подключим к источнику напряжения переменного тока. Если в сердечнике создается магнитный поток, недостаточный для его насыщения, то в этом случае индуктивное сопротивление катушки будет значительным, а сила тока в ней — небольшой. Подк. -ючим теперь другую катушку к источнику напряжения постоянного тока. Эту катушку, а также протекающий в ней ток и ее м. д. с. назовем подмагничивающими. С увеличением тока подмагничивания сердечник насыщается и индуктивное сопротивление катушки, подключенной к источнику напряжения переменного тока, уменьшается, а ток в ней возрастает. Таким образом с помощью постоянного тока подмагничивания можно управлять значением переменного тока в катушке. Обмотку подмагничивания называют обмоткой управления. Описанное устройство, представляющее собой замкнутый стальной сердечник с двумя катушками (переменного тока и постоянного тока подмагничивания), называется управляемым дросселем. Для дросселя с сердечником из высококачественного магнитного материала, когда ток управления отсутствует, индуктивное сопротивление обмотки переменного тока очень велико, а ток в ней незначителен. С увеличением тока управления среднее значение переменного тока возрастает.  [c.115]

    Механизм моделирования программы SPI E имеет встроенные модели для следующих типов аналоговых компонентов резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, катушек трансформаторов с индуктивной связью, независимых и управляемых источников напряжения и тока, линий передачи с потерями и без таковых, переключателей, равномерно распределенных R линий, а также для пяти наиболее часто  [c.231]

    При использовании конденсаторов типа К-5017 с рабочим напряжением 400 В и емкостью 500 мкФ при энергии накопителя 160 кДж понадобится 4000 конденсаторов. Если рабочее напряжение источника принять равным Ю кВ, то необходимо последовательное соединение 25 подгрупп, в каждой из которых окажется по 160 конденсаторов. Как и в предыдущем случае, такой накопитель можно выполнить в виде нескольких независимых накопителей с неизменной суммарной энергией. Вообще вопрос о том, в каком виде выполнять накопитель в виде единого блока с заданной энергией W и величадой заряда /q или идти по пути единичных модулей с W/n и варьируемым значением, способных объединяться при работе последовательными, параллельными или смешанными группа-, ми, остается открытым. В первом варианте может быть обеспечена экономия на количестве вспомогательных контролирующих и управляющих устройств по сравнению со вторым вариан-  [c.28]

    Простейшее реле изображено на рис. 1.13. Якорь этого репе удерживается в верхнем положении с помошью плоской пружины. При подключении катушки к источнику напряжения через катушку начинает течь ток, создающий магнитное поле. Якорь при этом притягивается к катушке, преодолевая сопротивление пружины, и замыкает контакты некоторой внешней электрической иепи. При отключении управляющей катушки магнитное поле исчезает и якорь под действием пружины возвращается в исходное положение, размыкая контакты. Реле такого типа широко используются в электрооборудовании автомобилей.  [c.12]

    Н 1 Источник напряжения, управляемый током (ИНУТ) Независимый источник тока  [c.74]


    Источник напряжения | Electrical4U

    В качестве введения мы можем пройтись по источнику Electric. Это не что иное, как устройство, которое может подавать электроэнергию в подключенную цепь. Это может быть источник тока или источник напряжения . Здесь мы можем обсудить наиболее часто используемый источник напряжения. Источник напряжения фактически является пассивным элементом, который может создавать постоянную силу для движения электронов по проводу, к которому он подключен. Обычно это двухконтактное устройство.

    Типы источников напряжения

    • Независимые источники напряжения: Они бывают двух типов – источник постоянного напряжения и источник переменного напряжения.
    • Зависимый источник напряжения: Они бывают двух типов — источник напряжения, управляемый напряжением, и источник напряжения, управляемый током.

    Независимый источник напряжения

    Источник напряжения, который может подавать в цепь постоянное напряжение (постоянное или переменное во времени) и не зависит от каких-либо других элементов или количества в цепи.

    Источник постоянного напряжения или источник постоянного напряжения

    Источник напряжения , который может создавать или подавать постоянное напряжение на выходе, называется источником постоянного напряжения. Поток электронов будет в одном направлении, то есть полярность всегда будет одинаковой. Движение электронов или тока будет всегда в одном направлении. Значение напряжения не изменится со временем. Пример: генератор постоянного тока, батарея, элементы и т. д.

    Источник переменного напряжения

    Источник напряжения, который может производить или подавать переменное напряжение на выходе, называется источником переменного напряжения.Здесь полярность меняется через равные промежутки времени. Это напряжение заставляет ток течь в одном направлении какое-то время, а затем в другом направлении еще какое-то время. Это означает, что он меняется во времени. Пример: преобразователь постоянного тока в переменный, генератор переменного тока и т. д.

    Зависимый или управляемый источник напряжения

    Источник напряжения , который обеспечивает выходное напряжение, которое не является постоянным или фиксированным и всегда зависит от других величин, таких как напряжение или ток в любой другая часть схемы называется зависимым источником напряжения.У них четыре терминала. Когда источник напряжения зависит от напряжения в какой-либо другой части цепи, он называется Источник напряжения, управляемый напряжением (VCVS). Когда источник напряжения зависит от тока в какой-либо другой части цепи, он называется Источник напряжения с регулируемым током (CCVS) (показан на рисунке ниже).

    Идеальный источник напряжения

    Источник напряжения, который может подавать постоянное напряжение в цепь. Его также называют независимым источником напряжения, поскольку он не зависит от тока, потребляемого цепью.Значение внутреннего сопротивления здесь равно нулю. То есть никакая мощность не тратится впустую из-за внутреннего сопротивления. Несмотря на сопротивление нагрузки или ток в цепи, этот источник напряжения будет давать стабильное напряжение. Он работает как источник напряжения со 100% КПД. Все его напряжение идеального источника напряжения может идеально падать на нагрузку в цепи.

    Для понимания идеального источника напряжения мы можем взять пример схемы, показанной выше. Показанная здесь батарея является идеальным источником напряжения, обеспечивающим 1.7В. Внутреннее сопротивление R В = 0 Ом. Сопротивление нагрузки в цепи R НАГРУЗКА = 7Ом. Здесь мы видим, что нагрузка получает все 1,7 В от батареи.

    Реальный или практический источник напряжения

    Далее мы можем рассмотреть схему с практическим источником напряжения, имеющим внутреннее сопротивление 1 Ом в аналогичной схеме, описанной выше. Из-за внутреннего сопротивления падение напряжения на R IN будет небольшим. Таким образом, выходное напряжение будет снижено до 1.49В от 1,7В. Таким образом, в практических случаях будет снижение напряжения источника из-за внутреннего сопротивления.

    Теперь мы можем сделать вывод, что идеальный источник напряжения сохранен в качестве моделей, а реальный источник напряжения выполнен с минимальным внутренним сопротивлением, чтобы получить источник напряжения , близкий к идеальному, с минимальными потерями мощности.

    Источники напряжения — Electronics-Lab.com

    Введение

    В этом руководстве мы подробно представляем архитектуру, функционирование и использование важного электронного элемента, известного как источник напряжения .

    Сначала мы представляем базовую концепцию, которая представляет собой идеальный источник напряжения , и даем введение в генераторы переменного тока и батареи, поскольку они представляют наиболее распространенные типы источников переменного/постоянного напряжения.

    Кроме того, мы подчеркиваем, что эти элементы, как и их названия, являются идеальными и поэтому не встречаются в реальных схемах, поэтому мы вводим и обсуждаем реальных источников напряжения . Кроме того, мы устанавливаем некоторые правила подключения, которым необходимо следовать, чтобы правильно реализовать источники напряжения в цепи.

    Зависимые источники подробно описаны в третьем разделе, где мы увидим, что некоторыми источниками напряжения можно управлять с помощью входа напряжения или тока.

    Презентация

    Генераторы

    Источником напряжения является электрический генератор, который производит электродвижущую силу из другой формы энергии. Наиболее распространенными источниками напряжения являются генераторы и аккумуляторы .

    Генератор переменного тока

    преобразует энергию за счет механического вращения для создания сигнала переменного тока . и их функционирование благодаря явлению электромагнитной индукции объясняется в учебном пособии по синусоидальным сигналам.

    рис. 1: Архитектура и принцип работы генератора переменного тока
    Батареи

    С другой стороны, батареи преобразуют химическую энергию в сигнал постоянного тока благодаря реакции восстановления-окисления . Одним из наиболее распространенных типов, безусловно, является литий-ионный аккумулятор , функциональная схема которого представлена ​​на Рис. 2 ниже:

    рис. 2: Процесс зарядки/разрядки литий-ионного аккумулятора
    Идеальные источники напряжения

    Идеальный источник напряжения — это элемент, который может обеспечивать постоянное значение напряжения независимо от тока, протекающего через выходную нагрузку.Это определение справедливо как для источников постоянного, так и для переменного тока, в случае переменного тока постоянным остается среднеквадратичное значение.

    Следующий Рисунок 3 иллюстрирует, как обычно изображается источник напряжения на принципиальной схеме и связанная с ним характеристика напряжения/тока. Обратите внимание, что не делается различия между источником постоянного или переменного тока, поэтому метки V и I могут относиться к значениям постоянного или среднеквадратичного значения.

    рис. 3: Идеальный источник напряжения, питающий нагрузку с импедансом Z (слева) и связанная с ним вольтамперная характеристика (справа)

    Важно помнить, что идеальные источники напряжения характеризуются плоской вольт-амперной характеристикой.Следствием такой характеристики является то, что идеальный источник теоретически может подавать любое количество энергии (V×I) без каких-либо потерь.

    Это утверждение, конечно же, неверно, в реальных источниках подаваемая мощность ограничивается потерями, которые происходят внутри источника, как мы увидим в следующем разделе.

    Источники реального напряжения

    Как указывалось ранее, реальные источники напряжения не имеют плоской характеристики V/I . Эти потери мощности, влияющие на источник, моделируются внутренним сопротивлением (или сопротивлением источника), отмеченным R S и включенным последовательно с источником напряжения.

    На рис. 4 показана принципиальная схема реального источника напряжения вместе с его вольтамперной характеристикой:

    рис. 4: Реальный источник напряжения, питающий нагрузку с импедансом Z (слева) и связанная с ним характеристика напряжения/тока (справа)

    Значение R S является важным параметром для характеристики источников напряжения, оно также известно как регулирование напряжения .

    Правила подключения

    При включении источников напряжения в цепь необходимо помнить о некоторых правилах подключения.

    Первый и самый важный из них — не допускать короткого замыкания источника напряжения, мы также можем сказать, чтобы не закорачивать источник, как показано на рис. 5 .

    рис. 5: Короткое замыкание источника напряжения, запрещенное подключение

    Замыкание источника напряжения фактически эквивалентно наложению разности потенциалов V на сопротивление, равное нулю, в результате чего активная мощность стремится к бесконечности. На практике внутреннее сопротивление источника и соединительных проводов просто подвергается воздействию сильного тока, что приводит к их расплавлению или необратимому повреждению источника.

    Второе правило касается параллельных соединений между 2 или более источниками напряжения. Ни в коем случае не рекомендуется подключать источники напряжения параллельно без каких-либо промежуточных компонентов, даже если их номинал строго одинаков.

    рис. 6: Источники напряжения в параллельной конфигурации, подключение не рекомендуется

    Первая причина, по которой схема рис. 6 не реализована, заключается в том, что между источниками может возникнуть короткое замыкание. В этом примере между проводом, соединяющим источники, создается разность потенциалов , вызывающая быстрое увеличение тока, поскольку эквивалентное сопротивление равно нулю.

    При этом выходная нагрузка Z выберет тот источник, который сможет быстрее отдать необходимую мощность. Работать будет только источник 10 В, а источник 5 В не будет работать.

    Наконец, разрешено и часто встречается соединение источников напряжения с одинаковыми или разными значениями в серии для соединения аккумуляторов (называемых батареей) для получения более высокого напряжения, как показано на рис. 7 .

    рис. 7: Источники напряжения в последовательной конфигурации, допустимое соединение

    Результирующее выходное напряжение на клеммах батареи источников представляет собой алгебраическую сумму различных используемых источников.Когда источники подают напряжение в одном направлении (левая цепь), абсолютные значения складываются, когда направления разные (правая цепь), абсолютные значения вычитаются.

    Зависимые источники

    Значения источников напряжения, представленных в предыдущих разделах, являются фиксированными и не зависят от какого-либо параметра или элемента окружающей цепи, поэтому они квалифицируются как независимые источники .

    В этом последнем разделе мы представляем другой тип источника напряжения, известный как зависимых источников , значение которых коррелирует с параметром.

    Зависимые источники — это четырехполюсные компоненты , обозначенные на принципиальных схемах ромбом:

    рис. 8: VCVS (слева) и CCVS (справа)

    В случае источников напряжения параметром управления может быть входное напряжение (V IN ) или ток (I IN ). В первом случае мы обозначаем его как Источник напряжения с регулируемым напряжением (VCVS) , во втором случае мы упоминаем его как Источник напряжения с регулируемым током (CCVS) .

    Источник напряжения, управляемый напряжением (VCVS)

    Для VCVS безразмерный коэффициент (k), называемый коэффициентом усиления , связывает входное напряжение и выходное напряжение, генерируемое источником.

    VCVS всегда управляется более или менее сложной схемой, которая обеспечивает входное напряжение, которое будет генерировать выходное напряжение для питания выходной нагрузки. Типичная схема VCVS показана на рисунке :

    . Рис. 9: Схема VCVS

    В этом примере мы хотим показать, как получить неизвестные выходные параметры V S и I S .

    Прежде всего, отметим, что каскад управления состоит из идеального источника напряжения, подающего 10 В на схему делителя напряжения (R 1 и R 2 ). Так как R 1 =R 2 , выходное напряжение делителя напряжения (или вход зависимого источника напряжения) составляет половину В 1 и равно В IN =5 В .

    Поскольку коэффициент усиления VCVS установлен равным 20, мы можем сделать вывод, что В S =20×В IN =100 В. Выходной ток вычисляется по закону Ома: I S =V S /R 3 =0,5 A .

    Источник напряжения с регулируемым током (CCVS)

    Для CCVS коэффициент, связывающий входной ток с выходным напряжением, равен , обозначенному как R , что не случайно, поскольку выражается в единицах Ом (Ом).

    Типовая CCVS может быть спроектирована аналогично архитектуре, представленной в Рисунок 9 для VCVS:

    Рис. 10: Цепь CCVS

    Входной ток I IN зависимого источника напряжения просто определяется законом Ома: I IN =V 1 /(R 1 +R 2 )= 5 мА .

    Напряжение, выдаваемое CCVS, находится путем умножения входного тока на коэффициент R: V S =R×I IN = 0,5 В . Применим против закона Ома, чтобы найти выходной ток I S =V S /R 3 = 2,5 мА .

    Заключение

    Наиболее распространенными устройствами, которые можно квалифицировать как источники напряжения, являются генераторы , и аккумуляторы . Генераторы переменного тока преобразуют механическую энергию в переменный ток благодаря явлению электромагнитной индукции .С другой стороны, батареи обеспечивают выход постоянного тока от химического источника энергии.

    В идеале, независимо от того, имеем ли мы дело с устройством постоянного или переменного тока, источник напряжения должен обеспечивать стабильное и постоянное выходное значение независимо от выходной нагрузки и, следовательно, тока, который должен быть обеспечен. Идеальные источники напряжения определяются плоской характеристикой напряжения/тока, что означает, что на нагрузку может подаваться бесконечное количество энергии.

    Однако источники напряжения, которые можно найти в реальных цепях, никогда не бывают идеальными, поскольку они имеют внутреннее сопротивление (R S ), которое рассеивает часть производимой ими мощности.Это внутреннее сопротивление является моделью, отражающей некоторые явления диссипации, составляющая физически не присутствует в конструкции источника напряжения. Реальные источники напряжения имеют вольт-амперную характеристику, определяемую функцией V=V идеал -RS×I , при сравнении с идеальной характеристикой она имеет небольшой наклон значения -R S .

    Далее приведены некоторые важные правила подключения для источников напряжения, укорачивание и параллельное соединение источников напряжения не рекомендуется, так как это может привести к быстрому увеличению тока, что часто приводит к возгоранию проводов или компонентов.Однако последовательное соединение источников напряжения допускается и обычно приводит к увеличению общего выходного напряжения.

    Наконец, в последнем разделе этого руководства представлены зависимые источники напряжения. Выход этого типа источника контролируется входом, который может быть двух видов:

    1. Источники напряжения, управляемые напряжением (VCVS), управляются входом напряжения
    2. Источники напряжения с регулируемым током (CCVS) управляются токовым входом

    Мы представляем для каждого источника типичную схему и способы вычисления их выходов.

    Анализ цепей с зависимыми источниками

    Вы можете анализировать цепи с зависимыми источниками, используя, помимо прочего, анализ узловых напряжений, преобразование источников и метод Тевенина. Для анализа цепей с зависимыми источниками каждый метод имеет определенные преимущества.

    Использование анализа узловых напряжений для анализа цепей с зависимыми источниками

    Использование методов узлового напряжения для анализа цепей с зависимыми источниками во многом соответствует тому же подходу, что и для независимых источников.Рассмотрим схему, показанную здесь. Какая связь между выходным напряжением v o и i s ?

    Первый шаг — пометить узлы. Здесь нижний узел является вашим эталонным узлом, и у вас есть узел A (с напряжением v A ) вверху слева и узел B (с напряжением v B ) вверху справа. . Теперь вы можете сформулировать уравнения узлового напряжения.

    Использование анализа напряжения в узле использует закон Кирхгофа для токов (KCL), согласно которому сумма входящих токов равна сумме исходящих токов. В узле А используйте KCL и подставьте в текущие выражения из закона Ома ( i = v / R ). Напряжение каждого устройства представляет собой разницу напряжений узлов, поэтому вы получаете следующее:

    Перестановка дает уравнение напряжения узла:

    В узле B снова примените KCL и подставьте текущие выражения из закона Ома:

    Преобразование предыдущего уравнения дает следующее уравнение напряжения узла в узле B:

    Уравнения напряжения двух узлов дают вам систему линейных уравнений.Поместите уравнения напряжения узла в матричную форму:

    Вы можете найти неизвестные узловые напряжения v A и v B , используя матричное программное обеспечение. После того, как у вас есть напряжения узлов, вы можете установить выходное напряжение v o равным v B . Затем вы можете использовать всегда верный закон Ома, чтобы найти выходной ток i o :

    Использование преобразования источника для анализа цепей с зависимыми источниками

    Чтобы увидеть метод преобразования источника для цепей с зависимыми цепями, рассмотрим схему A, как показано здесь.

    Предположим, вы хотите найти напряжение на резисторе R 3 . Для этого вы можете выполнить преобразование источника, изменив схему A (с независимым источником напряжения) на схему B (с независимым источником тока). Теперь у вас есть все устройства, подключенные параллельно, включая зависимые и независимые источники тока.

    Не используйте преобразование источника для зависимых источников, поскольку это может привести к изменению или потере зависимости. Вы должны убедиться, что зависимый источник является функцией независимого источника.

    Вот уравнение для преобразования источника напряжения и источника тока:

    Независимый источник тока i s и зависимый источник тока gv x указывают в одном направлении, поэтому вы можете сложить эти два источника тока, чтобы получить общий ток 90 i eq проходит через комбинацию резисторов R 1 и R 2 .Суммарный ток я экв является я экв = я сек + г м против х. Потому что V x — это напряжение на R 2 , V x также равен V 7 . = v х .

    Резисторы R 1 и R 2 соединены параллельно, что дает эквивалентное сопротивление R eq :

    Выходное напряжение равно напряжению между R eq по закону Ома и i eq . Вы видите эквивалентную схему с i eq и R eq в схеме C.Поскольку зависимый источник тока зависит от v x , вам необходимо заменить напряжение v x на v o
    7: 5

    Решение для выходного напряжения v o дает вам

    Видите, как выходное напряжение зависит от источника входного сигнала? Окончательное выражение вывода не должно иметь зависимой переменной.

    Использование метода Тевенина для анализа цепей с зависимыми источниками

    Подход Тевенина сводит сложную схему к схеме с одним источником напряжения и одним резистором.Независимые источники должны быть включены, потому что зависимый источник зависит от возбуждения из-за независимого источника.

    Чтобы найти эквивалент Тевенина для цепи, необходимо найти напряжение холостого хода и ток короткого замыкания на интерфейсе. Другими словами, вам нужно найти связь i v на интерфейсе.

    Чтобы увидеть, как получить эквивалент Тевенина для схемы с зависимым источником, посмотрите на этот пример. Он показывает, как найти входное сопротивление и выходную эквивалентную схему Тевенина в точках интерфейса A и B.

    Входное сопротивление

    Используя закон Ома, ток i в через R 1 равен

    Решив i в , вы получите

    Подстановка i вместо в уравнение входного сопротивления дает

    Здесь зависимый источник увеличивает входное сопротивление, приблизительно умножая резистор R 1 на зависимый параметр μ . R 1 входное сопротивление без зависимого источника. Чтобы найти напряжение TheVenin V T и сопротивление TheVenin R T , вам необходимо найти Open-Circuit Voltage V 5 4444444444444444444444444444444444444444444444444. п/к . Сопротивление R T определяется следующим соотношением:

    На примере схемы напряжение холостого хода составляет v oc = мкВ x .Вы обнаружите, что ток короткого замыкания дает вам

    Найдя v oc и i sc , вы найдете сопротивление Тевенина:

    Выходное сопротивление R o и сопротивление Тевенина R T равны. Основываясь на законе напряжения Кирхгофа (KVL), у вас есть следующее выражение для v x :

    Подставив v x в уравнение для напряжения холостого хода v oc , вы получите

    Напряжение холостого хода, v oc , равно напряжению Тевенена, v T .Подробный анализ оставляет вас с напряжением Тевенина v T и сопротивлением Тевенина R T , что влечет за собой зависимое усиление напряжения μ :

    Когда μ очень велико, напряжение Тевенена v T равно напряжению источника v s .

    Что такое независимый источник?


    Next: Как анализ цепи Вверх: Фон Предыдущий: Что такое светоизлучающий

    Резисторы являются примерами так называемых пассивных . устройства.Мы называем их пассивными, потому что они всегда рассеивать энергию. Активные элементы схемы на самом деле генерировать энергию. Примеры активной цепи элементы включают независимых источника напряжения и независимые источники тока .

    Независимый источник напряжения/тока – это идеализированный компонент схемы, который фиксирует напряжение или тока в ветке соответственно до заданного значения. Помните, что состояние цепь определяется напряжением на ней и током через каждую ветвь цепи.Если филиал является резистор, то мы знаем, что ток и напряжение связаны законом Ома. Если эта ветвь является независимым источником напряжения, то мы знаем, что напряжение на ветви имеет фиксированное значение, но ток бесплатный. Если филиал является самостоятельным источник тока, то напряжение свободно и ток через ветку фиксированный.

    На рис. 8 показаны символы для трех независимые источники. Левый символ изображает независимый источник напряжения.Символ представляет собой круг с отмеченными на них полярностями напряжения и значение напряжения. Правый символ изображает независимый источник тока. Символ представляет собой круг с текущим направлением, обозначенным стрелкой в середине круга и значение или величина текущего . Средний символ – это символ для конкретного типа известного независимого источника напряжения как аккумулятор . Батарея — это физическое реализация независимого источника напряжения.Физический реализации для независимых источников тока часто специально построенные транзисторные схемы (важное трехконтактное устройство, о котором мы расскажем позже).

    Рисунок 8: Независимые источники напряжения и тока


    Next: Как анализ цепи Вверх: Фон Предыдущий: Что такое светоизлучающий
    Майкл Леммон 2009-02-01

    Что такое источник напряжения | Электрика4у

    Давайте посмотрим, определение источника напряжения, источника тока, идеальных источников напряжения, идеальных источников тока, независимых источников напряжения и независимых источников тока.

    Источник напряжения:

    Идеальный источник напряжения:

    Источник напряжения, выходное напряжение которого остается постоянным при любом токе нагрузки или фиксированном напряжении при изменении нагрузки, называется идеальным источником напряжения. Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю. Но на практике мы не можем построить идеальный источник напряжения, потому что без внутреннего сопротивления мы не можем построить источник напряжения. Также в реальном мире источник напряжения не может обеспечивать неограниченный ток.Источник напряжения является двойником источника тока. Реальные источники электроэнергии, такие как батареи, генераторы и энергосистемы, могут быть смоделированы для целей анализа как комбинация идеального источника напряжения и дополнительных комбинаций элементов импеданса.
    [wp_ad_camp_1]

    Два типа источника напряжения:

    1. Зависимый источник напряжения
    2. Независимый источник напряжения

    Зависимый источник напряжения:

    Независимые источники напряжения, напряжение источника зависит от других источников напряжения или тока в той же цепи или сети.Зависимый источник напряжения имеет четыре различных типа.

    1. Источник напряжения с регулируемым напряжением.
    2. Источник напряжения с регулируемым током.

    Источник напряжения с регулируемым напряжением:

    Источник схемы выдает выходное напряжение в соответствии с напряжением зависимого элемента

    Пример:

    Источник тока, управляемый напряжением.

    Источник выдает ток (поток электронов) в соответствии с напряжением зависимого элемента в той же сети

    Пример:

    Ток Управляемый источник тока.

    Источник выдает ток в соответствии с током зависимого элемента в цепи.

    Пример:

    Источник тока с регулируемым током

    Источник напряжения с регулируемым током:

    Источник выдает напряжение в соответствии с током зависимого элемента в цепи.

    Пример:

    Примечание. Следует учитывать знак или полярность каждого зависимого элемента.

    Независимый источник напряжения:

    Независимое напряжение есть не что иное, как напряжение источника, не зависящее ни от величины, ни от направления тока, протекающего через источник.

    Пример: Аккумулятор

    Последовательно соединенные независимые источники напряжения:

    Посмотрим выходное напряжение последовательно соединенных трех батарей V1, V2 и V3:
    [wp_ad_camp_1]

    Применение закона напряжения Кирхгофа:

    Следовательно, общее выходное напряжение равно алгебраической сумме всех отдельных источников напряжения.

    Пример:

    Заявка:

    1. Эта техника в основном используется в системах хранения аккумуляторов, т.е.e Система ИБП. Чтобы построить напряжение постоянного тока 320 В, мы должны последовательно соединить отдельные одиночные ячейки с выходным напряжением 2 В каждая и 160 аккумуляторов.
    2. Таким же образом, чтобы получить 110 В постоянного тока, нам нужно соединить 55 батарей последовательно. 110 В постоянного тока используется во всех элементах управления электрическими распределительными устройствами. Пример: проводка звезда-треугольник, внутренняя и внешняя проводка автоматического выключателя, проводка управления турбиной, аварийные насосы и т. д.

    Ключевые точки:
    • При последовательном соединении независимых источников напряжения выходное напряжение увеличивается, а общий ток становится равным одной из емкостей батареи (номинальный ток).т. е. рассмотрим приведенный выше случай, когда 2-вольтовая батарея имеет 800 Ач (Ач), если 160 батарей соединены последовательно, это означает, что общее выходное напряжение составляет 320 В постоянного тока, а выходной ток составляет 800 Ач.
    • Все батареи должны быть одинаковыми. Не подключайте аккумулятор с низким номиналом (низкий AH) и аккумулятор с более высоким AH. Тогда выход AH уменьшится, и общий рейтинг может уменьшиться до низкого рейтинга. т. е. в приведенном выше случае из 160 номеров одна батарея заменяется на 2В, 400 Ач, тогда общая мощность снижается до 320 В, 400 Ач

    Параллельно соединенные независимые источники напряжения:

    При параллельном подключении всех батарей выходной ток увеличится, но выходное напряжение останется прежним (номинальное напряжение одной батареи).

    Пример: 3 номера 12 Вольт, 100 Ач аккумулятор подключен параллельно

    Выходное напряжение => 12 Вольт

    Выходной ток => 300 Ач

    Примечание: Выходное напряжение всех батарей должно быть одинаковым, а ток не обязательно должен соответствовать номинальному значению.

    Применение: Этот метод используется для запуска тяжелого двигателя, такого как стартер дизель-генератора.

     

     

    Короткое замыкание источника напряжения концептуальная ошибка

    В этом посте описываются некоторые концептуальные ошибки с источниками напряжения, которые возникают из-за определения источника напряжения и короткого замыкания.

    Источники напряжения и устройства короткого замыкания

    Как поясняется в этом посте, источник напряжения создает разность напряжений в двух точках, как показано на рис. 1. Это означает, что между точками A и B существует разность напряжений в x вольт.

    Рисунок 1 – Источник напряжения.

    На противоположной стороне короткое замыкание между двумя точками означает, что эти точки находятся под одинаковым напряжением. Как показано на рисунке 2, точки A, C и D находятся на одном уровне напряжения, но точки A и B находятся на разных уровнях напряжения.Итак, когда мы рисуем линию, соединяющую две точки в цепи, эти точки и все промежуточные точки на этой линии находятся на одном уровне напряжения.

    Рисунок 2 – Изображение короткого замыкания между точками.

    Замыкание источника напряжения

    Учитывая вышеизложенное, короткое замыкание источника напряжения, как показано на рис. 3, физически невозможно. Если бы мы могли закоротить источник напряжения, это означало бы, что между А и В существует разница напряжений в x вольт (из-за источника напряжения), и одновременно А и В были бы на одном уровне напряжения (из-за короткого замыкания). цепи), что невозможно!

    Рисунок 3 – Концептуальная ошибка короткого замыкания источника напряжения.

    Реальные цепи

    Хотя короткое замыкание источника напряжения является концептуальной ошибкой, ничто не мешает нам поместить проводящий провод между двумя клеммами батареи, что мы обычно называем коротким замыканием.

    Тем не менее, нужно учитывать, что не бывает идеальных источников напряжения и не бывает идеальных проводников. Это означает, что в реальном мире каждый провод, который мы используем, будет иметь небольшое сопротивление, которое обычно пренебрежимо мало для обычных цепей, но действительно является сопротивлением.Кроме того, каждый источник напряжения, который мы используем, имеет небольшое внутреннее сопротивление. Итак, если рассматривать этот реальный сценарий, соответствующая схема показана на рисунке 4. Как мы видим, мы больше не замыкаем источник напряжения.

    Рисунок 4 – Изображение реального источника напряжения с внутренним сопротивлением Rsrc и реального проводника с сопротивлением Rcnd.

    Применяя закон Ома, мы получаем:

    Принимая во внимание предыдущее уравнение и то, что Rsrc и Rnd очень малы, мы можем сделать вывод, что источник напряжения должен обеспечивать очень большой ток.Поскольку реальные источники напряжения могут обеспечивать только ограниченное количество тока, превышение этого порога приведет к увеличению нагрева и, в конечном итоге, к разрушению устройства. Так что хоть и не концептуальная ошибка закорачивать аккумулятор проводом, но все же плохая идея 🙂

    Lecture Notes In Источники постоянного тока и принципы электрических цепей

    Введение в источники постоянного тока

    Источники постоянного тока относятся к источникам электрической энергии, которые связаны с постоянными напряжениями и токами.Источник питания постоянного тока может быть сконструирован как электронная схема, работающая от сети переменного тока и предназначенная для этой цели.

    Конспект лекций по источникам постоянного тока и принципам электрических цепей

    В качестве альтернативы его можно получить от батареи, при этом последняя используется в портативном оборудовании и машинах, где подключение к сети переменного тока неудобно или нецелесообразно.

    Цепи постоянного тока в основном содержат только источники питания постоянного тока и резистивные элементы и, следовательно, образуют подходящую основу для изучения фундаментальных принципов анализа электрических цепей.

    Давайте разбим эту статью на несколько разделов и запустите лекционные примечания:

      1. Несколько слов о батареях
        1. Одноразовая батарея
        2. Перезаряжаемая батарея
        3. Строительство батареи
      2. . Идеально Идеально Идеально Идеально. Источник тока
      3. Неидеальный источник напряжения
      4. Неидеальный источник тока
      5. Расход энергии и рассеиваемая мощность

    1.Несколько слов о батареях

    Батареи постоянного тока сегодня являются обычным явлением. Батареи используются в самом широком диапазоне сценариев, от самых маленьких применений в слуховых аппаратах и ​​небольших цифровых часах до больших мощных свинцово-кислотных батарей, используемых в автомобильной промышленности.

    Элемент напряжения был изобретен итальянским физиком Алессандро Вольта (1745-1827) в 1792 году во время его работы над электролизом и первой батареей в виде набора таких элементов в 1800 году.

    Рисунок 0 – Вольтов столб, ранняя форма батарея Алессандро Вольта в Италии, основанная на предыдущих работах Луиджи Гальвани

    Сегодня термины «ячейка» и «батарея» используются почти взаимозаменяемо, но многие низковольтные батареи на самом деле представляют собой одиночных гальванических элемента , в то время как, строго говоря, батарея — это число последовательно соединенных ячеек для получения более высокого напряжения, чем может обеспечить одна ячейка.

    Аккумулятор по существу является источником электроэнергии постоянного тока. Он преобразует накопленную химическую энергию в электрическую посредством электрохимического процесса. Затем это обеспечивает источник электродвижущей силы или ЭДС, обеспечивающий протекание токов в электрических и электронных цепях.

    В основном существует два класса батарей: одноразовые и перезаряжаемые .


    1.1. Одноразовая батарея

    Одноразовая батарея, как следует из названия, предназначена только для одноразового использования , так что, как только энергия, содержащаяся в химических компонентах батареи, преобразуется в электрическую форму, батарея «разряжается» и утилизировано.

    Эти батареи иногда называют первичными элементами и включают обычные угольно-цинковые (Z n C) элементы AAA, AA, C и D или эквивалентные им щелочные элементы на основе диоксида марганца (M n O 2 ), а также множество маленьких кнопочных элементов с использованием оксида цинка (Z n O), оксида серебра (A g O) или диоксида хрома (C r O 2 ) среди других материалов.

    Вернуться к содержанию ↑


    1.2. Аккумуляторная батарея

    Второй класс батарей — хорошо известная перезаряжаемая батарея типа , которая получила широкое распространение за последние два или три десятилетия.

    В батареях этого типа, когда накопленная химическая энергия израсходована, ее можно заменить реверсированием химического процесса за счет использования электричества для «подзарядки» ее, что можно сделать от сети.

    Таким образом, заряд, хранящийся в батареях этого типа, может быть пополнен, и батарея может использоваться в последовательных циклах зарядки и перезарядки.

    В конце концов, материалы в перезаряжаемой батарее деградируют, и срок ее службы подходит к концу . Перезаряжаемые батареи включают эквивалент стандартных элементов, таких как никель-кадмиевые (NiCd) или никель-металлогидридные (NiMH), или литий-ионные (Li-ion) элементы более высокого напряжения вплоть до классических свинцово-кислотных (Pbh3SO4) автомобильных элементов. батарея.

    Вернуться к содержанию ↑


    1.3. Конструкция батареи

    Конструкция и использование типичного элемента типа C или D показаны на рисунке 1.Внешний металлический корпус в виде цилиндрической емкости выполнен из цинка и выполняет роль отрицательного электрода ячейки. Его основание также служит отрицательной клеммой аккумулятора.

    Цилиндр заполнен химическим соединением, которое действует как электролит .

    В современных батареях это нежидкая форма пасты или сухой смеси .

    Положительный электрод элемента представляет собой угольный или графитовый стержень с металлическим колпачком, который вставляется в электролит в центре цилиндра.Металлический колпачок на стержне служит плюсовой клеммой батареи.

    Рисунок 1. Конструкция и работа батареи

    Когда проводящая резистивная нагрузка подключается между положительной и отрицательной клеммами батареи, образуется замкнутая электрическая цепь. При этом условии в электролите происходит ряд химических реакций, которые приводят к образованию в нем положительно заряженных ионов и свободных отрицательно заряженных электронов.

    Положительные ионы мигрируют через электролит к углеродному стержню и оседают на нем.Электроны, с другой стороны, не могут мигрировать через электролит, потому что его химический состав образует барьер, препятствующий прохождению электронов через него.

    Вместо этого электроны накапливаются на отрицательном электроде ячейки. Это приводит к разности потенциалов между двумя клеммами батареи , что приводит к возникновению ЭДС или электрического поля на резистивной нагрузке, подключенной между ними. Затем ЭДС заставляет электроны течь во внешней электрической цепи через нагрузку и, наконец, к положительной клемме батареи.

    Это приводит к непрерывному протеканию тока в электрической цепи .

    В схеме, показанной на рисунке 1, электрическая нагрузка – это лампочка, а энергия, потребляемая лампочкой от батареи, излучается в виде видимого света. Пока существует замкнутая электрическая цепь, ток продолжает течь, а электрохимический процесс в электролите продолжается, при этом составляющие химические вещества превращаются в другие химические вещества.

    В конце концов запас исходных химикатов в электролите истощается и ЭДС, генерируемая между клеммами аккумулятора, падает, в конечном счете, до нуля, и аккумулятор разряжается .

    На этом этапе одноразовая батарея выбрасывается, а перезаряжаемая батарея будет помещена в зарядное устройство, которое обращает электрохимический процесс в электролите и восстанавливает заряд батареи, пропуская через нее электрический ток в в обратном направлении в течение достаточного периода времени.

    Таким образом, можно видеть, что существует ограничение на продолжительность времени, в течение которого батарея может вырабатывать электроэнергию, и, следовательно, имеет ограниченный срок службы или время цикла  .

    Продолжительность работы батареи определяется общим количеством заряда, который она хранит, и скоростью, с которой этот заряд используется, что, в свою очередь, зависит от величины потребляемого от нее тока.

    Батарея прослужит дольше , когда от нее потребляется низкое значение тока, чем когда требуется высокое значение тока .

    Это показано на рисунке 2, где напряжение на клеммах батареи показано в зависимости от времени для различных значений потребляемого от нее тока с помощью .

    Рисунок 2. Профиль разряда батареи при различных токах

    Срок службы (одноразовая) или время цикла (перезаряжаемая) в основном зависит от количества заряда, хранящегося в электролите, который может быть преобразован в свободные электроны для обеспечения тока в электрической цепи.

    Тогда можно было бы ожидать, что емкость этой батареи будет выражена как количество заряда в кулонах .

    Однако на практике оказывается более полезным выражать емкость батареи через произведение силы тока (в амперах) и времени (в часах).Таким образом, емкость батареи выражается в единицах ампер-часов (Ач) .

    Это позволяет рассчитать эффективный срок службы батареи для различных уровней потребляемого от нее тока, как указано в таблице 1.

    Таблица 1 – Срок службы батареи в зависимости от потребляемого тока Срок службы 10 Ahr 10 А 1 час 10 Ahr 1 А 10 ч 10 Ahr 20 A 30 мин 10 Ач 0.25 A 40 часов 1 Ahr 1 А 1 час 1 Ahr 5 A 12 мин 1 Ahr 100 мА 10 ч

    Однако также важно понимать, что на практике существует максимальный ток, который может обеспечить батарея, и это также необходимо учитывать при выборе подходящей батареи для конкретного применения.

    Например, батарея 1 Ач из Таблицы 1 может не обеспечивать ток 5 А из-за ограничений ее химического состава, а в этом случае нельзя использовать в сценарии, где это требуется уровень тока, даже в течение короткого периода 12 минут .

    Вернуться к содержанию ↑


    2. Идеальный источник напряжения

    Символ, уже используемый для батареи постоянного тока, используется для идеального источника постоянного напряжения , как показано на рисунке 3. ЭДС идеальной батареи равна сумма напряжений ячеек, которые складываются для получения более высокого напряжения, чем может обеспечить одна ячейка.

     Напряжение, измеренное между клеммами аккумулятора, представляет собой выходное напряжение , В O . Нагрузка, подключенная к батарее, показана как одиночный резистор , R L , который, конечно, может представлять эквивалентное сопротивление более сложной резистивной конфигурации .Ток, потребляемый от источника напряжения и протекающий через сопротивление нагрузки, обозначен I L .

    Идеальный источник напряжения — это тот, который обеспечивает постоянное выходное напряжение независимо от нагрузки на него.

    Рисунок 3 – Идеальный источник напряжения, питающий резистивную нагрузку

    Таким образом, определяющая характеристика идеального источника напряжения: его положительные и отрицательные клеммы всегда представляют собой внутреннее коллективное напряжение ячейки , E .

    Поскольку выходное напряжение батареи, В O , в данном случае идентично напряжению на одном нагрузочном резисторе В L , то по закону Ома имеем:

    I L = V L / R L = E / R L

    Это показывает, что ток через нагрузку является функцией сопротивления, R L , а напряжение на нагрузке не зависит от него.

    Это означает, что источник способен обеспечить любой требуемый от него ток.Это, в свою очередь, предполагает, что если «короткое замыкание» расположено на источнике с R L = 0 , то ток будет неограниченным с I L → ∞ .

    Понятно, что такая ситуация не может сложиться в реальности.

    Например, , если кусок сверхмощного токопроводящего кабеля поместить на 12 В свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор , аккумулятор быстро перегреется, выпустит газообразный водород, расплавится и, возможно, взорвется. Таким образом, концепция нагрузки короткого замыкания является в первую очередь теоретической и используется только на бумаге для целей анализа цепи.

    Однако на практике существуют сценарии, когда электронное оборудование должно быть защищено от повреждения в случае непреднамеренного или случайного короткого замыкания.

    Вернуться к содержанию ↑


    3. Идеальный источник тока

    Иногда необходимо создать определенное и постоянное значение тока для управления цепью или нагрузкой , а не постоянное напряжение. Это известно как источник тока, наиболее распространенным символом которого являются двойные перекрывающиеся круги, показанные на рисунке 4.

    Обратите внимание, что направление тока, генерируемого для вытекания из клемм источника, должно быть указано каким-либо образом, обычно направленной стрелкой .

    Источники тока не встречаются в природе в форме ячеек, таких как батареи , и сконструированы с использованием электронных схем, которые, в свою очередь, питаются от источника напряжения.

    Рисунок 4 – Идеальный источник тока, питающий резистивную нагрузку

    Окончательная характеристика идеального источника тока такова: источник тока, по цепи через нагрузочный резистор , R L , и обратно на отрицательную клемму источника всегда равен номинальному значению источника тока, I .

    Это значение не зависит от значения сопротивления нагрузки,  R L . Напряжение, развиваемое на нагрузке, В L , определяется по закону Ома как: нагрузка, которая также является напряжением, развиваемым на самом источнике тока, является функцией сопротивления, R L .

    Зарядное устройство является хорошим рабочим примером источника тока. Источник тока питается от электросети, и пользователь устанавливает значение постоянного тока, в то время как заряжаемая батарея формирует нагрузку, как показано на рисунке 5 ниже.

    Напряжение, развиваемое на клемме источника тока, автоматически приспособится к напряжению батареи.

    Рисунок 5 – Источник постоянного тока, используемый для зарядки аккумулятора

    Вернуться к содержанию ↑


    4. Неидеальный источник напряжения

    На практике источник напряжения не идеален и не обеспечивает неограниченный ток.Когда батарея или источник напряжения не подключены к нагрузке, напряжение между его клеммами обозначается как напряжение на клеммах при разомкнутой цепи, V OC , и по существу совпадает с напряжением элемента , E .

    Однако, когда к источнику подключена нагрузка, напряжение на клеммах падает по мере того, как от нее отбирается ток, так что:

    В O < E или V O < V OC наблюдается на кривых, показанных на рисунке 2, где напряжение, доступное от батареи, немного ниже, чем напряжение холостого хода, V OC , и падение напряжения становится более выраженным по мере увеличения тока, потребляемого от батареи.

    Этот эффект можно смоделировать, приписав внутреннее сопротивление или сопротивление источника, R S , неидеальному источнику напряжения .

    Затем это можно представить как идеальный источник напряжения, генерирующий напряжение ячейки, E , с внутренним сопротивлением источника, R S , соединенным последовательно с идеальным источником и его выходными клеммами, как показано на рисунке 6.

    В этом случае ток, потребляемый от источника, протекает через внутреннее сопротивление источника, R S , вызывая падение потенциала на нем, В S .

    В этом случае по закону Кирххоффа:

    V O = E — V S

    Но от закона OHM:

    v S = I L R 4. S = I L R 47 S S = I L R 47. 6 – Неидеальный источник напряжения, приводящий в действие резистивную нагрузку

    , так что:

    В O = E − I L R S

    Отметим также, что для нагрузки: В = I L R L

    Из соотношения для последовательно соединенных резисторов имеем:

    I L = E / (R L + R S ) :

    В L = R L E / (R L + R S )

    Это показывает, что по существу существует действие делителя потенциала между внутренним сопротивлением источника напряжения, R S , а сопротивление нагрузки, R L , с h через оба сопротивления течет одинаковый ток.

    Эффект заключается в снижении эффективного выходного напряжения батареи .

    Вернуться к содержанию ↑


    5. Неидеальный источник тока

    Подобным образом на практике источник тока не идеален . Выходной ток, обеспечиваемый неидеальным источником тока, незначительно изменяется при изменении сопротивления подключенной к нему нагрузки. Этот эффект можно смоделировать, приписав внутреннее сопротивление источнику тока аналогично неидеальному источнику напряжения .

    Однако в этом случае внутреннее сопротивление подключено к идеальному источнику тока, а не последовательно с ним, как показано на рисунке 7.

    Рисунок 7. Неидеальный источник тока, приводящий в действие резистивную нагрузку -у идеального источника тока внутреннее сопротивление , R S , намного выше, чем в случае неидеального источника напряжения.

    Влияние внутреннего сопротивления в неидеальном источнике тока заключается в шунтировании части тока, генерируемого идеальным источником тока , I , так что ток, протекающий через нагрузку, I L , меньше чем идеальное значение.

    В данном случае:

    I L  < I

    Степень падения выходного тока от идеального значения зависит от значения сопротивления нагрузки, R L , по сравнению с внутренним источником сопротивление, R S .

    Если применить закон Кирхгофа к положительной выходной клемме источника тока, мы получим:

    I = I S + I L

    Из предыдущей работы по разделению тока между параллельными резисторами:

    I L = R S I / (R S + R L )

    Это показывает, что по существу существует действие разделения тока между внутренним сопротивлением источника, R S , и сопротивлением нагрузки, R Л .

    Также обратите внимание, что для нагрузки:

    V L = I L R L

    так:

    V L = R S R L I /(R S R L I /(R S R L I /(R S R L I /(R S R L I /(R S R L I /(R S R + R L )

    Вернуться к содержанию ↑


    6. Затраты энергии и рассеяние мощности

    В цепях выше сопротивления нагрузки RL представляет собой электрический эквивалент некоторой формы нагрузки, которая требует или использует энергию .

    Например, когда загорается лампочка в фонаре, работающем от батареек, электрическая энергия извлекается из батареек и преобразуется в свет.Это расходует энергию, хранящуюся в батареях, и скорость, с которой энергия истощается, зависит от яркости лампы, которую часто называют ее мощностью.

    Вопрос просто какую энергию или мощность рассеивает электрическая нагрузка?

    Если вспомнить, что рассеиваемая мощность – это скорость, с которой энергия расходуется в единицу времени, то:

    Единицей энергии является джоуль (Дж), названный в честь английского физика Джеймса Прескотта Джоуля (1818–1818 гг.). 89), открывшего первый закон термодинамики.Единицей мощности является ватт (Вт), названный в честь Джеймса Ватта (1736-1819), шотландского инженера-механика и разработчика паровой машины.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.