Источник тока обозначение на схеме: Источник постоянного тока обозначение на схеме

Источник постоянного тока обозначение на схеме

Давайте попробуем разобраться, что же все таки называют источником тока и как он обозначается в различных схемах.

Обычно источник тока условно отображается так, как указано на рисунке ниже:

При этом на схемах он изображается следующим образом:

Здесь изображен источник тока в составе генератора тока, собранного с использованием биполярных транзисторов.

Источником или генератором тока обычно называют двухполюсник, создающий ток, который не зависит от присоединенного к нему сопротивлению нагрузки. И часто такое название дают любому источнику электрического напряжения (розетке, генератору, батарее и т.п.). Но если говорить только в физическом смысле, такое обозначение нельзя называть правильным, наоборот – источники напряжения, применяемые для бытовых целей, скорее можно назвать источниками ЭДС.

На вышеуказанной схеме содержится источник тока в составе схемы замещения триполярного транзистора. Стрелка служит указателем положительного направления тока. При этом ток, генерируемый этим источником, зависит от напряжения на другом участке данной схемы.

Разница между идеальным и реальным источниками тока.

Идеальный источник тока имеет напряжение на клеммах, зависящее только от того, какое сопротивление возникает на внешней цепи: U=L*R

Чтобы определить, какую мощность источник тока отдает в сеть, используется следующая формула: P=L 2 *R

При этом следует учитывать следующее уравнение: L=_const

Это позволяет понять, что мощность и напряжение, выделяемые источником тока, будут неограниченно расти, если будет расти сопротивление.

Реальный источник тока в линейном приближении можно описать внутренним сопротивлением. В этом он очень схож с обычным источником ЭДС. Различие между ними состоит в следующем: с увеличением внутреннего сопротивления источник тока приближается по параметрам к идеальному, а источник ЭДС приближается к идеальному по мере того, как внутреннее сопротивление уменьшается.

Реальный источник тока с показателем внутреннего сопротивления r и реальный источник ЭДС будут эквивалентными при соблюдении условия:

Реальный источник тока будет иметь напряжение на клеммах:

При силе тока, равной:

И мощности, определяемой по формуле:

Катушку индуктивности, по которой на протяжении некоторого времени проходил ток от внешнего источника после его отключения, можно назвать источником тока.

Это объясняет искрение контактов, происходящее, когда индуктивная нагрузка быстро отключается. Пробой зазора возникает из-за сохранения тока при резком увеличении уровня сопротивления.

Если первичная обмотка трансформатора подключена к мощной линии переменного тока, его вторичную обмотку можно рассматривать как идеальный источник тока, но переменного, а не постоянного, что приводит к невозможности размыкания его вторичной цепи. Это значит, что вторичная обмотка должна быть шунтирована.

Реальный генератор обладает рядом ограничений, среди которых следует отметить одно – ограничение по напряжению на выходе. Например, реальный источник тока работает только с тем диапазоном напряжений, верхний порог которого зависит от того, каким будет напряжение, питающее источник. Это приводит к наличию некоторых ограничений по нагрузке.

Такой источник тока нашел широкое применение во многих сферах. Например, для работы в паре с дифференциальными усилителями и измерительными мостами в аналоговой схемотехнике.

Исто́чник то́ка (в теории электрических цепей) — элемент, двухполюсник, сила тока через который не зависит от напряжения на его зажимах (полюсах). Используются также термины генератор тока и идеальный источник тока.

Источник тока используется в качестве простейшей модели некоторых реальных источников электрической энергии или как часть более сложных моделей реальных источников, содержащих другие электрические элементы. <2>cdot R>

Поскольку ток через идеальный источник тока всегда одинаков, то напряжение на его клеммах и мощность, передаваемая им в нагрузку, с ростом сопротивления нагрузки возрастают, достигая в пределе бесконечных значений.

Реальный источник [ править | править код ]

В линейном приближении любой реальный источник тока (не путать с описанным выше источником тока — моделью!) или иной двухполюсник может быть представлен в виде модели, содержащей, по меньшей мере, два элемента: идеальный источник и внутреннее сопротивление (проводимость). Одна из двух простейших моделей — модель Тевенина — содержит источник ЭДС, соединенный последовательно с сопротивлением, а другая, противоположная ей, модель Нортона — источник тока, соединенный параллельно с проводимостью (т. е. идеальным резистором, свойства которого принято характеризовать значением проводимости). Соответственно, реальный источник в линейном приближении может быть описан при помощи двух параметров: ЭДС E <displaystyle <mathcal >> источника напряжения (или силы тока I <displaystyle I> источника тока) и внутреннего сопротивления r <displaystyle r> (или внутренней проводимости y = 1 / r <displaystyle y=1/r> ). <2>>>.>

Реальные генераторы тока имеют различные ограничения (например, по напряжению на его выходе), а также нелинейные зависимости от внешних условий. В частности, реальные генераторы тока создают электрический ток только в некотором диапазоне напряжений, верхний порог которого зависит от напряжения питания источника. Таким образом, реальные источники тока имеют ограничения по нагрузке.

Примеры [ править | править код ]

Источником тока является катушка индуктивности, по которой шёл ток от внешнего источника, в течение некоторого времени ( t ≪ L / R <displaystyle tll L/R> ) после отключения источника. Этим объясняется искрение контактов при быстром отключении индуктивной нагрузки: стремление к сохранению тока при резком возрастании сопротивления (появление воздушного зазора) приводит к резкому возрастанию напряжения между контактами и к пробою зазора.

Вторичная обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого последовательно включена в мощную линию переменного тока, может рассматриваться как почти идеальный источник переменного тока. Следовательно, размыкание вторичной цепи трансформатора тока недопустимо. Вместо этого при необходимости перекоммутации в цепи вторичной обмотки (без отключения линии) эту обмотку предварительно шунтируют.

Применение [ править | править код ]

Источники тока широко используются в аналоговой схемотехнике, например, для питания измерительных мостов, для питания каскадов дифференциальных усилителей, в частности операционных усилителей.

Концепция генератора тока используется для представления реальных электронных компонентов в виде эквивалентных схем. Для описания активных элементов для них вводятся эквивалентные схемы, содержащие управляемые генераторы:

• Источник тока, управляемый напряжением (ИТУН). Применяется в основном для полевых транзисторов и электронных ламп.
• Источник тока, управляемый током (ИТУТ). Применяется, как правило, для биполярных транзисторов.

В схеме токового зеркала (рисунок 2) ток нагрузки в правой ветви задается равным эталонному току в левой ветви, так что по отношению к нагрузке R2 эта схема выступает как источник тока.

Обозначения [ править | править код ]

Существуют различные варианты обозначений источника тока. Наиболее часто встречаются обозначения (a) и (b). Вариант (c) устанавливается ГОСТ [1] и IEC [2] . Стрелка в кружке указывает положительное направление тока в цепи на выходе источника. Варианты (d) и (e) встречаются в зарубежной литературе. При выборе обозначения нужно быть осмотрительным и использовать пояснения, чтобы не допускать путаницы с источниками напряжения.

Электротехника связывает природу электричества со строением вещества и объясняет его движением свободных заряженных частиц под воздействием энергетического поля.

Для того чтобы электрический ток протекал по цепи и совершал работу, необходимо иметь источник энергии, совершающий преобразование в электричество:

механической энергии вращения роторов генераторов;

протекания химических процессов или реакций внутри гальванических приборов и аккумуляторов;

теплоты в терморегуляторах;

магнитных полей в магнитогидродинамических генераторах;

световой энергии в фотоэлементах.

Все они обладают различными характеристиками. Чтобы классифицировать и описать их параметры принято условное теоретическое разделение на источники:

Электрический ток в металлическом проводнике

Определение силы тока и электродвижущей силы в 18-м веке дали известные физики того времени.

Им считается идеальный источник, представляющий собой двухполюсник, на зажимах которого электродвижущая сила (и напряжение) всегда поддерживается постоянным значением. На него не влияет нагрузка сети, а внутреннее сопротивление у источника равно нулю.

На схемах он обычно обозначается кругом с буквой «Е» и стрелкой внутри, показывающей положительное направление ЭДС (в сторону увеличения внутреннего потенциала источника).

Схемы обозначения и вольт-амперные характеристики источников ЭДС

Теоретически на выводах у идеального источника напряжение не зависит от величины тока нагрузки и является постоянной величиной. Однако, это условная абстракция, которая не может быть осуществлена на практике. У реального источника при увеличении тока нагрузки значение напряжения на зажимах всегда уменьшается.

На графике видно, что ЭДС Е состоит из суммы падений напряжения на внутреннем сопротивлении источника и нагрузке.

В действительности источниками напряжения работают различные химические и гальванические элементы, аккумуляторные батареи, электрические сети. Их разделяют на источники:

постоянного и переменного напряжения;

управляемые напряжением или током.

Ими называют двухполюсники, создающий ток, который является строго постоянной величиной и никак не зависит от значения сопротивления на подключенной нагрузке, а внутреннее сопротивление его приближается к бесконечности. Это тоже теоретическое допущение, которое на практике не может быть достигнуто.

Схемы обозначения и вольт-амперная характеристика источника тока

Для идеального источника тока напряжение на его клеммах и мощность зависят только от сопротивления подключенной внешней схемы. При этом с увеличением сопротивления они возрастают.

Реальный источник тока отличается от идеального значением внутреннего сопротивления.

Примерами источника тока могут служить:

Вторичные обмотки трансформаторов тока, подключенных в первичную схему нагрузки своей силовой обмоткой. Все вторичные цепи работают в режиме надежного шунтирования. Размыкать их нельзя — иначе возникнут перенапряжения в схеме.

Катушки индуктивности, по которым проходил ток в течение некоторого времени после снятия питания со схемы. Быстрое отключение индуктивной нагрузки (резкое возрастание сопротивления) может привести к пробою зазора.

Генератор тока, собранный на биполярных транзисторах, управляемый напряжением или током.

В различной литературе источники тока и напряжения могут обозначаться неодинаково.

Виды обозначений источников тока и напряжения на схемах

Как обозначается источник тока на схеме

Любые электрические цепи могут быть представлены в виде чертежей (принципиальных и монтажных схем), оформление которых должно соответствовать стандартам ЕСКД. Эти нормы распространяются как на схемы электропроводки или силовых цепей, так и электронные приборы. Соответственно, чтобы «читать» такие документы, необходимо понимать условные обозначения в электрических схемах.

Нормативные документы

Учитывая большое количество электроэлементов, для их буквенно-цифровых (далее БО) и условно графических обозначений (УГО) был разработан ряд нормативных документов исключающих разночтение. Ниже представлена таблица, в которой представлены основные стандарты.

Таблица 1. Нормативы графического обозначения отдельных элементов в монтажных и принципиальных электрических схемах.

Номер ГОСТа	Краткое описание
2.710 81	В данном документе собраны требования ГОСТа к БО различных типов электроэлементов, включая электроприборы.
2.747 68	Требования к размерам отображения элементов в графическом виде.
21. 614 88	Принятые нормы для планов электрооборудования и проводки.
2.755 87	Отображение на схемах коммутационных устройств и контактных соединений
2.756 76	Нормы для воспринимающих частей электромеханического оборудования.
2.709 89	Настоящий стандарт регулирует нормы, в соответствии с которыми на схемах обозначаются контактные соединения и провода.
21.404 85	Схематические обозначения для оборудования, используемого в системах автоматизации

Следует учитывать, что элементная база со временем меняется, соответственно вносятся изменения и в нормативные документы, правда это процесс более инертен. Приведем простой пример, УЗО и дифавтоматы широко эксплуатируются в России уже более десятка лет, но единого стандарта по нормам ГОСТ 2.755-87 для этих устройств до сих пор нет, в отличие от автоматических выключателей. Вполне возможно, в ближайшее время это вопрос будет урегулирован. Чтобы быть в курсе подобных нововведений, профессионалы отслеживают изменения в нормативных документах, любителям это делать не обязательно, достаточно знать расшифровку основных обозначений.

Виды электрических схем

В соответствии с нормами ЕСКД под схемами подразумеваются графические документы, на которых при помощи принятых обозначений отображаются основные элементы или узлы конструкции, а также объединяющие их связи. Согласно принятой классификации различают десять видов схем, из которых в электротехнике, чаще всего, используется три:

• Функциональная, на ней представлены узловые элементы (изображаются как прямоугольники), а также соединяющие их линии связи. Характерная особенность такой схемы – минимальная детализация. Для описания основных функций узлов, отображающие их прямоугольники, подписываются стандартными буквенными обозначениями. Это могут быть различные части изделия, отличающиеся функциональным назначением, например, автоматический диммер с фотореле в качестве датчика или обычный телевизор. Пример такой схемы представлен ниже. Пример функциональной схемы телевизионного приемника
• Принципиальная. Данный вид графического документа подробно отображает как используемые в конструкции элементы, так и их связи и контакты. Электрические параметры некоторых элементов могут быть отображены, непосредственно в документе, или представлены отдельно в виде таблицы. Пример принципиальной схемы фрезерного станка

Если на схеме отображается только силовая часть установки, то она называется однолинейной, если приведены все элементы, то – полной.

Пример однолинейной схемы

• Монтажные электрические схемы. В данных документах применяются позиционные обозначения элементов, то есть указывается их место расположения на плате, способ и очередность монтажа. Монтажная схема стационарного сигнализатора горючих газов

Если на чертеже отображается проводка квартиры, то места расположения осветительных приборов, розеток и другого оборудования указываются на плане. Иногда можно услышать, как такой документ называют схемой электроснабжения, это неверно, поскольку последняя отображает способ подключения потребителей к подстанции или другому источнику питания.

Разобравшись с электрическими схемами, можем переходить к обозначениям указанных на них элементов.

Графические обозначения

Для каждого типа графического документа предусмотрены свои обозначения, регулируемые соответствующими нормативными документами. Приведем в качестве примера основные графические обозначения для разных видов электрических схем.

Примеры УГО в функциональных схемах

Ниже представлен рисунок с изображением основных узлов систем автоматизации.

Примеры условных обозначений электроприборов и средств автоматизации в соответствии с ГОСТом 21.404-85

Описание обозначений:

• А – Основные (1) и допускаемые (2) изображения приборов, которые устанавливаются за пределами электрощита или распределительной коробки.
• В – Тоже самое, что и пункт А, за исключением того, что элементы располагаются на пульте или электрощите.
• С – Отображение исполнительных механизмов (ИМ).
• D – Влияние ИМ на регулирующий орган (далее РО) при отключении питания:

1. Происходит открытие РО
2. Закрытие РО
3. Положение РО остается неизменным.

• Е — ИМ, на который дополнительно установлен ручной привод. Данный символ может использоваться для любых положений РО, указанных в пункте D.
• F- Принятые отображения линий связи:

1. Общее.
2. Отсутствует соединение при пересечении.
3. Наличие соединения при пересечении.

УГО в однолинейных и полных электросхемах

Для данных схем существует несколько групп условных обозначений, приведем наиболее распространенные из них. Для получения полной информации необходимо обратиться к нормативным документам, номера государственных стандартов будут приведены для каждой группы.

Источники питания.

Для их обозначения приняты символы, приведенные на рисунке ниже.

УГО источников питания на принципиальных схемах (ГОСТ 2.742-68 и ГОСТ 2.750.68)

Описание обозначений:

• A – источник с постоянным напряжением, его полярность обозначается символами «+» и «-».
• В – значок электричества, отображающий переменное напряжение.
• С – символ переменного и постоянного напряжения, используется в тех случаях, когда устройство может быть запитано от любого из этих источников.
• D – Отображение аккумуляторного или гальванического источника питания.
• E- Символ батареи, состоящей из нескольких элементов питания.

Линии связи

Базовые элементы электрических соединителей представлены ниже.

Обозначение линий связи на принципиальных схемах (ГОСТ 2.721-74 и ГОСТ 2.751.73)

Описание обозначений:

• А – Общее отображение, принятое для различных видов электрических связей.
• В – Токоведущая или заземляющая шина.
• С – Обозначение экранирования, может быть электростатическим (помечается символом «Е») или электромагнитным («М»).
• D — Символ заземления.
• E – Электрическая связь с корпусом прибора.
• F – На сложных схемах, из нескольких составных частей, таким образом обозначается обрыв связи, в таких случаях «Х» это информация о том, где будет продолжена линия (как правило, указывается номер элемента).
• G – Пересечение с отсутствием соединения.
• H – Соединение в месте пересечения.
• I – Ответвления.

Обозначения электромеханических приборов и контактных соединений

Примеры обозначения магнитных пускателей, реле, а также контактов коммуникационных устройств, можно посмотреть ниже.

УГО, принятые для электромеханических устройств и контакторов (ГОСТы 2.756-76, 2.755-74, 2.755-87)

Описание обозначений:

• А – символ катушки электромеханического прибора (реле, магнитный пускатель и т. д.).
• В – УГО воспринимающей части электротепловой защиты.
• С – отображение катушки устройства с механической блокировкой.
• D – контакты коммутационных приборов:

1. Замыкающие.
2. Размыкающие.
3. Переключающие.

• Е – Символ для обозначения ручных выключателей (кнопок).
• F – Групповой выключатель (рубильник).

УГО электромашин

Приведем несколько примеров, отображения электрических машин (далее ЭМ) в соответствии с действующим стандартом.

Обозначение электродвигателей и генераторов на принципиальных схемах (ГОСТ 2.722-68)

Описание обозначений:

• A – трехфазные ЭМ:

1. Асинхронные (ротор короткозамкнутый).
2. Тоже, что и пункт 1, только в двухскоростном исполнении.
3. Асинхронные ЭМ с фазным исполнением ротора.
4. Синхронные двигатели и генераторы.

• B – Коллекторные, с питанием от постоянного тока:

1. ЭМ с возбуждением на постоянном магните.
2. ЭМ с катушкой возбуждения.

Обозначение электродвигателей на схемах

УГО трансформаторов и дросселей

С примерами графических обозначений данных устройств можно ознакомиться на представленном ниже рисунке.

Правильные обозначения трансформаторов, катушек индуктивности и дросселей (ГОСТ 2.723-78)

Описание обозначений:

• А – Данным графическим символом могут быть обозначены катушки индуктивности или обмотки трансформаторов.
• В – Дроссель, у которого имеется ферримагнитный сердечник (магнитопровод).
• С – Отображение двухкатушечного трансформатора.
• D – Устройство с тремя катушками.
• Е – Символ автотрансформатора.
• F – Графическое отображение ТТ (трансформатора тока).

Обозначение измерительных приборов и радиодеталей

Краткий обзор УГО данных электронных компонентов показан ниже. Тем, кто хочет более широко ознакомиться с этой информацией рекомендуем просмотреть ГОСТы 2.729 68 и 2.730 73.

Примеры условных графических обозначений электронных компонентов и измерительных приборов

Описание обозначений:

1. Счетчик электроэнергии.
2. Изображение амперметра.
3. Прибор для измерения напряжения сети.
4. Термодатчик.
5. Резистор с постоянным номиналом.
6. Переменный резистор.
7. Конденсатор (общее обозначение).
8. Электролитическая емкость.
9. Обозначение диода.
10. Светодиод.
11. Изображение диодной оптопары.
12. УГО транзистора (в данном случае npn).
13. Обозначение предохранителя.

УГО осветительных приборов

Рассмотрим, как на принципиальной схеме отображаются электрические лампы.

Пример того, как указываются лампочки на схемах (ГОСТ 2.732-68)

Описание обозначений:

• А – Общее изображение ламп накаливания (ЛН).
• В — ЛН в качестве сигнализатора.
• С – Типовое обозначение газоразрядных ламп.
• D – Газоразрядный источник света повышенного давления (на рисунке приведен пример исполнения с двумя электродами)

Обозначение элементов в монтажной схеме электропроводки

Завершая тему графических обозначений, приведем примеры отображения розеток и выключателей.

Пример изображения на монтажных схемах розеток скрытой установки

Как изображаются розетки других типов, несложной найти в нормативных документах, которые доступны в сети.

Обозначение выключатели скрытой установки Обозначение розеток и выключателей

Буквенные обозначения

В электрических схемах помимо графических обозначений также используются буквенные, поскольку без последних чтение чертежей будет довольно проблематичным. Буквенно-цифровая маркировка так же, как и УГО регулируется нормативными документами, для электро это ГОСТ 7624 55. Ниже представлена таблица с БО для основных компонентов электросхем.

Буквенные обозначения основных элементов

К сожалению, размеры данной статьи не позволяют привести все правильные графические и буквенные обозначения, но мы указали нормативные документы, из которых можно получить всю недостающую информацию. Следует учитывать, что действующие стандарты могут меняться в зависимости от модернизации технической базы, поэтому, рекомендуем отслеживать выход новых дополнений к нормативным актам.

Электротехника связывает природу электричества со строением вещества и объясняет его движением свободных заряженных частиц под воздействием энергетического поля.

Для того чтобы электрический ток протекал по цепи и совершал работу, необходимо иметь источник энергии, совершающий преобразование в электричество:

механической энергии вращения роторов генераторов;

протекания химических процессов или реакций внутри гальванических приборов и аккумуляторов;

теплоты в терморегуляторах;

магнитных полей в магнитогидродинамических генераторах;

световой энергии в фотоэлементах.

Все они обладают различными характеристиками. Чтобы классифицировать и описать их параметры принято условное теоретическое разделение на источники:

Электрический ток в металлическом проводнике

Определение силы тока и электродвижущей силы в 18-м веке дали известные физики того времени.

Им считается идеальный источник, представляющий собой двухполюсник, на зажимах которого электродвижущая сила (и напряжение) всегда поддерживается постоянным значением. На него не влияет нагрузка сети, а внутреннее сопротивление у источника равно нулю.

На схемах он обычно обозначается кругом с буквой «Е» и стрелкой внутри, показывающей положительное направление ЭДС (в сторону увеличения внутреннего потенциала источника).

Схемы обозначения и вольт-амперные характеристики источников ЭДС

Теоретически на выводах у идеального источника напряжение не зависит от величины тока нагрузки и является постоянной величиной. Однако, это условная абстракция, которая не может быть осуществлена на практике. У реального источника при увеличении тока нагрузки значение напряжения на зажимах всегда уменьшается.

На графике видно, что ЭДС Е состоит из суммы падений напряжения на внутреннем сопротивлении источника и нагрузке.

В действительности источниками напряжения работают различные химические и гальванические элементы, аккумуляторные батареи, электрические сети. Их разделяют на источники:

постоянного и переменного напряжения;

управляемые напряжением или током.

Ими называют двухполюсники, создающий ток, который является строго постоянной величиной и никак не зависит от значения сопротивления на подключенной нагрузке, а внутреннее сопротивление его приближается к бесконечности. Это тоже теоретическое допущение, которое на практике не может быть достигнуто.

Схемы обозначения и вольт-амперная характеристика источника тока

Для идеального источника тока напряжение на его клеммах и мощность зависят только от сопротивления подключенной внешней схемы. При этом с увеличением сопротивления они возрастают.

Реальный источник тока отличается от идеального значением внутреннего сопротивления.

Примерами источника тока могут служить:

Вторичные обмотки трансформаторов тока, подключенных в первичную схему нагрузки своей силовой обмоткой. Все вторичные цепи работают в режиме надежного шунтирования. Размыкать их нельзя — иначе возникнут перенапряжения в схеме.

Катушки индуктивности, по которым проходил ток в течение некоторого времени после снятия питания со схемы. Быстрое отключение индуктивной нагрузки (резкое возрастание сопротивления) может привести к пробою зазора.

Генератор тока, собранный на биполярных транзисторах, управляемый напряжением или током.

В различной литературе источники тока и напряжения могут обозначаться неодинаково.

Виды обозначений источников тока и напряжения на схемах

Исто́чник то́ка (в теории электрических цепей) — элемент, двухполюсник, сила тока через который не зависит от напряжения на его зажимах (полюсах). Используются также термины генератор тока и идеальный источник тока.

Источник тока используется в качестве простейшей модели некоторых реальных источников электрической энергии или как часть более сложных моделей реальных источников, содержащих другие электрические элементы.<2>cdot R>

Поскольку ток через идеальный источник тока всегда одинаков, то напряжение на его клеммах и мощность, передаваемая им в нагрузку, с ростом сопротивления нагрузки возрастают, достигая в пределе бесконечных значений.

Реальный источник [ править | править код ]

В линейном приближении любой реальный источник тока (не путать с описанным выше источником тока — моделью!) или иной двухполюсник может быть представлен в виде модели, содержащей, по меньшей мере, два элемента: идеальный источник и внутреннее сопротивление (проводимость). Одна из двух простейших моделей — модель Тевенина — содержит источник ЭДС, соединенный последовательно с сопротивлением, а другая, противоположная ей, модель Нортона — источник тока, соединенный параллельно с проводимостью (т. е. идеальным резистором, свойства которого принято характеризовать значением проводимости). Соответственно, реальный источник в линейном приближении может быть описан при помощи двух параметров: ЭДС E <displaystyle <mathcal >> источника напряжения (или силы тока I <displaystyle I> источника тока) и внутреннего сопротивления r <displaystyle r> (или внутренней проводимости y = 1 / r <displaystyle y=1/r> ).<2>>>.>

Реальные генераторы тока имеют различные ограничения (например, по напряжению на его выходе), а также нелинейные зависимости от внешних условий. В частности, реальные генераторы тока создают электрический ток только в некотором диапазоне напряжений, верхний порог которого зависит от напряжения питания источника. Таким образом, реальные источники тока имеют ограничения по нагрузке.

Примеры [ править | править код ]

Источником тока является катушка индуктивности, по которой шёл ток от внешнего источника, в течение некоторого времени ( t ≪ L / R <displaystyle tll L/R> ) после отключения источника. Этим объясняется искрение контактов при быстром отключении индуктивной нагрузки: стремление к сохранению тока при резком возрастании сопротивления (появление воздушного зазора) приводит к резкому возрастанию напряжения между контактами и к пробою зазора.

Вторичная обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого последовательно включена в мощную линию переменного тока, может рассматриваться как почти идеальный источник переменного тока. Следовательно, размыкание вторичной цепи трансформатора тока недопустимо. Вместо этого при необходимости перекоммутации в цепи вторичной обмотки (без отключения линии) эту обмотку предварительно шунтируют.

Применение [ править | править код ]

Источники тока широко используются в аналоговой схемотехнике, например, для питания измерительных мостов, для питания каскадов дифференциальных усилителей, в частности операционных усилителей.

Концепция генератора тока используется для представления реальных электронных компонентов в виде эквивалентных схем. Для описания активных элементов для них вводятся эквивалентные схемы, содержащие управляемые генераторы:

• Источник тока, управляемый напряжением (ИТУН). Применяется в основном для полевых транзисторов и электронных ламп.
• Источник тока, управляемый током (ИТУТ). Применяется, как правило, для биполярных транзисторов.

В схеме токового зеркала (рисунок 2) ток нагрузки в правой ветви задается равным эталонному току в левой ветви, так что по отношению к нагрузке R2 эта схема выступает как источник тока.

Обозначения [ править | править код ]

Существуют различные варианты обозначений источника тока. Наиболее часто встречаются обозначения (a) и (b). Вариант (c) устанавливается ГОСТ [1] и IEC [2] . Стрелка в кружке указывает положительное направление тока в цепи на выходе источника. Варианты (d) и (e) встречаются в зарубежной литературе. При выборе обозначения нужно быть осмотрительным и использовать пояснения, чтобы не допускать путаницы с источниками напряжения.

Источники ЭДС и тока

Источниками энергии  в электрической цепи может быть источник тока или источник ЭДС.

Источник ЭДС

Источник ЭДС характеризуется тем, что электродвижущая сила в нем не зависит от тока. Тогда напряжение на его зажимах будет определяться как

В идеальном источнике ЭДС, внутреннее сопротивление r_вн =  0, а ЭДС e = const, поэтому напряжение на зажимах не зависит от тока в нагрузке.  Выразив из выражения для напряжения, r_вн получим 

В реальном источнике, внутреннее сопротивление хотя и мало, но все же присутствует, поэтому имеется слабая зависимость напряжения от тока, которая изображается графически с помощью внешней характеристики источника ЭДС.

 

На схеме внутреннее сопротивление источника ЭДС выносится за обозначение источника. Причем необходимо указать положительное направление e самого источника.

 

Если условно отнести внутреннее сопротивление источника к сопротивлению нагрузки, то на схеме получим идеальный источник ЭДС.

Источник тока

В источнике тока, ток не зависит от напряжения на нагрузке. Ток источника определяется как 

где g_вн это внутренняя проводимость источника тока. В идеальном источнике внутренняя проводимость равна нулю, а J = const. Но в реальном источнике, проводимость хотя и малая, но присутствует, поэтому ток зависит от напряжения на зажимах нагрузки. Как и в случае источника ЭДС, эту зависимость можно представить графически с помощью внешней характеристики источника тока.

На схеме источник тока изображается следующим образом

 

Если внутреннюю проводимость отнести к нагрузке, то на схеме получим идеальный источник тока.

Замена источников ЭДС и тока

Часто при решении задач, требуется заменить источник ЭДС  источником тока, для этого необходимо разделить выражение для источника ЭДС на внутреннее сопротивление источника 

В результате получим 

где J – ток короткого замыкания источника,  i₀ – ток протекающий через внутреннее сопротивление, i – ток нагрузки.

Проводимость полученного источника тока будет равна 

Аналогичным образом возможна замена источника тока, источником ЭДС. В этом случае разделим выражение для источника тока на g_вн 

Получим 

Сопротивление полученного источника ЭДС равно 

Просмотров: 14685

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 (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 = I_ab, 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=U_x, т. е. ЭДС равна напряжению холостого хода. При коротком замыкании (выводов а и b) ток

Из (1.7 б) 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_втI (1.6а). Схема источника энергии, показанная на рис. 1.7, а, называется первой схемой замещения или схемой с источником ЭДС.
Если r_вт<<r и напряжение U_вт<<U, т. е. источник электрической энергии находится в режиме, близком к холостому ходу, то можно практически пренебречь внутренним падением напряжения и принять U_вт = 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, 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 r_вт. В результате получим



где g_вт=1/r_вт — внутренняя проводимость источника энергии, или

J = I + I_вт, (1.8)

где J = E/r_вт — ток при коротком замыкании источника энергии (т. е. ток при сопротивлении r=0); I_вт=U/r_вт=g_втU—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/r_вт (рис. 1.8, а) и соединенного с ним параллельно элемента rвт (общие выводы 1 и 2).
Если g_вт<<g или r_вт>>r и при одном и том же напряжении U = U₁₂ = U_ab ток Iвт<<I, т. е. источник энергии находится в режиме, близком к короткому замыканию, то можно принять ток I_вт = g_втU = 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 g_вт = 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.

Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии

  

Для поддержания электрического тока в проводнике требуется внешний источник энергии, создающий все время разность потенциалов между концами этого проводника. Такие источники энергии получили название источников электрической энергии (или источников тока).

Источники электрической энергии обладают определенной электродвижущей силой (сокращенно ЭДС), которая создает и длительное время поддерживает разность потенциалов между концами проводника. Иногда говорят, что ЭДС создает электрический ток в цепи. Нужно помнить об условности такого определения, так как выше мы уже установили, что причина возникновения и существования электрического тока — электрическое поле.

Источник электрической энергии производит определенную работу, перемещая электрические заряды по всей замкнутой цепи..

Определение: Работа, совершаемая источником электрической энергии при переносе единицы положительного заряда по всей замкнутой цепи, называется ЭДС источника

За единицу измерения электродвижущей силы принят вольт (сокращенно вольт обозначается буквой В или V — «вэ» латинское).

ЭДС источника электрической энергии равна одному вольту, если при перемещении одного кулона электричества по всей замкнутой, цепи источник электрической энергии совершает работу, равную одному джоулю:

В практике для измерения ЭДС используются как более крупные, так и более мелкие единицы, а именно:

1 киловольт (кВ, kV), равный 1000 В;

1 милливольт (мВ, mV), равный одной тысячной доле вольта (10-3 В),

1 микровольт (мкВ, μV), равный одной миллионной доле вольта (10-6 В).

Очевидно, что 1 кВ = 1000 В; 1 В = 1000 мВ = 1 000 000 мкВ; 1 мВ= 1000 мкВ.

В настоящее, время существует несколько видов источников электрической энергии. Впервые в качестве источника электрической энергии была использована гальваническая батарея, состоящая из нескольких цинковых и медных кружков, между которыми была проложена кожа, смоченная в подкисленной воде. В гальванической батарее химическая энергия превращалась в электрическую (подробнее об этом будет рассказано в главе XVI). Свое название гальваническая батарея получила по имени итальянского физиолога Луиджи Гальвани (1737—1798), одного из основателей учения об электричестве.

Многочисленные опыты по усовершенствованию и практическому использованию гальванических батарей были проведены русским ученым Василием Владимировичем Петровым. Еще в начале прошлого века он создал самую большую в мире гальваническую батарею и использовал ее для ряда блестящих опытов.

Источники электрической энергии, работающие по принципу преобразования химической энергии в электрическую, называются химическими источниками электрической энергии.

Другим основным источником электрической энергий, получившим широкое применение в электротехнике и радиотехнике, является генератор. В генераторах механическая энергия преобразуется в электрическую.

На электрических схемах источники электрической энергии и генераторы обозначаются так, как это показано на рис. 1.

Рисунок 1. Условные обозначения источников электрической энергии: а — источник ЭДС, общее обозначение, б — источник тока, общее обозначение; в — химический источник электрической энергии; г — батарея химических источников; д — источник потоянного напряжения; е — источник переменного нарияжения; ж —  генератор.

 

У химических источников электрической энергии и у генераторов электродвижущая сила проявляется одинаково, создавая на зажимах источника разность потенциалов и поддерживая ее длительное время. Эти зажимы называются полюсами источника электрической энергии. Один полюс источника электрической энергии имеет положительный потенциал (недостаток электронов), обозначается знаком плюс ( + ) и называется положительным полюсом. Другой полюс имеет отрицательный потенциал (избыток электронов), обозначается знаком минус (—) и называется отрицательным полюсом.

От источников электрической энергии электрическая энергия передается по проводам к ее потребителям (электрические лампы, электродвигатели, электрические дуги, электронагревательные приборы и т. д.).

Определение: Совокупность источника электрической энергии, ее потребителя и соединительных проводов называется электрической цепью.

Простейшая электрическая цепь показана на рис. 2.

Рисунок 2. Простейшая электрическая цепь: Б — источник электрической энергии; SA — выключатель; EL — потребитель электрической энергии (лампа).

Для того чтобы по цепи проходил электрический ток, она должна быть замкнутой. По замкнутой электрической цепи непрерывно проходит ток, так как между полюсами источника электрической энергии существует некоторая разность потенциалов. Эта разность потенциалов называется напряжением источника и обозначается буквой U. Единицей измерения напряжения служит вольт. Так же как и ЭДС, напряжение может измеряться в киловольтах, милливольтах и микровольтах.

Для измерения величины ЭДС и напряжения применяется прибор, называемый вольтметром. Если вольтметр подключить непосредственно к полюсам источника электрической энергии, то при разомкнутой электрической цепи он покажет ЭДС источника электрической энергии, а при замкнутой — напряжение на его зажимах: (рис. 3).

Рисунок 3. Измерение ЭДС и напряжения источника электрической энергии: а— измерение ЭДС источника электрической энергии; б — измерение напряжения на зажимах источника электрической энергии..

Заметим, что напряжение на зажимах источника электрической энергии всегда меньше его ЭДС.  

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

1.3. Источники ЭДС и тока

К активным элементам электрических цепей относятся источники ЭДС и источники тока.

Электродвижущая сила (ЭДС) – это количество энергии, затраченное сторонними силами на перенос единичного положительного заряда от меньшего потенциала к большему

За положительное направление э.д.с. принимается направление возрастания потенциала (рис. 1.6).

 

Таким образом, положительные направления  ЭДС и напряжения всегда противоположны.

Численно ЭДС равна разности потенциалов между выводами источника при разомкнутой цепи.

Если внутри источника  ЭДС не содержится пассивных элементов, то его внутреннее сопротивление r₀ равно нулю. Такой источник  является идеальным.

На практике обычно приходится иметь дело с реальными источниками  ЭДС, обладающими некоторым внутренним сопротивлением (рис. 1.7).

В таких источниках напряжение на зажимах зависит от тока в нагрузке.

Напряжение на зажимах реального источника в работающей цепи определяется соотношением

Это выражение называют внешней характеристикой источника  ЭДС.

Анализируя внешнюю характеристику источника, можно сделать вывод, что напряжение на зажимах источника в режиме нагрузки всегда меньше  ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника. Зависимость напряжения от тока нагрузки показана на рис. 1.8 пунктирной линией. В свою очередь величина тока нагрузки зависит от сопротивления внешней цепи, поэтому можно считать, что напряжение на зажимах реального источника зависит от сопротивления внешней цепи.

В случае идеального источника внутренне сопротивление равно нулю. Напряжение на зажимах такого источника не зависит от тока нагрузки и равно  ЭДС источника U = E. Зависимость напряжения от тока в идеальном источнике показана на рис. 1.8 сплошной линией.

 Источники тока

Идеализированный источник тока – это активный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах.

Считается, что внутреннее сопротивление идеального источника бесконечно велико, поэтому параметры внешней цепи не будут оказывать влияния на ток в источнике тока. На электрических схемах источник тока обозначается так, как показано на рис. 1.9.

 Реальный источник тока обладает конечным внутренним сопротивлением или отличной от нуля проводимостью. Схема реального источника представлена на рис. 1.10. Ток реального источника определяется разностью тока идеального источника J и внутреннего тока I₀:

где U – напряжение, приложенное к зажимам источника. Полученное выражение называют внешней характеристикой источника тока.

Зависимость тока источника от напряжения на его зажимах показано на рис. 1.11. В случае идеального источника внутренняя проводимость равна нулю и, исходя из уравнения внешней характеристики, можно заключить, что ток, идущий от источника равен току короткого замыкания источника. Эта зависимость показана на рис. 1.11 сплошной линией.

В случае реального источника   g₀ ≠ 0 и часть тока будет ответвляться через внутреннюю проводимость. Чем больше напряжение, приложенное к источнику, тем больший ток ответвляется и тем меньший ток поступает в нагрузку. Вольт-амперная характеристика реального источника показана на рис. 1.11 пунктирной линией. Источник тока – это теоретическое понятие, но оно часто применяется для расчета электрических цепей. Примером источника тока может служить пентод.

Эквивалентное   преобразование   источников   конечной    мощности

Преобразование какого-либо участка цепи по отношению к внешним зажимам называют эквивалентным, если напряжение u и ток i на внешних зажимах при этом не изменяются.

 Рассмотрим условие эквивалентности реальных источников напряжения и тока, представленных на рис. 1.12, а,б.  Воспользуемся уравнением внешней характеристики источника  ЭДС

Поделим почленно это уравнение на r₀

Здесь I – ток, протекающий через нагрузку;

Jкз = E/r0 – ток короткого замыкания источника  ЭДС; 

I0 = U/r0  – ток, протекающий через внутреннее сопротивление.

Отсюда  можно заключить, что  I0 = Jкз — I   или I = Jкз — I0, то есть получили внешнюю характеристику источника тока.

Следовательно, схему источника  ЭДС можно заменить схемой источника тока при условии, что ток короткого замыкания источника и внутренняя проводимость определятся выражениями:

В свою очередь, схему источника тока можно заменить схемой источника  ЭДС при условии, что внутреннее сопротивление и э.д.с. источника определятся выражениями:

Мощность источника ЭДС определяется произведением электродвижущей силы источника и тока в нагрузке

Мощность источника тока определяется произведением тока короткого замыкания и напряжения на зажимах источника:

каким символом обозначается на электроустановках

Для успешной работы с электроустройствами требуется не только умение справляться с различными задачами по монтажу и ремонту, но и умение читать и понимать электрические схемы. Для унификации и облегчения понимания все элементы схем стандартизированы. Разные государства, а, порой, и разные предприятия могут иметь частично или полностью свою систему обозначений. Справедливости ради стоит отметить, что различия в обозначениях тока несущественны и большой путаницы практически никогда не возникает. Напряжение питания (или ток) имеет две основополагающие характеристики: величину и частоту. Если с первым параметром вопросов почти не возникает, то на втором следует остановиться подробнее.

Переменный ток в широком понимании

Что такое переменный ток

Напряжение может быть как постоянным, так и изменять свое мгновенное значение в каждый отрезок времени. При этом может изменяться не только величина параметра, но и его направление. В большинстве случаев переменный ток подразумевает изменение по синусоидальному закону и имеет знакопеременную величину. Это всем известное напряжение в бытовой и промышленных сетях электропитания. В более широком смысле напряжение может изменять свое значение без смены полярности.

Те, кто более глубоко знаком с электротехникой, могут сказать, что в данном случае речь идет о переменном напряжении с некоторой постоянной составляющей. Достаточно установить последовательно в цепь конденсатор, который не пропускает постоянную составляющую, и на выходе получится знакопеременный электрический ток.

Обозначения на электрических схемах

Для однозначного толкования электрических схем разработана система графических обозначений. Она несколько меняется в разных странах, но общие принципы обозначений сохраняются. Переменный или постоянный ток обозначается строго определенными символами, чтобы избежать путаницы, неопределенности и неверного понимания.

В странах постсоветского пространства принято обозначение переменного тока графическим символом, который представляет собой отрезок синусоиды, поскольку под переменным в большинстве случаев подразумевается именно тот, который изменяется по синусоидальному закону.

Условное графическое обозначение

Иногда можно встретить равнозначное изображение в виде двух отрезков синусоиды. Такие обозначения полностью взаимозаменяемы. В отличие от них, обозначение постоянного тока имеет вид двух параллельных линий.

Условные графические символы используются для обозначения клемм питания, а также совместно с некоторыми другими обозначениями, например, для характеристики генератора или потребителя.

Генератор переменного напряжения и потребители

Зарубежная литература использует иной принцип обозначения. В основном используется аббревиатура от английских слов «Alternating current» – переменный ток и «Direct current» – постоянный ток. Соответственно, сокращения имеют вид AC и DC.

В некоторых случаях, кроме типа тока или напряжения, требуется добавлять информацию о их частоте, величине и количестве фаз. На схемах такие обозначения интуитивно понятны. К примеру, надпись 3 ~ 50Гц 220В может говорить только об одном, что используется трехфазное переменное напряжение 220 В с частотой 50 Гц.

В современных обозначениях зачастую встречается комбинация отечественной и зарубежной символики.

Измерительные приборы и электрооборудование

На электроизмерительных приборах можно видеть те же условные знаки, что и на электросхемах. В данном случае они говорят, с каким родом напряжения или тока может работать измерительный прибор. Для тех приборов, которые предназначены для работы в узкой области, символы рода тока или напряжения могут располагаться непосредственно на указателе (стрелочном индикаторе). Универсальные измерительные устройства снабжены переключателем рода и пределов измерений, поэтому все обозначения находятся возле соответствующих позиций.

Комбинированный измерительный прибор

Распространенные цифровые тестеры имеют следующие обозначения: 

• ACA или ≈A – режим измерения переменного тока;
• DCA или =А – режим измерения постоянного тока;
• ACV или ≈V – режим измерения переменного напряжения;
• DCV или =V – режим измерения постоянного напряжения.

Для электрического оборудования род питания указывается на шильдике или бирке. Устройства, где комбинированное питание, имеют на бирке знак переменного тока в виде отрезка синусоиды и одну горизонтальную черту.

Обозначение смешанного тока

Англоязычные производители для обозначения смешанного или комбинированного питания используют аббревиатуру AC/DC.

Практически всегда возле символа напряжения или тока указывается его величина: отдельно для переменного и отдельно для постоянного тока.

Особую символику можно увидеть на шильдике двигателей переменного напряжения. Там, кроме его рода, указывается еще и схема включения (звезда или треугольник) и величина питающего напряжения для каждого из вариантов.

Кроме этого двигатели характеризуются мощностью (током потребления) и величиной COSϕ, которая характеризует реактивную мощность потребителя. Эти данные также присутствуют на бирке изделия.

Информация по значению и роду питания важна для безопасности и правильного функционирования устройств. Для устранения ошибочного и непреднамеренного включения устройств к несоответствующим источникам питания, кроме условных обозначений, добавляется механическая защита. Так, вилки шнуров питания аппаратуры, использующей переменный ток, имеют иную форму штырей, чем для постоянного, что не допускает возможность неправильного подключения.

Видео

Оцените статью:

Описание идеального источника тока и практического источника тока

Идеальный источник тока:

Определение:

Идеальный источник тока — это устройство с двумя выводами, которое подает постоянный ток независимо от сопротивления нагрузки. Значение тока будет постоянным в зависимости от времени и сопротивления нагрузки. Это означает, что мощность передачи энергии для этого источника бесконечна.

К идеальному источнику тока подключено бесконечное параллельное сопротивление.Следовательно, выходной ток не зависит от напряжения на клеммах источника. Такого источника тока в мире не существует, это всего лишь концепция. Однако каждый источник тока предназначен для приближения к идеальному.

Символ:

Обозначается символом, как показано ниже.

Характеристики:

Характеристики идеального источника тока приведены ниже.

Внутреннее сопротивление идеального источника тока:

Внутреннее сопротивление источника тока — это значение сопротивления, подключенного к его клемме.Это внутреннее сопротивление идеального источника тока бесконечно.

Давайте разберемся в этом с помощью принципиальной схемы. Любой источник тока представлен параллельным соединением источника тока и сопротивления. Это показано на рисунке ниже.

Поскольку в идеальном случае выходной ток в приведенной выше схеме должен быть равен I, это означает, что ток через параллельное сопротивление R должен быть равен нулю. Это возможно только в том случае, если значение этого сопротивления бесконечно. Это причина; внутреннее параллельное сопротивление идеального источника тока бесконечно.

Практический источник тока:

Определение:

Практический источник тока — это устройство с двумя выводами, к выводам которого подключено некоторое сопротивление. В отличие от идеального источника тока, выходной ток практического источника зависит от напряжения источника. Чем больше это напряжение, тем меньше будет ток.

Чтобы лучше понять, давайте рассмотрим практический источник тока, показанный ниже.

Из приведенной выше схемы ясно видно, что напряжение источника равно падению напряжения на сопротивлении R.Это падение напряжения задается как V = iR, где i — ток через сопротивление R. Следовательно, выходной ток I _o = (I — i).

Таким образом, если V больше, это означает, что i больше и, следовательно, выходной ток I _или будет меньше.

Характеристики практики Источник тока:

Давайте сначала выведем соотношение между напряжением источника и выходным током.

В = iR

i = V / R

Следовательно,

I _o = (I — i)

= (I — V / R)

Вышеприведенное уравнение представляет собой прямую линию с наклоном (-1 / R).Таким образом, характеристики практического источника тока можно представить, как показано ниже.

Надеюсь, вам понравилась статья. Пожалуйста, напишите в поле для комментариев любое предложение / добавленную стоимость.

Инвертор источника тока

— обзор

Инвертор источника тока (CSI)

Термин «инвертор источника тока» уже использовался для описания силовой цепи, показанной на рис. 9.24, поэтому теперь пора объяснить, что означает этот термин. .

Возможно, в этом нет необходимости, но мы начнем с того, что подчеркнем, что термин «инвертор источника тока» не означает, что ток в линии связи никогда не изменяется, что читатель, знакомый с источниками тока в других контекстах, особенно с малым энергопотреблением. электроника, может подумать.В данном контексте это означает, что в нормальных рабочих условиях ток в линии связи не может быть изменен быстро, то есть незначительно в течение одного полного периода формы волны тока двигателя, даже при самой низкой рабочей скорости. Читатель не удивится, узнав, что индуктор связи играет центральную роль в достижении такого положения вещей.

Мы уже много раз говорили ранее в этой книге, что индуктивность в цепи приводит к тому, что форма волны тока становится намного более гладкой, чем форма волны напряжения (см., Например, рис.8.10), и чем больше индуктивность, тем плавнее ток. Напомним, что напряжение на катушке индуктивности связано с протекающим через нее током уравнением

v = Ldidtordidt = vL

, то есть скорость изменения тока пропорциональна разности напряжений и обратно пропорциональна индуктивности.

Форма волны выпрямленного выходного напряжения выпрямителя на стороне питания обычно будет такой, как показано (слева) на рисунке 9.26, который показывает потенциал верхней части преобразователя (т.е.е. на левом конце индуктивности) относительно нижней части постоянного тока. ссылка на сайт. Он имеет значительную пульсацию на частоте, в шесть раз превышающую частоту сети, а среднее (постоянное) напряжение составляет (В _с ).

В то же время преобразователь на стороне двигателя (который подключен вверх ногами) инвертирует, и потенциал правого конца индуктора будет таким, как показано справа на рис. 9.26; среднее (постоянное) напряжение (В _м ). Обратите внимание, что всякий раз, когда мы хотим, чтобы ток линии был постоянным, первое требование состоит в том, чтобы среднее напряжение на катушке индуктивности было равно нулю, что означает, что V _s должно быть равно V _m , т.е.е. постоянный ток напряжение одинаково для обоих преобразователей. Регулятор тока будет регулировать угол включения выпрямителя на стороне питания, чтобы этого добиться. (На практике будет небольшая разница напряжений из-за сопротивления катушки индуктивности.)

Мгновенное напряжение на индуктивности — это разница между двумя сигналами на рис. 9.26. Найти разницу будет сложно, потому что две формы сигнала не синхронизированы во времени, но мы видим, что на катушке индуктивности будут существенные напряжения, не в последнюю очередь из-за резких скачков в результате переключения каждого преобразователя питания.Если бы индуктивность отсутствовала, то, следовательно, произошли бы огромные скачкообразные изменения в соединительном токе и резкие колебания крутящего момента двигателя. Следовательно, нам нужно решить, какой «пульсирующий» ток мы можем выдержать, и соответственно выбрать катушку индуктивности. На практике для большинства приложений типична пиковая пульсация, скажем, 5% от номинального тока.

Выбрав индуктор для подавления пульсаций тока, неизбежно, что, когда мы хотим повысить или понизить средний ток для изменения крутящего момента, индуктор будет препятствовать нашим усилиям, и реакция контура управления током будет более вялый.К счастью, в больших двигателях мы обычно не стремимся к широкополосному управлению крутящим моментом, поэтому компромисс приемлем.

Причина описания «источник тока» теперь должна быть более ясной. Несмотря на переключение тока в звене с одной фазы на другую, при котором мгновенная наведенная э.д.с. сильно отличается, ток звена остается более или менее неизменным, поэтому создается впечатление, что ток звена не зависит от нагрузки, которую мы ему представляем.

Аналог планеты — Аналоговое руководство: Источники тока

Я работал в Burr-Brown в 1988 году и хорошо знал Марка Ститта.Он был для меня наставником, и я был опустошен его безвременной смертью. Он написал замечательную заметку о приложении Burr-Brown Current Source ¹ , на которую я сослался в конце этого руководства. Я представлю вам серию основ аналогового и энергетического оборудования на Planet Analog со ссылками на EDN с более подробными статьями по этим различным темам обучения.

Итак, сначала, каков текущий источник?

Базовый источник тока — это цепь, которая просто подает ток на нагрузку.

Вот простой источник тока транзистора с одним биполярным переходным транзистором (BJT) на Рисунке 1:

Рисунок 1

Рисунок 1: Простой источник тока, сделанный из одного BJT ² (Изображение любезно предоставлено Ссылкой 2)

Джеймс Брайант, бывший «гуру» компании Analog Devices, говорит: «… токовые выходы имеют преимущества в ряде ситуаций, включая аналоговую сигнализацию токовой петли (от 0 мА до 20 мА и от 4 мА до 20 мА) в средах с высоким уровнем шума, и смещение уровня аналогового сигнала через большую разность потенциалов без использования методов оптической или магнитной развязки.(См. Ссылку 4)

Текущее зеркало)

Теперь давайте посмотрим на двухтранзисторный источник тока, называемый Current Mirror. Здесь два транзистора, Q ₁ и Q ₂ , сопоставлены на рисунке 2:

Рисунок 2

Здесь Q ₁ подключен как диод с коротким замыканием от коллектора к базе. Два транзистора совпадают с равными V _BE , I _B и I _C . R ₁ > устанавливает опорный ток I _REF (Изображение предоставлено справкой 3)

Архитектура «Full Wilson»

REF200 имеет архитектуру «Full Wilson», которая обеспечивает высокую точность при проектировании в виде ИС с лазерной подстройкой резисторов, показанной на рис. 3.

Рисунок 3

Источник тока Уилсона — еще один источник тока с трехтранзисторной архитектурой.Все транзисторы идентичны (это легко сделать в ИС на монолитной подложке) (см. Ссылку 3)

Добавление еще одного транзистора (T4) улучшит точность и динамический диапазон источника тока, как показано на рисунке 4.

Рисунок 4

Добавление T4 повысит точность и динамический диапазон токового зеркала Вильсона (изображение любезно предоставлено ссылкой 4)

Источник тока «Widlar» ³

Я никогда не имел удовольствия познакомиться с Бобом Видларом, но я узнал о его источнике тока Видлара в Нью-Йоркском университете во время учебы в бакалавриате в 1969 году (см. Боб Видлар, взорвавший громкоговоритель внутренней связи на EDN.Я также являюсь его братом на ужине Analog Aficionado. (См. Ужин для поклонников аналогового телевидения 2018: Уникальные аналоговые моменты)

В этом источнике тока используются резисторы меньшего номинала в диапазоне низких кОм, что хорошо для конструкций ИС, поскольку резисторы 1 МОм занимают довольно большую площадь на ИС. См. Рисунок 5.

Рисунок 5

Источник тока Видлара обычно используется во входном каскаде пары дифференциальных транзисторов во многих операционных усилителях. (Изображение любезно предоставлено ссылкой 3)

Источник тока «Хауленд» ⁴

Насос Howland имеет биполярный выход, тогда как предыдущие архитектуры, описанные выше, были униполярными.См. Рисунок 6.

Фиг.6

Насос Howland: помните, что для этой архитектуры требуются точно согласованные резисторы, что легко сделать с лазерной подстройкой в ​​ИС, но не так просто с дискретной схемой. (Изображение предоставлено ссылкой 4)

Недорогой биполярный источник тока с дискретными усилителями и резистором ⁴ .

Мы также можем разработать схему биполярного тока, используя операционный усилитель, инструментальный усилитель и резистор для измерения уровня выходного тока в конфигурации обратной связи.См. Рисунок 7.

Рисунок 7

Архитектура операционного усилителя с биполярным током для проектирования дискретных схем. (Ссылка 4)

В этой статье я привел небольшую выборку схем и архитектур источников тока. Здесь, на Planet Analog, будет больше обучающих программ.

Пожалуйста, присылайте мне свои мысли и комментарии к этой статье, а также к другим обучающим материалам, которые вы хотели бы увидеть здесь, на Planet Analog.

Список литературы

1 Реализация и применение источников тока и приемников тока, руководство по применению Burr-Brown AN-165-A, Р.Марк Ститт

2 Примечания по электронике Активный транзисторный источник постоянного тока

3 EEEB273 — Анализ и проектирование электроники II, доктор Джамалудин Бин Омар

4 метода цепей с токовым выходом, повышающие универсальность аналогового инструментария, Джеймс Брайант

Текущий источник

Привет, друзья, надеюсь, у вас все отлично. В сегодняшнем руководстве мы обсудим What is the Current Source . В электрической системе есть два основных источника: первый — это источник напряжения, а другой — источник тока.Есть еще два типа источников тока: настоящий и идеальный источник тока. Ток, производимый идеальным источником тока, имеет одинаковое значение независимо от изменения напряжения в схеме. Поскольку ток идеального источника не зависит от каких-либо параметров схемы, таких как напряжение, сопротивление, его также называют независимым источником. Источник тока соответствует источнику напряжения. В сегодняшнем посте мы рассмотрим его работу, типы, схемы, идеальные источники и некоторые другие связанные факторы.Итак, давайте начнем с , что является текущим источником.

Что такое источник тока

• Источник тока — это активный компонент схемы, который обеспечивает постоянный ток в цепи независимо от изменения напряжения схемы.
• Исходя из определения источника тока, мы можем сделать вывод, что это идеальный источник. Но в реальном мире идеальных выходов из источников не существует.
• Например, он может объяснить, что если мы подключим идеальный источник с открытой схемой, он не будет работать.

• Есть два основных фактора, которые описывают работу практического источника тока. Во-первых, это его внутреннее сопротивление, а во-вторых, напряжение согласования.
• Максимальное напряжение, которое источник тока может подавать на нагрузку, называется согласованным напряжением .
• Во время изменения нагрузки источник тока работает как идеальный источник, обеспечивает неограниченное сопротивление, но, когда значение напряжения на выходе достигает значения допустимого напряжения, он начинает вести себя как настоящий источник и обеспечивает ограниченное значение сопротивления.

Идеальный источник тока

• Источник тока с неограниченным сопротивлением, подающий то же значение тока на нагрузку.
• Подобно источнику напряжения, идеальные источники тока имеют два типа зависимых и независимых источников тока.
• Независимые источники — это такие устройства, которые используются для разрешения таких схем, которые имеют активные компоненты, такие как транзисторы, диоды и т. Д.
• Простым примером источника тока является сопротивление, которое соединено с источником напряжения для создания небольшого значения тока от нескольких мА до сотен ампер.

Подключения источника тока

• Источники тока могут быть объединены друг с другом для увеличения и уменьшения значения тока.
• Есть два способа, которыми они соединяются друг с другом в соответствии с требованиями схемы. Первый — это серия, а другой — параллельный.
• Давайте обсудим эти два метода подключения один за другим.

Параллельный источник тока

• На данной диаграмме видно, что 2 источника тока подключены параллельно.Параллельно подключенные источники тока ведут себя как единый источник, а его выход представляет собой сумму токов 2 источников.

• В данной схеме есть 2 источника тока по пять ампер, подключенных параллельно, выходной ток будет суммой тока этих двух источников, который составляет десять ампер.
• Источники, которые имеют разные значения, также можно подключать параллельно, например, если мы подключим 10-амперные и 8-амперные источники параллельно, на выходе будет 18 ампер.

Параллельные встречные источники тока

• Теперь мы исследуем, какой будет эффект, если мы подключим источник в противоположном направлении.
• В данной схеме параллельно включены два источника тока по 10 ампер. Чтобы получить выходной сигнал такой схемы, нужно вычесть значение двух источников тока, на данной диаграмме первая схема будет иметь нулевой ток.
• Во 2-й схеме есть две параллельно соединенные схемы, которые имеют значение тока 10 ампер и 5 ампер, их выход будет 5 ампер.

Источники тока серии

• Теперь мы обсудим поведение последовательно соединенных источников тока.
• Соединять последовательно источники тока нецелесообразно.
• Причина в том, что выходной ток последовательно соединенных источников не подчиняется правилу сложения и вычитания.
• В данной схеме есть 2 источника тока по десять ампер, подключенных последовательно, их выход не может быть 20 ампер в последовательной комбинации.

Практический источник тока

• Как мы уже говорили выше, идеальный источник тока обеспечивает постоянный ток независимо от изменения выходной нагрузки.В связи с этим он также известен как независимый источник.
• Итак, мы можем сказать, что идеальный источник тока имеет неограниченное значение сопротивления.

• Теоретически идеальный источник выходит, но практически источник тока имеет большее сопротивление, но не бесконечность, как идеальный источник.
• Практичный сток тока может быть сконструирован как идеальный источник, если он подключен к внутреннему сопротивлению параллельно.
• В данной схеме сопротивление (R1) дает тот же эффект, что и сопротивление, подключенное параллельно идеальному источнику.
• Поскольку эти две схемы эквивалентны, значение падения напряжения также будет одинаковым.
• Из схемы видно, что схема реального источника выглядит как эквивалентная схема Нортона, Нортон говорит, что любую схему можно заменить такой схемой, которая имеет одно сопротивление и параллельный источник с ним.
• Если значение сопротивления (R1) больше или не ограничено, то практический источник выглядит как идеальный источник.

Сравнение источников тока и напряжения

Источник напряжения

• Источниками напряжения в основном являются источники электроэнергии, такие как батареи и электроснабжение в наших домах.
• Все эти источники обеспечивают то же значение напряжения, что и ток, проходящий через схему в определенных пределах.
• В случае разомкнутой цепи идеальный источник выдает нулевую мощность, но при коротком замыкании он имеет неограниченную мощность.
• Идеальный источник имеет нулевое значение сопротивления при последовательном подключении.
• Практический источник имеет некоторое значение сопротивления, но не ноль, почти меньше одного Ом.
• Старайтесь избегать использования идеального стока в короткозамкнутых устройствах и не подключайте его к такому источнику, значение напряжения которого не соответствует идеальному источнику.

Источник тока

• Источник тока выдает такое же значение тока, до этого момента сопротивление нагрузки будет очень низким.
• В случае короткого замыкания идеальный ток обеспечивает нулевую мощность, но в случае разомкнутой цепи он дает неограниченное значение мощности и напряжения.
• В отличие от идеальной раковины, практическая раковина имеет более высокое, но ограниченное значение сопротивления.
• Подобный источник напряжения старайтесь избегать использования идеального стока тока в устройствах с разомкнутой цепью и с источником, который не имеет тока, подобного идеальному источнику.Но иногда такие устройства используются для дополнительных полупроводниковых схем из оксидов металлов.

Это подробная статья о текущем источнике, у меня есть все, что связано с текущим источником. Если есть вопросы по источнику напряжения, задавайте их в комментариях. Спасибо, что прочитали, до следующего урока.

Разница между логикой приемника и источника

Для того, кто никогда не имел опыта подключения ввода-вывода для управления движением, это может быть пугающим в первый раз.Если устройства подключены неправильно, это может вызвать ряд проблем, поскольку двигатель просто не выполняет ожидаемых действий, что может привести к необратимому повреждению продукта. Я до сих пор нервничаю перед тем, как нажать кнопку СТАРТ в демоверсии. Кто-нибудь знает закон Мерфи?

Сложность начинается, когда инженеры или производители используют различную терминологию проводки. Как можно быть уверенным, что вы говорите яблоки с яблоками? Например, совпадает ли логика поиска с логикой PNP? «Мы тонем или берем затонувший источник?» По нашему опыту поддержки приложений управления движением мы все это слышали.

В большинстве случаев инженеры службы поддержки направят вас к электрической схеме и посоветуют ей следовать. Что на самом деле означают логика приемника и логика источника? Начнем с базовой терминологии.

Электронная схема (цифровая)

Электронная схема содержит электронные компоненты, такие как резисторы, транзисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и / или диоды. Они соединены токопроводящими проводами или дорожками на печатной плате. Для этого требуется напряжение и земля, где земля действует как земля для измерения потенциального напряжения.Цифровая электронная схема использует напряжение постоянного тока и дискретные значения (вкл. / Выкл.). Источник питания постоянного тока перетекает с положительного на отрицательный.

ввод / вывод

I / O определяется как входы / выходы, которые в простейшем понимании представляют собой все, что выполняет вывод на основе ввода. Это может быть клавиатура (вход) и монитор (выход). В этом случае ввод / вывод описывает передачу сигналов между двумя устройствами (например, ПЛК и драйвером шагового двигателя) с использованием двоичной логики включения / выключения.

Электрическая нагрузка

Электрическая нагрузка — это электрический компонент или часть цепи, потребляющая электроэнергию.Это противоположность источника питания, такого как батарея или генератор, который производит энергию. Примеры нагрузок — лампочки и моторы. В данном случае мы говорим о входной цепи.

Логическая схема

Логическая схема определяется как электрическая цепь (I / O), выход которой зависит от входа. Он может включать один или несколько двоичных входов (вкл / выкл) и один двоичный выход. Он может состоять из любых двоичных электрических или электронных устройств, включая переключатели, реле, твердотельные диоды и транзисторы.

Логика приемника и логика источника

Логические схемы приемника и истока обычно связаны с сигналами ввода-вывода ПЛК и применяются только к цепям постоянного тока. Они различаются типом используемого компонента и определяют текущий поток.

• Логика определяется типом компонентов в схеме.
• Логика определяет протекание тока в цепи.
• Какую бы логику вы ни использовали для вывода, для ввода требуется обратное.

Логика мойки

Для логики потребителя транзистор NPN обеспечивает путь к земле для электрической нагрузки. Чтобы схема транзистора NPN работала, она должна быть подключена к схеме транзистора PNP. Другими словами, логическая схема приемника должна быть подключена к логической схеме источника.

На рис. 1 показан понижающий цифровой выход, подключенный к исходному цифровому входу. Входная цепь подключена между положительной стороной источника питания (Vcc) и транзистором NPN.

Исходная логика

Для логики истока транзистор PNP обеспечивает путь к напряжению для электрической нагрузки. Чтобы схема транзистора PNP работала, она должна быть подключена к схеме транзистора NPN. Другими словами, логическая схема истока должна быть подключена к логической схеме приемника.

На рис. 2 показан исходный цифровой выход, подключенный к входному цифровому входу. Входная цепь подключена между транзистором PNP и GND источника питания (0 В).

Полезный мнемонический трюк — рассматривать логическую схему источника как источник напряжения (она обеспечивает путь к источнику), а логическую схему приемника как опускающуюся к земле (она обеспечивает путь к земле).

СОВЕТ 1. Сравните электрические схемы рядом друг с другом

Когда я имею дело с проводкой ввода-вывода между ПЛК и сервоприводом или шаговым драйвером, полезный трюк, который сработал для меня, — это распечатать электрические схемы как от ПЛК, так и от драйвера, а затем положить их рядом.Это помогает визуализировать ток, протекающий от источника напряжения до нагрузки на землю.

Большая часть моей поддержки осуществлялась удаленно по телефону. Это сделало поддержку проводки очень сложной. Чтобы не повредить ПЛК моих клиентов, я распечатывал электрические схемы, а затем отслеживал ток от источника напряжения до электрической нагрузки и до земли. Поддерживая удаленно, я также узнал, что очень важно точно знать, о какой стороне ввода-вывода имеет в виду заказчик.

Для того, чтобы выходной сигнал источника ПЛК запускал понижающий вход на драйвере, мы должны убедиться, что все имеет необходимую мощность. Достаточное напряжение и ток должны поступать на положительный вывод со стороны ПЛК через выходную цепь во входную цепь (электрическая нагрузка), а затем выходить через другой вывод обратно на землю источника питания, чтобы замкнуть цепь. В ПЛК каждый отдельный сигнал ввода / вывода должен обеспечивать 2 клеммы для подключения: одну для входящего тока и одну для выхода.В целях экономии места иногда терминалы группируются вместе и поэтому называются «общими». Этим «общим» может быть либо источник напряжения, либо земля. Подробнее позже.

СОВЕТ 2: Не забывайте о требованиях к питанию

Также важно обращать внимание на требования к напряжению и току для входов и выходов. Если для выхода требуются токоограничивающие резисторы, используйте закон Ома для расчета внешнего сопротивления, но не забывайте о внутреннем сопротивлении.Помните, что вы должны соответствовать требованиям входа как по напряжению, так и по току.

Важно обратить внимание на тип логики или транзистора, чтобы определить правильный метод подключения. Кроме того, есть разница в отношении безопасности. Если случайно что-то случится с устройством пользователя и вызовет утечку на землю сигнальной линии ввода / вывода или короткое замыкание линии заземления (0 В), это может быть потенциально опасным.

Однако, если использовалась логика источника, входная цепь не была напрямую подключена к положительной стороне питания (Vcc), поэтому утечка на землю или короткое замыкание сигнальной линии не включили бы вход.Вот почему он считается одним из самых безопасных способов подключения.

Сводка

Приемник и Источник — это термины, используемые для определения потока постоянного тока в электрической цепи. Понижающаяся входная или выходная цепь обеспечивает заземление для электрической нагрузки. Вход или выход источника обеспечивают источник напряжения для электрической нагрузки. Логика определяется типом компонентов в схеме. Для входной или выходной цепи источника требуется транзистор PNP. Для входной или выходной цепи с понижением частоты требуется NPN-транзистор. Простая электронная схема состоит из одного цифрового входа, соединенного с цифровым выходом. Для питания схемы необходим источник напряжения, заземление и нагрузка. Входная или выходная цепь источника обеспечивает необходимое напряжение для цепи. Понижающаяся входная или выходная цепь обеспечивает необходимое заземление для цепи. Цифровой ввод / вывод обеспечивает электрическую нагрузку, необходимую для работы схемы.

Для обеспечения гибкости используйте продукты, которые предлагают как приемную, так и исходную логику

Некоторые продукты на рынке предлагают логику как приемника, так и источника для гибкости в подключениях. Это возможно благодаря параллельному соединению двунаправленных диодов. Фотоэлементы также помогают минимизировать повреждение проводки.Используйте эти продукты, если требуется гибкость или если вы планируете использовать их позже.

Вот как выглядят настоящие электрические схемы для. Есть одна схема для подключения логических выходов приемника и другая схема для логических выходов источника. ПЛК, или «Программируемый контроллер», находится слева, а драйвер двигателя — справа. Обозначения INx — это входы, а обозначения OUTx — выходы.

Посмотрите на первый вход «IN-COM0» (общие входы).На верхней схеме подключения он подключен к 24 В постоянного тока, а вход имеет заземление. На нижней диаграмме «IN-COM0» подключен к 0 В, а вход имеет путь к источнику напряжения. Двунаправленные диоды во входных цепях позволяют это.

Надеюсь, это поможет. Чтобы получить список драйверов двигателей, которые предлагают логику как для потребителя, так и для источника, обратитесь к нашим специалистам.

Прокомментируйте, пожалуйста, если у вас есть другие приемы или информация о приемниках и источниках. Спасибо, что дочитали до этого места, и, пожалуйста, подпишитесь!

Принципиальная схема и ее преимущества

Инверторы используются для преобразования мощности постоянного тока в переменный.Инвертор источника напряжения (VSI) и инвертор источника тока (CSI) — это два типа инверторов, основное различие между инвертором источника напряжения и инвертором источника тока заключается в том, что выходное напряжение является постоянным в VSI, а входной ток постоянным в CSI. CSI — это источник постоянного тока, который подает переменный ток на вход, и его также называют преобразователем постоянного тока, в котором ток нагрузки постоянен. В этой статье обсуждается текущий инвертор источника.

Что такое инвертор источника тока?

Инвертор источника тока также известен как инвертор с питанием по току, который преобразует входной постоянный ток в переменный, а его выход может быть трехфазным или однофазным.Согласно определению источника тока, идеальный источник тока — это такой источник, в котором ток постоянен и не зависит от напряжения.

Источник тока Управление инвертором

Источник напряжения подключен последовательно с большим значением индуктивности (L _d ), что и назвало схему источником тока. Принципиальная схема привода асинхронного двигателя, питаемого от инвертора, показана на рисунке ниже.

Источник тока Индукционный двигатель с питанием от инвертора

Схема состоит из шести диодов (D ₁ , D ₂ , D ₃ , D ₄ , D ₅ , D ₆ ), шести конденсаторов ( C ₁ , C ₂ , C ₃ , C ₄ , C ₅ , C ₆ ), шесть тиристоров (T ₁ , T ₂ , T ₃ , T ₄ , T ₅ , T ₆ ), которые фиксируются с разностью фаз 60 ⁰ .Выход инвертора подключен к асинхронному двигателю. Для заданной скорости крутящий момент регулируется путем изменения тока звена постоянного тока I _d , и этот ток можно изменять, изменяя V _d . Проведение двух переключателей в одном и том же лаге не приводит к внезапному увеличению тока из-за наличия большого значения индуктивности L _d .

Конфигурации привода индукционного двигателя с инверторным питанием в зависимости от источника показаны на рисунке ниже.

Приводы с асинхронными двигателями CSI

Если имеется источник постоянного тока, для изменения тока используется прерыватель. Когда источник доступен в источнике переменного тока, то для изменения выходного тока используется полностью управляемый выпрямитель.

Привод CSI с замкнутым контуром, управляемым проскальзыванием, с регенеративным лаем

Эталонная скорость ошибки двигателя (∆ω _м ) передается на контроллер скорости, который обычно является контроллером VI, а выходным сигналом контроллера VI является скорость скольжения, которая передается на регулятор скольжения, необходимый для регулирования скорости.Скорость скольжения передается на управление магнитным потоком, и на выходе получается опорный ток I _d ^* , которым необходимо управлять. Скорость скольжения (ω _мс ) и фактическая скорость (ω _м ) складываются и получают синхронную скорость, из синхронной скорости мы можем определить частоту.

Команда частоты подается в CSI, потому что инвертор очень способен управлять частотой. Мы можем управлять выходом CSI, изменяя входной ток.Опорный ток (I _d ^* ) и фактический ток (I _d ) добавляются и получают ошибку тока (∆ I _d ). Ошибка тока передается контроллеру тока, который управляет током звена постоянного тока, и на основе тока звена постоянного тока мы можем контролировать α, и этот α будет определять напряжение, на основе которого вы можете определить, какой ток собирается измениться. Это привод CSI с регулируемым проскальзыванием и рекуперативным торможением.Это работа привода CSI с замкнутым контуром, управляемым скольжением, с рекуперативным торможением, принципиальная схема которого показана на рисунке ниже.

Привод CSI с замкнутым контуром, управляемым проскальзыванием, с рекуперативным торможением

Основным преимуществом привода с питанием от CSI является то, что он более надежен, чем привод с питанием от инвертора, а недостатком является более низкий диапазон скоростей, более медленная динамическая реакция, привод работает всегда в замкнутом контуре и не подходит для многодвигательного привода.

Инвертор источника тока с R-нагрузкой

Принципиальная схема инвертора источника тока с R-нагрузкой показана на рисунке ниже.

Инвертор источника тока с R-нагрузкой

Схема состоит из четырех тиристорных переключателей (T ₁ , T ₂ , T ₃ , T ₄ ), I _S — постоянный входной ток источника. , и вы можете видеть, что антипараллельный диод не подключен. Постоянный ток обеспечивается последовательным подключением источников напряжения с большой индуктивностью. Мы знаем, что свойство индуктивности не допускает резких изменений тока, поэтому, когда мы подключаем источник напряжения с большой индуктивностью, то определенно ток, возникающий на нем, будет постоянным.Основной коэффициент рассеяния инвертора источника тока с резистивной нагрузкой равен единице.

Параметры инвертора источника тока с R-нагрузкой

Если мы запускаем T ₁ и T ₂ от 0 до T / 2, то выходной ток и выходное напряжение выражаются как

I ₀ = I _S > 0

V ₀ = I ₀ R

Если мы запускаем T ₃ и T ₄ от T / 2 до T, то выходной ток и выходное напряжение выражается как

I ₀ = -I _S > 0

V ₀ = I ₀ R <0

Форма выходного сигнала инвертора источника тока с R-нагрузкой показано на рисунке ниже

Форма выходного сигнала инвертора источника тока с R-нагрузкой

В случае резистивной нагрузки требуется принудительная коммутация.От 0 до T / 2, T ₁ и T ₂ являются проводящими, а от T / 2 до T, T ₃ и T ₄ являются проводящими. Таким образом, угол проводимости каждого переключателя будет равен ᴨ, а время проводимости каждого переключателя будет равно T / 2.

Входное напряжение резистивной нагрузки выражается как

В _в = В ₀ (от 0 до T / 2)

В _в = -V ₀ (от T / 2 to T)

RMS выходной ток и RMS выходное напряжение резистивной нагрузки CSI выражаются как

I _{0 (RMS)} = I _S

V _{0 (RMS)} = I _{0 (RMS)} R

Средний и RMS ток тиристора CSI с резистивной нагрузкой составляет

I _{T (средн.)} = I _S /2

I _{T ( RMS)} = I _S / √2

Ряд Фурье выходного тока и выходного напряжения CSI с резистивной нагрузкой составляет

Основная составляющая выходного тока RMS составляет

I _{01 (RMS )} = 2√2 / ᴨ * I _S

Коэффициент искажения источника тока инвертор с R-нагрузкой:

g = 2√2 / ᴨ

Общее гармоническое искажение выражается как

THD = 48.43%

Основная составляющая среднего и среднеквадратичного тока тиристора составляет

I _{T01 (avg)} = I _{01 (макс.)} / ᴨ

I _{T01 (RMS)} = I _{01 (макс.)} /2

Основная мощность нагрузки выражается как

В _{01 (RMS)} * I _{01 (RMS)} * cosϕ ₁

Общая мощность на нагрузке выражается как

I _{0 (RMS)} ² R = V _{0 (RMS)} ² / R

Входное напряжение V _в всегда положительно, потому что мощность всегда подается от источник для загрузки.

Инвертор источника тока с емкостной нагрузкой или C-нагрузкой

Принципиальная схема емкостной нагрузки инвертора источника тока показана на рисунке ниже

Инвертор источника тока с C-нагрузкой

В форме волны от o до T / 2, T ₁ и T ₂ запускаются, а выходной ток равен I ₀ = I _S . Аналогичным образом с T / 2 на T запускаются T ₃ и T ₄ , а выходной ток равен I ₀ = -I _S .Таким образом, форма кривой тока нагрузки не зависит от нагрузки. Форма выходного сигнала инвертора CSI с C-нагрузкой показана на рисунке ниже.

Форма выходного сигнала инвертора-источника тока с C-нагрузкой

Интегрирование формы выходного тока даст выходное напряжение. Если выходной ток переменный, то выходное напряжение определенно равно переменному току. На принципиальной схеме взята чисто емкостная нагрузка, поэтому ток опережает напряжение на 90 ⁰

I ₀ = I _C = C dV ₀ / dt

V ₀ (t) = 1 / C ∫ I _C (t) dt = 1 / C ∫ I ₀ dt

Входное напряжение C-нагрузки составляет

В _дюймов = V ₀ (от 0 до T / 2)

V _in = -V ₀ (от T / 2 до T)

Выходное напряжение положительное, когда T ₁ и T ₂ проводят от 0 до π, а когда T ₃ и T ₄ проводят от π до 3π / 2, тогда по умолчанию T ₁ и T ₂ переходят в обратное смещение, потому что положительного напряжения нагрузки, это означает, что в этом случае возможна естественная коммутация или коммутация нагрузки, что означает, что нам не нужно устанавливать внешнюю цепь или схему внешней коммутации для отключения тиристоров Т ₁ и Т _2. Нам нужно найти время выключения схемы, когда возможна естественная коммутация. Время выключения схемы выражается как

ω ₀ t _c = ᴨ / 2

t _c = ᴨ / 2 ω ₀

Параметры инвертора источника тока с C- Нагрузка

Средний и среднеквадратичный ток тиристора выражается как

I _{T (средн.)} = I _S /2

I _{T (RMS)} = I _S / √2

Ряд Фурье выходного тока и выходного напряжения емкостной нагрузки равен

Основной коэффициент рассеяния CSI с C-нагрузкой равен нулю.

Основная составляющая выходной мощности выражается как

P ₀₁ = V _{01 (RMS)} I _{01 (RMS)} Cos ϕ ₁ = 0

Основная составляющая средней и RMS ток тиристора

I _{T01 (средн.)} = I _{01 (макс.)} / и I _{T01 (RMS)} = I _{01 (макс.)} /2

Максимальное выходное напряжение

В _{0 (макс.)} = I _S T / 4C

Действующее значение входного напряжения составляет

В _{дюймов (среднеквадратичное значение)} = В _{o (макс.)} / √3

Это параметры инвертора источника тока с емкостной нагрузкой.

Приложения

Области применения инвертора источника тока:

• ИБП
• Генераторы плазмы LT
• Электродвигатели переменного тока
• Коммутационные устройства
• Асинхронные двигатели для насосов и вентиляторов

Преимущества

Преимущества тока источник инвертора

• Диод обратной связи не требуется
• Коммутация проста

Недостатки

Недостатки инвертора источника тока

• Требуется дополнительный каскад преобразователя
• При малой нагрузке он имеет проблемы со стабильностью и низкая производительность

Таким образом, это все об обзоре инвертора источника тока, управления инвертором источника тока, привода CSI с замкнутым контуром с управлением скольжением с рекуперативным торможением, инвертора источника тока с R-нагрузкой, применения, преимущества, недостатки обсуждаются.Здесь возникает вопрос, каков принцип работы инвертора источника тока?

Программируемый источник постоянного тока, модель 121

Модель 121 имеет

• Выходной ток 7 декад, выбираемый из 13 шагов
• Программируемый токовый выход, от 100 нА до 100 мА
• Выход с низким уровнем шума
• Большой трехзначный светодиодный дисплей
• Простой пользовательский интерфейс
• Ток функция разворота
• Интерфейс USB обеспечивает интеграцию с автоматизированными системами тестирования
• Корпус для монтажа на панели DIN
• Съемный выходной клеммный блок
• Сертификат CE

Обзор

Программируемый источник постоянного тока модели 121 представляет собой прецизионный прибор, подходящий для настольного или панельного использования в лабораториях, испытательных центрах и производственных средах.Он обеспечивает малошумный, высокостабильный источник тока до 100 мА, с удобным ручным выбором через 13 предустановленных уровней выходного сигнала, каждый из которых представляет десятикратное изменение мощности при подключении к резистивной нагрузке. «Пользовательская» настройка позволяет определять токовый выход в любом месте рабочего диапазона. блока от 100 нА до 100 мА.

Программируемая работа также возможна через компьютерный интерфейс USB прибора, через который модели 121 можно дать команду на вывод любого желаемого тока в любое время.Таким образом, испытательные токи, зависящие от приложения, могут подаваться от внешнего источника. ПК.

Прибор работает при 5 В постоянного тока, а питание подается от внешнего настенного источника переменного тока, поставляемого со стандартной моделью 121. Источник автоматически соответствует любому линейному напряжению переменного тока в диапазоне от 100 до 240 В переменного тока, 50 или 60 Гц.

Ищете прецизионный малошумящий источник постоянного и переменного тока и источник напряжения? Оцените MeasureReady ™ 155 с технологией сенсорного экрана TiltView

Приложения

Источник тока модели 121 идеально подходит для тестирования, измерения и эксплуатации резистивных и полупроводниковых устройств, таких как:

• Lake Shore Cernox ™ температура датчики
• Другие датчики температуры сопротивления (RTD), такие как платиновые датчики
• Диодные датчики температуры, включая Lake Shore DT-670s
• Светодиодные устройства
• Датчики Холла, используемые для измерения магнитного поля

Точный и стабильный источник тока — это ключ к обеспечению стабильной работы этих устройств, где падение напряжения на устройстве может зависеть от температуры, магнитного поля и других параметров.Широкий выходной диапазон инструмента имеет большое значение при использовании с датчиками типа RTD, сопротивление которых может изменяться в зависимости от температуры на целых 6 порядков. Функция реверсирования тока позволяет компенсировать термо-ЭДС, что важно для точного измерения резисторов при очень высоких температурах. низкий уровень возбуждения.

Примеры приложений:

• Контроль качества базового устройства (проверка «хорошо / плохо»)
• Проверка яркости светодиода (постоянный ток устройства)
• Калибровка датчика температуры (определение сопротивления в фиксированных точках калибровки)
• Измерение температуры (с использованием показания вольтметра)
• Калибровка и измерение магнитного датчика
• Измерения полупроводниковых приборов
• Прототипирование схемы (фиксированный источник тока)
• Маломасштабные электрохимические приложения

Работа в широком диапазоне условий окружающей среды, точная калибровка датчика или Простая проверка устройств на соответствие, Модель 121 представляет собой удобную и надежную альтернативу простым схемам, основанным на напряжении, и очень доступная альтернатива более дорогим многофункциональным источникам тока.