Doğru akım ile elektrik devreleri

Tek bir devrede Elektrik enerjisi kaynağının içine negatif kutuptan pozitif kutba yönlendirilen doğru akım EMF'li bir elektrik devresi, aynı yönde bir akım uyarır, bu da şu şekilde belirlenir: Ohm Yasası tüm zincir için:

I = E / (R + RSalı),

burada R, alıcı ve bağlantı kablolarından oluşan dış devrenin direncidir, RW, elektrik enerjisi kaynağını içeren iç devrenin direncidir.

Elektrik devresinin tüm elemanlarının dirençleri, akımın ve EMF'nin değerine ve yönüne bağlı değilse, devrenin kendisinin yanı sıra bunlara da doğrusal denir.

Tek bir elektrik enerjisi kaynağına sahip tek döngülü bir doğrusal DC elektrik devresinde, akım EMF ile doğru orantılı ve devrenin toplam direnci ile ters orantılıdır.

Pirinç. 1. Doğru akıma sahip tek devreli bir elektrik devresinin şeması

Yukarıdaki formülden, E - RwI = RI, burada I = (E - PvI) / R veya I = U / R, burada U = E - RwI, yönlendirilen elektrik enerjisi kaynağının voltajıdır. artı kutbu eksi kutbuna.

Değişmemiş EMF ile, voltaj yalnızca, iç devrenin direnci Rw = sabit ise, elektrik enerjisi kaynağı içindeki voltaj düşüşünü RwAz belirleyen akıma bağlıdır.

İfade ben = U / R Devrenin bir bölümü için Ohm yasası, aynı bölgede akım I ile çakışan bir U voltajının uygulandığı terminallere.

E = const ve RW = const'ta gerilime karşı akım U(I), doğrusal bir elektrik enerjisi kaynağının harici veya volt-amper karakteristiği olarak adlandırılır (Şekil 2), buna göre herhangi bir I akımının belirlemesi mümkündür. karşılık gelen voltaj U ve aşağıda verilen formüllere göre - elektrik enerjisi alıcısının gücünü hesaplayın:

P2 = RI2 = E2R / (R + RSalı)2,

elektrik enerjisi kaynağı:

P1 = (R + RSalı) Az2 = E2 / (R + RSalı)

ve DC devrelerinde kurulumun verimliliği:

η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)

Pirinç. 2. Elektrik enerjisi kaynağının harici (volt-amper) özelliği

Elektrik enerjisi kaynağının akım-gerilim karakteristiğinin X noktası, açık bir devrede, Azx akımı = 0 ve Ux = E voltajı olduğunda boşta moda (x.x) karşılık gelir.

Gerilim ve akım, elektrik enerjisi kaynağının pasaportunda verilen Unom ve Aznom nominal değerlerine karşılık geliyorsa, H noktası nominal modu belirler.

K noktası, elektrik enerjisi kaynağının terminalleri birbirine bağlandığında meydana gelen ve dış direncin R = 0 olduğu kısa devre modunu (kısa devre) karakterize eder. Bu durumda, Aznom anma akımından kat kat daha yüksek bir kısa devre akımı Azk = E / Rwatt oluşur. kaynağın iç direnci elektrik enerjisi Rw <R.Bu modda, elektrik enerjisi kaynağının terminallerindeki voltaj Uk = 0'dır.

C noktası, dış devre R'nin direncinin, elektrik enerjisinin dahili hedef Rwatt kaynağının direncine eşit olduğu eşleştirilmiş moda karşılık gelir. Bu modda Ic = E / 2R akımı vardır, harici devrenin gücü en yüksek güce P2max = E2 / 4RW ve tesisatın verimliliği (verimliliği) ηc = 0,5'e karşılık gelir.

Sözleşme rejimi:

P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 ve Ic = E / 2R = I

Pirinç. 3. Elektrik enerjisi alıcısının bağıl gücünün ve kurulumun verimliliğinin alıcının bağıl direncine bağımlılığının grafikleri

Enerji santrallerinde, elektrik devrelerinin modları koordineli moddan önemli ölçüde farklıdır ve akımlarla karakterize edilir ben << Ic alıcıların dirençleri nedeniyle R Rvat, bunun sonucunda bu tür sistemlerin çalışması yüksek verimlilikle ilerler.

Elektrik devrelerindeki fenomenlerin incelenmesi, bunların eşdeğer devrelerle değiştirilmesiyle basitleştirilir - ideal elemanlara sahip matematiksel modeller, her biri bir ve süpürülmüş elemanların parametrelerinden alınan parametrelerle karakterize edilir. Bu diyagramlar, elektrik devrelerinin özelliklerini tam olarak yansıtır ve belirli koşullar karşılanırsa, elektrik devrelerinin elektriksel durumunun analizini kolaylaştırır.

Aktif elemanlı eşdeğer devrelerde ideal bir EMF kaynağı ve ideal bir akım kaynağı kullanılır.

Sabit bir EMF, E ve sıfıra eşit bir iç direnç ile karakterize edilen ideal bir EMF kaynağı, bunun sonucunda böyle bir kaynağın akımı bağlı alıcıların direnci ile belirlenir ve kısa devre teorik olarak akım ve güce neden olur sonsuz büyük bir değere eğilimlidir.

İdeal bir güç kaynağına, terminallerindeki gerilimden bağımsız olarak, kısa devre akımına eşit, sonsuz derecede büyük bir değere ve sabit bir Azdo akımına eğilimli bir iç direnç atanır; bunun sonucunda, bağlı yükte sınırsız bir artış olur. kaynağa teorik olarak sınırsız voltaj ve güç artışı eşlik eder.

Pirinç. 4. Gerçek bir elektrik enerjisi kaynağına ve bir dirence sahip bir elektrik devresi için yedek devreler, a - ideal bir EMF kaynağına sahip, b - ideal bir akım kaynağına sahip.

EMF E, iç direnç Rvn ve kısa devre akımı Ic ile gerçek elektrik enerjisi kaynakları, karakterize eden seri ve paralel bağlı dirençli elemanlarla sırasıyla ideal bir emf kaynağı veya ideal bir akım kaynağı içeren eşdeğer devrelerle temsil edilebilir. gerçek bir kaynağın dahili parametreleri ve bağlı alıcıların gücünü sınırlama (Şekil 4, a, b).

Gerçek elektrik enerjisi kaynakları, alıcıların direnci gerçek kaynakların iç direncine kıyasla büyükse, yani boş moda yakın rejimlerde olduklarında, ideal EMF kaynaklarının rejimine yakın rejimlerde çalışır.

Çalışma modlarının moda yakın olduğu durumlarda kısa devre, gerçek kaynaklar ideal akım kaynaklarına yaklaşır çünkü alıcıların direnci, gerçek kaynakların iç direncine kıyasla küçüktür.