EMF-i allika välised omadused
Väliskarakteristik peegeldab allika klemmi pinge sõltuvust koormuse suurusest — koormuse poolt antud lähtevoolust. Allika klemmi pinge on pingelanguse võrra väiksem kui EMF allika sisemine takistus (1):
See võrrand vastab EMF-i allika väliskarakteristikule (joonis 1). ehitatud kahele punktile:
1) I = 0 juures E = U;
2) kui U = 0 E = R0I.
Ilmselgelt, mida kõrgem on pinge EMF-i allika klemmidel, seda väiksem on selle sisemine takistus.
Ideaalses EMF-i allikas R0 = 0, U = E (pinge ei sõltu koormuse suurusest). Ahela analüüsimisel ja arvutamisel ei ole aga alati mugav kujutada elektrienergia allikat EMF-i allikana. Kui allika sisetakistus ületab oluliselt vooluahela välistakistust, mis esineb näiteks elektroonikas, siis saame, et voolutugevus ahelas I = U / (R + R0) ja R0 >> R juures praktiliselt ei sõltu koormustakistusest. Sel juhul esitatakse energiaallikas vooluallikana.
Joonis fig. 1.
Jagame võrrandi (1) R0-ga (2):
Võrrand (2) vastab samaväärsele vooluringile, mis on näidatud joonisel fig. 2. Siin Ib = U / R0 ja Ik = E / R0, I = Ik — Ib, siis (3)
Ideaalse vooluallika korral Rc = ∞. Reaalsete ja ideaalsete vooluallikate voolu-pinge omadused on näidatud joonisel fig. 3.
Riis. 2
Riis. 3
Kui R ja R0 väärtuste vahel pole selget vahet, võib toiteallika arvutatud ekvivalendina kasutada kas EMF-i allikat või vooluallikat. Viimasel juhul kasutatakse pingelanguse määramiseks avaldist (3).
Allika töörežiimid
Allikas võib töötada järgmistes režiimides:
1. Nimirežiim on töörežiim, mille jaoks allikas on tootja poolt kavandatud. Selle režiimi jaoks on allika passis näidatud nimivool Inom ja nimipinge Unom või võimsus Pnom.
2. Ooterežiim. Selles režiimis on välisahel allikast lahti ühendatud, allika vool on I = 0 ja seetõttu on allika klemmi pinge avatud vooluahela pinge Uxx = E — vt võrrandit (1).
3. Lühise režiim. Ahela välise allika takistus on null. Lähtevoolu piirab ainult selle sisemine takistus. Võrrandist (1) U = 0 korral saame I = Ikz = U / R0. Energiakadude vähendamiseks EMF-i allikas peaks R0 olema võimalikult väike ja ideaalses allikas R0 = 0. Seda arvestades on Ikz >> Inom ja allika jaoks vastuvõetamatu.
4. Lepingurežiim — see on režiim, mille puhul edastatakse maksimaalne võimsus allikast kasutajale. Selle võimsuse saate määrata allika parameetrite kaudu. Niisiis, koormusele üle kantud võimsus, P = I2R. P = Pmax, kui R = R0.Siis on maksimaalne kasutajale antav võimsus Pmax = E2 / 4R0. Allika efektiivsus vastavusrežiimis ei ületa 50%. mis välistab selle kasutamise tööstuslikus elektrotehnikas. Vastavat režiimi kasutatakse elektroonikaseadmete nõrkvooluahelates.