Alalisvooluga elektriahelad
Ühes ahelas Elektriahel, mille alalisvool EMF on suunatud elektrienergia allika sees negatiivselt poolusele positiivsele, ergastab voolu I samas suunas, mis on määratud Ohmi seadus kogu ahela jaoks:
I = E / (R + Rteisipäev),
kus R on vastuvõtjast ja ühendusjuhtmetest koosneva välise vooluahela takistus, RW on elektrienergia allikat sisaldava sisemise ahela takistus.
Kui elektriahela kõigi elementide takistused ei sõltu voolu ja EMF väärtusest ja suunast, siis nimetatakse neid, nagu ka vooluringi ennast, lineaarseks.
Üheahelalises lineaarses alalisvooluahelas, millel on üks elektrienergia allikas, on vool otseselt võrdeline EMF-iga ja pöördvõrdeline vooluahela kogutakistusega.
Riis. 1. Alalisvooluga üheahelalise elektriahela skeem
Ülaltoodud valemist järeldub, et E — RwI = RI, kus I = (E — PvI) / R või I = U / R, kus U = E — RwI on elektrienergia allika pinge, mis on suunatud positiivne poolus negatiivsele poolusele.
Avaldis I = U / R on Ohmi seadus vooluringi lõigu kohta, klemmidele, millele rakendatakse pinge U, mis langeb kokku vooluga I samas kohas.
Pinget versus voolutugevus U(I), kui E = const ja RW = const, nimetatakse lineaarse elektrienergia allika väliseks ehk volt-amperkarakteristikuks (joonis 2), mille järgi on võimalik mis tahes vooluga I määrata vastav pinge U ja arvutage allpool toodud valemite järgi elektrienergia vastuvõtja võimsus:
P2 = RI2 = E2R / (R + Rteisipäev)2,
elektrienergia allikas:
P1 = (R + Rteisipäev) Az2 = E2 / (R + Rteisipäev)
ja alalisvooluahelates paigaldamise tõhusus:
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
Riis. 2. Elektrienergia allika väline (volt-amper) karakteristik
Elektrienergia allika voolu-pinge karakteristiku punkt X vastab tühikäigurežiimile (x.x.) Avatud vooluringis, kui vool Azx = 0 ja pinge Ux = E.
Punkt H määrab nimirežiimi, kui pinge ja vool vastavad nende nimiväärtustele Unom ja Aznom, mis on toodud elektrienergia allika passis.
Punkt K iseloomustab elektrienergia allika klemmide omavahelisel ühendamisel tekkivat lühisrežiimi (lühis), milles välistakistus R =0. Sel juhul tekib lühisvool Azk = E / Rwatt, mis on korda suurem kui nimivool Aznom, kuna allika sisemine takistus elektrienergia Rw <R.Selles režiimis on elektrienergia allika klemmide pinge Uk = 0.
Punkt C vastab sobitatud režiimile, kus välise vooluahela R takistus on võrdne sisemise sihtmärgi Rwatt elektrienergiaallika takistusega. Selles režiimis on vool Ic = E / 2R, välise vooluahela võimsus vastab suurimale võimsusele P2max = E2 / 4RW ja paigaldise efektiivsusele (efektiivsusele) ηc = 0,5.
Lepingurežiim, kus:
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 ja Ic = E / 2R = I
Riis. 3. Elektrienergia vastuvõtja suhtelise võimsuse ja paigaldise efektiivsuse sõltuvuste graafikud vastuvõtja suhtelisest takistusest
Elektrijaamades erinevad elektriahelate režiimid oluliselt koordineeritud režiimist ja neid iseloomustavad vastuvõtjate takistustest R Rvat tulenevad voolud I << Ic, mille tulemusena selliste süsteemide töö kulgeb suure kasuteguriga.
Elektriahelates esinevate nähtuste uurimist lihtsustab nende asendamine samaväärsete ahelatega — ideaalsete elementidega matemaatiliste mudelitega, millest igaüht iseloomustab üks ja pühitud elementide parameetritest võetud parameetrid. Need diagrammid kajastavad täielikult elektriahelate omadusi ja teatud tingimuste täitmisel hõlbustavad elektriahelate elektrilise seisukorra analüüsi.
Aktiivsete elementidega ekvivalentsetes ahelates kasutatakse ideaalset EMF-i allikat ja ideaalset vooluallikat.
Ideaalne EMF-i allikas, mida iseloomustab konstantne EMF, E ja nulliga võrdne sisetakistus, mille tulemusena määrab sellise allika voolu ühendatud vastuvõtjate takistus ja lühis põhjustab teoreetiliselt voolu ja võimsust. kaldub lõputult suurele väärtusele.
Ideaalsele toiteallikale määratakse lõpmata suure väärtusega sisetakistus ja konstantne vool Azdo, olenemata selle klemmide pingest, mis on võrdne lühisvooluga, mille tulemusena suureneb elektrivõrguga ühendatud koormus piiramatult. allikaga kaasneb teoreetiliselt piiramatu pinge ja võimsuse kasv.
Riis. 4. Reaalse elektrienergia allika ja takistiga elektriahela varuahelad, a - ideaalse EMF-i allikaga, b - ideaalse vooluallikaga.
Tegelikke elektrienergia allikaid EMF E, sisetakistuse Rvn ja lühisvooluga Ic saab kujutada samaväärsete ahelatega, mis sisaldavad vastavalt ideaalset emf-allikat või ideaalset vooluallikat koos takistuslike elementidega, mis on ühendatud järjestikku ja paralleelselt, mis iseloomustavad reaalse allika sisemised parameetrid ja ühendatud vastuvõtjate võimsuse piiramine (joonis 4, a, b).
Reaalsed elektrienergia allikad töötavad režiimides, mis on lähedased ideaalsete EMF-i allikate režiimile, kui vastuvõtjate takistus on suur võrreldes reaalsete allikate sisetakistusega, st kui need on jõuderežiimi lähedases režiimis.
Juhtudel, kui töörežiimid on režiimile lähedased lühis, lähenevad reaalsed allikad ideaalsetele vooluallikatele, kuna vastuvõtjate takistus on reaalsete allikate sisetakistusega võrreldes väike.
