 |
Режимы работы источников электрической энергии ( режим холостого хода, короткого замыкания, согласованный, номинальный)
|
|
|
|
Источники ЭДС и источники тока. Реальные и идеальные источники энергии. Их внешние характеристики.
Источник ЭДС (идеальный источник напряжения) — двухполюсник, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока в цепи).
а - идеальный
b - реальный
Характеристики:
, где:
— падение напряжения на внутреннем сопротивлении;
— падение напряжения на нагрузке.
При коротком замыкании (
): 
, т.е. вся мощность источника энергии рассеивается на его внутреннем сопротивлении. В этом случае ток 
будет максимальным для данного источника ЭДС. Зная напряжение холостого хода и ток короткого замыкания, можно вычислить внутреннее сопротивление источника напряжения:
Исто́чник то́ка — двухполюсник, который создаёт ток 
, не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединён.
a – обозначение на схемах
b - идеальный источник
тока
Напряжение на клеммах идеального источника тока зависит только от сопротивления внешней цепи: U=I*R
Мощность, отдаваемая источником тока в сеть, равна:
Реальный источник, имеет свое внутреннее сопротивление . чем больше внутреннее сопротивление, тем ближе источник тока к идеальному (источник ЭДС, наоборот, тем ближе к идеальному, чем меньше его внутреннее сопротивление). Реальный источник тока с внутренним сопротивлением эквивалентен реальному источнику ЭДС, имеющему внутреннее сопротивление и ЭДС 
Напряжение на клеммах реального источника тока равно:
Сила тока в цепи равна:
Мощность, отдаваемая реальным источником тока в сеть, равна:
Режимы работы источников электрической энергии (режим холостого хода, короткого замыкания, согласованный, номинальный)
|
|
|
. 
В общем случае ВАХ источника является нелинейной. Она имеет две характерные точки, которые соответствуют:
а – режиму холостого хода. При этом режиме присоединенная к источнику электрическая цепь разомкнута, т. е. тока в цепи нет
б – режиму короткого замыкания. Коротким замыканием (к. з.) называют такой режим работы источника, когда его зажимы замкнуты проводником, сопротивление которого можно считать равным нулю
Для большинства источников режим короткого замыкания (иногда холостого хода) является недопустимым. Токи и напряжения источника обычно могут изменяться в определенных пределах, ограниченных сверху значениями, соответствующими номинальному режиму (режиму, при котором изготовитель гарантирует наилучшие условия его эксплуатации в отношении экономичности и долговечности срока службы). Это позволяет в ряде случаев для упрощения расчетов аппроксимировать нелинейную ВАХ на рабочем участке m-n прямой, положение которой определяется рабочими интервалами изменения напряжения и тока. Следует отметить, что многие источники (гальванические элементы, аккумуляторы) имеют линейные ВАХ.
Прямая 2 на рисунке описывается линейным уравнением (1), где:
- напряжение холостого хода (напряжение на зажимах источника при отключенной нагрузке) - внутреннее сопротивление источника.
Уравнение (1) позволяет составить последовательную схему замещения источника (см. рис. 5,а). На ней не зависит от тока источника, следовательно, ему соответствует ВАХ на рис. 5,б. На основании (1) у такого источника. Отметим, что направления ЭДС и напряжения на зажимах источника противоположны. 
Если ВАХ источника линейна, то для определения параметров его схемы замещения необходимо провести замеры напряжения и тока для двух любых режимов его работы.
Существует также параллельная схема замещения источника. Для ее описания разделим левую и правую части соотношения (1) на. В результате получим:
|
|
|
или или (2)
где, - внутренняя проводимость источника.
Уравнению (2) соответствует схема замещения источника на рис. 6,а.
Отметим, что в расчетном плане при выполнении условия 
последовательная и параллельная схемы замещения источника являются эквивалентными. Однако в энергетическом отношении они различны, поскольку в режиме холостого хода для последовательной схемы замещения мощность равна нулю, а для параллельной – нет.
Кроме отмеченных режимов функционирования источника, на практике важное значение имеет согласованный режим работы, при котором нагрузкой RН от источника потребляется максимальная мощность: условие согласованного режима:
|
|
|
