Charakterystyka zewnętrzna źródła PEM
Charakterystyka zewnętrzna odzwierciedla zależność napięcia na zaciskach źródła od wielkości obciążenia — prądu źródła podanego przez obciążenie. Napięcie na zaciskach źródła jest mniejsze niż pole elektromagnetyczne o wielkość spadku napięcia rezystancja wewnętrzna źródła (1):
Równanie to odpowiada charakterystyce zewnętrznej źródła PEM (ryc. 1). zbudowany na dwóch punktach:
1) przy I = 0 E = U;
2) przy U = 0 E = R0I.
Oczywiście im wyższe napięcie na zaciskach źródła pola elektromagnetycznego, tym niższa jego rezystancja wewnętrzna.
W idealnym źródle EMF R0 = 0, U = E (napięcie nie zależy od wielkości obciążenia). Jednak podczas analizy i obliczania obwodu nie zawsze wygodnie jest przedstawiać źródło energii elektrycznej jako źródło pola elektromagnetycznego. Jeżeli rezystancja wewnętrzna źródła znacznie przekracza rezystancję zewnętrzną obwodu, co np. występuje w elektronice, to otrzymujemy, że prąd w obwodzie I = U/(R + R0) a przy R0 >> R praktycznie nie zależy od rezystancji obciążenia. W tym przypadku źródło energii jest prezentowane jako źródło prądowe.
Figa. 1.
Równanie (1) dzielimy przez R0 (2):
Równanie (2) odpowiada schematowi równoważnemu pokazanemu na rys. 2. Tutaj Ib = U / R0 i Ik = E / R0, I = Ik — Ib wtedy (3)
Dla idealnego źródła prądu Rc = ∞. Charakterystyki prądowo-napięciowe rzeczywistych i idealnych źródeł prądu pokazano na ryc. 3.
Ryż. 2
Ryż. 3
Gdy nie ma wyraźnego rozróżnienia między wartościami R i R0, jako obliczony odpowiednik źródła zasilania można użyć źródła EMF lub źródła prądu. W tym drugim przypadku do wyznaczenia spadku napięcia wykorzystuje się wyrażenie (3).
Tryby pracy źródła
Źródło może pracować w następujących trybach:
1. Tryb znamionowy to tryb pracy, dla którego źródło zostało zaprojektowane przez producenta. W tym trybie prąd znamionowy Inom i napięcie znamionowe Unom lub moc Pnom są wskazane w paszporcie źródła.
2. Tryb bezczynności. W tym trybie obwód zewnętrzny jest odłączony od źródła, prąd źródła wynosi I = 0, a zatem napięcie na zaciskach źródła jest napięciem obwodu otwartego Uxx = E — patrz równanie (1).
3. Tryb zwarcia. Rezystancja obwodu zewnętrznego względem źródła wynosi zero. Prąd źródłowy jest ograniczony tylko przez jego rezystancję wewnętrzną. Z równania (1) przy U = 0 otrzymujemy I = Ikz = U / R0. Aby zmniejszyć straty energii w źródle PEM, R0 powinno być jak najmniejsze, aw idealnym źródle R0 = 0. Biorąc to pod uwagę, Ikz >> Inom i jest niedopuszczalne dla źródła.
4. Tryb kontraktowy — jest to tryb, w którym maksymalna moc jest przesyłana ze źródła do użytkownika. Możesz określić tę moc za pomocą parametrów źródła. Tak więc moc przekazywana do obciążenia, P = I2R. P = Pmax przy R = R0.Wtedy maksymalna moc dostarczana użytkownikowi wynosi Pmax = E2 / 4R0. Sprawność źródła w trybie zgodności nie przekracza 50%. co wyklucza jego zastosowanie w elektrotechnice przemysłowej. Odpowiedni tryb jest stosowany w obwodach niskoprądowych urządzeń elektronicznych.