Vanjske karakteristike izvora EMP
Vanjska karakteristika odražava ovisnost priključnog napona izvora o veličini opterećenja — struji izvora koju daje opterećenje. Napon priključka izvora manji je od EMF-a za iznos pada napona unutarnji otpor izvora (1):
Ova jednadžba odgovara vanjskoj karakteristici izvora EMF (slika 1). izgrađen na dvije točke:
1) pri I = 0 E = U;
2) pri U = 0 E = R0I.
Očito, što je veći napon na stezaljkama izvora EMF, to je manji njegov unutarnji otpor.
U idealnom EMF izvoru je R0 = 0, U = E (napon ne ovisi o veličini opterećenja). Međutim, pri analizi i proračunu kruga, nije uvijek prikladno predstavljati izvor električne energije kao izvor EMF. Ako unutarnji otpor izvora znatno premašuje vanjski otpor kruga, što se, na primjer, događa u elektronici, tada dobivamo da je struja u krugu I = U / (R + R0) i pri R0 >> R praktički ne ovisi o otporu opterećenja. U ovom slučaju, izvor energije je prikazan kao izvor struje.
sl. 1.
Jednadžbu (1) podijelimo s R0 (2):
Jednadžba (2) odgovara ekvivalentnom krugu prikazanom na sl. 2. Ovdje Ib = U / R0 i Ik = E / R0, I = Ik — Ib tada (3)
Za idealan izvor struje je Rc = ∞. Strujno-naponske karakteristike stvarnih i idealnih izvora struje prikazane su na sl. 3.
Riža. 2
Riža. 3
Kada ne postoji jasna razlika između vrijednosti R i R0, kao izračunati ekvivalent izvora energije može se koristiti ili izvor EMF ili izvor struje. U potonjem slučaju, izraz (3) se koristi za određivanje pada napona.
Načini rada izvora
Izvor može raditi u sljedećim načinima:
1. Nazivni način rada je način rada za koji je izvor projektirao proizvođač. Za ovaj način rada nazivna struja Inom i nazivni napon Unom ili snaga Pnom navedeni su u putovnici izvora.
2. Način mirovanja. U ovom načinu rada, vanjski krug je odspojen od izvora, struja izvora je I = 0, pa je stoga napon priključka izvora napon otvorenog kruga Uxx = E — vidi jednadžbu (1).
3. Način rada kratkog spoja. Otpor kruga izvan izvora je nula. Struja izvora ograničena je samo svojim unutarnjim otporom. Iz jednadžbe (1) pri U = 0 dobivamo I = Ikz = U / R0. Da bi se smanjili gubici energije u EMF izvoru, R0 treba biti što manji, au idealnom izvoru R0 = 0. S obzirom na to, Ikz >> Inom i je neprihvatljiv za izvor.
4. Ugovorni način rada — ovo je način rada u kojem se maksimalna snaga prenosi od izvora do korisnika. Ovu snagu možete odrediti pomoću parametara izvora. Dakle, snaga prenesena na opterećenje, P = I2R. P = Pmax pri R = R0.Tada je maksimalna snaga isporučena korisniku Pmax = E2 / 4R0. Učinkovitost izvora u načinu usklađenosti ne prelazi 50%. što isključuje njegovu primjenu u industrijskoj elektrotehnici. Odgovarajući način rada koristi se u krugovima niske struje elektroničkih uređaja.