Vonkajšie charakteristiky zdroja EMF
Vonkajšia charakteristika odráža závislosť svorkového napätia zdroja od veľkosti záťaže — zdrojového prúdu daného záťažou. Napätie zdrojového terminálu je menšie ako EMF o veľkosť poklesu napätia vnútorný odpor zdroja (1):
Táto rovnica zodpovedá vonkajšej charakteristike zdroja EMF (obr. 1). postavené na dvoch bodoch:
1) pri I = 0 E = U;
2) pri U = 0 E = R0I.
Je zrejmé, že čím vyššie je napätie na svorkách zdroja EMF, tým nižší je jeho vnútorný odpor.
V ideálnom zdroji EMF je R0 = 0, U = E (napätie nezávisí od veľkosti zaťaženia). Pri analýze a výpočte obvodu však nie je vždy vhodné reprezentovať zdroj elektrickej energie ako zdroj EMP. Ak vnútorný odpor zdroja výrazne prevyšuje vonkajší odpor obvodu, čo sa napríklad vyskytuje v elektronike, tak dostaneme, že prúd v obvode I = U / (R + R0) a pri R0 >> R prakticky nezávisí od záťažového odporu. V tomto prípade je zdroj energie prezentovaný ako zdroj prúdu.
Obr. 1.
Rovnicu (1) delíme R0 (2):
Rovnica (2) zodpovedá ekvivalentnému obvodu znázornenému na obr. 2. Tu Ib = U / R0 a Ik = E / R0, I = Ik — Ib potom (3)
Pre ideálny zdroj prúdu je Rc = ∞. Prúdovo-napäťové charakteristiky skutočných a ideálnych zdrojov prúdu sú znázornené na obr. 3.
Ryža. 2
Ryža. 3
Ak neexistuje jasný rozdiel medzi hodnotami R a R0, ako vypočítaný ekvivalent zdroja energie možno použiť zdroj EMF alebo zdroj prúdu. V druhom prípade sa na určenie poklesu napätia používa výraz (3).
Prevádzkové režimy zdroja
Zdroj môže pracovať v nasledujúcich režimoch:
1. Menovitý režim je režim prevádzky, pre ktorý je zdroj výrobcom určený. Pre tento režim je v pase zdroja uvedený menovitý prúd Inom a menovité napätie Unom alebo výkon Pnom.
2. Kľudový režim. V tomto režime je vonkajší obvod odpojený od zdroja, prúd zdroja je I = 0, a preto je svorkové napätie zdroja napätie naprázdno Uxx = E — pozri rovnicu (1).
3. Režim skratu. Odpor obvodu mimo zdroja je nulový. Prúd zdroja je obmedzený iba jeho vnútorným odporom. Z rovnice (1) pri U = 0 dostaneme I = Ikz = U / R0. Aby sa znížili energetické straty v zdroji EMP, R0 by malo byť čo najmenšie a v ideálnom zdroji R0 = 0. Vzhľadom na to je Ikz >> Inom a pre zdroj neprijateľné.
4. Zmluvný režim — ide o režim, v ktorom sa maximálny výkon prenáša zo zdroja k užívateľovi. Tento výkon môžete určiť pomocou parametrov zdroja. Takže výkon prenesený na záťaž, P = I2R. P = Pmax pri R = R0.Potom maximálny výkon dodaný užívateľovi je Pmax = E2 / 4R0. Účinnosť zdroja v režime súladu nepresahuje 50 %. čo vylučuje jeho použitie v priemyselnej elektrotechnike. Zodpovedajúci režim sa používa v nízkoprúdových obvodoch elektronických zariadení.