Уменьшение напряжения U источника при увеличении тока объясняется увеличением падения напряжения на внутреннем сопротивлении R0 источника (слагаемое R0 I в (1.7)).
Прямая 2 соответствует ВАХ идеального ИПН, у которого R0=0. Анализ (1.7) позволяет сделать выводы:
–при токе источника I=0 (холостой ход источника) напряжение источника равно его ЭДС: U = E I =0 ;
–ЭДС источника – это его напряжение в режиме холостого хода;
–по известной ВАХ источника (рисунок 1.2,б) можно определить его внутреннее сопротивление по формуле:
R |
= |
E −U1 |
. |
(1.8) |
|
||||
0 |
|
I1 |
||
|
|
|
||
–ЭДС источника (рисунок1.2,а) можно измерить в режиме холостого хода
вольтметром pV1 с относительно большим внутренним сопротивлением RV , так как при ( RV >> R0 ) из (1.7) имеем:
|
E =UV + R0 I = IRV + R0 I ≈UV . |
(1.9) |
||
ИПН |
I |
|
Приемник |
|
Е |
|
|
U |
|
|
|
Е |
2 |
|
|
|
|
U1 |
R0I1 |
|
U |
V |
1 |
|
|
R |
|||
R0 |
|
|||
|
PV1 |
|
|
|
|
|
а) |
I1 |
I |
|
|
б) |
|
|
Рисунок 1.2 – Схема простейшей электрической цепи (а) и ВАХ ИПН (б)
2 Электрические цепи постоянного тока
2.1 Общие сведения
Электротехнические устройства, установки и системы постоянного тока имеют большое практическое применение на транспорте (двигатели подъемных механизмов, трамваев, троллейбусов, электровозов, электрокар), при электрохимическом получении металлов (электролизные ванны), в космической технике, в радиоэлектронике, компьютерной технике и т.д.
90
Применение высоковольтных ЛЭП постоянного тока большой протяженности экономически оказывается более целесообразно, чем ЛЭП переменного тока.
Первые шаги электротехники были связаны с освоением энергии постоянного тока, которая вырабатывалась гальваническими элементами.
Внастоящее время основными источниками постоянного тока (ИПТ) являются выпрямительные преобразователи (выпрямители), химические аккумуляторы, электромашинные генераторы постоянного тока.
Развиваются и совершенствуются новые виды ИПТ:
–источники, преобразующие лучистую энергию Солнца при помощи фотоэлементов, являющихся основными источниками электрической энергии космических аппаратов;
–магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы);
–имеются сообщения о создании в США электрохимических ИПТ для электромобилей, в которых электрическая энергия будет получаться в результате реакции кислорода атмосферного воздуха с бензиновым топливом.
Вэлектротехнике решаются две задачи:
-синтез электротехнических устройств;
-анализ этих устройств.
Задача синтеза решается при создании новых устройств конструкторами. Это – наиболее сложная задача. Анализ работы электроустройств чаще всего необходимо проводить уже при их эксплуатации, поэтому существуют типовые задачи анализа.
Как правило, задача анализа состоит в определении токов и напряжений на всех участках электрической цепи. При этом конфигурация цепи
ипараметры ее элементов (ВАХ источников и потребителей энергии, электрические сопротивления токопроводов и др.) считаются известными.
Как уже отмечалось, при анализе (расчете режима работы) электрической цепи необходимо эту цепь представить и изобразить графически схемой, в которой элементы электрической цепи представлены в виде соединений идеализированных элементов – резистивного R, индуктивного L,
иемкостного C, а источники электрической энергии представляются как последовательное соединение ЭДС и внутренних сопротивлений этих источников.
Однако при анализе электрических цепей постоянного тока, пассивными элементами схем являются только резистивные элементы, т.к. сопротивления индуктивных элементов ( ХL =ωL ) постоянному току равны ну-
лю, а сопротивления емкостных элементов (ХС =1 / (ωС)) при этом равны
бесконечности, так что емкостные элементы разрывают электрические цепи постоянного тока.
91