Зовнішня характеристика джерела ЕРС

Зовнішня характеристика відображає залежність напруги на затискачах джерела від величини навантаження – струму джерела, заданого навантаженням. Напруга на затискачах джерела менше ЕРС на величину падіння напруги на внутрішньому опорі джерела (1):
Цьому рівнянню відповідає зовнішня характеристика джерела ЕРС (рис. 1). побудована за двома точками:

1) при I = 0 E = U;

2) при U = 0 E = R0I.

Очевидно, що напруга на затискачах джерела ЕРС тим більше, чим менше його внутрішній опір.

В ідеальному джерелі ЕРС R0 = 0, U = E (напруга не залежить від величини навантаження). Однак не завжди при аналізі і розрахунку ланцюга джерело електричної енергії зручно представляти як джерело ЕРС. Якщо внутрішній опір джерела значно перевищує зовнішнє опір ланцюга, що, наприклад, має місце в електроніці, то отримаємо, що струм в ланцюзі I = U / (R + R0) і при R0 >> R практично не залежить від опору навантаження. У цьому випадку джерело енергії представляють як джерело струму.

Коли немає чіткого розмежування величин R і R0, як розрахунковий еквівалента джерела енергії можна використовувати або джерело ЕРС, або джерело струму. В останньому, випадку для визначення падіння напруги використовують вираз (3).

Режими роботи джерела

Джерело може працювати в наступних режимах:

1. Номінальний режим – це режим роботи, на який розрахований джерело заводом-виробником. Для даного режиму в паспорті джерела вказують номінальні струм Iном і номінальну напругу Uном або потужність Pном.

2. Режим холостого ходу. В цьому режимі зовнішня ланцюг відключений від джерела, ток джерела I = 0 і, отже, напруга на затискачах джерела – напруга холостого ходу Uхх = Е – см. Рівняння (1).

3. Режим короткого замикання. Опір зовнішньої по відношенню до джерела ланцюга дорівнює нулю. Струм джерела обмежується тільки його внутрішнім опором. З рівняння (1) при U = 0 отримуємо I = Iкз = U / R0. Для зменшення втрат енергії в джерелі ЕРС R0 має бути якомога меншою, а в ідеальному джерелі R0 = 0. З урахуванням цього Iкз >> Iном і є неприпустимим для джерела.

4. Узгоджений режим – це режим, при якому від джерела до споживача передається максимальна потужність. Визначити цю потужність можна через параметри джерела. Так, потужність, передана в навантаження, Р = I2R. P = Pmax при R = R0. Тоді максимальна потужність, передана споживачу, Pmax = E2 / 4R0. ККД джерела в узгодженому режимі не перевищує 50%. що виключає його застосування в промисловій електротехніці. Погоджений режим використовується в слабкострумових ланцюгах електронних пристроїв.

...
ПОДІЛИТИСЯ: