Режимы работы источника электрической энергии

������ ������ ������������� ����

Режимы работы источника электрической энергии

��� ������������� ���� �������� ������������ �������� ������ �����������, ��������� ���� � ��������� ���������.

����������� �����. ���������� ������ ������������� ���� ��� ����������� � ��������� ������-���� ��������� � �������������� R (���������, ������������� ����� � �. �.).

�� ��������� ������ ��� �. �. �. ��������� ����� ����� ���������� IR �� ������� ������� ���� � IR0 �� ���������� ������������� ���������:

��������, ��� ���������� U� � �� ������� ��������� ����� ������� ���������� IR �� ������� ����, �������:

��� ������� ����������, ��� �. �. �. ��������� ������ ���������� �� ��� ������� �� �������� ������� ���������� ������ ���������. ������� ���������� IR0 ������ ��������� ������� �� ���� � ���� I (���� ��������), ������� ������������ �������������� R ���������. ��� ������ ����� ��� ��������, ��� ������ ���������� �� ������� ���������:

������� ���������� � ��������� ������� ����� � �� ����������� ������������� R0. ����������� ���������� U� �� ���� I ������������ ������ ������ (���. 1). ��� ����������� �������� ������� ��������������� ���������.

������ 1. ���������� ���������� �� ������� ���������� ��� ���� �������� 1200 �, ���� ��� �. �. �. ����� 640 �, � ���������� ������������� 0,1 ��.

�������. ������� ���������� �� ���������� ������������� ����������

���������� �� ������� ����������

�� ���� ��������� ����������� ������� �������� ������ �������� �����������.

����������� ���������� ����� ������, ������������� �������-������������� ��� ������� ������������������� ���������� � ������������ � �������������� � ���� ������������ ������������.

�� ��������������� ������������ �����������, ����� (����� � �� ���. 1) � ���������. ��� �������� ������ ��������� � �������� ������� ����������.

�� ������������ ���������� ������� �������� ������������� �������� ������������������ ���������, � �� ������������ ���� � ����������� �� �������, ������� ���������� ������� ����������� ������� �����������, �������������� ����������� �������� � ������������� ���������� ���������. ���������� ������������ ���� � ������� ����������� ������� ����� �������� � ������ �� ����� ���������.

���. 1. ������� �������������� ���������

����� ��������� ����. ��� ���� ������ �������������� � ��������� ������������� ���� ����������, �. �. ���� � ���� ���. � ���� ������ ���������� ������� ���������� IR0 ����� ����� ����

����� �������, � ������ ��������� ���� ���������� �� ������� ��������� ������������� ������� ����� ��� �. �. �. (����� X �� ���. 1). ��� �������������� ����� ������������ ��� ��������� �. �. �. ���������� ��������������.

����� ��������� ���������. �������� ���������� (�. �.) �������� ����� ����� ������ ���������, ����� ��� ������ �������� �����������, ������������� �������� ����� ������� ������ ����. ����������� �. �. ��������� ��� ���������� ���� � ������ ��������, ����������� �������� � ����������, ��� ��� ��� ������� ����� ������ �������������� ������������� � ��� ����� ������� ������ ����.

�������� ��������� ����� ����������� � ���������� ������������ �������� ���������, �������������� ������������������ ���������, ��� ��� ����������� �������� ��������. � ��������� ������ ��� ������� ����� ����������� ����� �����, ������� ������ ����� �������������, ��� ����� ���������� ������������� ������ (������� ������������� ����� � ���������, �������� ������ ���������� � ��.).

��� �������� ��������� ���

����� ���� ��� ���������� ������������� ��������� R0 ������ ����� ����, ���������� ����� ���� ��� ���������� �� ������ ������� ��������. ���������� �� � ����� ��������� ��������� ���������� ������ ���� (����� K �� ���. 1), �. �. ������������� ������� �� ������� ������������� ����, ������������� �� ������ ��������� ���������, ��������� �� �����.

������ 2. ���������� ��� ��������� ��������� ����������, ���� ��� �. �. �. ����� 640 � � ���������� ������������� 0,1 ��.

�������.

�� �������

�������� ��������� �������� ��������� �������, ��� ��� ����������� ��� ���� ������� ��� ����� �������� � ���������� ��� ��� ��������, ��� � ���������� � ���� �������, �������� � �������. ���� ��� ��������� ����������� �����������, �������� ���������, �������� ��������� �� ������������ ��������� � �������� ������� �������.

� ������������� ���� ��� �������� ������ �� ����� ����, ����������� ��� ������� �����������, � ������, ����������� ��� ������� �����������. ���� �����-���� ����� ���� ��������� � ������, �� ��������� �� ����������� ������ ����. � ���� ������ ���������� ���� ������ ����� ���� ����� ����� �����������, ����������� ����� ����� ������� � ������.

�� ���� ����������� � ����������� ����� ����������� ���������� ��������� ����� ����, �. �. ����������, ����������� ����� ����� ������� � ������. �� ���� ������� ������� ����������� ������� ���������� � ��������������� �����, � ������� ��� ������ ���������� ���� ����� ��������� ������� ��������������, ��������� �������� � ������� ���� ����� � ������ (�� �������� �����).

� ���� ������ �� �������� ���� ������� ����� ����������� ������� ����������, ��� ���� �� ��� ���� �������� ����� � ���������� ���� �� ������������ ����������� ���� ��� � �������������� ������ �������������� ��������� �� ������������ ����������� ���� (�. �.

���������� �� ��� ����� ������� �����������). ����� ����� ����� ������������� ����, ����������� ��� ����� ������� �����������, �������� ����� �������� ��� ��������, ���������������� � ������������ ������� ������������� ���������.

��� ���� �� �������� ��� ����� ������� ���������� �� ��������� � �����.

������� ��������, ��� ��� ���������� ����� ����� ������������� ���� ������������� ����� � ��� �� ����������, ��� ��� ��� ���� �� ���������� ������� ����� ������, �� ������� ����� �� ��������� ����. ���� ��������� ��� (��� ������) ����� ����, ������� ������ ����������, �� ����� ����� ���������� �������������� �������������� ����� (��� �����) � ������������� ���� � ���� ��������.

�������������, ��������� ��� ������ �������� ������������� ���������, ���� �� ����� ������� ���������, ������� ������, �� �������� �������� ���, �������������� �����, �� ���� ����, ��� ��������� ���������. �� �� ���������� � ������������� ������������� ��������� ��� ��������� �� ����� ���� �� �����. ��� ������� ������������� ���� ��� �� ����� �� ����� ������� ����������� ��� ����� � ��� �� �����������.

Источник: http://ElectricalSchool.info/spravochnik/electroteh/1157-rezhimy-raboty-jelektricheskojj-cepi.html

Режимы работы источника электрической энергии постоянного тока

Режимы работы источника электрической энергии

Предположим, что к внешним зажимам а, Ь источника питания подключен приемник с изменяющимся сопротивлением (рис. 2.1).

При изменении сопротивления rн ток I и напряжение U источника будут также изменяться.

Из всех возможных режимов работы источ­ника электрической энергии наиболее важными являются четыре: номинальный режим, режим холостого хода, режим короткого, за­мыкания и согласованный режим.

Номинальный режим источника характери­зуется тем, что напряжение, ток и мощность его соответствуют тем значениям, на которые он рассчитан заводами-изготовителями. При этом гарантируются наилучшие условия работы (экономич­ность, долговечность и т. п.).

Величины, определяющие номинальный режим, обычно ука­зывают в паспорте или на щитке, прикрепленном к устройству. Эти данные берут за основу при расчетах электрических схем.

Основными номинальными данными электротехнических устройств являются их номинальные напряжения и токи: и . По номи­нальному напряжению рассчитывают изоляцию электрических проводов, а по номинальному току — условия их предельно до­пустимого нагрева.

Режимом холостого хода источника называют режим, при котором ток в нем равен нулю. Для практического осуществления режима холостого хода достаточно отключить один из проводов, при помощи которых источник присоединен к цепи (рис. 2.2,а).

При холостом ходе источника напряжения Ux на его внешних зажимах будет наибольшим и равным э.д.с. источника: (Uх =Е. Следовательно, э.д.с. источника можно измерить вольтметром, подключенным к его разомкнутым внешним зажимам.

Режим короткого замыкания характеризуется тем, что напряжение на внешних зажимах источника равно нулю: UH = 0 (рис. 2.2, б). Ток Iк короткого замыкания источника будет наибольшим. Значение тока Iк может быть во много раз больше зна­чения номинального тока , поэтому, как правило, режим корот­кого замыкания является опасным для источника.

Согласованным режимом источника называ­ют режим, при котором он отдает во внешнюю цепь наиболь­шую мощность. Последнее обстоятельство часто используют в осо­бых случаях, о которых будет сказано в дальнейшем.

УСЛОВИЯ ПЕРЕДАЧИ ИСТОЧНИКОМ МАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ

ВО ВНЕШНЮЮ ЦЕПЬ

При сопротивлении резистора внешней цепи (см. рис. 2.1), равном , напряжение и ток в нем связаны уравнением U = =rнIн, выражающим закон Ома для пассивного участка цепи. Учи­тывая это, уравнение (2.2) можно записать иначе:

E = rI + rHI. (2.6)

Это уравнение выражает электрическое состояние простейшей замкнутой цепи. Из него можно получить выражение закона Ома для простейшей замкнутой цепи с по­следовательной схемой замещения источ­ника:

I =E/r+rH (2.7)

При этом мощность внешней цепи

(2.8)

Ток внешней цепи с параллельной схемой замещения источни­ка можно найти из выражения

,(2.9)

откуда

Тогда мощность внешней цепи

Мощность нагрузки Рн при холостом ходе (rн = ) и при ко­ротком замыкании (rн = 0) равна нулю. Она имеет максимальное

значение, когда отношение максимально. Взяв первую

производную этой дроби по r и приравняв ее нулю, получим

или

(r + rH)2-2r(r + rн) = 0,

откуда

rH = r. (2.11)

Следовательно, мощность внешней цепи максимальна, когда сопротивление внешней цепи rн равно внутреннему сопротивлению r источника, т. е. когда внешняя цепь и источник работают в со­гласованном режиме.

В согласованном режиме мощность потерь внутри источника равна половине мощности источника:

.

Исследуем изменение к.п.д. источника в зависимости от вели­чины сопротивления rн. К.п.д. источника равен отношению мощ­ности внешней цепи Рн к полной мощности Р, развиваемой источ­ником:

(2.12)

Из формулы (2.12) вид, что при холостом ходе, когда rн = , к.п.д. , при котором замыканий, когда rн =0, к.п.д. , в согласованном режиме rн =r к.п.д. .

В рассмотренных выше соотношениях сопротивление r обозначало только внутреннее сопротивление источника. Однако полученные формулы останутся теми же, если под r подразумевать со­противление проводов линии, а под Е — напряжение U на ее входе.

При этом на входе схемы можно предполагать включенным источ­ник э.д.с. с внутренним сопротивлением, равным нулю, и с по­стоянным значением э.д.с. Е=U.

Все рассуждения относительно передачи энергии источника к приемнику с сопротивлением rн, под­ключенному к концу линии, будут аналогичны случаю передачи энергии источником во внешнюю цепь.



Источник: https://infopedia.su/5x703e.html

Режимы работы источников электрической энергии ( режим холостого хода, короткого замыкания, согласованный, номинальный)

Режимы работы источника электрической энергии

Источники ЭДС и источники тока. Реальные и идеальные источники энергии. Их внешние характеристики.

Источник ЭДС (идеальный источник напряжения) — двухполюсник, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока в цепи).

а – идеальный

b – реальный

Характеристики:

, где:

— падение напряжения на внутреннем сопротивлении;

— падение напряжения на нагрузке.

При коротком замыкании ( ): , т.е. вся мощность источника энергии рассеивается на его внутреннем сопротивлении. В этом случае ток будет максимальным для данного источника ЭДС. Зная напряжение холостого хода и ток короткого замыкания, можно вычислить внутреннее сопротивление источника напряжения:

Исто́чник то́ка — двухполюсник, который создаёт ток , не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединён.

a – обозначение на схемах

b – идеальный источник

тока

Напряжение на клеммах идеального источника тока зависит только от сопротивления внешней цепи: U=I*R

Мощность, отдаваемая источником тока в сеть, равна:

Реальный источник, имеет свое внутреннее сопротивление .

чем больше внутреннее сопротивление, тем ближе источник тока к идеальному (источник ЭДС, наоборот, тем ближе к идеальному, чем меньше его внутреннее сопротивление).

Реальный источник тока с внутренним сопротивлением эквивалентен реальному источнику ЭДС, имеющему внутреннее сопротивление и ЭДС Напряжение на клеммах реального источника тока равно:

Сила тока в цепи равна:

Мощность, отдаваемая реальным источником тока в сеть, равна:

Режимы работы источников электрической энергии ( режим холостого хода, короткого замыкания, согласованный, номинальный)

.

В общем случае ВАХ источника является нелинейной. Она имеет две характерные точки, которые соответствуют:

а – режиму холостого хода . При этом режиме присоединенная к источнику электрическая цепь разомкнута, т. е. тока в цепи нет

б– режиму короткого замыкания.Коротким замыканием (к. з.) называют такой режим работы источника, когда его зажимы замкнуты проводником, сопротивление которого можно считать равным нулю

Для большинства источников режим короткого замыкания (иногда холостого хода) является недопустимым.

Токи и напряжения источника обычно могут изменяться в определенных пределах, ограниченных сверху значениями, соответствующими номинальному режиму(режиму, при котором изготовитель гарантирует наилучшие условия его эксплуатации в отношении экономичности и долговечности срока службы).

Это позволяет в ряде случаев для упрощения расчетов аппроксимировать нелинейную ВАХ на рабочем участке m-n прямой, положение которой определяется рабочими интервалами изменения напряжения и тока. Следует отметить, что многие источники (гальванические элементы, аккумуляторы) имеют линейные ВАХ.

Прямая 2 на рисунке описывается линейным уравнением (1) , где:

– напряжение холостого хода (напряжение на зажимах источника при отключенной нагрузке) – внутреннее сопротивление источника.

Уравнение (1) позволяет составить последовательную схему замещенияисточника (см. рис. 5,а). На ней не зависит от тока источника, следовательно, ему соответствует ВАХ на рис. 5,б. На основании (1) у такого источника . Отметим, что направления ЭДС и напряжения на зажимах источника противоположны.

Если ВАХ источника линейна, то для определения параметров его схемы замещения необходимо провести замеры напряжения и тока для двух любых режимов его работы.

Существует также параллельная схема замещенияисточника. Для ее описания разделим левую и правую части соотношения (1) на . В результате получим:

или или (2)

где , – внутренняя проводимость источника.

Уравнению (2) соответствует схема замещения источника на рис. 6,а.

Отметим, что в расчетном плане при выполнении условия последовательная и параллельная схемы замещения источника являются эквивалентными. Однако в энергетическом отношении они различны, поскольку в режиме холостого хода для последовательной схемы замещения мощность равна нулю, а для параллельной – нет.

Кроме отмеченных режимов функционирования источника, на практике важное значение имеет согласованный режим работы, при котором нагрузкой от источника потребляется максимальная мощность: условие согласованного режима:

Источник: https://megaobuchalka.ru/11/43072.html

Vse-referaty
Добавить комментарий