Site Loader

Активные элементы

24

1. Основные положения

Мощность и энергия

Исходя из полученных ранее выражений для мощности и напряжения на индуктивном элементе, получим:

p = ui = Li dtdi .

Из этого выражения видно, что на индуктивном элементе происходит обратимое преобразование энергии: при увеличении тока (di > 0), мощность положительна (соответствует накоплению энергии магнитного поля), а при уменьшении тока (di < 0), мощность отрицательна (соответствует возврату энергии магнитного поля в цепь).

Количество энергии, запасаемой в индуктивном элементе, определяется его индуктивностью и равно:

W = Z−∞ pdt = L Z0

 

idi = Li2

= 2L .

t

i

2

 

Ψ2

1.2.2.1. Идеальный источник ЭДС

Идеальный источник ЭДС это идеализированный активный элемент, напряжение на зажимах которого не зависит от протекающего через него тока.

На основании определения идеального источника ЭДС, видно, что он не может находится в режиме короткого замыкания, когда его выводы замкнуты между собой, т. к. в этом случае падение напряжения

u

u

i

i

Рис. 1.11. УГО и ВАХ

Рис. 1.12. УГО и ВАХ

источника ЭДС

источника тока

1.2. Элементы электрической цепи замещения

25

на его выводах будет равно нулю, а не ЭДС, что должно быть согласно определению.

Условное графическое обозначение идеального источника ЭДС и его ВАХ приведены на рис. 1.11 (на рисунке приведён источник постоянной ЭДС, стрелка указывает направление ЭДС).

1.2.2.2. Идеальный источник тока

Идеальный источник тока это идеализированный активный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах.

На основании определения идеального источника тока, видно, что он не может находится в режиме холостого хода, когда его выводы разомкнуты и он не включён в цепь, т. к. в этом случае ток будет равен нулю, что противоречит определению источника тока.

Условное графическое обозначение идеального источника тока и его ВАХ приведены на рис. 1.12 (на рисунке приведён источник постоянного тока, двойная стрелка указывает направление тока).

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.13. Схема замещения и ВАХ

Рис. 1.14. Схема замещения и ВАХ

 

 

источника напряжения

 

реального источника тока

(ВАХ источника ЭДС (а) и

 

(ВАХ идеального (а) и

источника напряжения (б))

 

реального (б) источника тока)

Идеальные источники электрической энергии

Идеальные источники напряжения (ЭДС) Идеальные источники тока

e

+

ie Rвн=0

(t
) j(t) Rвн=∞

+

ue(t)=e(t) uj

В теории различают независимые и зависимые идеальные источники энергии.

Независимые — это такие, параметр которых не зависит от токов и напряжений, протекающих через источник, а управляются или задаются внешними факторами

ИИН выдает заданную функцию напряжения (ЭДС). Напряжение на нем не зависит от тока, протекающего через его выводы.

ИИТ выдает заданную функцию тока. Ток в нем не зависит от напряжения на его выводах.

Реальные источники моделируются в первом приближении с помощью идеальных источников и резистивных сопротивлений.

j(t)=J=2А

Зависимые (управляемые) источники — их параметры зависят от токов или напряжений какой-то части электротехнического устройства.

ИНУН – источник напряжения, управляемый напряжением.

u1

Могут быть:

ИНУТ, ИТУН, ИТУТ. Используются в моделировании электронных устройств. Источники называют активными элементами.

Реактивные элементы — это пассивные элементы, накопители и возвращатели энергии:

Обмотка — катушка индуктивности. Создает сильное магнитное поле. Моделируется идеальной индуктивностью.

iL L=[Гн]

uL

Если iL=const=IL , то

uL=UL=0 . Индуктивный элемент не оказывает сопротивление постоянному току.

энергия индуктивности накапливается (

рL>0), когда ток возрастает по модулю и отдается (рL<0), когда ток уменьшается..

Катушка индуктивности обладает еще и сопротивлением проводов, что отражают резистивным сопротивлением RK в модели (схеме замещения).

Rk Lk

Конденсатор. Создает сильное электрическое поле. Моделируется идеальной емкостью.

Если uC=UC=const ic=Ic=0

Емкость не пропускает постоянный ток. энергия емкости накапливается, когда напряжение увеличивается по модулю и отдается, когда напряжение уменьшается.

Для измерений токов и напряжений используют измерительные приборы

Амперметр – для измерения тока и включается последовательно.

A

RA =0

Вольтметр –для измерения напряжения и включается параллельно.

V

Rv=∞

Понятия об электрической цепи и схеме

Основная часть ЭТУ – электрическая цепь – это совокупность деталей устройства, где перемещаются электрические заряды и, процессы в которых целесообразно описывать в понятиях электрического тока и напряжения, электродвижущей силы Условное графическое изображения электрической цепи называется электрической схемой.

Схемы

Функциональные Принципиальные электрические Расчетно-эквивалентные

Модуль 1.3. Идеализированные активные элементы

Если подключить к зажимам источника ЭДС нагрузку RH (рис. 1.13), то, согласно (1.10), (1.11), ток через RH и выделяемую в нагрузке мощность можно найти из вы ражений

 

1

;

1

1

.

1.27

н

 

н

н

 

н

С уменьшением Rн ток нагрузки и выделяемая в ней мощность неограниченно возрастают. Вследствие этого источник напряжения иногда называют источником бесконечной мощности*.

Рис. 1.13. Подключение нагрузки к источнику напряжения

Идеальный источник тока

Идеальный источник тока (источник тока) — это идеализированный актив ный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах. Ток источника (задающий ток)

. 1.28

может быть произвольной функцией времени, в частном случае он может не зави сеть от времени: i(t) = J_ (источник постоянного тока). Внешняя характеристика ис точника постоянного тока показана на рис. 1.14, а.

При J_ = 0 внешняя характеристика источника тока совпадает с осью напряже ний. Таким образом, внешняя характеристика источника тока J_ = 0 совпадает с ВАХ линейного сопротивления R = ∞.

Условное графическое изображение источника тока приведено на рис. 1.14, б. Двойная стрелка на рисунке показывает направление тока внутри источника. У ис точников постоянного тока это направление совпадает с направлением перемеще ния положительных зарядов внутри источника, т. е. с направлением от зажима с меньшим потенциалом к зажиму с большим потенциалом.

* Предельный случай, когда RH = 0 (режим короткого замыкания источника), исключается из рассмотрения, так как при этом возникает противоречие: с одной стороны, при RH =0 выводы источ ника закорочены и, следовательно, напряжение источника должно равняться нулю, с другой сторо ны, в соответствии с определением, напряжение источника ЭДС не зависит от тока источника, и, сле довательно, при RH =0 , когда i=∞, напряжение источника должно равняться e(t).

1-12 — Стр 2

12,Два типа элементов электрической цепи. Идеальный и реальный источники ЭДС и тока: определения, параметры. Примеры реальных источников ЭДС и тока.

1) Идеальный источник ЭДС – источник ЭДС, напряжение на зажимах которого не зависит от нагрузки (точнее, от тока , протекающего через него).

Он всегда поддерживает определённое напряжение на своих зажимах.

Внутреннее сопротивление идеального источника ЭДС равно нулю.

В источнике ЭДС напряжение положительно, когда направлено от вывода (+) к выводу (–), а величина ЭДС – наоборот, от (–) к (+).

Для идеального источника напряжения наиболее благоприятен режим ХХ, режим КЗ запрещён, т. к. при КЗ по цепи будет протекать электрический ток бесконечной величины.

Идеальный источник ЭДС является основным элементом математической модели реальных источников напряжения (электрические и солнечные батареи, аккумуляторы, различные генераторы и т. д.), которые заменяются последовательным соединением идеального источника ЭДС и активного сопротивления, равного внутреннему сопротивлению источника, которое обычно невелико (обычно меньше 1 Ом). Идеальный источник тока

Напряжение на клеммах идеального источника тока зависит только от сопротивления внешней цепи:

Мощность, отдаваемая источником тока в сеть, равна:

Так как для источника тока , напряжение и мощность, выделяемая им, неограниченно растут при росте сопротивления.

Реальный источник тока

Реальный источник тока, так же как и источник ЭДС, в линейном приближении может быть описан таким параметром, как внутреннее сопротивление . Отличие состоит в том, что чем больше внутреннее сопротивление, тем ближе источник тока к идеальному (источник ЭДС, наоборот, тем ближе к идеальному, чем меньше его внутреннее сопротивление).

Напряжение на клеммах реального источника тока равно:

Сила тока в цепи равна:

Мощность, отдаваемая реальным источником тока в сеть, равна:

2) Идеальный источник тока – это такой источник, ток которого не зависит от нагрузки (точнее, от напряжения , возникающего на его зажимах).

Он всегда поддерживает на своих зажимах определённый ток.

Внутреннее сопротивление идеального источника тока равно бесконечности, т. е. внутри такого источника электрический ток не течёт.

Для идеального источника тока наиболее благоприятен режим КЗ, режим ХХ запрещён, т. к. из-за его бесконечно большого сопротивления на выводах источника будет неограниченное по величине (бесконечное) напряжение.

Идеальный источник тока является основным элементом модели реальных источников тока, которыми можно назвать различные схемы с большим внутренним сопротивлением, обеспечивающие протекание тока на выходе (схема так называемого “токового зеркала”, устройства на основе операционных усилителей и т. д.). Такие источники заменяются параллельным соединением идеального источника тока и внутреннего сопротивления источника, которое очень велико и может достигать нескольких МОм.

Примеры

Источником тока является катушка индуктивности, по которой шёл ток от внешнего источника, в течение некоторого времени () после отключения источника. Этим объясняется искрение контактов при быстром отключении индуктивной нагрузки: стремление к сохранению тока при резком возрастании сопротивления (появление воздушного зазора) ведёт к пробою зазора.

Вторичная обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого последовательно включена в мощную линию переменного тока, может рассматриваться как почти идеальный источник тока, только не постоянного, а переменного. Поэтому размыкание вторичной цепи трансформатора тока недопустимо; вместо этого при необходимости перекоммутации в цепи вторичной обмотки без отключения линии эту обмотку предварительно шунтируют.

чем отличается друг от друга идеальный и реальный источник тока?

Во-первых, у идеального ток не зависит от нагрузки (что и означает бесконечно большой дифференциальное выходное сопротивление. Слово «дифференциальное» тут является принципиально важным) . Во-вторых, реальный источник тока хорошо работает только в ограниченном диапазоне напряжений. Скажем, в пределах напряжения питания схемы, или при напряжении на выходе, превышающем напряжение насыщения, или ниже напряжения пробоя перехода. Для идеального таких ограничений нет.

В идеальном не тратится энергия на сопротивление материала и среды.

у идеального источника собственное сопротивление равно бесконечности.

в идеальном не зависимо от нагрузки ток постоянен

Тем, что «идеальный» даёт тот ток, который анонсирован. А в жизни такого не бывает. Это примерно как «абсолютно нерастяжимая нить» или «абсолютно чёрное тело». Чисто «физическая модель» для рассчётов. Дальше начинается жизнь. С ув. Н. И.

реальный это тот который создали идеальный тот к которому стремимся т е у него в принципе характеристики заданы, а не получены.

Что такое неидеальный источник тока и неидеальный источник ЭДС?

Это когда нужно приближение математических моделей к физическим моделям — в действительности таких нет (идеальных) Вот и изображают с «дополнительным сопротивлением» в первом случае параллельно, во втором последовательно

Идеальный источник ЭДС это когда напряжение не зависит от тока нагрузки. В действительности так не бывает, поэтому к источнику ЭДС в самом простом случае ставят дополнительное сопротивление, а в более сложных моделях пытаются описать зависимость напряжения от характера тока нагрузки. Чем ближе к реальности тем сложнее модель. Идеальный источник тока это источник ток которого не зависит от сопротивления нагрузки. Все источники что не соответствуют этому утверждению не идеальны. Теоретически идеальный источник тока должен обладать бесконечной мощностью, что в реалии недостижимо. Поэтому все реальные источники не идеальны.

Когда внутреннее сопротивления источника равно нулю, его параметры не изменятся от изменения нагрузки … Вывод — у неидеального источника есть внутреннее сопротивление …

идеальный источник тока — это… Что такое идеальный источник тока?


идеальный источник тока
ideal current source

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

  • идеальный источник напряжения
  • идеальный каскад

Смотреть что такое «идеальный источник тока» в других словарях:

  • идеальный источник тока — Источник электрической энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики источники и системы электропитанияэлектротехника, основные понятия Синонимы идеальный источник электрического тока …   Справочник технического переводчика

  • Идеальный источник тока — 116. Идеальный источник тока Источник тока, внутренняя проводимость которого равна нулю Источник: ГОСТ 19880 74: Электротехника. Основные понятия. Термины и определения оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Источник тока — …   Википедия

  • идеальный источник напряжения — Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики источники и системы электропитанияэлектротехника, основные понятия Синонимы идеальный источник… …   Справочник технического переводчика

  • Идеальный источник напряжения — Рисунок 1 Обозначение источника ЭДС схемах Источник ЭДС (точнее, идеальный источник ЭДС) источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как… …   Википедия

  • идеальный источник (электрического) тока — 125 идеальный источник (электрического) тока Источник электрической энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал докуме …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • идеальный источник (электрического) напряжения — 123 идеальный источник (электрического) напряжения Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Идеальный источник (электрического) напряжения — 1. Источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий …   Телекоммуникационный словарь

  • Идеальный источник (электрического) тока — 1. Источник электрической энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий …   Телекоммуникационный словарь

  • Источник электрического тока идеальный — источник электрической энергии, электрический ток которого не зависит от напряжения на его выводах… Источник: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА . ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ. ГОСТ Р 52002 2003 (утв. Постановлением Госстандарта РФ от 09.01.2003 N 3 ст) …   Официальная терминология

  • Источник электрического напряжения идеальный — источник электрической энергии, электрическое напряжение на выводах которого не зависит от электрического тока в нем… Источник: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА . ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ. ГОСТ Р 52002 2003 (утв. Постановлением Госстандарта РФ от… …   Официальная терминология

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *