Elektriskās ķēdes ar līdzstrāvu
Vienā ķēdē Elektriskā ķēde ar līdzstrāvu EML, kas virzīta elektriskās enerģijas avota iekšpusē no negatīvā pola uz pozitīvo, ierosina strāvu I tādā pašā virzienā, ko nosaka Oma likums visai ķēdei:
I = E / (R + R Otrdiena),
kur R ir ārējās ķēdes, kas sastāv no uztvērēja un savienojošiem vadiem, pretestība, RW ir iekšējās ķēdes pretestība, kas ietver elektriskās enerģijas avotu.
Ja visu elektriskās ķēdes elementu pretestības nav atkarīgas no strāvas un EML vērtības un virziena, tad tos, kā arī pašu ķēdi sauc par lineāriem.
Viencilpas lineārā līdzstrāvas elektriskā ķēdē ar vienu elektroenerģijas avotu strāva ir tieši proporcionāla EMF un apgriezti proporcionāla ķēdes kopējai pretestībai.
Rīsi. 1. Viena ķēdes elektriskās ķēdes shēma ar līdzstrāvu
No iepriekš minētās formulas izriet, ka E — RwI = RI, kur I = (E — PvI) / R vai I = U / R, kur U = E — RwI ir elektriskās enerģijas avota spriegums, kas tiek virzīts no pozitīvais pols uz negatīvo polu.
Izteiksme I = U / R ir Oma likums ķēdes posmam, uz spailēm, kurām tiek pielikts spriegums U, kas sakrīt virzienā ar strāvu I tajā pašā vietā.
Spriegumu pret strāvu U(I) pie E = const un RW = const sauc par lineāra elektriskās enerģijas avota ārējo jeb voltampēru raksturlielumu (2. att.), saskaņā ar kuru jebkura strāva I var noteikt atbilstošo spriegumu U un saskaņā ar tālāk norādītajām formulām aprēķina elektroenerģijas uztvērēja jaudu:
P2 = RI2 = E2R / (R + Rotrdiena)2,
elektriskās enerģijas avots:
P1 = (R + R Otrdiena) Az2 = E2 / (R + R Otrdiena)
un instalācijas efektivitāte līdzstrāvas ķēdēs:
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
Rīsi. 2. Elektriskās enerģijas avota ārējais (volt-ampērs) raksturlielums
Elektroenerģijas avota strāvas-sprieguma raksturlīknes punkts X atbilst dīkstāves režīmam (x.x.) Atvērtā ķēdē, kad strāva Azx = 0 un spriegums Ux = E.
Punkts H nosaka nominālo režīmu, ja spriegums un strāva atbilst to nominālajām vērtībām Unom un Aznom, kas norādītas elektroenerģijas avota pasē.
Punkts K raksturo īssavienojuma režīmu (īssavienojumu), kas rodas, savstarpēji savienojot elektriskās enerģijas avota spailes, kurā ārējā pretestība R =0. Šajā gadījumā rodas īssavienojuma strāva Azk = E / Rwatt, kas ir reizes lielāka par nominālo strāvu Aznom tāpēc, ka avota iekšējā pretestība elektriskā enerģija Rw <R.Šajā režīmā spriegums pie elektriskās enerģijas avota spailēm Uk = 0.
Punkts C atbilst saskaņotajam režīmam, kurā ārējās ķēdes R pretestība ir vienāda ar iekšējā mērķa Rvata elektriskās enerģijas avota pretestību. Šajā režīmā ir strāva Ic = E / 2R, ārējās ķēdes jauda atbilst lielākajai jaudai P2max = E2 / 4RW un iekārtas efektivitātei (efektivitātei) ηc = 0,5.
Līguma režīms, kur:
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 un Ic = E / 2R = I
Rīsi. 3. Elektriskās enerģijas uztvērēja relatīvās jaudas un iekārtas efektivitātes atkarību grafiki no uztvērēja relatīvās pretestības.
Elektrostacijās elektrisko ķēžu režīmi būtiski atšķiras no koordinētā režīma un tos raksturo strāvas I << Ic uztvērēju R Rvat pretestību dēļ, kā rezultātā šādu sistēmu darbība norit ar augstu efektivitāti.
Parādību izpēte elektriskajās ķēdēs tiek vienkāršota, aizstājot tās ar līdzvērtīgām shēmām — matemātiskiem modeļiem ar ideāliem elementiem, no kuriem katru raksturo viens un parametri, kas ņemti no slaucamo elementu parametriem. Šīs diagrammas pilnībā atspoguļo elektrisko ķēžu īpašības un, ja ir izpildīti noteikti nosacījumi, atvieglo elektrisko ķēžu elektriskā stāvokļa analīzi.
Līdzvērtīgās shēmās ar aktīviem elementiem tiek izmantots ideāls EMF avots un ideāls strāvas avots.
Ideāls EML avots, ko raksturo nemainīgs EMF, E un iekšējā pretestība, kas vienāda ar nulli, kā rezultātā šāda avota strāvu nosaka pievienoto uztvērēju pretestība, un īssavienojums teorētiski izraisa strāvu un jaudu. tiecas uz bezgalīgi lielu vērtību.
Ideālam barošanas avotam tiek piešķirta iekšējā pretestība, kas tiecas uz bezgalīgi lielu vērtību, un nemainīga strāva Azdo neatkarīgi no sprieguma tā spailēs, kas vienāda ar īssavienojuma strāvu, kā rezultātā neierobežots palielinās slodze, kas savienota ar avotu pavada teorētiski neierobežots sprieguma un jaudas pieaugums.
Rīsi. 4. Rezerves shēmas elektriskajai ķēdei ar reālu elektriskās enerģijas avotu un rezistoru, a - ar ideālu EML avotu, b - ar ideālu strāvas avotu.
Reālus elektriskās enerģijas avotus ar EMF E, iekšējo pretestību Rvn un īsslēguma strāvu Ic var attēlot ar līdzvērtīgām shēmām, kas ietver attiecīgi ideālu emf avotu vai ideālu strāvas avotu ar virknē un paralēli savienotiem pretestības elementiem, kas raksturo reāla avota iekšējie parametri un pieslēgto uztvērēju jaudas ierobežošana (4. att., a, b).
Reālie elektriskās enerģijas avoti darbojas režīmos, kas ir tuvu ideālo EML avotu režīmam, ja uztvērēju pretestība ir liela, salīdzinot ar reālo avotu iekšējo pretestību, t.i., kad tie atrodas dīkstāves režīmam tuvu režīmos.
Gadījumos, kad darbības režīmi ir tuvu režīmam īssavienojums, reālie avoti tuvojas ideāliem strāvas avotiem, jo uztvērēju pretestība ir maza salīdzinājumā ar reālo avotu iekšējo pretestību.
