Режимы работы источников питания

ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ

Последовательное соединение элементов. При последовательном соединении элементов через все элементы протекает один и тот же ток; напряжение на входе цепи равно сумме напряжений на элементах. Последовательное соединение элементов можно заменить одним эквивалентным сопротивлением.

U=U₁+U₂+….+U_n = IR₁+IR₂+…+IR_n = I (R₁+R₂+..+R_n) = IR_экв, где R_экв.= R₁+R₂+…+R_n

Напряжение на сопротивлениях распределяется прямо пропорционально этим сопротивлениям:

U₁ : U₂:…: U_n = R₁: R₂:…: R_n

Параллельное соединение. При параллельном соединении все участки цепи соединяются к одной паре узлов и находятся под воздействием одного и того же напряжения. Ток на входе цепи равен сумме токов на параллельных участках цепи.

Параллельное соединение элементов можно заменить одним эквивалентным сопротивлением:

I=I₁+I₂+…+I_n = U/R₁+U/R₂+…+U/R_n = U/R_экв, где 1/ R_экв= 1/R₁+1/R₂+…+1/R_n

При параллельном соединении элементов токи в них распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям:

I₁: I₂:…: I_n = 1/R₁ : 1/R₂ :…: 1/R_n

Смешанное соединение. Это сочетание последовательного и параллельного соединения элементов.

Эквивалентное сопротивление для последовательно-параллельного соединения элементов:

R _экв = R₁+R₂R₃ / (R₂+R₃)

Сложное соединение. Это соединение, имеющее три и более узлов. В сложных цепях встречаются соединения сопротивлений в виде звезды и треугольника.

Формулы преобразования треугольника сопротивлений в эквивалентную трехлучевую звезду имеют вид:

, ,

Формулы обратного преобразования ветвей трехлучевой звезды в эквивалентный треугольник:

, ,

РЕЖИМЫРАБОТЫИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

Различают четыре режима работы источников питания. Е

Режим холостого хода. В режиме холостого хода концы источника разомкнуты: (R_х= ∞).

Этот режим используют для измерения ЭДС источника. Параметры режима холостого хода: I_х = 0; R_х = ∞; U_х = E; (U_х =E-Ir; r = 0; U_х = E)

Режим короткого замыкания. В режиме короткого замыкания концы источника соединены накоротко: (R_к= 0).

Ro E

Номинальный режим. Это режим работы источника питания при номинальных значениях тока и напряжения. Номинальные значения тока и напряжения приводятся в паспорте источника питания.

Согласованный режим. Это режим работы источника питания с максимальной мощностью Р=Р_mах. Такое возможно при условии, когда R_вн =R_вш. Формула мощности для согласованного режима:

P_max= I²R = E² / 4R.

E R

3. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ЭЛ ТОКА. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС В ЭЛ ЦЕПЯХ

В электротехнике существует понятие мощности источника и мощности потребителя. Мощность источника – это скорость, с которой неэлектрическая энергия в источнике преобразуется в электрическую

Р_ист. = А_ист./ t = ЕIt/t = EI

Мощность потребителя (приемника) – это скорость, с которой в приемнике электрическая энергия переходит в неэлектрическую.

Р_пот.= А/t = U I t/t =U I = I²R

В любой электрической цепи должен соблюдаться энергетический баланс – алгебраическая сумма мощностей всех источников должна быть равна арифметической сумме мощностей всех потребителей энергии: Это равенство называют балансом мощности электрической цепи:

∑ EI =∑ I²R

Если направление ЭДС источника совпадает с направлением тока, то он работает в режиме генератора, т.е. поставляет электрическую энергию в цепь. Его ЭДС имеет знак плюс. Если направление ЭДС противоположно направлению тока, то он работает в режиме потребителя, т.е. потребляет электрическую энергию. Его ЭДС имеет знак минус. В уравнении баланса мощности нужно учитывать знак ЭДС источника.