Схемы замещения источников электрической энергии постоянного тока

Источники электрической энергии с известными значениями Э.Д.С. Е и внутреннего сопротивления r могут быть представлены схемой замещения с источником Э.Д.С. или схемой замещения с источником тока. Та­кие схемы состоят из трех идеальных элементов — идеального источника Э.Д.С., идеального источника тока и резистивного элемента.

Идеальным источником Э.Д.С. называют источ­ник, величина Э.Д.С. которого не зависит от тока нагрузки: Е = соnst, а внутреннее сопротивление r = 0. Напряжение U на его внешних зажимах также не зависит от тока нагрузки и равно Е или U = Е.

Идеальным источником тока называют источник, величина тока которого не зависит от напряжения и рав­на току короткого замыкания Iк источника.

График зависимости напряжения U от тока I источника пита­ния будем называть внешней вольт-амперной характеристикой (в. а. х.) источника, а график зависимости тока от напряжения — внешней ампер-вольтной характеристикой (а.в.х.) источника.

Идеальные источники Э.Д.С. и тока являются источниками бес­конечной мощности, так как при увеличении тока в первом и напря­жения во втором источнике их мощности могут возрастать теоре­тически до бесконечности.

Для реальных источников электрической энергии называют схему, состоя­щую из последовательно соединенных идеального источника Э.Д.С.

Схемой замещения с источником тока называют схему, состоящую из параллельно соединенных идеального источника тока и резистивного элемента, сопротивление r которого равно внутреннему сопротивлению источника.

Эти схемы составляют на основе закона сохранения энергии, согласно которому мощность P, развиваемая источником, равна мощности P_н, отдаваемой источником во внешнюю цепь и мощности потерь внутри источника:

 

Уравнение является уравнением баланса мощности источника. Независимо от схемы замещения источника. Независимо от схемы замещения источника равны для последовательной схемы и , а для параллельной схемы и . Подставляя эти значения мощностей в Р, получим уравнения баланса мощностей источников:

для последовательной схемы замещения

 

,

 

для параллельной схемы замещения

.

Разделив каждый их членов уравнений на I и U, получим уравнения электрического состояния:

.

Основной является последовательная схема замещения. По каждому из элементов этой схемы проходит реальный ток нагрузки. Мощность является реальной электрической мощностью, характеризующей процесс преобразования какого-либо вида энергии в электрическую энергию. Схема замещения с источником тока является расчетной схемой.

Реальные источники Э.Д.С. работают в режимах, близких к режиму (), когда внутренние сопротивления источника малы по сравнению с сопротивлениями приемников.