ОТЦ Тема 2 Ист. питания 25.05.2014 12

Источники. Слайд 1. Всего 12
Тема
СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ
ИСТОЧНИКОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
План темы
1. Схемы замещения источников электрической энергии
2. Преобразование схемы реального источника напряжения в
схему реального источника тока и наоборот.
3. Управляемые источники.
4. Контрольные вопросы.
Автор Останин Б.П.
Источники. Слайд 3. Всего 12
СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
При анализе электрических цепей любой реальный
источник электрической энергии можно представить как:
1. Источник напряжения
2. Источник тока
или как
+
Эту
батарейку
можно
_
представить
или как
Источник
напряжения
Источник тока
Ток в источнике электрической энергии направлен от
отрицательного вывода к положительному за счет сторонних сил,
обусловленных видом энергии, которую источник преобразует в
электрическую.
Автор Останин Б.П.
Источники. Слайд 3. Всего 12
Вольтамперные характеристики источников (ВАХ)
ВАХ строятся по двум точкам – холостого хода (ХХ) и короткого
замыкания (КЗ).
Идеальные источники
Идеальный источник напряжения
I
+
_
E
U
E
U=E
RH
U = E = const
0
I
При любом подключённом к выводам источника сопротивлении
нагрузки ЭДС остаётся неизменной. При холостом ходе (RН = ) ток
равен нулю, а при коротком замыкании (RН = 0) ток стремится к
бесконечности
I ХХ 
Автор Останин Б.П.
E
E

0
RН

I КЗ 
E
E


RH
0
Источники. Слайд 4. Всего 12
Идеальный источник тока
При любом подключённом к выводам источника сопротивлении
нагрузки ток источника остаётся неизменным. При холостом ходе
(RН = ) напряжение на выводах стремится к бесконечности, а при
коротком замыкании (RН = 0) равно нулю.
J=I
U
+
_
J
U
RH
J=I = const
0
U ХХ  R  I    I  
Автор Останин Б.П.
J
I
U КЗ  RН  I  0  I  0
Источники. Слайд 5. Всего 12
Реальные источники
Реальный источник напряжения имеет своё собственное
внутреннее сопротивление, а следовательно и своё внутреннее
падение напряжения, поэтому при изменении сопротивления
нагрузки изменяется не только ток источника напряжения, но и
напряжение на его выводах.
I
U
+
U H  E  U BH  E  rBH I
_
E
E
RH
UН
rBH
UBH
0
IКЗ I
E  U H  U BH  rBH I  RH I  (rBH  RH ) I ;
I
E
rBH  RH
Координаты точки холостого хода (RH = ): UXX = E, IXX = 0,
Координаты точки короткого замыкания (RH = 0): UКЗ = 0, I КЗ 
Автор Останин Б.П.
U
rBH
Источники. Слайд 6. Всего 12
Реальный источник тока имеет своё собственное внутреннее
сопротивление, включённое параллельно задающему источнику
тока, а следовательно, и свой внутренний ток, поэтому при
изменении сопротивления нагрузки изменяется не только ток
источника напряжения, но и напряжение на его выводах.
Реальный источник тока имеет точно такую же ВАХ, что и
источник напряжения (ведь это схемы замещения одного и того же
источника электрической энергии).
IH
U
J
rВН
RH
U
J
Н
U= rВН∙I
IBH
0
I
J
J  I BH
UH UH
1
1
 IH 

(

)U H
rBH RH
rBH RH
U XX  rBH J
Автор Останин Б.П.
I КЗ  J
Источники. Слайд 7. Всего 12
Эквивалентное преобразование схемы реального источника
напряжения в схему реального источника тока
IН
+
_
J
E
UН
rBH
IH
RH
J
IBH
UBH
E  U ВН  U  rВН I Н  RH I Н
E
 I КЗ  J
rВН
rВН
U
 I BH
rВН
UН
RH
E
rВН I H U


rВН
rВН
rВН
J  I BH  I H
Переход от одной схемы замещения к другой возможен только
для источников, внутреннее сопротивление которых имеет конечное
значение (rВН  0 и rВН  ).
Автор Останин Б.П.
Источники. Слайд 8. Всего 12
Чем меньше внутреннее сопротивление rВН, тем более пологой
является внешняя характеристика источника напряжения
(приближается к ВАХ идеального источника напряжения).
rВН 3 > rВН 2 > rВН 1
I
+
_
U
E
E
UН
rBH
ВАХ идеального источника
напряжения (rВН=0)
rВН 1
RH
UBH
0
Автор Останин Б.П.
rВН 3
rВН 2
IКЗ 3
IКЗ 2
I
Источники. Слайд 9. Всего 12
IH
J
rВН
J
IBH
UН
RH
Чем
больше
внутреннее
сопротивление rВН (чем меньше
внутренняя проводимость gВН), тем
более крутой становится внешняя
характеристика
источника
тока
(приближается к ВАХ идеального
источника тока).
U
g BH
rВН 1
UХХ 2
ВАХ идеального источника тока
(rВН = )
rВН 2
UХХ 3
1

rBH
rВН 3
rВН 1 > rВН 2 > rВН3
gВН 1 < gВН < gВН3
0
Автор Останин Б.П.
J = IКЗ IН
Источники. Слайд 10. Всего 12
Управляемые источники напряжения и тока
uУПР
е=f (uУПР)
i ВЫХ
uУПР
j=f (uУПР)
uВЫХ
iУПР
е=f (iУПР)
uВЫХ
iВЫХ
iУПР
j = f (iУПР)
К управляемым источникам относят только те, параметр
которых (напряжение или ток) зависит от действующих в
цепи токов или напряжений.
У линейно управляемых источников y=KУПР x.
Автор Останин Б.П.
Источники. Слайд 11. Всего 12
В качестве примеров, ниже показаны низкочастотные схемы
замещения биполярного и полевого транзисторов
iВЫХ
iупр
Б
uупр
h21ЭiБ
h22Э
Э
Э
З
С
uЗИ
uвых
И
Автор Останин Б.П.
К
h11Э
uвых
iВЫХ
iБ
suЗИ
gЗИ
И
Источники. Слайд 12. Всего 12
Контрольные вопросы
1. Любой реальный источник электрической энергии можно представить
схемой …
2. Ток внутри источника электрической энергии направлен …
3. При холостом ходе сопротивление нагрузки равно …
4. При коротком замыкании сопротивление нагрузки равно ...
5. Укажите, чем отличается идеальный источник напряжения (источник
ЭДС) от идеального источника тока.
6. Укажите, чем отличается идеальный источник напряжения от
реального.
7. Укажите, чем отличается идеальный источник тока от реального.
8. Поясните влияние величины внутреннего сопротивления источника
напряжения на его ВАХ.
9. Поясните влияние величины внутренней проводимости источника
тока на его ВАХ.
10. Приведите примеры управляемых источников тока.
Автор Останин Б.П.