วงจรไฟฟ้าที่มีกระแสตรง
ในวงจรเดียว วงจรไฟฟ้าที่มี EMF กระแสตรงกำกับภายในแหล่งพลังงานไฟฟ้าจากขั้วลบไปยังขั้วบวกจะกระตุ้นกระแส I ในทิศทางเดียวกัน ซึ่งถูกกำหนดโดย กฎของโอห์ม สำหรับห่วงโซ่ทั้งหมด:
I = E / (R + Rวันอังคาร),
โดยที่ R คือความต้านทานของวงจรภายนอกซึ่งประกอบด้วยตัวรับและสายเชื่อมต่อ RW คือความต้านทานของวงจรภายในที่มีแหล่งกำเนิดพลังงานไฟฟ้า
หากความต้านทานขององค์ประกอบทั้งหมดของวงจรไฟฟ้าไม่ขึ้นอยู่กับค่าและทิศทางของกระแสและ EMF ก็จะเรียกว่าเส้นตรงเช่นเดียวกับวงจร
ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงเชิงเส้นวงเดียวที่มีแหล่งพลังงานไฟฟ้าแหล่งเดียว กระแสไฟฟ้าจะแปรผันโดยตรงกับ EMF และแปรผกผันกับความต้านทานรวมของวงจร
ข้าว. 1. แผนผังวงจรไฟฟ้ากระแสตรงวงจรเดียว
จากสูตรข้างต้น จะได้ว่า E — RwI = RI โดยที่ I = (E — PvI) / R หรือ I = U / R โดยที่ U = E — RwI คือแรงดันของแหล่งพลังงานไฟฟ้า ซึ่งกำกับมาจาก ขั้วบวกกับขั้วลบ
นิพจน์ I = U / R คือ กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรไปยังขั้วต่อที่ใช้แรงดันไฟฟ้า U ซึ่งตรงกับทิศทางของกระแส I ที่ตำแหน่งเดียวกัน
แรงดันเทียบกับกระแส U(I) ที่ E = const และ RW = const เรียกว่าลักษณะภายนอกหรือโวลต์-แอมแปร์ของแหล่งพลังงานไฟฟ้าเชิงเส้น (รูปที่ 2) ตามที่เป็นไปได้สำหรับกระแส I ใดๆ ที่จะกำหนด แรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน ยู และตามสูตร ที่ระบุด้านล่าง — คำนวณกำลังของเครื่องรับพลังงานไฟฟ้า:
P2 = RI2 = E2R / (R + Rวันอังคาร)2,
แหล่งพลังงานไฟฟ้า:
P1 = (R + Rวันอังคาร) Az2 = E2 / (R + Rวันอังคาร)
และประสิทธิภาพของการติดตั้งในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง:
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
ข้าว. 2. ลักษณะภายนอก (โวลต์แอมแปร์) ของแหล่งพลังงานไฟฟ้า
จุด X ของลักษณะแรงดันกระแสของแหล่งพลังงานไฟฟ้าสอดคล้องกับโหมดเดินเบา (x.x.) ในวงจรเปิด เมื่อกระแส Azx = 0 และแรงดัน Ux = E
จุด H กำหนดโหมดเล็กน้อยหากแรงดันและกระแสสอดคล้องกับค่าเล็กน้อยของ Unom และ Aznom ที่ระบุในหนังสือเดินทางของแหล่งพลังงานไฟฟ้า
จุด K แสดงลักษณะของโหมดลัดวงจร (ลัดวงจร) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อขั้วของแหล่งพลังงานไฟฟ้าเชื่อมต่อกันซึ่งความต้านทานภายนอก R =0 ในกรณีนี้จะเกิดกระแสลัดวงจร Azk = E / Rwatt ซึ่งสูงกว่า Aznom ปัจจุบันเล็กน้อยเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่า ความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิด พลังงานไฟฟ้า Rw < Rในโหมดนี้ แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของแหล่งพลังงานไฟฟ้า Uk = 0
จุด C สอดคล้องกับโหมดการจับคู่ที่ความต้านทานของวงจรภายนอก R เท่ากับความต้านทานของแหล่งพลังงานไฟฟ้า Rwatt เป้าหมายภายใน ในโหมดนี้มีกระแส Ic = E / 2R พลังงานของวงจรภายนอกสอดคล้องกับพลังงานสูงสุด P2max = E2 / 4RW และประสิทธิภาพ (ประสิทธิภาพ) ของการติดตั้ง ηc = 0.5
ระบอบสัญญาที่:
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 และ Ic = E / 2R = I
ข้าว. 3. กราฟของการพึ่งพาพลังงานสัมพัทธ์ของเครื่องรับพลังงานไฟฟ้าและประสิทธิภาพของการติดตั้งกับความต้านทานสัมพัทธ์ของเครื่องรับ
ในโรงไฟฟ้า โหมดของวงจรไฟฟ้าแตกต่างกันอย่างมากจากโหมดการประสานงานและมีลักษณะเป็นกระแส I << Ic เนื่องจากความต้านทานของเครื่องรับ R Rvat ซึ่งเป็นผลมาจากการทำงานของระบบดังกล่าวที่มีประสิทธิภาพสูง
การศึกษาปรากฏการณ์ในวงจรไฟฟ้านั้นง่ายขึ้นโดยการแทนที่ด้วยวงจรสมมูล - แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่มีองค์ประกอบในอุดมคติ ซึ่งแต่ละองค์ประกอบมีลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์หนึ่งและพารามิเตอร์ที่นำมาจากพารามิเตอร์ขององค์ประกอบที่กวาด ไดอะแกรมเหล่านี้สะท้อนถึงคุณสมบัติของวงจรไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ และหากตรงตามเงื่อนไขบางประการ จะช่วยอำนวยความสะดวกในการวิเคราะห์สภาพไฟฟ้าของวงจรไฟฟ้า
ในวงจรสมมูลที่มีองค์ประกอบแอคทีฟ จะใช้แหล่ง EMF ในอุดมคติและแหล่งกระแสในอุดมคติ
แหล่งกำเนิด EMF ในอุดมคติที่โดดเด่นด้วย EMF คงที่, E และความต้านทานภายในเท่ากับศูนย์ ซึ่งเป็นผลมาจากกระแสของแหล่งดังกล่าวถูกกำหนดโดยความต้านทานของเครื่องรับที่เชื่อมต่อ และไฟฟ้าลัดวงจรทำให้เกิดกระแสและพลังงานในทางทฤษฎี พุ่งไปที่มูลค่ามหาศาลอย่างไม่มีที่สิ้นสุด
แหล่งพลังงานในอุดมคติถูกกำหนดให้มีความต้านทานภายในที่พุ่งไปที่ค่าที่มากอย่างไม่สิ้นสุดและ Azdo กระแสคงที่โดยไม่คำนึงถึงแรงดันที่ขั้วของมัน เท่ากับกระแสลัดวงจร ซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นไม่จำกัดของโหลดที่เชื่อมต่อกับ แหล่งที่มามาพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าและพลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่จำกัดในทางทฤษฎี
ข้าว. 4. วงจรสำรองสำหรับวงจรไฟฟ้าที่มีแหล่งพลังงานไฟฟ้าจริงและตัวต้านทาน a - พร้อมแหล่ง EMF ในอุดมคติ b - พร้อมแหล่งกระแสในอุดมคติ
แหล่งพลังงานไฟฟ้าจริงที่มี EMF E, ความต้านทานภายใน Rvn และกระแสลัดวงจร Ic สามารถแสดงด้วยวงจรสมมูลที่รวมถึงแหล่งกำเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในอุดมคติหรือแหล่งกระแสในอุดมคติ ตามลำดับ โดยมีองค์ประกอบตัวต้านทานเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน ซึ่งแสดงลักษณะเฉพาะ พารามิเตอร์ภายในของแหล่งจริงและการจำกัดพลังงานของเครื่องรับที่เชื่อมต่อ (รูปที่ 4, a, b)
แหล่งพลังงานไฟฟ้าที่แท้จริงทำงานในระบอบการปกครองที่ใกล้เคียงกับระบอบการปกครองของแหล่ง EMF ในอุดมคติ หากความต้านทานของเครื่องรับมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับความต้านทานภายในของแหล่งจริง เช่น เมื่ออยู่ในระบอบการปกครองใกล้กับโหมดไม่ได้ใช้งาน
ในกรณีที่โหมดการทำงานใกล้เคียงกับโหมด ไฟฟ้าลัดวงจร, แหล่งจริงเข้าใกล้แหล่งกระแสในอุดมคติ เนื่องจากความต้านทานของเครื่องรับมีค่าน้อยเมื่อเทียบกับความต้านทานภายในของแหล่งจริง
