Vnější charakteristiky zdroje EMF
Vnější charakteristika odráží závislost svorkového napětí zdroje na velikosti zátěže — proud zdroje daný zátěží. Napětí svorky zdroje je menší než EMF o velikost poklesu napětí vnitřní odpor zdroje (1):
Tato rovnice odpovídá vnější charakteristice zdroje EMF (obr. 1). postaveno na dvou bodech:
1) při I = 0 E = U;
2) při U = 0 E = R0I.
Je zřejmé, že čím vyšší je napětí na svorkách zdroje EMF, tím nižší je jeho vnitřní odpor.
V ideálním zdroji EMF je R0 = 0, U = E (napětí nezávisí na velikosti zátěže). Při analýze a výpočtu obvodu však není vždy vhodné reprezentovat zdroj elektrické energie jako zdroj EMF. Pokud vnitřní odpor zdroje výrazně převyšuje vnější odpor obvodu, což se např. vyskytuje v elektronice, pak dostaneme, že proud v obvodu I = U / (R + R0) a při R0 >> R prakticky nezávisí na zátěžovém odporu. V tomto případě je zdroj energie prezentován jako zdroj proudu.
Obr. 1.
Rovnici (1) dělíme R0 (2):
Rovnice (2) odpovídá ekvivalentnímu obvodu znázorněnému na Obr. 2. Zde Ib = U / R0 a Ik = E / R0, I = Ik — Ib pak (3)
Pro ideální zdroj proudu je Rc = ∞. Proudově-napěťové charakteristiky skutečných a ideálních zdrojů proudu jsou uvedeny na Obr. 3.
Rýže. 2
Rýže. 3
Pokud neexistuje jasný rozdíl mezi hodnotami R a R0, lze jako vypočítaný ekvivalent zdroje energie použít zdroj EMF nebo proudový zdroj. V druhém případě se k určení úbytku napětí používá výraz (3).
Provozní režimy zdroje
Zdroj může pracovat v následujících režimech:
1. Jmenovitý režim je režim provozu, pro který je zdroj výrobcem navržen. Pro tento režim je v pasu zdroje uveden jmenovitý proud Inom a jmenovité napětí Unom nebo výkon Pnom.
2. Režim nečinnosti. V tomto režimu je vnější obvod odpojen od zdroje, proud zdroje je I = 0, a proto svorkové napětí zdroje je napětí naprázdno Uxx = E — viz rovnice (1).
3. Režim zkratu. Odpor obvodu vně zdroje je nulový. Proud zdroje je omezen pouze jeho vnitřním odporem. Z rovnice (1) při U = 0 získáme I = Ikz = U / R0. Pro snížení energetických ztrát ve zdroji EMF by R0 mělo být co nejmenší a v ideálním zdroji R0 = 0. Vzhledem k tomu je Ikz >> Inom a pro zdroj nepřijatelné.
4. Smluvní režim — jedná se o režim, ve kterém je maximální výkon přenášen ze zdroje k uživateli. Tento výkon můžete určit pomocí parametrů zdroje. Takže výkon přenesený do zátěže, P = I2R. P = Pmax při R = R0.Maximální výkon dodávaný uživateli je pak Pmax = E2 / 4R0. Účinnost zdroje v režimu shody nepřesahuje 50 %. což vylučuje jeho použití v průmyslové elektrotechnice. Odpovídající režim se používá v slaboproudých obvodech elektronických zařízení.