Классификация режимов работы электрической цепи

Режим работы электрической цепи определяется изменением параметров нагрузки, в общем случае величиной сопротивления нагрузки R_н. При теоретическом анализе электрической цепи рассматривают следующие режимы работы: холостого хода, короткого замыкания и согласованный.

Режим холостого хода. В этом режиме нагрузка отключается от источника питания (R_н = ), соответственно, ток в нагрузке становится равным нулю I = 0, а напряжение U на зажимах (а, b) – равным ЭДС Е (U = U_хх = E), т. е.максимальным(рис.9). В этом случае мощность (Р = IU) от источника не потребляется.

Режим короткого замыкания. Ключ К замкнут, сопротивление нагрузки R_н = 0. В этом случае напряжение U = 0, а ток в цепи максимальный, но потребляемая от источника мощность также равна нулю.

Из анализа этих двух режимов можно определить параметры источника его ЭДС Е и внутреннее сопротивление r:

E = U_хх и .

Согласованный режим электрической цепи обеспечивает максимальную передачу активной мощности Р от источника питания к потребителю. При подключении к источнику нагрузки в цепи возникает ток , при этом на нагрузке выделяется активная мощность (3)

Для определения соотношения между сопротивлением эквивалентного источника r и сопротивлением нагрузки R_н, при котором в сопротивлении нагрузки выделяется максимальная мощность, необходимо взять первую производную мощности Р по R_н и приравнять к нулю

Отсюда следует, что согласование наступает при условии:

R_н = r. (4)

Поставив (4) в (3) получим значение максимальной мощности, которая может быть выделена в нагрузке R_н:

Соответственно, полная мощность, развиваемая источником, равна т.е. коэффициент полезного действия при согласованном режиме работы равен 0,5.

Следует отметить, что рассмотренное выше условие согласования сопротивлений источника сигнала и нагрузки справедливо для цепей постоянного тока. Для передачи максимальной мощности в цепях переменного тока необходимо согласование как активных, так и реактивных составляющих сопротивлений.

СОГЛАСОВАНИЕ ПО ШУМУ