Режими роботи електричного кола

Режими роботи як окремих елементів, так і всього електричного кола характеризується значеннями струму і напруги.

Зобразимо найпростіше електричне коло. Його можна розглядати як пасивний і активний двополюсники (рис. 5.41). До такого вигляду можна звести схему будь-якої складності. Складемо рівняння за другим зако-ном Кірхгофа:

, (5.33)

де , - опір відповідно навантаження та внутрішній джерела.

Рис.5.41

Нагадаємо, що – напруга, яка діє на споживач (тобто опір навантаження ), а – внутрішній спад напруги всередині джерела. Отже, із рівняння 5.33 дістанемо

. (5.34)

Рівняння (5.34) виражає залежність напруги на затискачах зовніш-ньої частини кола від струму в ньому і є рівнянням зовнішньої характеристики джерела ЕРС. За умов і залежність є лі-нійною.

Змінюючи від (розрив кола) до нуля (коротке замикання), дістаємо зовнішню характеристику (рис. 5.42).

1. Режим холостого ходу.

При струм у колі дорівнює нулю (); отже, із рівняння (5.34) дістаємо

(5.35)

Рис.5.42

2. Режим короткого замикання.

При струм у колі згідно з (5.33)

(5.36)

називають струмом короткого замикання. При цьому напруга на затискачах споживача (оскільки , то й сам споживач фактично відсутній).

При живленні споживачів від джерела ЕРС , а за цієї умови струм короткого замикання може набути дуже великих значень. Це є аварійний режим для більшості електроустановок.

3. Номінальний режим.

Джерело електричної енергії (або який-небудь електричний пристрій) працює при значеннях струму і напруги, які зазначені в паспорті даного пристрою. Це розрахункові струм і напруга, які називають номінальними: , . При цьому і всі інші параметри (наприклад, потужність ) та-кож будуть номінальними. Цей режим відповідає найвигіднішим умовам роботи пристрою з точки зору економічності. При роботі в цьому режимі пристрій матиме найбільші довговічність і надійність роботи.

4. Узгоджений режим роботи джерела ЕРС і зовнішньої частини кола настає тоді, коли

, (5.37) тобто опір зовнішньої частини кола дорівнює внутрішньому опору джерела енергії.

При цьому згідно з (5.33) струм у колі

. (5.38)

Згідно з (5.36) . Отже, . (5.39)

ЕРС джерела врівноважується двома однаковими за значенням спадами напруг на внутрішній і зовнішній частинах кола, тобто

. (5.40)