Circuitos elétricos com corrente contínua
Em um único circuito Um circuito elétrico com uma corrente contínua EMF direcionada dentro da fonte de energia elétrica do polo negativo para o positivo excita uma corrente I na mesma direção, que é determinada por lei de ohm para toda a cadeia:
I = E / (R + RTuesday),
onde R é a resistência do circuito externo composto pelo receptor e fios de conexão, RW é a resistência do circuito interno que inclui a fonte de energia elétrica.
Se as resistências de todos os elementos do circuito elétrico não dependem do valor e da direção da corrente e do EMF, elas, assim como o próprio circuito, são chamadas de lineares.
Em um circuito elétrico DC linear de loop único com uma única fonte de energia elétrica, a corrente é diretamente proporcional ao EMF e inversamente proporcional à resistência total do circuito.
Arroz. 1. Diagrama de um circuito elétrico de circuito único com corrente contínua
Da fórmula acima segue que E — RwI = RI, onde I = (E — PvI) / R ou I = U / R, onde U = E — RwI é a tensão da fonte de energia elétrica, que é direcionada de o pólo positivo para o pólo negativo.
Expressão I = U / R é Lei de Ohm para uma seção de um circuito, aos terminais aos quais é aplicada uma tensão U, coincidindo na direção com a corrente I no mesmo local.
Tensão versus corrente U(I) em E = const e RW = const é chamada de característica externa ou volt-ampère de uma fonte linear de energia elétrica (Fig. 2), segundo a qual é possível para qualquer corrente I determinar a tensão correspondente U e de acordo com as fórmulas , dadas abaixo - calcule a potência do receptor de energia elétrica:
P2 = RI2 = E2R / (R + RTuesday)2,
fonte de energia elétrica:
P1 = (R + RTuesday) Az2 = E2 / (R + RTuesday)
e a eficiência da instalação em circuitos DC:
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
Arroz. 2. Característica externa (volt-ampère) da fonte de energia elétrica
O ponto X da característica corrente-tensão da fonte de energia elétrica corresponde ao modo inativo (x.x.) Em circuito aberto, quando a corrente Azx = 0 e a tensão Ux = E.
O ponto H determina o modo nominal se a tensão e a corrente corresponderem aos seus valores nominais Unom e Aznom, dados no passaporte da fonte de energia elétrica.
O ponto K caracteriza o modo de curto-circuito (curto-circuito), que ocorre quando os terminais da fonte de energia elétrica são conectados entre si, em que a resistência externa R = 0. Nesse caso, ocorre uma corrente de curto-circuito Azk = E / Rwatt, que é vezes maior que a corrente nominal Aznom devido ao fato de resistência interna da fonte energia elétrica Rw <R.Neste modo, a tensão nos terminais da fonte de energia elétrica Uk = 0.
O ponto C corresponde ao modo combinado onde a resistência do circuito externo R é igual à resistência da fonte de energia elétrica alvo Rwatt interna. Neste modo, existe uma corrente Ic = E / 2R, a potência do circuito externo corresponde à maior potência P2max = E2 / 4RW e a eficiência (eficiência) da instalação ηc = 0,5.
Regime contratual onde:
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 e Ic = E / 2R = I
Arroz. 3. Gráficos das dependências da potência relativa do receptor de energia elétrica e da eficiência da instalação na resistência relativa do receptor
Nas usinas, os modos dos circuitos elétricos diferem significativamente do modo coordenado e são caracterizados por correntes I << Ic devido às resistências dos receptores R Rvat, pelo que a operação de tais sistemas ocorre com alta eficiência.
O estudo dos fenômenos em circuitos elétricos é simplificado substituindo-os por circuitos equivalentes - modelos matemáticos com elementos ideais, cada um dos quais é caracterizado por um e os parâmetros retirados dos parâmetros dos elementos varridos. Esses diagramas refletem totalmente as propriedades dos circuitos elétricos e, se certas condições forem atendidas, facilitam uma análise da condição elétrica dos circuitos elétricos.
Em circuitos equivalentes com elementos ativos, uma fonte ideal de EMF e uma fonte ideal de corrente são usadas.
Uma fonte EMF ideal caracterizada por um EMF constante, E e uma resistência interna igual a zero, como resultado da qual a corrente de tal fonte é determinada pela resistência dos receptores conectados, e um curto-circuito causa corrente e potência teoricamente tendendo a um valor infinitamente grande.
Uma fonte de energia ideal recebe uma resistência interna tendendo a um valor infinitamente grande e uma corrente constante Azdo, independentemente da tensão em seus terminais, igual à corrente de curto-circuito, como resultado de um aumento ilimitado na carga conectada ao fonte é acompanhada por um aumento teoricamente ilimitado de tensão e potência.
Arroz. 4. Circuitos de backup para um circuito elétrico com uma fonte real de energia elétrica e um resistor, a - com uma fonte ideal de EMF, b - com uma fonte ideal de corrente.
Fontes reais de energia elétrica com EMF E, resistência interna Rvn e corrente de curto-circuito Ic podem ser representadas por circuitos equivalentes que incluem uma fonte de fem ideal ou uma fonte de corrente ideal, respectivamente, com elementos resistivos conectados em série e em paralelo, que caracterizam os parâmetros internos de uma fonte real e limitando a potência dos receptores conectados (Fig. 4, a, b).
As fontes reais de energia elétrica operam em regimes próximos ao regime das fontes ideais de EMF, se a resistência dos receptores for grande comparada à resistência interna das fontes reais, ou seja, quando estiverem em regimes próximos ao modo inativo.
Nos casos em que os modos de operação estão próximos do modo curto circuito, as fontes reais se aproximam das fontes de corrente ideais porque a resistência dos receptores é pequena em comparação com a resistência interna das fontes reais.
