Circuits électriques à courant continu
Dans un seul circuit Un circuit électrique avec un courant continu EMF dirigé à l'intérieur de la source d'énergie électrique du pôle négatif au positif excite un courant I de même sens, qui est déterminé par Loi d'Ohm pour toute la chaîne :
I = E / (R + Rmardi),
où R est la résistance du circuit externe composé du récepteur et des fils de connexion, RW est la résistance du circuit interne qui comprend la source d'énergie électrique.
Si les résistances de tous les éléments du circuit électrique ne dépendent pas de la valeur et de la direction du courant et de la FEM, alors elles, ainsi que le circuit lui-même, sont appelées linéaires.
Dans un circuit électrique CC linéaire à boucle unique avec une seule source d'énergie électrique, le courant est directement proportionnel à la FEM et inversement proportionnel à la résistance totale du circuit.
Riz. 1. Schéma d'un circuit électrique à circuit unique à courant continu
De la formule ci-dessus, il s'ensuit que E - RwI = RI, où I = (E - PvI) / R ou I = U / R, où U = E - RwI est la tension de la source d'énergie électrique, qui est dirigée de le pôle positif au pôle négatif.
L'expression I = U / R est Loi d'Ohm pour une section d'un circuit, aux bornes auxquelles est appliquée une tension U, de sens confondu avec le courant I au même endroit.
La tension en fonction du courant U(I) à E = const et RW = const est appelée la caractéristique externe ou volt-ampère d'une source linéaire d'énergie électrique (Fig. 2), selon laquelle il est possible pour tout courant I de déterminer la tension correspondante U et selon les formules , données ci-dessous — calculer la puissance du récepteur d'énergie électrique :
P2 = RI2 = E2R / (R + Rmardi)2,
source d'énergie électrique :
P1 = (R + Rmardi) Az2 = E2 / (R + Rmardi)
et le rendement de l'installation dans les circuits à courant continu :
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
Riz. 2. Caractéristique externe (volt-ampère) de la source d'énergie électrique
Le point X de la caractéristique courant-tension de la source d'énergie électrique correspond au mode repos (x.x.) en circuit ouvert, lorsque le courant Azx = 0 et la tension Ux = E.
Le point H détermine le mode nominal si la tension et le courant correspondent à leurs valeurs nominales Unom et Aznom, données dans le passeport de la source d'énergie électrique.
Le point K caractérise le mode de court-circuit (court-circuit), qui se produit lorsque les bornes de la source d'énergie électrique sont connectées les unes aux autres, dans lequel la résistance externe R =0. Dans ce cas, un courant de court-circuit Azk = E / Rwatt se produit, qui est fois supérieur au courant nominal Aznom en raison du fait que résistance interne de la source énergie électrique Rw <R.Dans ce mode, la tension aux bornes de la source d'énergie électrique Uk = 0.
Le point C correspond au mode adapté où la résistance du circuit externe R est égale à la résistance de la cible interne Rwatt source d'énergie électrique. Dans ce mode, il existe un courant Ic = E/2R, la puissance du circuit externe correspond à la puissance la plus élevée P2max = E2/4RW et le rendement (rendement) de l'installation ηc = 0,5.
Régime contractuel où :
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 et Ic = E / 2R = I
Riz. 3. Graphiques des dépendances de la puissance relative du récepteur d'énergie électrique et de l'efficacité de l'installation sur la résistance relative du récepteur
Dans les centrales électriques, les modes des circuits électriques diffèrent considérablement du mode coordonné et sont caractérisés par des courants I << Ic dus aux résistances des récepteurs R Rvat, grâce à quoi le fonctionnement de ces systèmes se déroule avec un rendement élevé.
L'étude des phénomènes dans les circuits électriques est simplifiée en les remplaçant par des circuits équivalents - des modèles mathématiques avec des éléments idéaux, dont chacun est caractérisé par un et les paramètres tirés des paramètres des éléments balayés. Ces diagrammes reflètent pleinement les propriétés des circuits électriques et, si certaines conditions sont remplies, facilitent une analyse de l'état électrique des circuits électriques.
Dans des circuits équivalents avec des éléments actifs, une source EMF idéale et une source de courant idéale sont utilisées.
Une source EMF idéale caractérisée par une EMF constante, E, et une résistance interne égale à zéro, à la suite de quoi le courant d'une telle source est déterminé par la résistance des récepteurs connectés, et un court-circuit provoque théoriquement du courant et de la puissance tendant vers une valeur infiniment grande.
Une source d'alimentation idéale se voit attribuer une résistance interne tendant vers une valeur infiniment grande et un courant constant Azdo quelle que soit la tension à ses bornes, égal au courant de court-circuit, d'où une augmentation illimitée de la charge connectée au source s'accompagne d'une augmentation théoriquement illimitée de la tension et de la puissance.
Riz. 4. Circuits de secours pour un circuit électrique avec une source réelle d'énergie électrique et une résistance, a - avec une source idéale d'EMF, b - avec une source idéale de courant.
Les sources réelles d'énergie électrique avec EMF E, la résistance interne Rvn et le courant de court-circuit Ic peuvent être représentées par des circuits équivalents comprenant une source de force électromotrice idéale ou une source de courant idéale, respectivement, avec des éléments résistifs connectés en série et en parallèle, qui caractérisent les paramètres internes d'une source réelle et limitant la puissance des récepteurs connectés (Fig. 4, a, b).
Les sources réelles d'énergie électrique fonctionnent dans des régimes proches du régime des sources CEM idéales, si la résistance des récepteurs est grande par rapport à la résistance interne des sources réelles, c'est-à-dire lorsqu'elles sont dans des régimes proches du mode veille.
Dans les cas où les modes de fonctionnement sont proches du mode court-circuit, les sources réelles se rapprochent des sources de courant idéales car la résistance des récepteurs est faible par rapport à la résistance interne des sources réelles.
