Características externas de la fuente EMF
La característica externa refleja la dependencia del voltaje del terminal de la fuente con la magnitud de la carga: la corriente de la fuente proporcionada por la carga. El voltaje del terminal de la fuente es menor que el EMF por la cantidad de caída de voltaje resistencia interna de la fuente (1):
Esta ecuación corresponde a la característica externa de la fuente EMF (Fig. 1). construido sobre dos puntos:
1) en I = 0 E = U;
2) en U = 0 E = R0I.
Obviamente, cuanto mayor sea el voltaje en los terminales de la fuente EMF, menor será su resistencia interna.
En una fuente EMF ideal, R0 = 0, U = E (el voltaje no depende de la magnitud de la carga). Sin embargo, al analizar y calcular un circuito, no siempre es conveniente representar la fuente de energía eléctrica como una fuente de CEM. Si la resistencia interna de la fuente supera significativamente la resistencia externa del circuito, lo que, por ejemplo, ocurre en la electrónica, obtenemos que la corriente en el circuito I = U / (R + R0) y en R0 >> R prácticamente no depende de la resistencia de la carga. En este caso, la fuente de energía se presenta como una fuente de corriente.
Higo. 1.
Dividimos la ecuación (1) por R0 (2):
La ecuación (2) corresponde al circuito equivalente que se muestra en la Fig. 2. Aquí Ib = U / R0 e Ik = E / R0, I = Ik — Ib luego (3)
Para una fuente de corriente ideal, Rc = ∞. Las características de corriente-voltaje de las fuentes de corriente real e ideal se muestran en la Fig. 3.
Arroz. 2
Arroz. 3
Cuando no hay una distinción clara entre los valores de R y R0, se puede usar una fuente EMF o una fuente de corriente como el equivalente calculado de la fuente de energía. En este último caso, se utiliza la expresión (3) para determinar la caída de tensión.
Modos de funcionamiento de la fuente
La fuente puede funcionar en los siguientes modos:
1. El modo nominal es el modo de funcionamiento para el que el fabricante ha diseñado la fuente. Para este modo, la corriente nominal Inom y la tensión nominal Unom o la potencia Pnom se indican en el pasaporte de la fuente.
2. Modo inactivo. En este modo, el circuito externo está desconectado de la fuente, la corriente de la fuente es I = 0 y, por lo tanto, el voltaje del terminal de la fuente es el voltaje del circuito abierto Uxx = E; consulte la ecuación (1).
3. Modo de cortocircuito. La resistencia del circuito externo a la fuente es cero. La fuente de corriente está limitada solo por su resistencia interna. De la ecuación (1) en U = 0 obtenemos I = Ikz = U / R0. Para reducir las pérdidas de energía en la fuente EMF, R0 debe ser lo más pequeño posible, y en una fuente ideal R0 = 0. Dado esto, Ikz >> Inom y es inaceptable para la fuente.
4. Modo de contrato: este es un modo en el que la potencia máxima se transmite desde la fuente al usuario. Puede determinar esta potencia a través de los parámetros de la fuente. Entonces, la potencia transferida a la carga, P = I2R. P = Pmáx en R = R0.Entonces la potencia máxima entregada al usuario es Pmax = E2 / 4R0. La eficiencia de la fuente en modo de cumplimiento no supera el 50%. lo que excluye su uso en ingeniería eléctrica industrial. El modo correspondiente se utiliza en circuitos de baja corriente de dispositivos electrónicos.