Circuitos eléctricos con corriente continua
En un solo circuito Un circuito eléctrico con una corriente continua EMF dirigida dentro de la fuente de energía eléctrica del polo negativo al positivo excita una corriente I en la misma dirección, que está determinada por Ley de Ohm para toda la cadena:
I = E / (R + Rmartes),
donde R es la resistencia del circuito externo que consta del receptor y los cables de conexión, RW es la resistencia del circuito interno que incluye la fuente de energía eléctrica.
Si las resistencias de todos los elementos del circuito eléctrico no dependen del valor y la dirección de la corriente y el EMF, entonces, al igual que el circuito en sí, se denominan lineales.
En un circuito eléctrico de CC lineal de bucle único con una sola fuente de energía eléctrica, la corriente es directamente proporcional a la FEM e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito.
Arroz. 1. Diagrama de un circuito eléctrico de un solo circuito con corriente continua.
De la fórmula anterior se deduce que E — RwI = RI, donde I = (E — PvI) / R o I = U / R, donde U = E — RwI es el voltaje de la fuente de energía eléctrica, que se dirige desde el polo positivo al polo negativo.
Expresión I = U / R es Ley de Ohm para una sección de un circuito, a los terminales a los que se les aplica una tensión U, coincidiendo en sentido con la corriente I en el mismo sitio.
La tensión frente a la corriente U(I) en E = constante y RW = constante se denomina característica externa o de voltios-amperios de una fuente lineal de energía eléctrica (Fig. 2), según la cual es posible que cualquier corriente I determine la voltaje correspondiente U y de acuerdo con las fórmulas , dadas a continuación, calcule la potencia del receptor de energía eléctrica:
P2 = RI2 = E2R / (R + Rmartes)2,
fuente de energía eléctrica:
P1 = (R + RMartes) Az2 = E2 / (R + RMartes)
y la eficiencia de la instalación en circuitos DC:
η = P2 / P1 = R / (R + Rwt) = 1 / (1 + RWt / R)
Arroz. 2. Característica externa (voltio-amperio) de la fuente de energía eléctrica
El punto X de la característica corriente-tensión de la fuente de energía eléctrica corresponde al modo reposo (x.x.) en circuito abierto, cuando la corriente Azx = 0 y la tensión Ux = E.
El punto H determina el modo nominal si el voltaje y la corriente corresponden a sus valores nominales Unom y Aznom, dados en el pasaporte de la fuente de energía eléctrica.
El punto K caracteriza el modo de cortocircuito (cortocircuito), que ocurre cuando los terminales de la fuente de energía eléctrica están conectados entre sí, en los que la resistencia externa R =0. En este caso, se produce una corriente de cortocircuito Azk = E / Rwatt, que es veces superior a la corriente nominal Aznom debido a que resistencia interna de la fuente energía eléctrica Rw <R.En este modo, el voltaje en los terminales de la fuente de energía eléctrica Uk = 0.
El punto C corresponde al modo combinado en el que la resistencia del circuito externo R es igual a la resistencia de la fuente de energía eléctrica objetivo interna Rwatt. En este modo, existe una corriente Ic = E/2R, la potencia del circuito externo corresponde a la potencia más alta P2max = E2/4RW y la eficiencia (eficiencia) de la instalación ηc = 0,5.
Régimen de contratación donde:
P2 / P2max = 4R2 / (R + Rtu)2 = 1 y Ic = E / 2R = I
Arroz. 3. Gráficos de las dependencias de la potencia relativa del receptor de energía eléctrica y la eficiencia de la instalación sobre la resistencia relativa del receptor
En las centrales eléctricas, los modos de los circuitos eléctricos difieren significativamente del modo coordinado y se caracterizan por corrientes I << Ic debido a las resistencias de los receptores R Rvat, como resultado de lo cual el funcionamiento de dichos sistemas se realiza con alta eficiencia.
El estudio de fenómenos en circuitos eléctricos se simplifica reemplazándolos con circuitos equivalentes: modelos matemáticos con elementos ideales, cada uno de los cuales se caracteriza por uno y los parámetros tomados de los parámetros de los elementos de barrido. Estos diagramas reflejan completamente las propiedades de los circuitos eléctricos y, si se cumplen ciertas condiciones, facilitan un análisis de la condición eléctrica de los circuitos eléctricos.
En circuitos equivalentes con elementos activos, se utilizan una fuente de EMF ideal y una fuente de corriente ideal.
Una fuente EMF ideal caracterizada por un EMF constante, E, y una resistencia interna igual a cero, como resultado de lo cual la corriente de dicha fuente está determinada por la resistencia de los receptores conectados, y un cortocircuito causa corriente y potencia teóricamente que tiende a un valor infinitamente grande.
A una fuente de energía ideal se le asigna una resistencia interna que tiende a un valor infinitamente grande y una corriente constante Azdo independientemente del voltaje en sus terminales, igual a la corriente de cortocircuito, como resultado de lo cual un aumento ilimitado en la carga conectada a la fuente va acompañada de un aumento teóricamente ilimitado de tensión y potencia.
Arroz. 4. Circuitos de respaldo para un circuito eléctrico con una fuente real de energía eléctrica y una resistencia, a - con una fuente ideal de EMF, b - con una fuente ideal de corriente.
Las fuentes reales de energía eléctrica con FEM E, resistencia interna Rvn y corriente de cortocircuito Ic se pueden representar mediante circuitos equivalentes que incluyen una fuente de fem ideal o una fuente de corriente ideal, respectivamente, con elementos resistivos conectados en serie y en paralelo, que caracterizan los parámetros internos de una fuente real y limitando la potencia de los receptores conectados (Fig. 4, a, b).
Las fuentes reales de energía eléctrica operan en regímenes cercanos al régimen de fuentes ideales de EMF, si la resistencia de los receptores es grande en comparación con la resistencia interna de las fuentes reales, es decir, cuando están en regímenes cercanos al modo inactivo.
En los casos en que los modos de funcionamiento estén cerca del modo cortocircuito, las fuentes reales se acercan a las fuentes de corriente ideales porque la resistencia de los receptores es pequeña en comparación con la resistencia interna de las fuentes reales.
