Режимы работы электрических цепей

В электрической цепи различают активные и пассивные эле­менты (участки). Активными считаются элементы, в которых (Преобразование энергии сопровождается возникновением ЭДС ^(аккумуляторы, генераторы). Пассивными считаются элементы, :й которых ЭДС не возникает.

Параметры, характеризующие работу электрической цепи (рис.2.5) при различных режимах, определяются следующими выраже­ниями. Ток в замкнутой цепи

Напряжение на клеммах источника

Падение напряжения на сопротивлении источника

Полезная мощность (мощность потребителя)

Исследуем изменение этих величин при изменении сопротивления R от бесконечности (режим холостого хода) до нуля (режим короткого замыкания).

1. В режиме холостого хода (ключ К разомкнут) R = °°,

2. В режиме короткого замыкания R = 0,

Таким образом, полезная мощность Р при холостом ходе и ко­ротком замыкании равна нулю. Следовательно, при каком-то значении сопротивления R полезная мощность Р имеет максимальную величину.

Для определения этого значения определим первую производ­ную полезной мощности по току и приравняем ее к нулю, т. е.

или

Следовательно, максимальная мощность будет при токе

Максимальная полезная мощность выделяется при

Полезная мощность максимальна, когда сопротивление потреби­теля R станет равным внутреннему сопротивлению источника R₀. Это и есть условие максимальной отдачи мощности источником.

При максимальной отдаче мощности ток в цепи равен

а коэффициент полезного действия

К 100 % КПД цепи приближается в режиме, близком к холосто­му ходу.

Максимальной отдачи мощности добиваются в маломощной аппаратуре: звуковоспроизводящей, радио, магнитофонах и др. В мощных энергетических установках добиваются максимально­го КПД.

Зависимость напряжений и полезной мощности от нагрузки (тока I) показана на рис. 2.7.

Режим короткого замыкания в электрических установках нежелателен, так как он приводит к большому току (больше номинального), т. е. резкому увеличению выделения тепла и выходу из строя аппаратуры. Нормальным (рабочим)называется режим работы цепи, при котором ,ток, напряжение и мощность не превышают номинальных значений — значений, на которые источник (приемники энергии рассчитаны заводом-изготовителем.