Електрична кола са једносмерном струјом
У једном колу Електрично коло са ЕМФ једносмерном струјом усмереном унутар извора електричне енергије од негативног пола до позитивног побуђује струју И истог смера, што је одређено Охмов закон за цео ланац:
И = Е / (Р + РТуторак),
где је Р отпор спољашњег кола које се састоји од пријемника и прикључних жица, РВ је отпор унутрашњег кола које укључује извор електричне енергије.
Ако отпори свих елемената електричног кола не зависе од вредности и правца струје и ЕМФ, онда се они, као и само коло, називају линеарним.
У једносмерном линеарном једносмерном електричном колу са једним извором електричне енергије, струја је директно пропорционална ЕМФ и обрнуто пропорционална укупном отпору кола.
Пиринач. 1. Шема једносмерног електричног кола са једносмерном струјом
Из горње формуле следи да је Е — РвИ = РИ, где је И = (Е — ПвИ) / Р или И = У / Р, где је У = Е — РвИ напон извора електричне енергије, који је усмерен од позитиван пол на негативан пол.
Израз И = У / Р је Омов закон за део кола, на терминале на које се примењује напон У, који се поклапа у правцу са струјом И на истом месту.
Зависност напона у односу на струју У(И) при Е = цонст и РВ = цонст назива се екстерна или волт-амперска карактеристика линеарног извора електричне енергије (слика 2), према којој је за било коју струју И могуће одредити одговарајући напон У и према формулама, датим у наставку — израчунајте снагу пријемника електричне енергије:
П2 = РИ2 = Е2Р / (Р + РТуторак)2,
извор електричне енергије:
П1 = (Р + РТуторак) Аз2 = Е2 / (Р + РТуторак)
и ефикасност инсталације у ДЦ кола:
η = П2 / П1 = Р / (Р + Рвт) = 1 / (1 + РВт / Р)
Пиринач. 2. Екстерна (волт-ампер) карактеристика извора електричне енергије
Тачка Кс струјно-напонске карактеристике извора електричне енергије одговара режиму мировања (к.к.) У отвореном колу, када је струја Азк = 0 и напон Ук = Е.
Тачка Х одређује називни режим ако напон и струја одговарају њиховим номиналним вредностима Уном и Азном, датим у пасошу извора електричне енергије.
Тачка К карактерише режим кратког споја (кратког споја), који настаје када су клеме извора електричне енергије међусобно повезане, при чему је спољни отпор Р =0. У овом случају долази до струје кратког споја Азк = Е / Рватт, која је пута већа од називне струје Азном због чињенице да унутрашњи отпор извора електрична енергија Рв <Р.У овом режиму, напон на прикључцима извора електричне енергије Ук = 0.
Тачка Ц одговара усклађеном режиму где је отпор спољашњег кола Р једнак отпору унутрашњег циљног Рватт извора електричне енергије. У овом режиму постоји струја Иц = Е / 2Р, снага спољашњег кола одговара највећој снази П2мак = Е2 / 4РВ и ефикасност (ефикасност) инсталације ηц = 0,5.
Режим уговора где:
П2 / П2мак = 4Р2 / (Р + Рту)2 = 1 и Иц = Е / 2Р = И
Пиринач. 3. Графикони зависности релативне снаге пријемника електричне енергије и ефикасности инсталације од релативног отпора пријемника.
У електранама, режими електричних кола се значајно разликују од координисаног режима и одликују се струјама И << Иц због отпора пријемника Р Рват, услед чега рад таквих система тече са високом ефикасношћу.
Проучавање појава у електричним колима је поједностављено тако што се замењују еквивалентним колима — математичким моделима са идеалним елементима, од којих сваки карактерише један и параметри узети из параметара свепт елемената. Ови дијаграми у потпуности одражавају својства електричних кола и, ако су испуњени одређени услови, олакшавају анализу електричног стања електричних кола.
У еквивалентним колима са активним елементима користе се идеалан ЕМФ извор и идеалан извор струје.
Идеалан ЕМФ извор који карактерише константна ЕМФ, Е и унутрашњи отпор једнак нули, услед чега је струја таквог извора одређена отпором прикључених пријемника, а кратки спој теоретски изазива струју и снагу тежећи бесконачно великој вредности.
Идеалном извору напајања се додељује унутрашњи отпор који тежи бесконачно великој вредности и константна струја Аздо без обзира на напон на његовим стезаљкама, једнака струји кратког споја, услед чега долази до неограниченог повећања оптерећења прикљученог на извор је праћен теоријски неограниченим повећањем напона и снаге.
Пиринач. 4. Резервна кола за електрично коло са реалним извором електричне енергије и отпорником, а - са идеалним извором ЕМФ, б - са идеалним извором струје.
Реални извори електричне енергије са ЕМФ Е, унутрашњим отпором Рвн и струјом кратког споја Иц могу се представити еквивалентним колима која укључују идеалан емф извор или идеалан извор струје, респективно, са отпорним елементима повезаним серијски и паралелно, који карактеришу унутрашње параметре реалног извора и ограничавање снаге прикључених пријемника (сл. 4, а, б).
Реални извори електричне енергије раде у режимима блиским режиму идеалних ЕМФ извора, ако је отпор пријемника велики у односу на унутрашњи отпор реалних извора, односно када су у режимима блиским режиму мировања.
У случајевима када су режими рада блиски режиму кратак спој, прави извори се приближавају идеалним изворима струје јер је отпор пријемника мали у поређењу са унутрашњим отпором стварних извора.
