Rezistența internă a surselor de tensiune

Circuitul închis

Un circuit închis constă dintr-o sursă de tensiune, un rezistor de sarcină sau consumator și cablurile de conectare. Sursa de tensiune poate fi un element galvanic sau o baterie. O baterie este interconectarea mai multor elemente sau celule galvanice pentru a forma o unitate mai mare. Sursa de tensiune poate fi, de asemenea, un generator sau, în general, orice sursă de semnal dorită care furnizează energie electrică.

Dispozitivul care este conectat electric la sursa de tensiune este denumit încărcare sau consumator. Sursa, liniile și consumatorii formează un circuit închis. Curentul electric curge, prin care energia electrică stocată în sursă este convertită într-o altă formă de energie a consumatorului. Energia electrică nu este consumată, ci este transformată corect din punct de vedere fizic într-o altă formă de energie, de exemplu în energie termică, lumină sau energie mecanică.

Punctele de conectare ale unei surse de tensiune au ocupație sau potențiale diferite de electroni. Ele sunt măsurate la un potențial de referință care are valoarea convenită zero ca potențial sol (pământ). Tensiunea sursei este calculată din diferența de potențial dintre cei doi poli de conectare. Atâta timp cât există, curentul electric poate circula într-un circuit închis.

Terminalul negativ are exces de electroni și potențial negativ.
Terminalul pozitiv are o lipsă de electroni și un potențial pozitiv.
Diferența de potențial este tensiunea dintre terminale (tensiunea terminalului).
Sensul de referință corespunde direcției tehnice a curentului de la plus la minus.

Un circuit simplu este prezentat cu un element galvanic, alternativ un generator de tensiune DC G, un rezistor ohmic R și liniile. Prin definiție, cablurile au proprietăți ideale, fără rezistență. Săgețile indică sensul de referință pentru tensiune și curent. Tensiunile de intrare și ieșire sunt aceleași în această reprezentare simplă.

În sistemul de săgeți pentru consumatori, săgețile de tensiune și curent de pe consumator indică în aceeași direcție.
În sistemul de săgeți de consum, săgețile de tensiune și curent din sursa de tensiune indică în direcții opuse.

Rezistența internă a surselor de tensiune

Suporturile de încărcare sunt separate într-o sursă de tensiune. Acest lucru poate fi văzut în mod clar în sistemele chimice ale bateriilor și acumulatorilor. În cazul generatoarelor, separarea are loc prin forța electromotivă, numită EMF pe scurt. Cu cât este mai mare forța de separare, cu atât este mai mare tensiunea generată. Conform DIN 1323, EMF nu este una dintre variabilele utilizate în circuit. Tensiunea generată de EMF se numește tensiunea originală sau tensiunea sursă. Poate fi măsurat numai la terminalele de conexiune deschise fără a încărca sursa.

Tensiunea primară generată de EMF este considerată ideală.
La măsurarea fără curent, tensiunea terminală este identică cu sursa sau tensiunea primară.

Dacă un rezistor de sarcină este conectat la o sursă de tensiune, un generator de semnal sau o unitate de alimentare denumită în general sursă, curge electric. Odată cu creșterea sarcinii, curge un curent mai mare și tensiunea terminală U Kl scade. Curentul maxim I K curge când sursa este scurtcircuitată, deoarece valoarea rezistenței sarcinii are practic valoarea 0 Ω. Curentul poate curge numai dacă cauza este tensiunea electrică. În orice caz, legile circuitului sunt valabile. Regula mesh se aplică tensiunilor într-o rețea de alimentare. În consecință, o parte a tensiunii primare U 0 trebuie convertită în sursa de tensiune. În cazul unui scurtcircuit, curentul I L din sursă generează o tensiune U i egală cu tensiunea totală a sursei. Cauza pierderii de tensiune măsurabile extern poate fi explicată prin rezistența internă Ri a generatorului.

Videoclipul poate fi controlat numai utilizând bara de control care poate fi afișată. Arată că odată cu creșterea sarcinii, adică cu valori mai mici ale rezistenței la sarcină, tensiunea terminală scade și în același timp crește tensiunea la rezistența internă a sursei. Tensiunea sursei este întotdeauna suma tensiunii terminale și a căderii de tensiune pe rezistența internă. Partea evidențiată în galben este schema de circuit echivalentă a sursei de tensiune. În practică, tensiunea la rezistența internă nu poate fi măsurată direct. Rezistența internă poate fi determinată cu o diagramă de măsurare. Cu el se pot calcula toate celelalte valori.

Fiecare generator de tensiune sau sursă de tensiune are o rezistență internă.
Tensiunea inițială U o este egală cu suma tensiunii terminale U Kl și a tensiunii la rezistența internă U i
Următorul se aplică tensiunii terminale: U Kl = U 0 - (I L R i)

Determinarea rezistenței interne conform metodei ΔU/ΔI

În diagramă, caracteristica de încărcare arată dependența tensiunii terminale de curentul de sarcină tras. Această caracteristică este, de asemenea, liniară pentru rezistențele de sarcină cu comportament liniar. Rezistența internă a generatorului poate fi calculată direct din gradientul său, vezi triunghiul gradientului. Această metodă poate fi utilizată universal pentru a determina rezistența internă. În exemplu, rezistența internă este calculată cu ΔU = 3 V și ΔI = 0,3 A până la R i = 10 Ω

Determinarea rezistenței interne utilizând metoda tensiunii la jumătate a terminalului

Această metodă de măsurare poate fi utilizată numai fără deteriorarea unei surse de tensiune cu o rezistență internă suficient de mare. Rezistența la sarcină este redusă până când tensiunea terminală a atins jumătate din valoarea sursei sau a tensiunii în circuit deschis. Valoarea rezistenței la sarcină este atunci aceeași cu cea a rezistenței interne. În videoclipul acesta este cazul cu o rezistență la încărcare de 10 Ω. Tensiunea terminală, precum și tensiunea la rezistența internă, este de 5 V. Ambele rezistențe formează un circuit în serie. Prin ele circulă același curent și cu aceeași cădere de tensiune au aceeași valoare de rezistență.

Sursele de tensiune conectate în serie

O sursă de tensiune reglabilă nu este întotdeauna disponibilă. În special în cazul dispozitivelor cu baterii, tensiunea de funcționare se obține prin conectarea mai multor elemente individuale. Când elementele sunt conectate în serie, rezistențele lor interne formează, de asemenea, o conexiune în serie. Tensiunea totală este suma tensiunilor individuale, acordând atenție polarității elementelor individuale.

Când sursele de tensiune sunt conectate în serie, crește tensiunea de funcționare utilizabilă.
Creșterea rezistenței interne duce la o reducere a curentului de scurtcircuit.

O alimentare de tensiune simetrică cu tensiune pozitivă și negativă este creată prin conectarea a două surse identice de tensiune în serie cu punctul de referință, masa circuitului dintre cele două surse. Graficul prezintă o alimentare de tensiune simetrică de ± 15 V generată cu două surse identice și legată de masa circuitului O V. Rezistența internă simplă a sursei acționează la exterior pentru fiecare tensiune individuală.

Conexiunea paralelă a surselor de tensiune

La conectarea surselor de tensiune în paralel, numai sursele de tensiune cu aceeași tensiune inițială și aceeași rezistență internă trebuie conectate împreună. Tensiunea terminală este apoi egală cu tensiunea inițială în funcționare fără sarcină. Terminal U = U 01 = U 02 etc.
Rezistența internă totală este calculată conform legii lui Ohm a conexiunii paralele a rezistențelor. Dacă n surse cu aceeași valoare de rezistență internă sunt conectate în paralel, rezistența internă eficientă spre exterior este: R i tot = R i/n

În următorul exemplu comutabil, trei elemente de 1,5 V de același tip sunt conectate în paralel în primele două cazuri. La ralanti, tensiunea terminalului este de 1,5 V. conform așteptărilor. Nu curg curenți. Tensiunea terminalului scade doar ușor sub sarcină. Fiecare element furnizează aceeași proporție din energia electrică totală.

3 surse inactiv	3 surse cu curent de încărcare
2 + 1 sursă cu curent de încărcare	2 + 1 sursă inactivă

În ultimele două cazuri, unul dintre elemente este „epuizat” sau a fost înlocuit cu un element cu o tensiune originală mai mică, o baterie cu 1.2. 1.4 V înlocuit. O celulă electrochimică mai puternic descărcată (utilizată) mai mică de 1,5 V are, de asemenea, o rezistență internă a celulei mai mare. Influența sa nu poate fi reprezentată în simulare. Cu elemente cu tensiuni diferite de circuit deschis conectate în paralel, tensiunea terminală a interconectării este puțin mai mică decât cu trei celule identice cu aceeași sarcină. Curenții parțiali prezintă schimbări puternice, curentul ramificat al celulei slabe devenind chiar negativ și curge în direcția opusă. Ultimul caz arată conexiunea paralelă a celulelor inegale pentru ralanti descărcate. Când comutatorul este deschis, nu curge niciun curent de sarcină, dar curenții de egalizare mari curg în continuare în circuitul paralel, ceea ce poate duce la distrugerea rapidă a celulelor chimice primare și a acumulatorilor.

Conexiunea paralelă a surselor de tensiune este utilizată atunci când sunt solicitați curenți mari cu o tensiune terminală cât mai constantă posibil sub sarcini mari.
Pentru a preveni deteriorarea curenților de egalizare, numai sursele de tensiune cu aceeași tensiune inițială și aceeași rezistență internă pot fi conectate în paralel.

intimitate
imprima
a lua legatura
△