电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换

时间:2023-03-13来源:佚名

一个电源可以用两种不同的电路模型来表示。一种是用电压的形式来表示,称为电压源;一种是用电流的形式来表示,称为电流源。

1、电压源

任何一个电源,例如发电机、电池或各种信号源,都含有电动势E和内阻电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换。在分析与计算电路时,往往把它们分开,组成的电路模型如图1.17所示,此即电压源。图中,U是电源端电压,R是负载电阻,I是负载电流。

根据图1所示的电路,可得出

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换   (1)

由此可作出电压源的外特性曲线,如图2所示。当电压源开路时,I=0,电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换;当短路时,U=0,电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换。内阻电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换愈小,则直线愈平。

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换 电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换 电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换
图1电压源电路图 2电压源和理想图 3理想电压源电路

电压源的外特性曲线

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换=0时,电压U恒等于电动势E,是一定值,而其中的电流I则是任意的,由负载电阻R及电压U本身确定。这样的电源称为理想电压源或恒压源,其符号及电路如图3所示。它的外特性曲线将是与横轴平行的一条直线,如图2所示。

理想电压源是理想的电源。如果一个电源的内阻远小于负载电阻,即电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换时,则内阻电压降电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换,于是电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换,基本上恒定,可以认为是理想电压源。通常用的稳压电源也可认为是一个理想电压源。

2、电流源

电源除用电动势E和内阻电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换的电路模型来表示外,还可以用另一种电路模型来表示。

如将式(1)两端除以电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换,则得

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换   (2)

式中,电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换为电源的短路电流;I还是负载电流;而电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换是引出的另一个电流。如用电路图表示,则如图4所示。

图4是用电流来表示的电源的电路模型,此即电流源,两条支路并联,其中电流分别为电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换。对负载电阻R讲,和图1是一样的,其上电压U和通过的电流I未有改变。

由式 (2)可作出电流源的外特性曲线,如图1.21所示。当电流源开路时,I=0,电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换;当短路时,U=0,I=电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换。内阻电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换愈大,则直线愈陡。

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换 电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换 电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换
图4 电流源电路 图5 电流源和理想 图6理想电流源电路

电流源的外特性曲线

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换(相当于并联支路电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换断开)时,电流I恒等于电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换,是一定值,而其两端的电压U则是任意的,由负载电阻R及电流电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换本身确定。这样的电源称为理想电流源或恒流源,其符号及电路如图6所示。它的外特性曲线将是与纵轴平行的一条直线,如图5所示。

理想电流源也是理想的电源。如果一个电源的内阻远大于负载电阻,即电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换时,则电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换,基本上恒定,可以认为是理想电流源。

3、电压源与电流源的等效变换

电压源的外特性(图2)和电流源的外特性(图5)是相同的。因此,电源的两种电路模型(图1和图4),即电压源和电流源,相互间是等效的,可以等效变换。

但是,电压源和电流源的等效关系只是对外电路而言的,至于对电源内部,则是不等效的。例如在图1中,当电压源开路时,I=0,电源内阻电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换上不损耗功率;但在图4中,当电流源开路时,电源内部仍有电流,内阻电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换上有功率损耗。当电压源和电流源短路时也是这样,两者对外电路是等效的电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换,但电源内部的功率损耗也不一样,电压源有损耗,而电流源无损耗(电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换被短路,其中不通过电流)。

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换

图7 电压源和电流源的等效变换

上面所讲的电源的两种电路模型,实际上,一种是电动势为E的理想电压源和内阻电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换串联的电路(图1);一种是电流为电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换的理想电流源和电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换并联的电路(图4)。

一般不限于内阻电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换,只要一个电动势为E的理想电压源和某个电阻R串联的电路,都可以化为一个电流为电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换的理想电流源和这个电阻R并联的电路(图7),两者是等效的,其中

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换   (3)

在分析与计算电路时,也可以用这种等效变换的方法。

但是,理想电压源和理想电流源本身之间没有等效的关系。因为对理想电压源(电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换=0)讲,其短路电流电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换为无穷大,对理想电流源(电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换)讲,其开路电压电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换为无穷大,都不能得到有限的数值,故两者之间不存在等效变换的条件。

今列出表1将电压源和电流源作一对照。

表1电压源和电流源的对照

电源状态

电压源 电流源 理想电压源 理想电流源

开路

U

E

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换

E

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换

I

0

0

0

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换

短路

U

0

0

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换

0

I

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换

等效条件

电压源与电流源和电压源与电流源的等效变换

不等效

    相关阅读

    施工现场临时用电的常见问题,总结防范!

    来自施工现场临时用电的错误实例 看一看问题出在哪里 ▼ 总结施工现场临时用电常见问题 ▼ 1. 临时用电施工组织设计的编制质量普遍较差,内容不全,方案编制者基本上不是专业电...
    2023-06-11

    西门子PLC逻辑思维编程方法

    I0.0常开按钮,闭合时Q0.0/Q0.1两路切换导通,频率为15分钟一次,切换时另一路信号保持2分钟。即,若Q0.0通15分钟时,Q1.1导通,此时Q0.0不是立刻断开,而是延时2分钟。 本人在做这段程...
    2023-03-21

    一起关于单相电机接线培训的误导案例

    在电工技能的学习过程中,初学者往往依赖于各类培训机构和在线资源来获取知识和指导。然而,令人遗憾的是,一些不负责任的培训机构或个人为了吸引眼球或简化教学,常常会传播错误的...
    2024-08-12
    一起关于单相电机接线培训的误导案例

    看复杂的电气图纸为什么很吃力?那是你的方法不对

    电气图纸就是电气设计的核心,对于后期的成套、PLC程序、人机界面、设备安装和运行维护都是紧密相关的!面对一整套电气图纸,我们如何才能快速看懂其中的设计原理、产品选型和...
    2023-06-11
    看复杂的电气图纸为什么很吃力?那是你的方法不对

    三相异步电动机温升试验操作方法

    本文介绍了三相异步电动机温升试验的方法,包括三相异步电动机温升试验目的、三相异步电动机温升试验--直接法与间接法、三相异步电动机温升试验定子绕组温升的确定方法等,下...
    2023-06-26
    三相异步电动机温升试验操作方法

    热销商品

    加厚abs安全帽电工建筑工地程施工领导监理透气防砸头盔可印字V型

    这款加厚ABS安全帽专为电工、建筑工地施工人员、领导及监理设计,采用高强度ABS工程塑料,抗冲击、防砸性能优异,有效保障头部安全。帽体加厚设计,增强耐用性与防护等级...
    5.8

    水口钳高硬度模型剪钳电子钳工业级口水剪斜嘴钳偏口斜口专用钳子

    水口钳高硬度模型剪钳是一款工业级精密工具,专为电子、模型制作及精细作业设计。采用优质高碳钢材质,经热处理工艺打造,具备卓越的硬度和耐磨性,可轻松剪切金属引脚、...
    4.8

    170电子剪钳II 如意斜口钳 工业斜嘴钳水口钳 模型剪塑胶钳尖嘴钳

    170电子剪钳II如意斜口钳是一款专业级精密工具,集工业斜嘴钳、水口钳、模型剪、塑胶钳与尖嘴钳功能于一体,适用于电子维修、模型制作、手工艺及精密作业。其采用优...
    4.5

    安全帽国标工地加厚施工领导透气安全头盔建筑工程监理免费印字

    本款安全帽严格遵循国家GB 2811-2019标准,专为建筑工程、工地施工及监理人员设计。采用高强度ABS工程塑料,加厚壳体有效抗冲击,保障头部安全。帽体轻盈透气,内置可调...
    10

    包邮三角型简易螺丝刀三角十字螺丝刀螺丝批改锥起子五金工具5mm

    这款5mm三角型简易螺丝刀,专为拧紧或拆卸三角形螺丝设计,适用于电子维修、家电维护及精密仪器装配等场景。采用优质合金钢材质,刀头硬度高、耐磨损,确保长久使用不变...
    3.64

    网站栏目