Глава первая
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1.15. СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
В тех случаях, когда номинальное напряжение или номинальный ток и мощность источника электрической энергии оказываются недостаточными для питания приемников, вместо одного используют два или больше источников. Существуют два основных способа соединения источников: последовательное и параллельное.
Последовательное соединение (рис. 1.18) осуществляется обычно таким образом, чтобы ЭДС источников были направлены в одну сторону. Характерным для последовательного соединения является один и тот же ток I всех источников, на который каждый их них должен быть рассчитан.
По второму закону Кирхгофа
n | ||
U = | ∑ | Uk . |
1 |
Соединяя источники последовательно, можно получить более высокое напряжение U на выходных выводах а и b, для чего и используется данный способ соединения.
Рис. 1.18. Схема последовательного соединения источников |
|
Рис 1.19. Схема электрической цепи с эквивалентным генератором |
Электрическая цепь рис. 1.18 может быть заменена цепью с эквивалентным генератором, имеющим параметры Еэ и r0э (рис. 1,19). Согласно методу эквивалентного генератора ЭДС Еэ при холостом ходе (r = ∞, I = 0) должна быть равна напряжению холостого хода, Еэ = Ux. Учитывая это, на основании второго закона Кирхгофа для цепи рис. 1.18 получим
n | ||
Еэ = Ux = | ∑ | Еk. |
1 |
Внутреннее сопротивление r0э эквивалентного генератора равно сопротивлению цепи рис. 1.18 относительно ее выходных выводов, т. е.
n | ||
r0э = | ∑ | r0k. |
1 |
При параллельном соединении источников (рис. 1.20) соединяются между собой положительные выводы всех источников, а также их отрицательные выводы. Характерным для параллельного соединения является одно и то же напряжение U на выводах всех источников. Для электрической цепи рис 1.20 можно написать следующие уравнения:
n | n | n | ||||
I = | ∑ | Ik , P = | ∑ | Pk = UI = U | ∑ | Ik . |
1 | 1 | 1 |
Рис. 1.20. Схема параллельного соединения источников |
Как видно, при параллельном соединении источников ток и мощность внешней цепи равны соответственно сумме токов и мощностей источников. Параллельное соединение источников применяется в первую очередь тогда, когда номинальные ток и мощность одного источника недостаточны для питания приемников. На параллельную работу включают обычно источники с одинаковыми ЭДС, мощностями и внутренними сопротивлениями. Используя метод узлового напряжения, нетрудно показать, что в этом случае при отключенной внешней цепи токи источников будут равны нулю, а при подключенной внешней цепи они будут одинаковыми.
Электрическую цепь рис. 1.20 можно заменить цепью с эквивалентным генератором рис. 1.19, Положив в электрической цепи рис. 1.20 I = 0, что будет при r = ∞ и g = 1/r = 0, по формуле (1.40) метола узкого напряжения получим
Еэ = Ux = |
|
= |
|
, | ||||||||||||
|
g0э |
Внутреннее сопротивление r0, эквивалентного генератора проще всего определить через проводимость r0э = 1/g0э.