144实际电源模型及其等效变换
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2.2电源的两种模型及等效变换一个电源可以用两种不同的电路模型来表示。
电压源模型-----理想电压源与电阻串联的电路。
电流源模型-----理想电流源与电阻并联的电路。
2.2.1电压源模型电压源(模型)-----任何一个电源如发电机、电池、或各种信号源,都含有电动势E和内阻R分析时往往把他们分开组成如图2.2.1所示的模型。
称电压源。
据KVL得: U=E-RI电压源外特性曲线如图2.2.2所示。
开路:I=0,U=U=E短路:U=0,I=IS =E/RR越小则直线越平直。
理想电压源------当R=0时,电压恒等于电动势E,是一定值,而其中的电流I则是任意的,有负载电阻RL及电压U本身确定。
这样的电源称为理想电压源或恒压源。
外特性曲线与横轴平行的直线。
如果R0《RL时,即 RI《U 于是U≈E 则可认为是理想电压源。
2.2.2电流源模型由 U=E-R0I 两边除以R得U/R0=E/R-I=IS-I即IS=U/R+I式中IS =E/R为电源的短路电流;I为负载电流;U/R是引出的另一个电流。
如图2.2.4所示。
这种用电流来表示的电源的电路模型,即电流源模型。
简称电流源。
电流源的外特性曲线如图2.2.5所示。
电流源开路:I=0,U=U0=RIS;电流源短路:U=0,I=IS;内阻R0越大则直线越陡。
图2.3.2电压源和理想电压源的外特性曲线电压源理想电压源I S=E/R0UU0=ER LE图 2.3.3理想电压源电路ab图 2.3.4电流源电路b-U/R0S R0U R L+a图 2.3.6理想电流源电路baI S图2.3.5电流源和理想电流源的外特性曲线理想电流源R LI S电流源U0=R0I SU当R 0=∞(R 0支路断开)时,电流I 恒等于电流I S ,是一定值,而其两端的电压U 则是任意的,由负载电阻R L 及电流I S 本身确定。
这样的电源称为理想电流源或恒流源。
如图2.2.6所示。
如果R 0》R L 时,则I ≈I S ,基本恒定。
实际电源的两种模型与等效变换
1. 实际电源与理想电源
实际电源都有内阻,但其V-I 特性曲线仍是直线。
认为实际电源内阻为0 ,是将实际看成理想电源。
2 实际电源的等效电路-电压源串联一个电阻
图中ru 为实际电压源内阻;
us 为实际电源的开路电压;
Isc 为实际电源短路电流:
Isc =us / ru
伏安特性:u=us -ru ×i
3 实际电源的等效电路-电流源并联一个电阻
图中ri 为实际电流源内的电阻;
is 为实际电源的短路电流;
usc 为实际电源的开路电压:
usc =isri
伏安特性:i=is -Gu
4 两种等效电路的转换
一个实际电源可以用上述两种等效电路的任意一种来表示,还可以根据实际需要从一种转换成另一种。
5 举例
利用电源等效变换方法,求图示电路的电流i。
答案:i=[2.5/(5+5)]/2=0.125A。