Методическое пособие для студентов заочного факультета Санкт-Петербург 2007

2.8. Режимы работы простейшей электрической цепи
постоянного тока
В разделе 1.1. настоящей работы такая цепь рассматривалась для иллюстрации закона Ома для замкнутой цепи. Схема цепи представлена на рисунке 2. Она состоит из реального источника э.д.с. Е, имеющего внутреннее сопротивление R_вт, и нагрузочного резистора с сопротивлением R. В результате рассмотрения этой цепи было получено аналитическое выражение (5) внешней характеристики источника э.д.с. U = F(I) и был построен ее график в ограниченном (рабочем) диапазоне изменения тока I нагрузки (рис.3).
На этом же рисунке для сравнения была показана внешняя характеристика идеального источника э.д.с., у которого отсутствует внутреннее сопротивление (R_вт = 0).
Для более детального анализа режимов работы такой цепи необходимо рассмотреть график внешней характеристики источника э.д.с. на всем возможном диапазоне изменения тока нагрузки.
П
(59)
олученное ранее аналитическое выражение внешней характеристики

представляет собой уравнение прямой линии в отрезках на осях, поскольку э.д.с. E = const и внутреннее сопротивление источника R_вт = const.

Рис. 31
Полный возможный диапазон изменения нагрузки составляет от тока I = 0 (R   , режим холостого хода) до максимального тока (R = 0, режим короткого замыкания).
График внешней характеристики, построенный в соответствии с равенством (59), представлен на рисунке 31.
Режим холостого хода источника э.д.с. (точка Х на пересечение с осью ординат) соответствует разомкнутой цепи ( ). При этом напряжение на зажимах источника в соответствии с равенством (59) .
Режим короткого замыкания (точка К на пересечение внешней характеристики с осью абсцисс) наступает при сопротивлении нагрузочного резистора R = 0, что соответствует соединению разнопотенциальных зажимов источника проводником с нулевым сопротивлением (у которого l = 0 – отсюда название «короткое» замыкание). В режиме короткого замыкания (R = 0) ток источника э.д.с. достигает максимального значения , а напряжение на выходных зажимах .
Ток короткого замыкания может достигать больших значений, во много раз превышающих допустимую по условиям эксплуатации величину. Поэтому режим короткого замыкания для большинства электроустановок является аварийным режимом.