Aktuální zdroj

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 30. dubna 2021; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Zdroj proudu (v teorii elektrických obvodů ) - prvek, dvousvorková síť , síla proudu , kterou nezávisí na napětí na jeho svorkách (pólech). Používají se také pojmy generátor proudu a ideální zdroj proudu .

Proudový zdroj se používá jako jednoduchý model některých reálných zdrojů elektrické energie nebo jako součást složitějších modelů reálných zdrojů obsahujících další elektrické prvky. Je třeba poznamenat, že elektrické charakteristiky skutečných zdrojů se mohou blížit vlastnostem zdroje proudu nebo jeho protikladu – zdroje napětí .

V elektrotechnice je zdrojem proudu jakýkoli zdroj elektrické energie.

Vlastnosti

Ideální zdroj proudu

Síla proudu protékajícího ideálním zdrojem proudu je podle definice vždy stejná:

I = \text{const}

Napětí na svorkách ideálního zdroje proudu ( nezaměňovat se skutečným zdrojem! ) závisí pouze na odporu zátěže, která je k němu připojena: $R$

U=I\cdot R

Výkon daný zdrojem proudu k zátěži:

P = I^2 \cdot R

Protože proud ideálním zdrojem proudu je vždy stejný, napětí na jeho svorkách a výkon jím přenášený do zátěže roste se zvyšujícím se odporem zátěže a dosahuje nekonečných hodnot v limitu.

Skutečný zdroj

V lineární aproximaci lze jakýkoli skutečný zdroj proudu (nezaměňovat s výše popsaným zdrojem proudu - model!) nebo jakoukoli jinou dvousvorkovou síť reprezentovat jako model obsahující alespoň dva prvky: ideální zdroj a vnitřní odpor (vodivost). Jeden ze dvou nejjednodušších modelů - model Thévenin - obsahuje zdroj EMF zapojený do série s odporem a druhý, naproti němu, model Norton, zdroj proudu zapojený paralelně s vodivostí (tedy ideální rezistor, jehož vlastnosti jsou obvykle charakterizovány hodnotou vodivosti). V souladu s tím lze skutečný zdroj v lineární aproximaci popsat pomocí dvou parametrů: EMF zdroje napětí (nebo proudu zdroje proudu) a vnitřního odporu (neboli vnitřní vodivosti ). ${\mathcal {E}}$ $já$ $r$ $y = 1/r$

Lze ukázat, že skutečný zdroj proudu s vnitřním odporem je ekvivalentní skutečnému zdroji EMF s vnitřním odporem a EMF . $r$ $r$ $\mathcal{E} = I \cdot r$

Napětí na svorkách skutečného zdroje proudu je

U_{\text{out}} = I \frac{R \cdot r}{R + r} = I \frac{R}{1 + R/r}.

Proud v obvodu je

I_{\text{out}} = I \frac{r}{R + r} = I \frac{1}{1 + R/r}.

Výkon daný skutečným zdrojem proudu do sítě je roven

P_{\text{out}} = I^2 \frac{R}{\left(1 + R/r \right)^2}.

Reálné generátory proudu mají různá omezení (například na napětí na jeho výstupu), ale i nelineární závislosti na vnějších podmínkách. Zejména skutečné generátory proudu vytvářejí elektrický proud pouze v určitém rozsahu napětí, jehož horní práh závisí na napájecím napětí zdroje. Skutečné proudové zdroje tedy mají limity zatížení.

Příklady

Zdrojem proudu je induktor , kterým protékal proud z externího zdroje ještě nějakou dobu ( ) $t \ll L/R$ po vypnutí zdroje. To vysvětluje jiskření kontaktů během rychlého odpojení indukční zátěže: touha udržet proud s prudkým nárůstem odporu (vzhled vzduchové mezery) vede k prudkému zvýšení napětí mezi kontakty a k poruše mezery.

Sekundární vinutí proudového transformátoru , jehož primární vinutí je zapojeno do série s výkonným střídavým vedením , lze považovat za téměř ideální zdroj střídavého proudu. Otevření sekundárního obvodu proudového transformátoru je proto nepřijatelné. Místo toho, je-li nutné přepnout obvod sekundárního vinutí (bez odpojení vedení), je toto vinutí předběžně odpojeno .

Aplikace

Proudové zdroje jsou široce používány v analogových obvodech , například k napájení měřicích můstků , k napájení diferenčních zesilovacích stupňů , zejména operačních zesilovačů .

Představa o generátoru proudu se používá k reprezentaci skutečných elektronických součástek jako ekvivalentních obvodů . Pro popis aktivních prvků jsou pro ně představeny ekvivalentní obvody obsahující řízené generátory:

Zdroj proudu řízený napětím (ITUN). Používá se hlavně pro tranzistory s efektem pole a elektronky .
Proudově řízený zdroj proudu (ITUT). Používá se zpravidla pro bipolární tranzistory .

V obvodu proudového zrcadla (obrázek 2) je zatěžovací proud v pravé větvi nastaven stejně jako referenční proud v levé větvi, takže ve vztahu k zátěži R2 působí tento obvod jako zdroj proudu.

Notace

Existují různé možnosti pro označení zdroje proudu. Nejběžnější označení jsou (a) a (b). Možnost (c) je stanovena GOST [1] a IEC [2] . Šipka v kruhu označuje kladný směr proudu v obvodu na výstupu zdroje. Možnosti (d) a (e) lze nalézt v zahraniční literatuře. Při výběru označení je třeba být opatrný a používat vysvětlení, aby nedošlo k záměně se zdroji napětí .

Poznámky

↑ GOST 2.721-74 Jednotný systém pro projektovou dokumentaci. Podmíněná grafická označení ve schématech. Označení pro všeobecné použití.
↑ IEC 617-2:1996. Grafické symboly pro diagramy – Část 2: Prvky symbolů, kvalifikační symboly a další symboly s obecnou aplikací

Viz také

Literatura

Bessonov L.A. Teoretické základy elektrotechniky. Elektrické obvody. - M .: Gardariki, 2002. - 638 s. — ISBN 5-8297-0026-3 .