汽车电工电子技术1.5电压源与电流源及其等效变换.ppt

1.5电压源与电流源及其等效变换,常用实际电源,干电池、蓄电池、直流发电机、直流稳压电源等。,交流发电机、电力系统提供的正弦交流电源、交流稳压电源等。,直流电源：,交流电源:,一个实际电源可以用两种模型来表示。用电压的形式表示称为电压源，用电流的形式表示称为电流源。,电源的输出电压与外界电路无关,即电压源输出电压的大小和方向与流经它的电流无关,也就是说无论接什么样的外电路,输出电压总保持为某一给定值或某一给定的时间常数.,是由内部损耗很小,以至可以忽略的实际电源得到的理想化二端电路元件,1.理想电压源,一、独立电压源,独立:,是指其外特性由电源本身的参数决定,而不受电源之外的其他参数控制.,特性,理想电压源：,理想电压源(交流),电路符号,理想电压源(直流),或,特点：电流及电源的功率由外电路确定，输出电压不随外电路变化。,Us,伏安特性,I,U,理想电压源伏安特性,2.实际电压源,理想电压源是不存在的,电源在对外提供功率时,不可避免的存在内部功率损耗.即实际电源存在内阻,带载后,端电压下降.,干电池在带负载后,端电压将低于定值电压Us,负载电流越大,端电压越低.,(d)实际电源(i为负载电流,u端电压),例:,实际电压源(交流),电路符号,实际电压源(直流),或,特点：输出电压随外电路变化。,伏安特性,I,U,U=USRSI,实际电压源伏安特性,U0=US,实际电压源与理想电压源的本质区别在于其内阻RS。,注意,时，实际电压源就成为理想电压源。,当,实际电压源,理想电压源,实际工程中，当负载电阻远远大于电源内阻时，实际电源可用理想电压源表示。,近似,实际电压源的两种特殊情况:,开路:,实际电源不接负载时,端电压等于Us,内阻Rs不消耗功率,电压降为零,称为开路状态.,开路时,端电压为Uoc=Us(可直接测得),电流I=0.,短路:,实际电源被短路时,端电压U=0,短路电流Isc=Us/Rs.(Rs一般很小,所以短路电流很大,以至损坏电源).,测内阻Rs:将实际电源接上适当负载测出端电压U和电流I,可得:,Rs=(Us-U)/I=(Uoc-U)/I,二、独立电流源,1.理想电流源,电源的输出电流与外界电路无关,即电源输出电流的大小和方向与它两端的电压无关,也就是说无论接什么样的外电路,输出电流总保持为某一给定值或某一给定的时间常数。,理想电流源(交流),电路符号,理想电流源(直流),特点：电源的端电压及电源的功率由外电路确定，输出电流不随外电路变化。,伏安特性,I,理想电流源伏安特性,Is,理想电流源是不存在的,电源在对外提供功率时,不可避免的存在内部功率损耗。即实际电源存在内阻,带载后,输出电流下降。,2.实际电流源,实际电流源(交流),电路符号,实际电流源(直流),特点：输出电流随外电路变化。,伏安特性,实际电流源伏安特性,实际电流源与理想电流源的本质区别在于其内阻RS。,注意,时，实际电流源就成为理想电流源。,当,实际电流源,理想电流源,实际工程中，当负载电阻远远小于电源内阻时，实际电源可用理想电流源表示。,近似,恒压源与恒流源特性比较,Uab的大小、方向均为恒定，外电路负载对Uab无影响。,I的大小、方向均为恒定，外电路负载对I无影响。,输出电流I可变-I的大小、方向均由外电路决定,端电压Uab可变-Uab的大小、方向均由外电路决定,对外电路而言，如果将同一负载R分别接在两个电源上，R上得到相同的电流、电压，则两个电源对R而言是等效的。,电源的等效变换,一、实际电源的等效变换,电压源和电流源的等效变换,等效变换的注意事项,注意转换前后E与Is的方向,(2),（不存在）,(4),进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换。RO和RO不一定是电源内阻。,二、有源支路的简化,原则：简化前后，端口的电压电流关系不变。,1.电压源串联,U=(Us1+Us2)(Rs1+Rs2)I,=Us-RsI,Us=Us1+Us2,Rs=Rs1+Rs2,2.电流源并联,Is=Is1+Is2,Gs=Gs1+Gs2,4.电流源与其它元件串联,3.电压源与其它元件并联,应用举例,R1,R3,Is,R2,R5,R4,I3,I1,I,IS,R5,R4,I,R1/R2/R3,I1+I3,例1.5.1用电源等效变换方法求图示电路中电流I3。,+,_,+,_,I3,90V,140V,20,5,6,20,7A,5,18A,4,11A,解,4,例用电源等效变换的方法求图示电路中电流I。,+,_,I,25V,6A,3,5,1,+,_,25V,5A,I,解,例求电路的电流I和Is电阻。,3A,4,+,+,+,两个并联的4电阻流过的电流相等，都是Is,2Is=3(2.22)=5.22A,Is=2.61A,1.6电路中电位的概念及计算,电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VX”。通常设参考点的电位为零。,1.电位的概念,电位的计算步骤:(1)任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；(2)标出各电流参考方向并计算；(3)计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。,某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。,2.举例,求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd。,解：设a为参考点，即Va=0V,Vb=Uba=106=60VVc=Uca=420=80VVd=Uda=65=30V,设b为参考点，即Vb=0V,Va=Uab=106=60VVc=Ucb=E1=140VVd=Udb=E2=90V,b,a,Uab=106=60VUcb=E1=140VUdb=E2=90V,Uab=106=60VUcb=E1=140VUdb=E2=90V,结论：,(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变；,(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。,借助电位的概念可以简化电路作图,例1:图示电路，计算开关S断开和闭合时A点的电位VA,解:(1)当开关S断开时,(2)当开关闭合时,电路如图（b）,电流I2=0，电位VA=0V。,电流I1=I2=0，电位VA=6V。,电流在闭合路径中流通,例2：,电路如下图所示，(1)零电位参考点在哪里？画电路图表示出来。(2)当电位器RP的