Strømkilde (kredsløbsteori)

I kredsløbsteori og netværksanalyse inden for elektroteknik er en strømkilde et aktivt toterminalnetværk , der leverer en elektrisk strøm ved sine forbindelsespunkter. Som en væsentlig egenskab afhænger strømintensiteten kun lidt eller (for modellen som en ideel elektrisk komponent inden for kredsløbsanalysens omfang ) af den elektriske spænding ved dens tilslutningspunkter. ^[1] Den nuværende styrke er ideelt uafhængig af den tilsluttede forbruger. Strømkilder kan levere vekselstrøm eller jævnstrøm, der er konstant over tid; i teknisk brug kaldes de også for konstant strømkilder.

Strøm- og spændingskilder har indbyrdes modsatte egenskaber og er som ideelle komponenter modeller, der er uafhængige af hinanden. ^[2] En reel strømkilde er beskrevet ved, at kildemodellen drives sammen med mindst en passiv komponent. I tilfælde af en reel lineær strømkilde er dette en ohmsk modstand parallelt med kildemodellen.

Kredssymbol for en elektrisk strømkilde.
Standardisering af kredsløbssymbolet til venstre er nu internationalt i IEC 60617-2: 1996 og DIN EN 60617-2: 1997
Dette symbol står altid for modellen for den ideelle, belastningsuafhængige strømkilde.

Generel

Spændingskilden er kendt fra dagligdagen; det kan klart forklares fysisk. På den anden side bør forklaring af strømkilden fysisk ikke være ligetil; det stammer fra en matematisk model. ^[3] I forbindelse med elektrisk netværksanalyse er den nuværende kilde modstykket til en spændingskilde: når den ses som en to-polet, leverer den

spændingskilden har en bestemt elektrisk spænding uanset den anvendte strømstyrke,
strømkilden en vis strømstyrke uafhængigt af den opbyggede elektriske spænding. ^[2] ^[4]

Ethvert arrangement af lineær spænding og strømkilder og modstande i form af et elektrisk kredsløb kan altid fuldstændigt beskrives udadtil som en to-polet af kun en strømkilde med en intern modstand . Dette forhold kaldes også Nortons sætning og spiller en rolle i analyse af elektriske kredsløb, da det gør det muligt at reducere komplicerede kredsløb til forenklede ækvivalente kredsløb , som derefter er lettere tilgængelige for analyse.

I de tilsvarende kredsløb anses strømkilden altid for at være uafhængig af spændingen. I virkeligheden kan denne adfærd kun opnås cirka; derefter skal yderligere komponenter indsættes i det ækvivalente kredsløbsdiagram for bedre at beskrive virkeligheden. I det enkleste tilfælde bruges en ohmsk intern modstand, der ligger parallelt med strømkilden, til dette. I tilfælde af teknisk anvendte strømkilder forsøger man normalt at holde den interne modstand så stor som muligt.

Belastningen på en kilde forstås at være en elektrisk forbruger forbundet til dens forbindelsespunkter - i det enkleste tilfælde en ohmsk modstand. ^[3] ^[5] Forbrugeren konverterer den elektriske strøm, der leveres af kilden, til en varmestrøm eller anden strøm. En ubelastet kilde giver ingen elektrisk effekt $P=U\cdot I$ ${\ displaystyle P = U \ cdot I}$ $P = U \ cdot I.$ til en forbruger, hvis mindst en af de to faktorer i ligningen er nul:

Med en spændingskilde, som per definition altid er a $U\neq 0$ ${\ displaystyle U \ neq 0}$ ${\ displaystyle U \ neq 0}$ forsyninger, den ubelastede tilstand er igennem $I=0$ ${\ displaystyle I = 0}$ $I = 0$ opnået. Denne sag er kendt som tomgang .
Med en strømkilde, som per definition altid er en $I\neq 0$ ${\ displaystyle I \ neq 0}$ ${\ displaystyle I \ neq 0}$ forsyninger, den ubelastede tilstand er igennem $U=0$ ${\ displaystyle U = 0}$ $U = 0$ opnået. Denne sag er kendt som en kortslutning .

Strøm og strømtab, der konverteres inde i strømkilden, afhænger af, hvordan kilden er teknisk implementeret og har intet at gøre med dens grundlæggende adfærd. Begreberne "ideel strømkilde" og "reel strømkilde", der bruges her, bruges i samme forstand, som de er sædvanlige i faglitteraturen. ^[5] ^[6] ^[7] ^[8] ^[9] ^[10]

opføre sig

Karakteristisk kurve for en ideal (i rødt) og to lineære (i turkis) strømkilder og til sammenligning af en ægte solcelle (i grønt)

oversigt

Ækvivalent kredsløbsdiagram for en lineær strømkilde (med forbruger)

Udgangsstrømmen $JEG.$ ${\ displaystyle I}$ $JEG.$ en strømkilde som funktion af spændingen ved terminalerne $U_{\mathrm {kl} }$ ${\ displaystyle U _ {\ mathrm {kl}}}$ $U_ \ mathrm {kl}$ er vist grafisk som en karakteristisk kurve .

I tilfælde af en ideel strømkilde er dette en vandret lige linje i henhold til definitionen; den er vist som en rød linje i det karakteristiske diagram til højre.
En reel strømkilde giver en faldende karakteristisk kurve, hvor strømstyrken falder med stigende spænding.

En lineær strømkilde er en ideel strømkilde med kortslutningsstrømmen $I_{\mathrm {K} }$ ${\ displaystyle I _ {\ mathrm {K}}}$ $I_ \ mathrm K$ og en intern modstand $R_{\mathrm {i} }$ ${\ displaystyle R _ {\ mathrm {i}}}$ $R _ {{\ mathrm i}}$ som beskrevet på det næste billede. Udgangsstrømmen er givet ved

I=I_{\mathrm {K} }-U_{\mathrm {kl} }/R_{\mathrm {i} }\

{\ displaystyle I = I _ {\ mathrm {K}} -U _ {\ mathrm {kl}} / R _ {\ mathrm {i}} \}

I = I _ {{\ mathrm K}} - U _ {{\ mathrm {kl}}} / R _ {{\ mathrm i}} \

Den karakteristiske kurve er derfor en faldende lige linje. Jo større hældning, jo mindre hældning

R_{\mathrm {i} }

{\ displaystyle R _ {\ mathrm {i}}}

R _ {{\ mathrm i}}

vilje; den er tegnet i farven turkis.

En ikke-lineær strømkilde er f.eks. Solcellen med sin stærkt buede karakteristiske kurve; dette er tegnet i farven grøn. I sit flade område (med lav terminal spænding) opfører solcellen sig mere som en strømkilde; i det stejle område (med lav strømudgang) antager den snarere (men ikke så udtalt) adfærden for en spændingskilde.

Ud over den uafhængige strømkilde med en fast kortslutningsstrøm er der den kontrollerede strømkilde , hvis kortslutningsstrøm er en funktion af en ekstern variabel. Til kontrolformål er en spænding eller en strøm forbundet til separate indgangspunkter.

Ideel strømkilde

Karakteristisk kurve for en strømforsyningsenhed med justerbar spænding og strømbegrænsning samt egenskaber ved to ohmiske belastninger

Den ideelle strømkilde er grænsekassen for en lineær strømkilde med en intern modstand $R_{\mathrm {i} }\rightarrow \infty$ ${\ displaystyle R _ {\ mathrm {i}} \ rightarrow \ infty}$ ${\ displaystyle R _ {\ mathrm {i}} \ rightarrow \ infty}$ . For at strømmen af en ideel strømkilde kan flyde, bygger den afhængigt af modstanden $R_{\mathrm {V} }$ ${\ displaystyle R _ {\ mathrm {V}}}$ $R _ {{\ mathrm V}}$ af forbrugeren til en tilsvarende højspænding.

U_{\mathrm {kl} }=I\cdot R_{\mathrm {V} }

{\ displaystyle U _ {\ mathrm {kl}} = I \ cdot R _ {\ mathrm {V}}}

U _ {{\ mathrm {kl}}} = I \ cdot R _ {{\ mathrm V}}

En tomgang må ikke give anledning til en ideel strømkilde! Hun lader

U_{\mathrm {kl} }\rightarrow \infty

{\ displaystyle U _ {\ mathrm {kl}} \ rightarrow \ infty}

{\ displaystyle U _ {\ mathrm {kl}} \ rightarrow \ infty}

gå; flashovers forekommer. For eksempel med strømtransformere , hvis du åbner en stikforbindelse sekundært eller på anden måde afbryder en linje, er der derfor en livsfare!

Dette er normalt anderledes med en elektronisk strømkilde: Her kan terminalspændingen ikke overstige den interne forsyningsspænding, som kilden tilføres fra sin strømforsyningsenhed. Der er ingen fare, hvis den interne forsyningsspænding er en såkaldt ekstra - lav spænding .

Med det passende udstyr har en laboratorieforsyning en rektangulær karakteristik med justerbar spændingsbegrænsning og justerbar strømbegrænsning. Den opfører sig som en konstant strømkilde fra det øjeblik strømgrænsen er nået (i det karakteristiske diagram, når den mindste af de to modstande er belastet). Med en højere modstand opbygges mere spænding til den samme strøm. Hvis spændingsgrænsen er nået (på billedet med den stejlere lige linje), opfører enheden sig som en konstant spændingskilde.

I modellen med den ideelle strømkilde antages den tilgængelige elektriske strøm at være uendelig. For en teknisk enhed er effekt- eller spændingsudgangen imidlertid begrænset; hvis en grænse, der er angivet i databladet, overskrides, kan strømmen falde sammen. Hvor modelegenskaben ikke kan opfyldes, bruges tilsvarende kredsløb fra sag til sag. Dette gør det muligt at modellere en reel strømkilde ved hjælp af en ideel strømkilde (f.eks. En lineær strømkilde).

Lineær strømkilde

I ekstreme tilfælde af en kortslutning med $U_{\mathrm {kl} }=0$ ${\ displaystyle U _ {\ mathrm {kl}} = 0}$ ${\ displaystyle U _ {\ mathrm {kl}} = 0}$ hele strømmen af kilden strømmer gennem udgangsterminalerne. Efterhånden som belastningsmodstanden øges, stiger terminalspændingen op til grænsen for ubelastet drift; så tager terminalspændingen en værdi $U_{0}$ ${\ displaystyle U_ {0}}$ $U_ {0}$ hvor hele kildestrømmen strømmer gennem den interne modstand.

U_{0}=I_{\mathrm {K} }\cdot R_{\mathrm {i} }

{\ displaystyle U_ {0} = I _ {\ mathrm {K}} \ cdot R _ {\ mathrm {i}}}

U_ {0} = I _ {{\ mathrm K}} \ cdot R _ {{\ mathrm i}}

Jo større $R_{\mathrm {i} }$ ${\ displaystyle R _ {\ mathrm {i}}}$ $R _ {{\ mathrm i}}$ bliver, jo større bliver det $U_{0}$ ${\ displaystyle U_ {0}}$ $U_ {0}$ . En tom strømkilde i tomgang kan ødelægge sig selv. Nogle strømforsyninger må derfor kun betjenes under belastning.

Ækvivalens for den lineære spænding og strømkilde

Lineære strømkilder svarer til lineære spændingskilder (ideel spændingskilde med intern modstand forbundet i serie ). Hvilket udtryk der bruges, afhænger af den ideelle form, hvor kildens adfærd ses nærmere. Følgende ligninger kan konverteres til hinanden; til venstre beskriver spændingskilden, den højre strømkilde.

U_{\mathrm {kl} }=U_{0}-I\cdot R_{\mathrm {i} }\quad \Leftrightarrow \quad I=I_{\mathrm {K} }-U_{\mathrm {kl} }\cdot {\frac {1}{R_{\mathrm {i} }}}

{\ displaystyle U _ {\ mathrm {kl}} = U_ {0} -I \ cdot R _ {\ mathrm {i}} \ quad \ Leftrightarrow \ quad I = I _ {\ mathrm {K}} -U _ {\ mathrm {kl}} \ cdot {\ frac {1} {R _ {\ mathrm {i}}}}}

U_ \ mathrm {kl} = U_0 -I \ cdot R_ \ mathrm i \ quad \ Venstrehøjre pil \ quad I = I_ \ mathrm K - U_ \ mathrm {kl} \ cdot \ frac 1 {R_ \ mathrm i}

U_{\mathrm {kl} }=U_{0}-I\;\,{\frac {U_{0}}{I_{\mathrm {K} }}}\quad \Leftrightarrow \quad I=I_{\mathrm {K} }-U_{\mathrm {kl} }\;\;{\frac {I_{\mathrm {K} }}{U_{0}}}

{\ displaystyle U _ {\ mathrm {kl}} = U_ {0} -I \; \, {\ frac {U_ {0}} {I _ {\ mathrm {K}}}} \ quad \ Leftrightarrow \ quad I = I _ {\ mathrm {K}} -U _ {\ mathrm {kl}} \; \; {\ frac {I _ {\ mathrm {K}}} {U_ {0}}}}}

U_ \ mathrm {kl} = U_0 -I \; \, \ frac {U_0} {I_ \ mathrm K} \ quad \ Leftrightarrow \ quad I = I_ \ mathrm K -U_ \ mathrm {kl} \; \; \ frac {I_ \ mathrm K} {U_0}

På grund af dets kildemodstand er den elektriske effekt, der kan overføres, begrænset til en maksimal værdi. Dette behandles i tilfælde af den lineære spændingskilde .

Effektivitet

Effektiviteten af en strømkilde $\eta _{I}$ ${\ displaystyle \ eta _ {I}}$ ${\ displaystyle \ eta _ {I}}$ stammer fra forbrugerforholdet $R_{\text{V}}$ ${\ displaystyle R _ {\ tekst {V}}}$ ${\ displaystyle R _ {\ tekst {V}}}$ leveret strøm til den strøm, der genereres af strømkilden. Den ideelle strømkilde er udgangsstrømmen $JEG.$ ${\ displaystyle I}$ $JEG.$ lig med den genererede strøm $I_{\text{K}}$ ${\ displaystyle I _ {\ text {K}}}$ ${\ displaystyle I _ {\ text {K}}}$ , spændingen $U_{\text{kl}}$ ${\ displaystyle U _ {\ tekst {kl}}}$ ${\ displaystyle U _ {\ tekst {kl}}}$ er det samme ved kilde og forbruger alligevel; så det er effektiviteten i dette tilfælde $\eta _{I{\text{ ideal}}}=1$ ${\ displaystyle \ eta _ {I {\ text {ideal}}} = 1}$ ${\ displaystyle \ eta _ {I {\ text {ideal}}} = 1}$ .

I tilfælde af den lineære strømkilde fortsætter en del af den genererede strøm $R_{\text{i}}$ ${\ displaystyle R _ {\ tekst {i}}}$ $R _ {{\ tekst {i}}}$ tabt, og udgangseffekten er mindre end den genererede. til $0<R_{\text{V}}<\infty$ ${\ displaystyle 0 <R _ {\ text {V}} <\ infty}$ ${\ displaystyle 0 <R _ {\ text {V}} <\ infty}$ og $0<R_{\text{i}}<\infty$ ${\ displaystyle 0 <R _ {\ text {i}} <\ infty}$ ${\ displaystyle 0 <R _ {\ text {i}} <\ infty}$ er

\eta _{I}={\frac {\frac {U_{\text{kl}}^{2}}{R_{\text{V}}}}{{\frac {U_{\text{kl}}^{2}}{R_{\text{i}}}}+{\frac {U_{\text{kl}}^{2}}{R_{\text{V}}}}}}={\frac {\frac {1}{R_{\text{V}}}}{{\frac {1}{R_{\text{i}}}}+{\frac {1}{R_{\text{V}}}}}}={\frac {R_{\text{i}}}{R_{\text{V}}+R_{\text{i}}}}

{\ displaystyle \ eta _ {I} = {\ frac {\ frac {U _ {\ text {kl}} ^ {2}} {R _ {\ text {V}}}} {{\ frac {U _ {\ text {kl}} ^ {2}} {R _ {\ text {i}}}} + {\ frac {U _ {\ text {kl}} ^ {2}} {R _ {\ text { V}}}}}} = {\ frac {\ frac {1} {R _ {\ text {V}}}} {{\ frac {1} {R _ {\ text {i}}}} + + { \ frac {1} {R_ {\ text {V}}}}}} = {\ frac {R _ {\ tekst {i}}} {R _ {\ tekst {V}} + R _ {\ tekst { jeg}}}}}

{\ displaystyle \ eta _ {I} = {\ frac {\ frac {U _ {\ text {kl}} ^ {2}} {R _ {\ text {V}}}} {{\ frac {U _ {\ text {kl}} ^ {2}} {R _ {\ text {i}}}} + {\ frac {U _ {\ text {kl}} ^ {2}} {R _ {\ text { V}}}}}} = {\ frac {\ frac {1} {R _ {\ text {V}}}} {{\ frac {1} {R _ {\ text {i}}}} + + { \ frac {1} {R_ {\ text {V}}}}}} = {\ frac {R _ {\ tekst {i}}} {R _ {\ tekst {V}} + R _ {\ tekst { jeg}}}}}

.

En anden ligning ^[11] gælder for den indlæste lineære spændingskilde baseret på dens ækvivalente kredsløbsdiagram (se her )

\eta _{U}={\frac {I^{2}R_{\text{V}}}{I^{2}R_{\text{i}}+I^{2}R_{\text{V}}}}={\frac {R_{\text{V}}}{R_{\text{i}}+R_{\text{V}}}}

{\ displaystyle \ eta _ {U} = {\ frac {I ^ {2} R _ {\ tekst {V}}} {I ^ {2} R _ {\ tekst {i}} + I ^ {2} R_ {\ tekst {V}}}} = {\ frac {R _ {\ tekst {V}}} {R _ {\ tekst {i}} + R _ {\ tekst {V}}}}}}

{\ displaystyle \ eta _ {U} = {\ frac {I ^ {2} R _ {\ tekst {V}}} {I ^ {2} R _ {\ tekst {i}} + I ^ {2} R_ {\ tekst {V}}}} = {\ frac {R _ {\ tekst {V}}} {R _ {\ tekst {i}} + R _ {\ tekst {V}}}}}}

.

Den højest mulige effektivitet opnås

på $R_{V}<R_{i}$ ${\ displaystyle R_ {V} <R_ {i}}$ ${\ displaystyle R_ {V} <R_ {i}}$ ved at operere med en strømkilde og
på $R_{i}<R_{V}$ ${\ displaystyle R_ {i} <R_ {V}}$ ${\ displaystyle R_ {i} <R_ {V}}$ gennem drift med en spændingskilde.

De to effektivitetsgrader supplerer hinanden 100%: $\quad \eta _{I}+\eta _{U}=1$ ${\ displaystyle \ quad \ eta _ {I} + \ eta _ {U} = 1}$ ${\ displaystyle \ quad \ eta _ {I} + \ eta _ {U} = 1}$ . Bliver en belastet lineær spændingskilde med effektivitet $\eta _{U}$ ${\ displaystyle \ eta _ {U}}$ ${\ displaystyle \ eta _ {U}}$ forstået som en ækvivalent strømkilde (som i det foregående kapitel), ændres effektiviteten til $\eta _{I}=1-\eta _{U}$ ${\ displaystyle \ eta _ {I} = 1- \ eta _ {U}}$ ${\ displaystyle \ eta _ {I} = 1- \ eta _ {U}}$ . ^[11]

Tæller retning

I tilfælde af en passiv komponent eller forbruger bør referenceretningen for den aktuelle intensitet vedrøre spændingen. ^[12] Dette forbrugermålerspilsystem , som er meget udbredt inden for elektroteknik, som vist på billedet ovenfor, sikrer, at spændingen og strømmen har det samme tegn. En positiv strømstyrke $JEG.$ ${\ displaystyle I}$ $JEG.$ fra a til b genererer en positiv spænding hos forbrugeren $U_{\mathrm {kl} }$ ${\ displaystyle U _ {\ mathrm {kl}}}$ $U_ \ mathrm {kl}$ fra a til B.
Hvis en af de to pile er vendt, skulle et minustegn indsættes i Ohms lov.

Konsekvent brug af tegnene i hele kredsløbet opnås ved at tælle pile på generatoren som vist på figuren. Fordi inde i den aktive komponent eller kilden strømmer strømmen i den modsatte retning af spændingen. En positiv strømstyrke $JEG.$ ${\ displaystyle I}$ $JEG.$ (på billedet i kilden fra bund til top) genererer en positiv spænding hos forbrugeren $U_{\mathrm {kl} }$ ${\ displaystyle U _ {\ mathrm {kl}}}$ $U_ \ mathrm {kl}$ (oppefra og ned).

Parallel og serieforbindelse af strømkilder

Hvis der skal leveres mere strøm til forbrugeren, end kilden kan levere, kan strømkilder med samme polaritet eller faseposition forbindes parallelt.

Eksempel: Et batteri kan oplades hurtigere med strømkilder forbundet parallelt (ikke spændingskilder!).

Det er farligt at forbinde strømkilder i serie. Da nøjagtig den samme strøm strømmer gennem alle kilder, men kilderne ikke er indstillet nøjagtig ens, kan den ene kilde opbygge en utilladelig høj eller invers spænding ved den anden kilde. Et typisk eksempel er serieforbindelsen af mange solceller: Hvis en celle er stærkere skraveret, modtager den en høj invers spænding under belastning og kan ødelægges. Af denne grund er celler eller moduler forbundet i serie forsynet med beskyttelsesdioder forbundet antiparallelt til dem fra et bestemt antal og fremefter.

Ansøgninger

En typisk anvendelse eksempel er en konstant strøm oplader med en defineret eller indstillelig ende-af-ladespænding. Forbrugermodstanden kan være nul, da strømkilder i princippet er designet til at være kortslutningssikre. Andre forbrugere, der kræver en strømkilde til drift, er lysdioder, laserdioder og gasudladningslamper. Afhængigt af kravene til ydeevne og effektivitet anvendes seriemodstande, koblingsregulatorer ( nedtrapningsregulatorer ), elektroniske eller konventionelle forkoblinger og til kolde katoderør også resonans- og vildfarende transformere .

Elementær kredsløb

En meget enkel strømkilde kan frembringes ved at forbinde en spændingskilde i serie med en modstand $R_{\mathrm {Q} }$ ${\ displaystyle R _ {\ mathrm {Q}}}$ $R _ {{\ mathrm Q}}$ som kildemodstand (seriemodstand) og forbrugeren $R_{\mathrm {V} }$ ${\ displaystyle R _ {\ mathrm {V}}}$ $R _ {{\ mathrm V}}$ . Hvis forsyningsspændingen er meget større end den spænding, der forekommer hos forbrugeren, kræves en kildemodstand, der er meget større end den maksimale forbrugermodstand. Hvis belastningen (forbrugermodstanden) ændres, har dette kun en mindre effekt på strømmen. Denne kilde har imidlertid en meget dårlig grad af effektivitet , da næsten al den energi, der leveres af spændingskilden, omdannes til kildemodstanden. Hvis f.eks. Strømstyrken maksimalt må ændres med 1% som følge af en ændring i belastningen, skal

0<R_{\mathrm {V} }<(1/100)R_{\mathrm {Q} }

{\ displaystyle 0 <R _ {\ mathrm {V}} <(1/100) R _ {\ mathrm {Q}}}

0 <R _ {{\ mathrm V}} <(1/100) R _ {{\ mathrm Q}}

værende. Anvendelsen af en induktiv eller kapacitiv reaktans som en seriemodstand (drift af gasudladningslamper med en såkaldt konventionel forkobling (ballastchoker)) tilbyder et middel mod det høje tab med vekselstrøm.

Elektroniske strømkilder

Disse strømkilder er beskrevet under konstant strømkilde. Op til en bestemt spænding kan du generere den næsten vandrette strømspændingskarakteristik. De bruges til måling og oscillator kredsløb samt til timing elementer.

Strømomformer

Strømtransformatorer er specielle transformere til potentialfri måling af store vekselstrømme. De genererer en sekundær strøm, der er ideelt proportional med den primære strøm. Dette er næsten tilfældet med afslutningsmodstande (kaldet byrde) fra nul til en maksimal værdi, den såkaldte nominelle byrde.

Yderligere eksempler

Komponenter som solceller , fotodioder eller bipolare transistorer og IGBT opfører sig som strømkilder i visse områder af deres karakteristiske kurver. Den omvendte strøm af fotodioder er proportional med lysstrømmen, der falder på dem over mange størrelsesordener.

Sendere leverer ofte en strøm som et udgangssignal. ^[13] Det kan være strømmålinger, temperaturmålinger eller andre målte variabler, hvorfra der genereres en proportional strøm. Strømme som f.eks. 4 ... 20 mA-signalet, der bruges til dette formål og bruges i industrielle systemer, har fordele i forhold til spændinger, når det kommer til transmission: spændingsfaldet i lange kabler og interferens-tilbøjelige potentielle referencer ved fødepunktet har ingen effekt på signalet . Med 4… 20 mA signalet kan der også detekteres et linjeskift, hvis minimumsværdien 4 mA ikke nås.

Energikilde / energisink

De hidtil diskuterede strømkilder er energiforladende. Nu er der tilfælde, hvor det er fornuftigt at udvide modellen af den ideelle strømkilde på en sådan måde, at dens karakteristiske kurve ikke er begrænset til en kvadrant, men snarere fortsætter til venstre i billedet vist ovenfor i området med negativ spænding. ^[14] Den ideelle kilde model er altid i stand til at fungere som både producent og forbruger; dette er normalt ikke tilfældet med reelle kilder. ^[15]

Da modellen for den lineære kilde er baseret på modellen for den ideelle kilde, stiger den lineære kildes karakteristiske kurve med strømforbruget med samme hældning til venstre til værdier, der er større end kortslutningsstrømmen.

Ækvivalent kredsløbsdiagram for en bipolar transistor med en lineær strømkilde i stien fra kollektor C til emitter E.

Et eksempel på anvendelsen af den omfattende model af den aktuelle kilde, som i dette tilfælde udelukkende drives i forbrugerretningen, er den bipolare transistor ifølge det modsatte ækvivalente kredsløbsdiagram . I dette strømmer strømmen i den modsatte retning til den sædvanlige retning for en given spændingsretning for en strømkilde. Dette er derfor energiforbrugende. Det er kun en del af det tilsvarende kredsløbsdiagram og findes ikke. Den absorberede energi fører til, at transistoren opvarmes. Så det selv $I_{\mathrm {C} }$ ${\ displaystyle I _ {\ mathrm {C}}}$ ${\ displaystyle I _ {\ mathrm {C}}}$ og $U_{\mathrm {CE} }$ ${\ displaystyle U _ {\ mathrm {CE}}}$ $U_ \ mathrm {CE}$ kan danne, skal transistoren drives i et passende kredsløb , der tilføres af en faktisk eksisterende energikilde.

Et andet eksempel er måletransduceren med en strømgrænseflade , som tillader en imponeret strøm at passere som et mål for en målt variabel (temperatur, tryk osv.) Og fungerer som en energisink, der skal forsynes af en forsyningsindretning.

litteratur

Wolfgang Mathis, Albrecht Reibiger: Küpfmüller, Teoretisk elektroteknik . 20. udgave. Springer Vieweg , 2017, ISBN 978-3-662-54836-3 . ( begrænset forhåndsvisning i Google Bogsøgning)

Individuelle beviser

↑ DIN EN 60375: Aftaler for elektriske kredsløb og magnetiske kredsløb , 2004, nr. 8.2.1
↑ ^a ^b IEC 60050, se DKE German Commission for Electrical, Electronic and Information Technologies in DIN and VDE: International Electrotechnical Dictionary - IEV. , I afsnittet "Netværksteori", poster 131-12-21 og 131-12-23
↑ ^a ^b Wilfried Weißgerber: Elektroteknik til ingeniører 1: DC -teknologi og elektromagnetisk felt. Springer Vieweg, 11. udgave, 2018, s.44
^ Heinrich Frohne, Karl-Heinz Locher, Hans Müller: Moeller Fundamentals of Electrical Engineering . Teubner, 20. udgave, 2005, s. 34
↑ ^a ^b Reinhard Scholz: Grundlæggende i elektroteknik: En introduktion til direkte og vekselstrømsteknologi. Hanser, 2018, s. 115
^ Karl Küpfmüller, Wolfgang Mathis, Albrecht Reibiger: Teoretisk elektroteknik: En introduktion. Springer, 16. udgave, 2005, s. 27
^ Rainer Ose: Elektroteknik til ingeniører: Grundlæggende . Hanser, 5. udgave, 2014, s. 38
^ Steffen Paul, Reinhold Paul: Grundlaget for elektroteknik og elektronik 1: DC -netværk og deres applikationer. Springer Vieweg, 5. udgave, 2014, s.62
↑ Ulrich Tietze og Christoph Schenk: Semiconductor circuit technology
^ Ralf Kories og Heinz Schmidt-Walter: Taschenbuch der Elektrotechnik
↑ ^a ^b Rainer Ose: Elektroteknik til ingeniører: Fundamentals . Hanser, 5. udgave, 2014, s. 41
↑ DIN EN 60375, nr. 6.1
↑ MAX9934 - High-Precision, Low-Voltage, Current-sense-forstærkere med en udgangsstrøm og Chip Select for Multiplexing. Maxim Integrated, tilgås 10. september 2018 (datablad).
^ Heinrich Frohne, Karl-Heinz Locher, Hans Müller, Thomas Harriehausen, Dieter Schwarzenau: Moeller Fundamentals of Electrical Engineering. Vieweg + Teubner, 21. udgave, 2008, s.41
^ Heinrich Frohne, Karl-Heinz Locher, Hans Müller, Thomas Harriehausen, Dieter Schwarzenau: Moeller Fundamentals of Electrical Engineering. Vieweg + Teubner, 21. udgave, 2008, s.41

[1] DIN EN 60375: Aftaler for elektriske kredsløb og magnetiske kredsløb , 2004, nr. 8.2.1

[IEV-2] IEC 60050, se DKE German Commission for Electrical, Electronic and Information Technologies in DIN and VDE: International Electrotechnical Dictionary - IEV. , I afsnittet "Netværksteori", poster 131-12-21 og 131-12-23

[W-3] Wilfried Weißgerber: Elektroteknik til ingeniører 1: DC -teknologi og elektromagnetisk felt. Springer Vieweg, 11. udgave, 2018, s.44

[4] Heinrich Frohne, Karl-Heinz Locher, Hans Müller: Moeller Fundamentals of Electrical Engineering . Teubner, 20. udgave, 2005, s. 34

[Scholz-5] Reinhard Scholz: Grundlæggende i elektroteknik: En introduktion til direkte og vekselstrømsteknologi. Hanser, 2018, s. 115

[6] Karl Küpfmüller, Wolfgang Mathis, Albrecht Reibiger: Teoretisk elektroteknik: En introduktion. Springer, 16. udgave, 2005, s. 27

[7] Rainer Ose: Elektroteknik til ingeniører: Grundlæggende . Hanser, 5. udgave, 2014, s. 38

[8] Steffen Paul, Reinhold Paul: Grundlaget for elektroteknik og elektronik 1: DC -netværk og deres applikationer. Springer Vieweg, 5. udgave, 2014, s.62

[9] Ulrich Tietze og Christoph Schenk: Semiconductor circuit technology

[10] Ralf Kories og Heinz Schmidt-Walter: Taschenbuch der Elektrotechnik

[Ose-11] Rainer Ose: Elektroteknik til ingeniører: Fundamentals . Hanser, 5. udgave, 2014, s. 41

[12] DIN EN 60375, nr. 6.1

[13] MAX9934 - High-Precision, Low-Voltage, Current-sense-forstærkere med en udgangsstrøm og Chip Select for Multiplexing. Maxim Integrated, tilgås 10. september 2018 (datablad).

[14] Heinrich Frohne, Karl-Heinz Locher, Hans Müller, Thomas Harriehausen, Dieter Schwarzenau: Moeller Fundamentals of Electrical Engineering. Vieweg + Teubner, 21. udgave, 2008, s.41

[15] Heinrich Frohne, Karl-Heinz Locher, Hans Müller, Thomas Harriehausen, Dieter Schwarzenau: Moeller Fundamentals of Electrical Engineering. Vieweg + Teubner, 21. udgave, 2008, s.41

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]