O sursă de tensiune este un dispozitiv terminal care poate menține o tensiune fixă. O sursă de tensiune ideală poate menține tensiunea fixă independent de rezistența la sarcină sau de curentul de ieșire. Cu toate acestea, o sursă de tensiune din lumea reală nu poate furniza curent nelimitat. O sursă de tensiune este duala a unei surse de curent. Sursele de energie electrică din lumea reală, cum ar fi bateriile, generatoarele și sistemele de putere, pot fi modelate în scopuri de analiză ca o combinație a unei surse ideale de tensiune și a unor combinații adiționale de elemente de impedanță.
(O diagramă schematică a unei surse de tensiune reale V, alimentând un rezistor R, și creând un curent I.)
Surse de tensiune ideale
O sursă de tensiune ideală este un dispozitiv cu două terminale care menține o cădere de tensiune fixă pe terminalele sale. Este adesea folosită ca o abstracție matematică care simplifică analiza circuitelor electrice reale. Dacă tensiunea pe o sursă de tensiune ideală poate fi specificată independent de orice altă variabilă dintr-un circuit, se numește sursă independentă de tensiune. În schimb, dacă tensiunea pe o sursă de tensiune ideală este determinată de o altă tensiune sau curent într-un circuit, se numește o sursă de tensiune dependentă sau controlată. Un model matematic al unui amplificator va include surse de tensiune dependente a căror magnitudine este guvernată, de exemplu, de o anumită legătură fixă cu un semnal de intrare. În analiza defecțiunilor la sistemele electrice, întreaga rețea de surse interconectate și linii de transmisie poate fi înlocuită în mod util de o sursă de tensiune ideală (AC) și de o singură impedanță echivalentă.
Simbolurile folosite pentru sursele de tensiune:
Rezistența internă a unei surse de tensiune ideale este zero; este capabilă să furnizeze sau să absoarbă orice cantitate de curent. Curentul printr-o sursă de tensiune ideală este complet determinat de circuitul extern. Când este conectată la un circuit deschis, există zero curent și, prin urmare, putere zero. Când este conectată la o rezistență de sarcină, curentul prin sursă se apropie de infinit deoarece rezistența de sarcină se apropie de zero (scurtcircuit). Astfel, o sursă de tensiune ideală poate furniza o putere nelimitată.
Nicio sursă reală de tensiune nu este ideală; toate au o rezistență internă efectivă diferită de zero, și niciuna nu poate furniza curent nelimitat. Cu toate acestea, rezistența internă a unei surse de tensiune reale este modelată în mod eficient în analiza circuitului liniar prin combinarea unei rezistențe nelimitate în serie cu o sursă de tensiune ideală (un circuit echivalent Thévenin).
O sursă de tensiune apropiată de cea ideală a fost concepută cu o rețea echilibrată de tip punte Wheatstone, formată din patru diode alimentate de o sursă de alimentare echilibrată de la transformator cu priză mediană și filtru capacitiv cu masa liberă, creând astfel un nivel de referință alternativ pozitiv și negativ. Dacă unul dintre punctele de potențial egal ale punții echilibrate este alimentat cu o sursă de tensiune neideală, celălalt punct (opus) se ridică la același potențial la starea de masă virtuală și această tensiune ridicată în acest punct al masei virtuale creează o sursă de tensiune constantă aproape ideală. La fel ca o sursă de curent constant ideală, o sursă de tensiune constantă ideală generează o putere aproape zero la sarcină, deci reflexia de la sarcină la sursă este minimă, ceea ce determină o reprezentare mult mai bună a formei de undă.
Comparație între sursele de tensiune și curent
Cele mai multe surse de energie electrică (rețeaua domestică, o baterie) sunt modelate ca surse de tensiune. O sursă de tensiune ideală nu furnizează energie atunci când este încărcată de un circuit deschis (adică o impedanță infinită), dar se apropie de energie și de curent infinit când rezistența de sarcină se apropie de zero (un scurtcircuit). Un astfel de dispozitiv teoretic ar avea o impedanță de ieșire zero ohmi în serie cu sursa. O sursă de tensiune din lumea reală are o foarte mică dar diferită de zero rezistență internă și impedanță la ieșire : adesea mult mai mică decât 1 ohm.
În schimb, o sursă de curent asigură un curent constant, atâta timp cât sarcina conectată la bornele sursă are o impedanță suficient de mică. O sursă ideală de curent nu ar furniza energie la un scurtcircuit și va se va apropia de energie și tensiune infinite deoarece rezistența de sarcină se apropie de infinit (un circuit deschis). O sursă de curent ideală are o impedanță de ieșire infinită în paralel cu sursa. O sursă de curent din lumea reală are o impedanță de ieșire foarte ridicată, dar finită. În cazul surselor de curent cu tranzistori, este tipică o impedanță de câțiva megohmi (la frecvențe joase).
Deoarece nu există surse ideale de niciun fel (toate exemplele din lumea reală au impedanța sursei finită și diferită de zero), orice sursă de curent poate fi considerată ca o sursă de tensiune cu aceeași impedanță sursă și invers. Sursele de tensiune și sursele curente sunt uneori considerate a fi duale între ele și orice sursă non-ideală poate fi convertită din una în alta prin aplicarea teoremei lui Norton sau a teoremei lui Thevenin.
Lasă un răspuns