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电压源与电流源 及其等效变换

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电压源与电流源 及其等效变换 - PowerPoint PPT Presentation


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电压源与电流源 及其等效变换. 制作:浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院. 电路元件主要分为两类:. 无源元件 — 电阻、电容、电感。 有源元件 — 独立源、受控源 。. 独立电源是指不受外电路的控制而独立存在的电源 ; 受控电源是指它们的电压或电流受电路中其他部分的电压或电流控制的电源。. 任何一个实际电源(不论是独立电源还是受控源)在进行电路分析时,都可以用一个电压源或与之等效的电流源来表示。. I. a. U ab. +. E. U ab. E. _. 伏安特性. I. b. 一、电压源.

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Presentation Transcript
slide1
电压源与电流源

及其等效变换

制作:浙江广厦建设职业技术学院

信息与控制工程学院

slide2

电路元件主要分为两类:

  • 无源元件—电阻、电容、电感。
  • 有源元件—独立源、受控源 。
  • 独立电源是指不受外电路的控制而独立存在的电源;
  • 受控电源是指它们的电压或电流受电路中其他部分的电压或电流控制的电源。

任何一个实际电源(不论是独立电源还是受控源)在进行电路分析时,都可以用一个电压源或与之等效的电流源来表示。

slide3

I

a

Uab

+

E

Uab

E

_

伏安特性

I

b

一、电压源

1.理想电压源 (恒压源)

RO= 0 时的电压源

slide4

特点:

(1)理想电压源的端电压恒定。

(2)电源内阻为 “RO= 0”。

(3)电源中的电流由外电路决定。

(4)理想电压源不能短路,不能并联使用。

slide5

伏安特性

U

I

E

IRO

RO

U

+

E

I

-

Ro越大

斜率越大

2. 实际电压源

电压源模型

slide6

当R1接入时 : I=5A

则:

恒压源中的电流由外电路决定

I

a

+

R1

R2

2

Uab

E

2

_

b

设:E=10V

例1

当R1 R2同时接入时:I=10A

slide7

a

I

+

R

E

_

b

Uab

恒压源特性小结

E

恒压源特性中不变的是:_____________

I

恒压源特性中变化的是:_____________

外电路的改变

_________________ 会引起 I 的变化。

I 的变化可能是 _______ 的变化,

或者是_______ 的变化。

大小

方向

slide8
二、电流源

I

Uab

a

Uab

Is

IS

1.理想电流源(恒流源)

RO= 时的电流源

I

b

slide9

特点:

(1)输出电流恒定

(2)理想电流源内阻为无穷大( RO= )

(3)输出电压由外电路决定

(4)理想电流源不能开路,不能串联使用

slide10

I

a

Uab

RO

外特性

Uab

RO

IS

Is

I

b

RO越大

特性越陡

2. 实际电流源

电流源模型

slide11

I

Is

R

U

恒流源两端电压由外电路决定

例2

设:IS=1 A

则:

R=1 时, U =1V

R=10  时, U =10V

slide12

a

I

Uab

Is

R

b

恒流源特性小结

理想恒流源两端

可否被短路?

Is

恒流源特性中不变的是:_____________

Uab

恒流源特性中变化的是:_____________

外电路的改变

_________________ 会引起 Uab的变化。

大小

Uab的变化可能是 _______ 的变化,

或者是 _______的变化。

方向

slide13

恒压源

恒流源

I

I

a

a

Uab = E

(常数)

不 变 量

I = Is

(常数)

+

Uab

Is

Uab

E

_

b

b

变 化 量

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

slide14

三、电压源与电流源的等效变换

电压源与电流源对外电路等效的条件为:

且两种电源模型的内阻相等。

slide15

I

a

I '

a

RO

+

Uab

RO'

E

IS

-

b

b

对内不等效

(RO‘消耗能量)

(RO不消耗能量)

等效变换的注意事项:

(1) “等效”是指“对外”等效(等效互换前后对外伏--安特性一致),对内不等效。

slide16

I

I '

a

a

+

Uab

E

-

IS

b

b

(2)恒压源和恒流源不能等效互换。

slide17

I '

a

I

a

RO

+

Uab

RO'

IS

E

-

b

b

(3)电源等效互换时,恒压源 E 与电源内阻 R0的串联,恒流源 IS 与电源内阻 R0 的并联,且转换前后 E与 Is的方向保持不变。

(4)只要一个电动势为E的理想电压源和某个电阻R串联的电路,都可以化为一个电流为IS的理想电流源和这个电阻并联的电路。

slide18

例3

将图8中的电压源转化为等效电流源,并画出等效电路。

解:

内阻相等。

所以图9所示即为等效电路。

slide19

例4

将图(a)中的电流源转化为等效电压源,并画出其等效电路。

解:

内阻相等。

所以等效电路如图(b)

slide20

例5

用电源等效变换的方法求图(a)电路中的电流I1和I2。

解:将原电路变换为图(c)电路,由此可得:

slide21

ib

ic=ib

ic

C

ib

B

四、受控源

受控源:电压或电流受电路中其他部分的电压或电流控制。

rbe

E

三极管

slide22

独立源和非独立源的异同

相同点:两者性质都属电源,均可向电路

提供电压或电流。

不同点:独立电源的电动势或电流是由非电

能量提供的,其大小、方向和电路

    中的电压、电流无关;

受控源的电动势或输出电流,受电

路中某个电压或电流的控制。它不

能独立存在,其大小、方向由控制

量决定。

slide23

流控电流源

流控电流源

流控电流源

压控电压源

压控电压源

压控电压源

压控电流源

压控电流源

压控电流源

流控电压源

流控电压源

流控电压源

I1

I1

I1

I1

I1

I1

+

+

+

+

+

+

U1

U1

U1

I2

I2

I2

E

E

E

U1

U1

U1

E

E

E

I2

I2

I2

-

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

-

CCVS

CCVS

CCCS

VCCS

VCCS

VCVS

VCVS

VCVS

受控源分类

slide24

计算、分析受控源电路的一般原则:

电路的基本定理和各种分析计算方法仍可使用,只是在列方程时必须增加一个受控源关系式。

slide25

I1

2 

2 

I2

A

电路参数如图所示

R2

R1

+

Es

+

1 

ED= 0.4 UAB

R3

ED

_

-

20V

Is

2A

解:

根据节点电位法

B

设 VB= 0,即选择节点电压方向从A到B

例6

求:I1、 I2

则:

slide27

小结:

1、实际电压源是一个理想电压源和内阻的串联;实际电流源是一个理想电流源和内阻的并联。

2、电压源与电流源的等效条件:IS=E/RO, RO=RO´

3、理想电压源和理想电流源相串联时等效为电流源;相并联时等效为电压源。

4、受控电压源的电压或授控电流源是受电路中其他部分的某个电压或电流控制的。

5、控制量为零时,受控源的电压或电流也等于零。此时受控电压源相当于短路,受控电流源相当于开路。

6、受控源的类型

(1)电压控制电压源(VCVS)

(2)电流控制电流源(CCVS)

(3)电压控制电流源(VCCS)

(4)电流控制电流源(CCCS)

作 业:第189页 9-5 9-7