实际电源的两种模型：理论与实践

理想电源实际上是不存在的，因为一个实际电源总是存在内阻，在工作时其内部损耗不可能为零。下面以直流电源为例来讨论实际电源的两种模型。

（1）实际电源的电压源模型

当实际电源的内电阻不能忽略时，便可采用实际电压源模型或实际电流源模型来反映实际电源对外的表现，其特性可以用输出端上电压电流关系来描述。图2.2.5（a）所示的电路是测定实际电源伏安关系的实验电路，图2.2.5（b）是实际电源的伏安特性曲线。

图2.2.5　实际电源的伏安特性

图中U0 称为开路电压，是实际电源输出电流为零（即实际电源开路）时的输出电压。图中直线可表为

其中R0 是实际电源的内电阻，可以由实验数据（U0、UB、IB，）求得

因此，可以用一个电动势为E=U0 的理想电压源与电阻串联的电路作为实际电源的电路模型，称为电压源模型，如图2.2.6（a）所示，E 与R0 为其参数。此时，电源的伏安特性方程为

图2.2.6　实际电源模型

R0 越小，电源内阻上的压降越小，因负载变动引起的输出电压变动也就越小，即输出电压越稳定。所以，实际电源的内阻越小，就越接近理想电压源。若R0=0，则U=E，即为理想电压源。(www.xing528.com)

（2）实际电源的电流源模型

图2.2.5（b）所示伏安特性曲线也可表示为

其中IS=称为短路电流，是电源两端的导线因某种事故连在一起（即短路）时的输出电流。因此，可以用一个电流为IS 的理想电流源与电阻R0 并联的电路作为实际电流源的电路模型，称为电流源模型，如图2.2.6（b）所示，IS 与R0 为其参数。此时，电源的伏安特性方程为

R0 越大，电源内阻分流越小，因负载变动引起的输出电流变动也就越小，即输出电流I 稳定。所以，实际电源的内阻越大，就越接近理想电流源。若R0=∞，则I=IS，即为理想电流源。

应当注意，实际电压源因其内阻通常都很小，当被短路时，将会过流而烧毁；实际电流源因其内阻通常都很大，当被开路时，将可能过压而烧毁。故应用时实际电压源不能短路，而实际电流源不能开路。

无论采用图2.2.6 所示的哪一种电路作为实际电源的模型都是可以的，它们各自从不同的角度反映实际电源对外的表现。图（a）反映了电源对外提供电压的表现，图（b）反映了电源对外提供电流的表现。

两种模型相互之间可以进行等效变换。如已知电压源模型的参数E 与R0，则与之等效的电流源模型的参数为IS=与R0；若已知电流源模型的参数IS 与R0，则与之等效的电压源模型的参数为E=R0IS 与R0。

在等效变换时应当注意：

①两个二端网络等效是指它们端口的伏安关系完全相同。因此，理想电压源和理想电流源不等效。

②等效只是对外电路而言，对电源内部并不等效。

③在做电源模型的等效变换时，要注意电源的极性，电动势E 的极性和电流源IS 的方向对外电路的效果应一致。

还应注意的是，在实际中，因电流源很少采用，故常说的电源多指电压源。