电源及等效电路-汽车电工电子技术

电源是电路能量的来源，也是电路的主要元件之一。电池、发电机等都是实际的电源。在电路分析时，常用等效电路来代替实际的部件。一个实际电源的外特性，即电源端电压与输出电流之间的关系可以用两种不同的电路模型来表示，一种是电压源，一种是电流源。

1.电压源

一个电源没有内阻，其端电压与负载电流的变化无关为常数，则这个电源称为理想的电压，用Us表示。通常稳压电源、发电机可视为理想电压源。但实际的电源都不会是理想的，总是有一定的内阻。因此，在电路分析时，对电源可以用一个理想的电压源与内阻相串联的电路模型——电压源来表示，如图1-4 所示。

图1-4　电压源符号

2.电流源

当一个电源的内阻为无穷大，其输出电流与负载的变化无关为常数，则这个电源称为理想电流源，用 Is表示。常用的光电池与一些电子器件构成的稳流器，可以认为是理想的电流源。理想电流源实际上是不存在的，对于一个实际的电源，也可以用一个理想的电流源与内阻并联的电路模型——电流源来替代，如图1-5 所示。

图1-5　电流源符号

3.电压源与电流源的等效交换

如果电压源和电流源的外特性相同，即在相同电阻R 上产生相等的电压U 与电流I，电压源和电流源可以等效交换。如图1-6 所示，两种电源的等效变换关系为

在等效变换时还需注意以下内容：

（1）电压源与电流源的等效变换指对外电路等效，对内电路不等效。

（2）理想电压源与理想电流源之间不能进行等效变换。

（3）等效变换时，Us与 Is的方向是一致的，即电压源的正极与电流源的输出电流的一端相对应。

图1-6　电压源与电流源的等效变换

4.电路的工作状态

1）负载状态

在图1-7 所示的电路中，如果开关闭合，电源则向负载提供能量，负载处于正常工作状态，这时电路有以下特征。

图1-7　电路的负载与空载

（1）电路中的电流为

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（2）电源的端电压等于负载两端的电压，为

（3）电源输出的功率等于负载所消耗的功率（不计线路上的损失），为

2）空载状态

图1-7 所示的电路中，开关断开或连接导线折断时呈开路状态，又称空载状态。电路在空载时，外电路的电阻可视为无穷大。因此电路具有下列特征。

（1）电路中电流为零，即

（2）电源的端电压为开路电压U0，并且有

（3）电源对外电路不输出电流，因此有

3）短路状态

图1-7 所示的电路中，电源的两输出端线若因绝缘损坏或操作不当，导致两端线相接触，电源被直接短路，这种状态称为短路状态。

当电源被短路时，外电路的电阻可视为零，这时电路具有以下特征。

（1）电源中的电流最大，但对外电路的输出电流为零，即

式中　Is——短路电流。

因为一般电源的内阻很小，所以 Is很大。

（2）电源和负载的端电压均为零，即

式（1-16）表明，电源的恒定电压全部降在内阻上，电源和负载的端电压大小相等，方向相反，因此无输出电压。

（3）电源输出的功率全部消耗在内阻上。因此，电源的输出功率和负载所消耗的功率均为零，即