Fuente actual

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Fuente de corriente (en la teoría de los circuitos eléctricos ) - un elemento, red de dos terminales , la intensidad de la corriente a través de la cual no depende del voltaje en sus terminales (polos). También se utilizan los términos generador de corriente y fuente de corriente ideal .

La fuente de corriente se utiliza como modelo simple de algunas fuentes reales de energía eléctrica o como parte de modelos más complejos de fuentes reales que contienen otros elementos eléctricos. Cabe señalar que las características eléctricas de las fuentes reales pueden estar cerca de las propiedades de una fuente de corriente o de su opuesto, una fuente de voltaje .

En ingeniería eléctrica , una fuente de corriente es cualquier fuente de energía eléctrica.

Propiedades

Fuente de corriente ideal

La fuerza de la corriente que fluye a través de una fuente de corriente ideal es siempre la misma por definición:

yo = \text{const}

El voltaje en los terminales de una fuente de corriente ideal ( ¡que no debe confundirse con una fuente real! ) depende solo de la resistencia de la carga conectada a ella: $R$

U=I\cdot R

Potencia entregada por la fuente de corriente a la carga:

P = I^2 \cdot R

Dado que la corriente a través de una fuente de corriente ideal es siempre la misma, el voltaje en sus terminales y la potencia que transmite a la carga aumentan al aumentar la resistencia de la carga, alcanzando valores infinitos en el límite.

Fuente real

En una aproximación lineal, cualquier fuente de corriente real (que no debe confundirse con la fuente de corriente descrita anteriormente: ¡el modelo!) o cualquier otra red de dos terminales puede representarse como un modelo que contiene al menos dos elementos: una fuente ideal y una resistencia interna. (conductividad). Uno de los dos modelos más simples, el modelo de Thévenin, contiene una fuente EMF conectada en serie con una resistencia, y el otro, opuesto a él, el modelo de Norton, una fuente de corriente conectada en paralelo con conductividad (es decir, una resistencia ideal, cuyas propiedades suelen caracterizarse por el valor de la conductividad). En consecuencia, una fuente real en una aproximación lineal se puede describir utilizando dos parámetros: la FEM de la fuente de voltaje (o la corriente de la fuente de corriente) y la resistencia interna (o conductividad interna ). ${\ matemáticas {E}}$ $yo$ $r$ $y = 1/r$

Se puede demostrar que una fuente de corriente real con resistencia interna es equivalente a una fuente EMF real con resistencia interna y EMF . $r$ $r$ $\mathcal{E} = yo \cdot r$

El voltaje en las terminales de una fuente de corriente real es

U_{\text{out}} = I \frac{R \cdot r}{R + r} = I \frac{R}{1 + R/r}.

La corriente en el circuito es

I_{\text{out}} = I \frac{r}{R + r} = I \frac{1}{1 + R/r}.

La potencia entregada por una fuente de corriente real a la red es igual a

P_{\text{fuera}} = I^2 \frac{R}{\left(1 + R/r \right)^2}.

Los generadores de corriente real tienen varias limitaciones (por ejemplo, en el voltaje en su salida), así como dependencias no lineales de las condiciones externas. En particular, los generadores de corriente real crean corriente eléctrica solo en un cierto rango de voltajes, cuyo umbral superior depende del voltaje de suministro de la fuente. Por lo tanto, las fuentes de corriente reales tienen límites de carga.

Ejemplos

La fuente de corriente es un inductor , a través del cual fluyó corriente desde una fuente externa, durante algún tiempo ( ) $t \ll I/D$ después de que se apagó la fuente. Esto explica el chispeo de los contactos durante la desconexión rápida de la carga inductiva: el deseo de mantener la corriente con un fuerte aumento de la resistencia (la aparición de un entrehierro) conduce a un fuerte aumento de la tensión entre los contactos y a la ruptura de la brecha

El devanado secundario de un transformador de corriente , cuyo devanado primario está conectado en serie con una potente línea de CA , puede considerarse como una fuente casi ideal de corriente alterna. Por lo tanto, la apertura del circuito secundario del transformador de corriente es inaceptable. En cambio, si es necesario volver a conectar el circuito del devanado secundario (sin desconectar la línea), este devanado se deriva preliminarmente .

Aplicación

Las fuentes de corriente se utilizan ampliamente en circuitos analógicos , por ejemplo, para alimentar puentes de medición , para alimentar etapas de amplificadores diferenciales , en particular amplificadores operacionales .

El concepto de generador de corriente se utiliza para representar componentes electrónicos reales como circuitos equivalentes . Para describir los elementos activos, se introducen para ellos circuitos equivalentes que contienen generadores controlados:

Fuente de corriente controlada por voltaje (ITUN). Se utiliza principalmente para transistores de efecto de campo y tubos de vacío .
Fuente de corriente controlada por corriente (ITUT). Se utiliza, por regla general, para transistores bipolares .

En el circuito espejo de corriente (Figura 2), la corriente de carga en la rama derecha se iguala a la corriente de referencia en la rama izquierda, de manera que en relación a la carga R2 , este circuito actúa como fuente de corriente.

Notación

Hay varias opciones para la designación de la fuente actual. Las designaciones más comunes son (a) y (b). La opción (c) está establecida por GOST [1] e IEC [2] . La flecha en el círculo indica la dirección positiva de la corriente en el circuito a la salida de la fuente. Las opciones (d) y (e) se encuentran en la literatura extranjera. Al elegir una designación, se debe tener cuidado y utilizar explicaciones para evitar confusiones con las fuentes de voltaje .

Notas

↑ GOST 2.721-74 Sistema unificado para documentación de diseño. Designaciones gráficas condicionales en esquemas. Designaciones para uso general.
↑ CEI 617-2:1996. Símbolos gráficos para diagramas. Parte 2: Elementos de símbolos, símbolos calificativos y otros símbolos de aplicación general.

Véase también

Literatura

Bessonov LA Fundamentos teóricos de la ingeniería eléctrica. Circuitos electricos. - M. : Gardariki, 2002. - 638 p. — ISBN 5-8297-0026-3 .