Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, první ročník, elektrický zdrojnapětí naprázdno, při zatížení, řazení zdrojů Pracovní list - příklad vytvořil: Ing. Lubomír Kořínek Období vytvoření VM: listopad 2013 Klíčová slova: elektrický zdroj, řazení zdrojů, sériové, paralelní, smíšené Materiál je určen k procvičení probíraného učiva pod vedením učitele
Řazení elektrických zdrojů Podle toho, jak se mění svorkové napětí zdroje se zatížením, rozdělujeme zdroje na: a) Ideální zdroj svorkové napětí se se zatížením nemění. Ve skutečnosti neexistuje, jeho vlastností se využívá při výpočtech (řešení příkladů) v elektrotechnice. b) Tvrdý zdroj svorkové napětí se se zatížením mění jen velmi málo (např. napětí elektrovodné sítě). c) Měkký zdroj svorkové napětí se zatížením výrazně klesá (např. galvanický článek). Zatěžovací charakteristiky zdrojů: Zatěžovací charakteristika je závislost svorkového napětí zdroje na zatěžovacím proudu. Příčinou poklesu napětí zdroje je vnitřní odpor zdroje, na kterém se při zatížení vlivem
protékajícího proudu vytvoří úbytek napětí (dle Ohmova zákona), o který je menší svorkové napětí zdroje. Elektrické zdroje můžeme řadit: a) Sériové řazení elektrických zdrojů za sebou (do série) b) Paralelní řazení elektrických zdrojů vedle sebe (paralelně) c) Kombinované řazení elektrických zdrojů kombinace sériového a paralelního zapojení Sériové řazení elektrických zdrojů Při sériovém řazení stejnosměrných zdrojů je spojena kladná svorka jednoho zdroje se zápornou svorkou následujícího zdroje (Obr. 1): Obr. 1 Výsledné napětí zdroje se rovná součtu napětí jednotlivých zdrojů Což můžeme matematicky vyjádřit vztahem: U U U U... 1 2 3 U N
Nejčastěji spojujeme zdroje se stejnými parametry stejným vnitřním odporem a shodným svorkovým napětím. V sériovém zapojení můžeme zapojovat také zdroje s různými parametry, tj. s různým napětím nebo s různým vnitřním odporem. Potom výsledný vnitřní odpor je dán součtem vnitřních odporů jednotlivých zdrojů, podobně jako u napětí. Baterii, která je složena z těchto zdrojů, můžeme však zatížit pouze proudem, který je schopen dodávat zdroj s nejmenším jmenovitým proudem. Paralelní řazení elektrických zdrojů Při paralelním řazení stejnosměrných zdrojů spojujeme pouze zdroje se stejnými parametry, aby mezi nimi nevznikaly vyrovnávací proudy se vznikem ztrát. Při paralelním řazení zdrojů spojujeme mezi sebou všechny kladné svorky zdrojů a všechny záporné svorky zdrojů (Obr. 2): Obr. 2
Jmenovitý proud z baterie se bude rovnat součtu všech jmenovitých proudů jednotlivých článků. Což můžeme matematicky vyjádřit vztahem: I I I I... 1 2 3 I N Paralelnímu spojení článků říkáme také spojení na proud, protože ho používáme, pokud potřebujeme proud větší, než může poskytnout jeden článek. Kombinované řazení elektrických zdrojů Pokud potřebujeme zároveň zvětšit napětí i proud zdroje, zapojujeme jednotlivé články kombinovaně, tj. sérioparalelně. Vznikne tak paralelní spojení několika sériově zapojených článků (Obr. 3) Obr. 3
Pro jednotlivé větve platí zásady sériového spojení, paralelně můžeme zapojovat jen větve se stejným výsledným napětím, celkový proud bude dán součtem proudu jednotlivých větví, tedy pro obr. 3 platí: U U U U U U U 1 2 3 4 5 6 I I 1 I 2 Celkový počet článků při kombinovaném řazení elektrických zdrojů je n * m, kde n je počet článků ve větvi spojených do série a m je počet paralelních větví. Použité zdroje: Voženílek Řešátko: Základy elektrotechniky, SNTL Praha 1986 Kolektiv autorů: Základy elektrotechniky, SOŠE-COP Hluboká nad Vltavou 2011