Ersatzstromgenerator
Jeder Generator ist immer durch eine elektromotorische Kraft E und einen Innenwiderstand Ri gekennzeichnet. Es entsteht eine gewisse EMF, die nicht vom Widerstand der Last abhängt. Daher wird ein solcher Generator als EMF-Generator bezeichnet. Manchmal wird es in Form eines idealen EMF-Generators dargestellt, der keinen Innenwiderstand hat und in Reihe mit einem Widerstand geschaltet ist, dessen Widerstandswert gleich Ri ist.
Um die Berechnungen zu vereinfachen, ersetzen Sie in einigen Fällen den EMF-Generator durch den sogenannten Ersatzstromgenerator mit lastunabhängiger Stromerzeugung. Diese Substitution kann durch die folgenden mathematischen Transformationen begründet werden.
Der vom EMF-Generator gelieferte Strom
Wenn wir beide Seiten der Gleichung mit Rn multiplizieren, erhalten wir einen Ausdruck für die Spannung an den Generatorklemmen, also die Spannung an der Last
Jetzt multiplizieren und dividieren wir die rechte Seite von Ri
In der resultierenden Formel ist E / Ri der Kurzschlussstrom und der Ausdruck RnRi / (Rn + Ri) der Gesamtwiderstand der parallel geschalteten Zweige mit den Widerständen RH und Ri.Daraus folgt, dass der EMF-Generator durch einen Stromgenerator ersetzt werden kann, der den Strom E / Ri liefert. In diesem Fall muss Ri jedoch als Widerstand des parallel zur Last RH geschalteten Zweigs betrachtet werden (Abb. 1).
Manchmal ist es sinnvoll, für Berechnungen den Ersatz des EMF-Generators durch einen Ersatzstromgenerator zu verwenden, insbesondere wenn die Last mehrere parallel geschaltete Zweige hat, da dann alles auf eine Parallelschaltungsberechnung hinausläuft.
Feige. 1. Ersatzstromgenerator
Wird bei der Berechnung ein EMF-Generator verwendet, ergibt sich eine Mischschaltung, da Ri in Reihe mit der Last geschaltet wird, die wiederum eine Parallelschaltung darstellt. Insbesondere für Wechselstromkreise ist die gemischte Kopplung schwieriger zu berechnen.
Es ist jedoch zu beachten, dass mit Hilfe eines Stromgenerators nur in der Last Strom, Spannung und Leistung korrekt berechnet werden können. Mit Hilfe eines Stromgenerators ist es nicht möglich, den Strom, die Spannung und die Leistung im Generator zu berechnen, da sonst völlig falsche Ergebnisse erzielt werden.
Somit entspricht die Verwendung eines Schaltplans mit einem Stromgenerator nicht der Realität und dient lediglich der Berechnung des elektrischen Lastmodus. Und mit einem EMF-Generator erhält man immer eine korrekte Abbildung der tatsächlichen Vorgänge im Stromkreis und die Berechnungsergebnisse für jeden Teil des Stromkreises sind korrekt.