理想電壓源

理想電壓源是一種理想電路元件。理想電壓源的端電壓為一個恆定的常數，與電流的大小無關，電流由負載電阻確定。理想電壓源的伏安特性(也叫外特性曲線)是一根與I軸平行的直線。從能量觀點考慮，理想電壓源純粹是一個供能元件，供給外電路耗能元件R以能量，是一個無限大容量的電源。

基本介紹

• 中文名：理想電壓源
• 外文名：ideal voltage sources
• 性質：端電壓相等

符號

理想電壓源的符號及其伏安特性曲線如圖，伏安特性曲線說明理想電壓源兩端電壓為常數。

當P>0時，此時電壓源是耗能元件。電壓源實際端電壓方向為從上到下，實際電流方向也為從上到下。端電壓的實際方向與通過它的電流的際方向一致。

如果是充電電池，表明電流從電池正極流入，負極流出，這正是電池充電時的情況：電池要消耗電能，並把電能轉化為化學能儲存起來。

當P<O時，表明此時電壓源是供能元件。電壓源實際端電壓方向為從下到上，實際電流方向也為從上到下。端電壓的實際方向與通過它的電流的實際方向不一致，相當於電池放電對電路提供能量。

如果P=0，表明此時電壓源既不消耗能量也不提供能量，相當於開路時的情況。同理，電流源可能為耗能，也可能為供能，還可能既不消耗能量也不提供能量。(如把電流源短路)。

性質

1、電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路以及流經它的電流的大小方向均無關，有U=Us；

2、通過電壓源的電流由電壓源以及外電路共同決定；

3、既可以向外電路供能，也可以從外電路接受能量。

特點

1．理想電壓源的端電壓只按其自身規律變化。

若uS(t)是不隨時間變化的常數，即是直流理想電壓源。

若uS(t)是一定的時間函式（如正弦交流電），則將隨時間t而發生變化。

2．理想電壓源的端電壓與流經它的電流方向、大小無關。

即使流經它的電流為無窮大，其兩端電壓仍按原來的規律變化 （為常數或為時間的函式）。

若理想電壓源uS(t)=0，則它相當於短路。

3．理想電壓源的端電壓由自身決定，與外電路無關，而流經它的電流是由它及外電路所共同決定的。

流過理想電壓源的電流是隨外電路變化的。

理論上講，這個電流可在-∞~∞範圍內變化。

4．理論上講，理想電壓源可以供給無窮大能量，也可以吸收無窮大能量。

等效變換

在網路分析中,對某些複雜電路常採用等效變換的方法，對網路進行化簡,從而使問題得到解決。
如星形網路與三角形網路之間可以相互進行等效變換，使某些複雜電路變成簡單電路;電壓源與電流源之間也可以相互進行等效變換，使電路得到簡化。而許多文獻上3!指出,理想電壓源與理想電流源之間不能進行等效變換。因為理想電壓源的內阻為零，其短路電流為無窮大,理想電流源的內阻為無窮大,其空載電壓為無窮大,都不能得到有限的數值。由此得出理想電壓源與理想電流源不能進行等效變換的結論。

但是,由等效的定義可知,等效是對外電路而言的。若變換前後,外電路的伏安特性安全相同，則兩
種電源對外電路來說完全可以互相等效變換。

實際電源的兩種模型(電壓源和電流源)雖可以進行等效變換，但這也是對外電路來說的,也就是從它們端鈕上的表現來說的。由於它們內部結構形式不同，對內部而言是不可能等效的。例如,當外電路斷開時,就電壓源模型來說，內部損耗為零,而就電流源模型來說，卻有內部損耗。兩者不能等效。從這種意義上來說，也就是不考慮理想電壓源與理想電流源的內部,而從外電路來看,理想電壓源與理想電流源之間也可以進行等效變換,只要它們對外電路的伏安特性相同。

對於無源二連線埠網路，理想電壓源等效替換為電流源時有

對於有源二連線埠網路，理想電壓源等效替換為電流源時有

這就是說，當與理想電壓源聯接的是一個有源兩端網路時，與之等效的理想電流源的電流為理想電壓源在該有源兩端網路輸入電阻上激發的電流與有源兩端網路的短路電流的代數和。在路理想電壓源與理想電流源之間是可以進行等效變換的。在理想電流源與理想電壓源進行等效變換時,都與它們相聯的網路密切相關，與它們聯接的網路不同，等效變換的結果也會不同。且這種變換隻對外電路等效。

混合動態仿真

在電力系統潮流計算混合動態仿真中，實測電壓及相角信號的注入存在不同方法，節點法實際上也是將外部系統等值為理想電壓源，如果電壓源的電壓相量由已知的邊界信號決定，即在每個步長調整電壓模值及相角與實測值一致，就能實現量測信號的有效注入。這樣，問題的核心就由修改動態仿真程式轉變為搭建受外部時序控制的理想電壓源模組，而許多商業仿真軟體都提供自定義模型功能及數據接口，使問題的解決變得容易。