Модель: I

Библиотека: Electronics

Имя на уровне решателя: SF

Аннотация: Источник тока постоянной величины

Обозначение: FIXed ME

Порты (степени свободы) компонента:

№

Обозначение порта

Тип

Наименование порта

1

Port1

base.DOF1

Электрический порт 1 положительного полюса источника тока

2

Port2

base.DOF1

Электрический порт 2 отрицательного полюса источника тока
Пользовательские параметры модели

№

Параметр

Тип

Описание

Значение по умолч.

1

I

base.real

Амплитуда тока, A

1.0

Результаты тестирования
../../../../_images/logo_ru_no_text.png

www.laduga.com

Глава 1. Заданные параметры теста

Название тестируемого компонента

I

Модуль тестируемого компонента

Electronics

Дата тестирования

Tue Mar 3 19:05:10 2026

Результат

OK
Глава 2. Схема тестируемого объекта

Источник синусоидального тока (неидеальный). Проверка формирования сигнала.

Описание устройства

Источник синусоидального тока — это активный элемент электрической цепи, который преобразует энергию источника питания в электрическую энергию и обеспечивает во внешней цепи ток, изменяющийся во времени по гармоническому (синусоидальному) закону.

В данной модели реализован неидеальный источник тока, который приближается к идеальному, но имеет конечные значения внутреннего сопротивления и другие реалистичные ограничения.

Математическое описание

Ток, генерируемый источником, описывается выражением:

\[i(t) = I_{max} \cdot \sin(2\pi f t + \phi)\]

где: * I_max — амплитудное значение тока (в данном тесте равна 1 А) * f — частота сигнала (задается параметрами источника) * φ — начальная фаза колебаний

Свойства идеального источника тока

Идеальный источник тока обладает следующими характеристиками:

  • Выходной ток не зависит от сопротивления нагрузки — при любом сопротивлении (вплоть до короткого замыкания) ток остается неизменным.

  • Внутреннее сопротивление стремится к бесконечности — это обеспечивает независимость тока от внешней цепи.

  • ЭДС источника стремится к бесконечности — теоретически, чтобы продавить заданный ток через любое сопротивление.

  • Напряжение на нагрузке определяется сопротивлением нагрузки: \(U_{нагр} = I_{max} \cdot R_{нагр} \cdot \sin(2\pi f t)\).

Неидеальный источник тока

Реальный (неидеальный) источник тока отличается от идеального наличием:

  • Конечного внутреннего сопротивления (Rвнутр, обычно большое, но не бесконечное)

  • Ограниченной выходной мощности

  • Ограниченного диапазона напряжений (не может создать бесконечное напряжение)

Чем выше внутреннее сопротивление источника по сравнению с сопротивлением нагрузки, тем ближе его свойства к идеальному источнику тока.

Анализ тестовой схемы

В данной тестовой схеме исследуется неидеальный источник синусоидального тока.

Схема представляет собой замкнутый контур, состоящий из: * Источника синусоидального тока с амплитудой I = 1 А * Резистора нагрузки R1 = 2 Ом * Амперметра A1, включенного последовательно в цепь

Расчет ожидаемых значений

Согласно определению источника тока (даже неидеального), ток через нагрузку должен определяться преимущественно заданным током источника, а не сопротивлением нагрузки.

При достаточно высоком внутреннем сопротивлении источника (по сравнению с R1):

\[i_{A1}(t) \approx i_{источника}(t) = I \cdot \sin(2\pi f t)\]

При заданной амплитуде I = 1 А:

\[i_{A1}(t) = 1 \cdot \sin(2\pi f t)\ \text{А}\]

Амплитудное значение тока: 1 А. Действующее значение тока: \(I_{д} = I_{max} / \sqrt{2} \approx 0.707\ \text{А}\).

Датчик A1 должен показывать синусоидальный ток с амплитудой 1 А и частотой, заданной для источника тока.

Напряжение на нагрузке (по закону Ома):

\[u_{R1}(t) = i_{A1}(t) \cdot R1 = 1 \cdot \sin(2\pi f t) \cdot 2 = 2 \cdot \sin(2\pi f t)\ \text{В}\]

Амплитуда напряжения на нагрузке: 2 В.

Верификация свойств источника тока

Данный тест позволяет проверить основное свойство источника тока: независимость выходного тока от сопротивления нагрузки.

Если изменить сопротивление R1 (например, взять 1 Ом, 4 Ом, 10 Ом), ток через амперметр A1 должен оставаться неизменным (с амплитудой 1 А), а напряжение на нагрузке будет пропорционально изменяться (U = I·R).

Для идеального источника тока это свойство выполняется абсолютно. Для неидеального источника будет наблюдаться небольшое уменьшение тока при увеличении сопротивления нагрузки (из-за конечного внутреннего сопротивления источника).

Исходные данные

Параметры элементов схемы:

  • I (амплитуда тока источника) = 1 А

  • R1 (сопротивление нагрузки) = 2 Ом

  • f (частота сигнала) — задается параметрами источника (на схеме)

  • Rвнутр (внутреннее сопротивление источника, не указано, но предполагается достаточно большим для приближения к идеальному источнику)

Ожидаемая осциллограмма

На временной диаграмме должны наблюдаться:

  • Синусоидальная форма тока идеальной формы (датчик A1).

  • Амплитуда тока ровно 1 А (без отклонений).

  • Синусоидальная форма напряжения на нагрузке (если измерять).

  • Амплитуда напряжения 2 В (при R1 = 2 Ом).

  • Отсутствие постоянной составляющей (сигнал симметричен относительно нуля).

  • Совпадение по фазе тока и напряжения (для активной нагрузки).

Схема теста
Схема тестирования источника синусоидального тока

Рисунок 1 — Схема тестирования неидеального источника синусоидального тока

Глава 3. Графики результатов теста
../../../../_images/Electronics_model_I_test.RUN.png

Рисунок 2 - Electronics_model_I_test.RUN

../../../../_images/Electronics_model_I_test.Check.png

Рисунок 3 - Electronics_model_I_test.Check