Объект: ISIN

../../../../_images/logo_ru_no_text.png

Библиотека: Electronics

Имя на уровне решателя: Electronics.ISIN

Аннотация: Источник синусоидального тока

Обозначение: Источник синусоидального тока

Порты (степени свободы) компонента:

№

Обозначение порта

Тип

Наименование порта

1

Port1

ELECTRIC

Электрический порт 1 положительного полюса источника тока

2

Port2

ELECTRIC

Электрический порт 2 отрицательного полюса источника тока

Пользовательские параметры модели:

№

Параметр

Тип

Описание

Единица

Значение по умолч.

1

Fi

real

Начальная фаза, град

deg

0.0

2

Imax

real

Амплитудное значение тока, А

A

1.0

3

T

real

Период, с

s

1.0

Расчетные и измеряемые величины:

№

Параметр

Описание

Единица

1

V_Voltage1

Электрический потенциал на порте ;

V

2

S_ElectricCurrent1

Электрический ток на порте ;

A

3

V_Voltage2

Электрический потенциал на порте ;

V

4

S_ElectricCurrent2

Электрический ток на порте ;

A

Результаты тестирования

Источник синусоидального тока (Isin). 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.

Ключевая особенность идеального источника тока заключается в том, что ток в нагрузке не зависит от сопротивления нагрузки, а определяется исключительно параметрами самого источника.

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.

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

  • При размыкании цепи (бесконечном сопротивлении нагрузки) напряжение на выходных зажимах идеального источника тока стремится к бесконечности.

Анализ тестовой схемы

В данной тестовой схеме исследуется идеальный источник синусоидального тока.

Схема представляет собой замкнутый контур, состоящий из:

  • Источника синусоидального тока с амплитудой \(I_{max}\) = 1 А

  • Амперметра A1, включенного последовательно в цепь

  • Соединительных проводников с пренебрежимо малым сопротивлением

Поскольку амперметр и соединительные провода имеют практически нулевое сопротивление (режим короткого замыкания для источника тока), а внутреннее сопротивление источника r = 1×10⁻¹⁰ Ом пренебрежимо мало, ток в цепи полностью определяется источником.

Расчет ожидаемых значений

Согласно определению источника тока, ток через амперметр A1 должен точно соответствовать току, задаваемому источником:

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

При заданной амплитуде \(I_{max}\) = 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.

Начальные данные

Параметры элементов схемы:

  • \(I_{max}\) (амплитуда тока источника) = 1 А

  • r (внутреннее сопротивление источника) = 1×10⁻¹⁰ Ом (пренебрежимо мало, соответствует характеристикам идеального источника)

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

  • end (время интегрирования) = 5

Верификация режима работы

Данный тест подтверждает основное свойство источника тока: независимость выходного тока от сопротивления нагрузки. Поскольку в цепи отсутствуют дополнительные резисторы, а измерительные приборы имеют пренебрежимо малое сопротивление, мы наблюдаем «чистый» ток источника без искажений.

Ожидаемая осциллограмма

На временной диаграмме должны наблюдаться:

  • Синусоидальная форма тока идеальной формы.

  • Амплитуда тока ровно 1 А (без отклонений).

  • Отсутствие постоянной составляющей (сигнал симметричен относительно нуля).

  • Периодические переходы через ноль в моменты времени, кратные полупериоду.

Схема теста
Схема тестирования источника синусоидального тока

Рисунок 1 — Схема тестирования источника синусоидального тока

График результата теста
../../../../_images/Isin.Check.png

Рисунок 2 - Electronics_model_Isin.Check