Modul coordonat de funcționare a circuitului electric, potrivirea sursei și a sarcinii

Subiectul acestui articol va fi iluminarea generală a modurilor de funcționare a rețelei electrice în condiții de potrivire a sursei și a sarcinii. Care sunt aceste condiții și când și de ce sunt necesare? Modul corespunzător (din punct de vedere al puterii) merită o atenție deosebită, dar vom lua în considerare, printre altele, și alte moduri relevante.

Modul coordonat, în sens general, este un astfel de mod de funcționare a unui circuit electric, când puterea maximă pe care o poate da această sursă în starea ei curentă este distribuită sarcinii conectate la o sursă dată.

Condiția în care apare acest mod este egalitatea rezistenței de sarcină rezistența internă a sursei pentru circuitele de curent continuu sau egalitatea impedanței sursei interne cu impedanța de sarcină complexă pentru circuitele de curent alternativ.

Este evident că pentru sursele de putere reale cu o anumită rezistență internă limitată, este adevărat că pe măsură ce rezistența sarcinii pornind de la zero crește, puterea eliberată pe aceasta crește mai întâi neliniar, apoi vârful puterii eliberate la este atinsă sarcina (pentru o anumită sursă), iar odată cu o creștere suplimentară a rezistenței de sarcină, puterea distribuită acesteia scade neliniar, apropiindu-se de zero.

Acest lucru se datorează faptului că curentul sursei este legat nu numai de rezistența de sarcină R, ci și de autorezistența sursei r:

Într-un fel sau altul, pentru a se potrivi cu sarcina și sursa, se alege un astfel de raport între rezistența internă a sursei și rezistența circuitului de sarcină, astfel încât sistemul rezultat să prezinte exact proprietățile care sunt necesare pentru o anumită sarcină. . Din acest motiv, există mai multe opțiuni de potrivire a sarcinii și a sursei și să le remarcăm sincer pe cele principale: după tensiune, după curent, după putere, după impedanța caracteristică.

Sarcină și sursă de tensiune adecvată

Pentru a obține tensiunea maximă pe sarcină, rezistența acesteia este aleasă să fie mult mai mare decât rezistența internă a sursei. Adică, în limite, sursa trebuie să funcționeze sub sarcină, dar în același timp în modul inactiv, atunci tensiunea din sarcină va fi egală cu emf-ul sursei. O astfel de potrivire este utilizată în special în sistemele electronice în care tensiunea servește ca purtător de informații, purtător de semnal și este necesar ca pierderea în timpul transmiterii acestui semnal să fie minimă.

Potrivirea sarcinii și a sursei de curent

Când este necesar să se obțină curentul maxim de sarcină, rezistența de sarcină se alege cât mai mică, mult mai mică decât rezistența internă a sursei. Adică, sursa funcționează în modul de scurtcircuit și un curent egal cu curentul de scurtcircuit trece prin sarcină.

Această soluție este utilizată în special în circuitele electronice în care purtătorul de semnal este curent. De exemplu, o fotodiodă de mare viteză transmite un semnal de curent, care este apoi convertit la nivelul de tensiune necesar. Impedanța de intrare scăzută rezolvă problema îngustării lățimii de bandă din cauza filtrului fals RC.

Potrivirea puterii de sarcină și sursă (mod de potrivire)

La sarcină se obține puterea maximă pe care o poate furniza sursa. Rezistența de sarcină este egală cu rezistența internă a sursei (impedanța). Puterea distribuită în acest mod de încărcare este determinată de formula:

Potrivirea sarcinii și a sursei prin impedanța caracteristică

În teoria liniei lungi și în tehnologia cu microunde, acesta este un tip de coincidență deosebit de important. Potrivirea impedanței caracteristice produce factorul maxim de undă de călătorie în linia de transmisie, care este identic, pe linii lungi, cu potrivirea puterii în circuitele convenționale de curent alternativ.

Când se potrivește în termeni de impedanță caracteristică, impedanța caracteristică a sarcinii trebuie să fie egală cu impedanța internă a sursei de undă. Potrivirea impedanței undelor este folosită peste tot în tehnologia cu microunde.

Apropo, în ceea ce privește energia alternativă în viitorul apropiat, când sursa de putere are caracteristici individuale foarte diferite de cele tradiționale, în primul rând este necesar să se asigure un mod coordonat de funcționare a sursei și receptorului prin realizarea unui receptor care să se potrivească cu caracteristicile sale cu o anumită sursă și abia apoi să se convertească energie într-o formă acceptabilă pentru sarcină.