Elektrik devresinin koordineli çalışma modu, kaynak ve yükün eşleştirilmesi

Bu makalenin konusu, kaynak ve yükün eşleşmesi koşullarında elektrik şebekesinin çalışma modlarının genel olarak aydınlatılması olacaktır. Bu koşullar nelerdir ve ne zaman ve neden gereklidir? Karşılık gelen mod (güç açısından) özel bir ilgiyi hak ediyor, ancak diğer şeylerin yanı sıra diğer ilgili modları da ele alacağız.

Koordineli mod, genel anlamda, bir elektrik devresinin, bu kaynağın mevcut durumunda verebileceği maksimum gücün, belirli bir kaynağa bağlı yüke dağıtıldığı bir çalışma modudur.

Bu modun meydana geldiği koşul, yük direncinin eşitliğidir. kaynağın iç direnci DC devreleri için veya dahili kaynak empedansının AC devreleri için karmaşık yük empedansına eşitliği.

Belli bir sınırlı iç dirence sahip gerçek güç kaynakları için, sıfırdan başlayarak yükün direnci arttıkça, üzerine salınan gücün önce doğrusal olmayan bir şekilde arttığı, daha sonra açığa çıkan gücün tepe noktasının arttığı açıktır. yüke (belirli bir kaynak için) ulaşılır ve yük direncinin daha da artmasıyla, ona dağıtılan güç doğrusal olmayan bir şekilde azalır ve sıfıra yaklaşır.

Bunun nedeni, kaynak akımının yalnızca yük direnci R ile değil, aynı zamanda kaynağın r öz direnci ile de ilişkili olmasıdır:

Öyle ya da böyle, yükü ve kaynağı eşleştirmek için, kaynağın iç direnci ile yük devresinin direnci arasında öyle bir oran seçilir ki, sonuçta ortaya çıkan sistem, belirli bir görev için tam olarak gereken özellikleri sergiler. . Bu nedenle, yükü ve kaynağı eşleştirmek için birkaç seçenek vardır ve ana olanları dürüstçe not edelim: voltaja göre, akıma göre, güce göre, karakteristik empedansa göre.

Uygun yük ve gerilim kaynağı

Yük boyunca maksimum voltajı elde etmek için direnci, kaynağın iç direncinden çok daha büyük olacak şekilde seçilir. Yani, sınırlar içinde, kaynak yük altında çalışmalıdır, ancak aynı zamanda boşta modda, o zaman yükteki voltaj kaynağın emf'sine eşit olacaktır. Bu eşleştirme, özellikle voltajın bir bilgi taşıyıcı, bir sinyal taşıyıcı görevi gördüğü elektronik sistemlerde kullanılır ve bu sinyalin iletimi sırasındaki kaybın minimum düzeyde olması gerekir.

Yük ve akım kaynağının eşleştirilmesi

Maksimum yük akımını elde etmek gerektiğinde, yük direnci, kaynağın iç direncinden çok daha düşük, mümkün olduğu kadar küçük seçilir. Yani kaynak kısa devre modunda çalışır ve yük üzerinden kısa devre akımına eşit bir akım akar.

Bu çözüm, özellikle sinyal taşıyıcının akım olduğu elektronik devrelerde kullanılır. Örneğin, yüksek hızlı bir fotodiyot, daha sonra gerekli voltaj seviyesine dönüştürülen bir akım sinyali iletir. Düşük giriş empedansı, RC sahte filtresi nedeniyle bant genişliği daralması sorununu çözer.

Yük ve kaynağın güç uyumu (eşleştirme modu)

Yükte, kaynağın sağlayabileceği maksimum güç elde edilir. Yük direnci, kaynağın iç direncine (empedans) eşittir. Bu yük modunda dağıtılan güç, aşağıdaki formülle belirlenir:

Karakteristik empedansa göre yük ve kaynak eşleştirme

Uzun çizgi teorisinde ve mikrodalga teknolojisinde bu, özellikle önemli bir rastlantı türüdür. Karakteristik empedans uyumu, uzun hatlarda geleneksel AC devrelerindeki güç uyumuyla aynı olan, iletim hattındaki maksimum hareket eden dalga faktörünü verir.

Karakteristik empedans açısından eşleştirildiğinde, yükün karakteristik empedansı dalga kaynağının iç empedansına eşit olmalıdır. Dalga empedansı eşleştirme, mikrodalga teknolojisinin her yerinde kullanılır.

Bu arada, yakın gelecekte alternatif enerji açısından güç kaynağı geleneksel olanlardan çok farklı bireysel özelliklere sahiptir, her şeyden önce, belirli bir kaynakla özelliklerine uyan bir alıcı yaparak kaynak ve alıcının koordineli bir çalışma modunu sağlamak ve ancak o zaman alınanı dönüştürmek gerekir. yük için kabul edilebilir bir biçimde enerji.