Координисани начин рада електричног кола, усклађивање извора и оптерећења

Тема овог чланка биће опште осветљење начина рада електричне мреже у условима усклађивања извора и оптерећења. Који су то услови и када и зашто су потребни? Одговарајући режим (у смислу снаге) заслужује посебну пажњу, али ћемо размотрити, између осталог, и друге релевантне режиме.

Координирани режим, у општем смислу, је такав начин рада електричног кола, када се максимална снага коју овај извор може дати у свом тренутном стању распоређује на оптерећење прикључено на дати извор.

Услов под којим се овај режим јавља је једнакост отпора оптерећења унутрашњи отпор извора за једносмерна кола, или једнакост импедансе унутрашњег извора са комплексном импедансом оптерећења за кола наизменичне струје.

Очигледно је да је за стварне изворе напајања са одређеним ограниченим унутрашњим отпором тачно да како расте отпор оптерећења почевши од нуле, снага која се на њему ослобађа прво расте нелинеарно, а затим врх снаге ослобођене на оптерећење (за дати извор) је достигнуто, а са даљим повећањем отпора оптерећења, снага распоређена на њега опада нелинеарно, приближавајући се нули.

Ово је због чињенице да је струја извора повезана не само са отпором оптерећења Р, већ и са самоотпором извора р:

На овај или онај начин, да би се ускладило оптерећење и извор, бира се управо такав однос између унутрашњег отпора извора и отпора кола оптерећења да добијени систем показује управо она својства која се од њега захтевају за одређени задатак. . Из тог разлога постоји неколико опција за усклађивање оптерећења и извора, а да искрено напоменемо главне: по напону, по струји, по снази, по карактеристичној импеданси.

Одговарајуће оптерећење и извор напона

Да би се добио максимални напон на оптерећењу, његов отпор је изабран да буде много већи од унутрашњег отпора извора. То јест, у границама, извор мора радити под оптерећењем, али у исто време у режиму мировања, тада ће напон у оптерећењу бити једнак емф извора. Овакво усклађивање се посебно користи у електронским системима где напон служи као носилац информације, носилац сигнала, а неопходно је да губитак при преносу овог сигнала буде минималан.

Усклађивање оптерећења и извора струје

Када је потребно добити максималну струју оптерећења, отпор оптерећења се бира што је могуће мањи, много мањи од унутрашњег отпора извора. То јест, извор ради у режиму кратког споја и струја једнака струји кратког споја тече кроз оптерећење.

Ово решење се посебно користи у електронским колима где је носилац сигнала струја. На пример, фотодиода велике брзине преноси струјни сигнал, који се затим претвара у потребан ниво напона. Ниска улазна импеданса решава проблем сужавања пропусног опсега због РЦ лажног филтера.

Усклађивање снаге оптерећења и извора (режим подударања)

При оптерећењу се добија максимална снага коју извор може да обезбеди. Отпор оптерећења је једнак унутрашњем отпору извора (импеданса). Снага дистрибуирана у овом режиму оптерећења одређена је формулом:

Усклађивање оптерећења и извора по карактеристичној импеданси

У теорији дугих линија и у микроталасној технологији ово је посебно важна врста случајности. Подударање карактеристичне импедансе даје максимални фактор путујућег таласа у далеководу, који је идентичан, преко дугих водова, са усклађивањем снаге у конвенционалним АЦ колима.

Када се упореди у смислу карактеристичне импедансе, карактеристична импеданса оптерећења мора бити једнака унутрашњој импеданси извора таласа. Усклађивање таласне импедансе се користи свуда у микроталасној технологији.

Иначе, у погледу алтернативне енергије у блиској будућности, када извор напајања има индивидуалне карактеристике које се веома разликују од традиционалних, пре свега је потребно обезбедити усклађен начин рада извора и пријемника тако што ће се направити пријемник који својим карактеристикама одговара са датим извором, па тек онда конвертовати примљени енергије у облику прихватљивом за оптерећење.