Koordinerat driftsätt för den elektriska kretsen, matchning av källa och last

Ämnet för denna artikel kommer att vara den allmänna belysningen av driftsätten för det elektriska nätverket under förhållanden för matchning av källan och belastningen. Vilka är dessa villkor och när och varför behövs de? Motsvarande läge (i termer av kraft) förtjänar särskild uppmärksamhet, men vi kommer bland annat att överväga andra relevanta lägen.

Det koordinerade läget är i allmän mening ett sådant driftsätt för en elektrisk krets, när den maximala effekten som denna källa kan ge i sitt nuvarande tillstånd fördelas till lasten som är ansluten till en given källa.

Tillståndet under vilket detta läge inträffar är jämlikheten mellan belastningsmotståndet källans inre motstånd för DC-kretsar, eller likheten mellan den interna källimpedansen och den komplexa lastimpedansen för AC-kretsar.

Det är uppenbart att för verkliga kraftkällor med ett visst begränsat inre motstånd, är det sant att när motståndet för lasten från noll ökar, ökar den kraft som frigörs på den först icke-linjärt, sedan toppen av den utsläppta effekten vid belastning (för en given källa) uppnås, och med en ytterligare ökning av belastningsresistansen minskar effekten som distribueras till den icke-linjärt och närmar sig noll.

Detta beror på det faktum att källströmmen inte bara är relaterad till belastningsmotståndet R, utan också till källans r självmotstånd:

På ett eller annat sätt, för att matcha belastningen och källan, väljs just ett sådant förhållande mellan källans inre resistans och belastningskretsens resistans att det resulterande systemet uppvisar exakt de egenskaper som krävs av det för en viss uppgift . Av denna anledning finns det flera alternativ för att matcha belastningen och källan, och låt oss ärligt notera de viktigaste: med spänning, ström, effekt, karakteristisk impedans.

Lämplig belastning och spänningskälla

För att erhålla den maximala spänningen över lasten väljs dess resistans att vara mycket större än källans inre resistans. Det vill säga i gränserna måste källan arbeta under belastning, men samtidigt i viloläge, då kommer spänningen i belastningen att vara lika med källans emk. Sådan matchning används särskilt i elektroniska system där spänningen fungerar som en informationsbärare, en signalbärare, och det är nödvändigt att förlusten under överföringen av denna signal är minimal.

Matcha belastningen och strömkällan

När det är nödvändigt att erhålla den maximala belastningsströmmen, väljs belastningsresistansen så liten som möjligt, mycket mindre än källans inre resistans. Det vill säga att källan arbetar i kortslutningsläge och en ström som är lika med kortslutningsströmmen flyter genom lasten.

Denna lösning används särskilt i elektroniska kretsar där signalbäraren är ström. Till exempel sänder en höghastighetsfotodiod en strömsignal, som sedan omvandlas till den erforderliga spänningsnivån. Låg ingångsimpedans löser problemet med bandbreddsminskning på grund av falskt RC-filter.

Effektmatchning av last och källa (matchningsläge)

Vid belastningen erhålls den maximala effekt som källan kan ge. Belastningsmotståndet är lika med källans inre motstånd (impedans). Effekten som fördelas i detta belastningsläge bestäms av formeln:

Last- och källamatchning genom karakteristisk impedans

I långlinjeteori och inom mikrovågsteknik är detta en särskilt viktig typ av tillfälligheter. Karakteristisk impedansmatchning ger den maximala vandringsvågfaktorn i transmissionsledningen, som är identisk, över långa linjer, med effektmatchning i konventionella AC-kretsar.

När den matchas i termer av karakteristisk impedans, måste den karakteristiska impedansen för lasten vara lika med vågkällans inre impedans. Vågimpedansmatchning används överallt inom mikrovågsteknik.

Förresten, när det gäller alternativ energi inom en snar framtid, när kraftkälla har individuella egenskaper som skiljer sig mycket från de traditionella, först och främst är det nödvändigt att säkerställa ett samordnat arbetssätt för källan och mottagaren genom att göra en mottagare som matchar dess egenskaper med en given källa, och först då att konvertera den mottagna energi i en form som är acceptabel för lasten.