Koordinert driftsmodus for den elektriske kretsen, matching av kilde og last

Temaet for denne artikkelen vil være den generelle belysningen av driftsmodusene til det elektriske nettverket under forhold med samsvar mellom kilden og belastningen. Hva er disse forholdene og når og hvorfor er de nødvendige? Den tilsvarende modusen (i form av kraft) fortjener spesiell oppmerksomhet, men vi vil blant annet vurdere andre relevante moduser.

Den koordinerte modusen, i en generell forstand, er en slik driftsmodus for en elektrisk krets, når den maksimale effekten som denne kilden kan gi i sin nåværende tilstand fordeles til lasten koblet til en gitt kilde.

Tilstanden som denne modusen oppstår under, er likheten i belastningsmotstanden kildens indre motstand for DC-kretser, eller likheten mellom den interne kildeimpedansen og den komplekse lastimpedansen for AC-kretser.

Det er åpenbart at for reelle kraftkilder med en viss begrenset indre motstand, er det sant at når motstanden til lasten som starter fra null øker, øker kraften som frigjøres på den først ikke-lineært, deretter toppen av kraften som frigjøres ved belastning (for en gitt kilde) nås, og med en ytterligere økning i belastningsmotstanden, avtar kraften som er distribuert til den ikke-lineært, og nærmer seg null.

Dette skyldes det faktum at kildestrømmen ikke bare er relatert til belastningsmotstanden R, men også til selvmotstanden til kilden r:

På en eller annen måte, for å matche belastningen og kilden, velges nettopp et slikt forhold mellom den indre motstanden til kilden og motstanden til belastningskretsen at det resulterende systemet viser nøyaktig de egenskapene som kreves av det for en bestemt oppgave . Av denne grunn er det flere alternativer for å matche belastningen og kilden, og la oss ærlig legge merke til de viktigste: etter spenning, strøm, kraft, karakteristisk impedans.

Passende belastnings- og spenningskilde

For å oppnå maksimal spenning over lasten, er motstanden valgt til å være mye større enn den indre motstanden til kilden. Det vil si at i grensene må kilden fungere under belastning, men samtidig i inaktiv modus, da vil spenningen i belastningen være lik kildens emk. Slik matching brukes spesielt i elektroniske systemer hvor spenningen fungerer som en informasjonsbærer, en signalbærer, og det er nødvendig at tapet under overføringen av dette signalet er minimalt.

Matching av belastning og strømkilde

Når det er nødvendig å oppnå maksimal belastningsstrøm, velges belastningsmotstanden så liten som mulig, mye mindre enn den indre motstanden til kilden. Det vil si at kilden fungerer i kortslutningsmodus og en strøm lik kortslutningsstrømmen flyter gjennom lasten.

Denne løsningen brukes spesielt i elektroniske kretser hvor signalbæreren er strøm. For eksempel sender en høyhastighets fotodiode et strømsignal, som deretter konverteres til det nødvendige spenningsnivået. Lav inngangsimpedans løser problemet med innsnevring av båndbredde på grunn av falskt RC-filter.

Strømtilpasning av last og kilde (tilpasningsmodus)

Ved belastningen oppnås den maksimale effekten som kilden kan gi. Lastmotstanden er lik den indre motstanden til kilden (impedans). Effekten fordelt i denne belastningsmodusen bestemmes av formelen:

Last og kildetilpasning ved karakteristisk impedans

I langlinjeteori og i mikrobølgeteknologi er dette en spesielt viktig type tilfeldigheter. Karakteristisk impedanstilpasning gir den maksimale bevegelsesbølgefaktoren i overføringslinjen, som er identisk, over lange linjer, med effekttilpasning i konvensjonelle AC-kretser.

Når den matches når det gjelder karakteristisk impedans, må den karakteristiske impedansen til lasten tilsvare den interne impedansen til bølgekilden. Bølgeimpedanstilpasning brukes overalt i mikrobølgeteknologi.

Forresten, når det gjelder alternativ energi i nær fremtid, når strømkilde har individuelle egenskaper som er veldig forskjellige fra de tradisjonelle, først og fremst er det nødvendig å sikre en koordinert driftsmodus for kilden og mottakeren ved å lage en mottaker som samsvarer med dens egenskaper med en gitt kilde, og først da å konvertere den mottatte energi i en form som er akseptabel for lasten.