Koordineret driftsform for det elektriske kredsløb, matching af kilde og belastning

Emnet for denne artikel vil være den generelle belysning af driftsmåderne for det elektriske netværk under betingelser for matchning af kilden og belastningen. Hvad er disse betingelser, og hvornår og hvorfor er de nødvendige? Den tilsvarende tilstand (med hensyn til kraft) fortjener særlig opmærksomhed, men vi vil blandt andet overveje andre relevante tilstande.

Den koordinerede tilstand er i generel forstand en sådan driftsform for et elektrisk kredsløb, når den maksimale effekt, som denne kilde kan give i sin nuværende tilstand, fordeles til belastningen forbundet med en given kilde.

Betingelsen, hvorunder denne tilstand opstår, er ligheden af ​​belastningsmodstanden kildens indre modstand for DC-kredsløb, eller ligheden mellem den interne kildeimpedans og den komplekse belastningsimpedans for AC-kredsløb.

Det er indlysende, at for rigtige strømkilder med en vis begrænset indre modstand, er det rigtigt, at når modstanden af ​​belastningen, der starter fra nul, stiger, stiger den frigivne effekt på den først ikke-lineært, derefter stiger toppen af ​​den frigivne effekt ved belastning (for en given kilde) nås, og med en yderligere stigning i belastningsmodstanden falder den fordelte effekt ikke-lineært og nærmer sig nul.

Dette skyldes det faktum, at kildestrømmen ikke kun er relateret til belastningsmodstanden R, men også til selvmodstanden af ​​kilden r:

På en eller anden måde, for at matche belastningen og kilden, vælges netop et sådant forhold mellem kildens indre modstand og belastningskredsløbets modstand, at det resulterende system udviser præcis de egenskaber, der kræves af det til en bestemt opgave . Af denne grund er der flere muligheder for at matche belastningen og kilden, og lad os ærligt bemærke de vigtigste: efter spænding, strøm, strøm, karakteristisk impedans.

Passende belastnings- og spændingskilde

For at opnå den maksimale spænding over belastningen er dens modstand valgt til at være meget større end kildens indre modstand. Det vil sige, i grænserne skal kilden arbejde under belastning, men samtidig i inaktiv tilstand, så vil spændingen i belastningen være lig med kildens emk. Sådan matching anvendes især i elektroniske systemer, hvor spændingen fungerer som en informationsbærer, en signalbærer, og det er nødvendigt, at tabet under transmissionen af ​​dette signal er minimalt.

Matchende belastning og strømkilde

Når det er nødvendigt at opnå den maksimale belastningsstrøm, vælges belastningsmodstanden så lille som muligt, meget mindre end kildens indre modstand. Det vil sige, at kilden fungerer i kortslutningstilstand, og en strøm svarende til kortslutningsstrømmen løber gennem belastningen.

Denne løsning bruges især i elektroniske kredsløb, hvor signalbæreren er strøm. For eksempel sender en højhastighedsfotodiode et strømsignal, som derefter konverteres til det nødvendige spændingsniveau. Lav inputimpedans løser problemet med båndbreddeindsnævring på grund af RC-forfalsket filter.

Strømtilpasning af belastning og kilde (tilpasningstilstand)

Ved belastningen opnås den maksimale effekt, som kilden kan levere. Belastningsmodstanden er lig med kildens indre modstand (impedans). Effekten fordelt i denne belastningstilstand bestemmes af formlen:

Belastning og kildetilpasning ved karakteristisk impedans

I langlinjeteori og i mikrobølgeteknologi er dette en særlig vigtig form for tilfældighed. Karakteristisk impedanstilpasning giver den maksimale bevægelsesbølgefaktor i transmissionslinjen, som er identisk over lange linjer med effekttilpasning i konventionelle AC-kredsløb.

Når den matches med hensyn til karakteristisk impedans, skal den karakteristiske impedans af belastningen svare til den interne impedans af bølgekilden. Bølgeimpedanstilpasning bruges overalt i mikrobølgeteknologi.

Af den måde, med hensyn til alternativ energi i den nærmeste fremtid, hvornår strømkilde har individuelle karakteristika, der er meget forskellige fra de traditionelle, først og fremmest er det nødvendigt at sikre en koordineret funktionsmåde for kilden og modtageren ved at lave en modtager, der matcher dens karakteristika med en given kilde, og først derefter at konvertere den modtagne energi i en form, der er acceptabel for belastningen.