Mode de funcionament coordinat del circuit elèctric, concordança de font i càrrega

El tema d'aquest article serà la il·luminació general dels modes de funcionament de la xarxa elèctrica en condicions d'adaptació de la font i la càrrega. Quines són aquestes condicions i quan i per què es necessiten? El mode corresponent (en termes de potència) mereix una atenció especial, però tindrem en compte, entre altres coses, altres modes rellevants.

El mode coordinat, en sentit general, és aquest mode de funcionament d'un circuit elèctric, quan la potència màxima que pot donar aquesta font en el seu estat actual es distribueix a la càrrega connectada a una font determinada.

La condició en què es produeix aquest mode és la igualtat de la resistència de càrrega resistència interna de la font per a circuits de corrent continu, o la igualtat de la impedància de la font interna amb la impedància de càrrega complexa per als circuits de corrent altern.

És obvi que per a fonts d'alimentació reals amb una certa resistència interna limitada, és cert que a mesura que augmenta la resistència de la càrrega a partir de zero, la potència alliberada en ella augmenta primer de manera no lineal, després el pic de la potència alliberada al s'arriba a la càrrega (per a una font determinada) i amb un augment més de la resistència de càrrega, la potència distribuïda a ella disminueix de manera no lineal, apropant-se a zero.

Això es deu al fet que el corrent de la font està relacionat no només amb la resistència de càrrega R, sinó també amb l'auto-resistència de la font r:

D'una manera o altra, per fer coincidir la càrrega i la font, s'escull una relació entre la resistència interna de la font i la resistència del circuit de càrrega que el sistema resultant mostri exactament les propietats que se li requereixen per a una tasca determinada. . Per aquest motiu, hi ha diverses opcions per fer coincidir la càrrega i la font i, sincerament, anotem les principals: per tensió, per corrent, per potència, per impedància característica.

Font de càrrega i tensió adequada

Per obtenir la tensió màxima a través de la càrrega, s'escull que la seva resistència sigui molt més gran que la resistència interna de la font. És a dir, en els límits, la font ha de funcionar sota càrrega, però al mateix temps en mode inactiu, la tensió de la càrrega serà igual a la fem de la font. Aquesta concordança s'utilitza especialment en sistemes electrònics on la tensió serveix com a portadora d'informació, portadora de senyal, i és necessari que la pèrdua durant la transmissió d'aquest senyal sigui mínima.

Coincidència de la càrrega i la font de corrent

Quan cal obtenir el màxim corrent de càrrega, la resistència de càrrega es tria el més petita possible, molt inferior a la resistència interna de la font. És a dir, la font funciona en mode de curtcircuit i un corrent igual al corrent de curtcircuit flueix per la càrrega.

Aquesta solució s'utilitza especialment en circuits electrònics on el portador del senyal és corrent. Per exemple, un fotodíode d'alta velocitat transmet un senyal de corrent, que després es converteix al nivell de tensió requerit. La baixa impedància d'entrada soluciona el problema de l'estrenyiment de l'ample de banda a causa del filtre espuri de RC.

Concordança de potència de càrrega i font (mode de concordança)

A la càrrega s'obté la màxima potència que pot proporcionar la font. La resistència de càrrega és igual a la resistència interna de la font (impedància). La potència distribuïda en aquest mode de càrrega ve determinada per la fórmula:

Concordança de càrrega i font per impedància característica

En la teoria de la línia llarga i en la tecnologia de microones, aquest és un tipus de coincidència especialment important. La concordança d'impedància característica produeix el màxim factor d'ona de viatge a la línia de transmissió, que és idèntic, en línies llargues, a la concordança de potència en circuits de CA convencionals.

Quan s'ajusta en termes d'impedància característica, la impedància característica de la càrrega ha de ser igual a la impedància interna de la font d'ona. La concordança d'impedància d'ona s'utilitza a tot arreu en la tecnologia de microones.

Per cert, en termes d'energia alternativa en un futur proper, quan Font d'alimentació té unes característiques individuals molt diferents de les tradicionals, en primer lloc cal garantir un funcionament coordinat de la font i el receptor fent un receptor que coincideixi amb les seves característiques amb una font determinada, i només després convertir el rebut. energia en una forma acceptable per a la càrrega.