Координиран режим на работа на електрическата верига, съвпадение на източника и товара

Темата на тази статия ще бъде общото осветление на режимите на работа на електрическата мрежа в условия на съвпадение на източника и натоварването. Какви са тези условия и кога и защо са необходими? Съответстващият режим (по отношение на мощността) заслужава специално внимание, но ще разгледаме, наред с други неща, други подходящи режими.

Координираният режим в общ смисъл е такъв режим на работа на електрическа верига, когато максималната мощност, която този източник може да даде в текущото си състояние, се разпределя към товара, свързан към даден източник.

Условието, при което се осъществява този режим, е равенството на съпротивлението на натоварването вътрешно съпротивление на източника за DC вериги, или равенството на вътрешния импеданс на източника към комплексния импеданс на натоварване за AC вериги.

Очевидно е, че за реални източници на енергия с определено ограничено вътрешно съпротивление е вярно, че с увеличаване на съпротивлението на товара, започващо от нула, освободената върху него мощност първо се увеличава нелинейно, след това пикът на мощността, освободена при товара (за даден източник) е достигнат и с по -нататъшно увеличаване на съпротивлението на натоварването, разпределената към него мощност намалява нелинейно, приближавайки се до нула.

Това се дължи на факта, че токът на източника е свързан не само със съпротивлението на натоварване R, но и със собственото съпротивление на източника r:

По един или друг начин, за да съответства на натоварването и източника, се избира точно такова съотношение между вътрешното съпротивление на източника и съпротивлението на товарната верига, така че получената система да прояви точно свойствата, които се изискват от нея за конкретна задача. Поради тази причина има няколко варианта за съвпадение на натоварването и източника и нека честно да отбележим основните: по напрежение, по ток, по мощност, по характерен импеданс.

Съответстващ източник на натоварване и напрежение

За да се получи максималното напрежение върху товара, неговото съпротивление се избира така, че да се окаже много по -голямо от вътрешното съпротивление на източника. Тоест в границите източникът трябва да работи под товар, но в същото време в режим на празен ход, тогава напрежението в товара ще бъде равно на ЕРС на източника. Такова съвпадение се използва по -специално в електронни системи, в които напрежението служи като носител на информация, носител на сигнал и е необходимо загубата по време на предаването на този сигнал да е минимална.

Съответствие на натоварването и източника на ток

Когато е необходимо да се получи максималният ток на товара, съпротивлението на натоварването се избира възможно най -малко, много по -малко от вътрешното съпротивление на източника. Тоест източникът работи в режим на късо съединение и през товара тече ток, равен на тока на късо съединение.

Това решение се използва по -специално в електронни схеми, където носителят на сигнала е ток. Например, високоскоростен фотодиод предава сигнал с ток, който след това се преобразува в необходимото ниво на напрежение. Ниският входен импеданс решава проблема с стесняването на честотната лента поради RC паразитен филтър.

Съвпадение на натоварването и източника по мощност (съвпадащ режим)

При натоварването се получава максималната мощност, която източникът може да осигури. Съпротивлението на натоварване е равно на вътрешното съпротивление на източника (импеданс). Мощността, разпределена в този режим при натоварване, се определя по формулата:

Съответствие на натоварването и източника по характерен импеданс

В теорията на дългите линии и в микровълновата технология това е особено важен тип съвпадение. При съвпадение по характерния импеданс се получава максималният коефициент на бягаща вълна в преносната линия, който е идентичен, по отношение на дългите линии, съвпадение на мощността в конвенционалните променливотокови вериги.

Когато се съпоставят по отношение на характеристичния импеданс, характерният импеданс на товара трябва да бъде равен на вътрешния импеданс на източника на вълни. Навсякъде в микровълновата технология се използва съвпадение на вълновия импеданс.

Между другото, по отношение на алтернативната енергия в близко бъдеще, кога източник на захранване има индивидуални характеристики, които са много различни от традиционните, на първо място е необходимо да се осигури координиран режим на работа на източника и приемника, като се направи приемник, който да съответства на характеристиките му с даден източник, и едва след това да преобразува получените енергия във форма, приемлива за товара.