Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике

ПОИСК ПО САЙТУ:

 
  
  

 

Справочник электрика » Основы электротехники

Согласованный режим работы электрической цепи

 

Предметом данной статьи будет освещение в общем виде режимов работы электрической сети в условиях согласования источника и нагрузки. Что это за условия и когда и для чего они нужны? Особого внимания заслуживает согласованный режим (по мощности), но мы рассмотрим между прочим и другие режимы согласования.

Согласованный режим работы электрической цепи

Согласованным режимом, в общем смысле, называется такой режим работы электрической цепи, когда на нагрузке, подключенной к данному источнику, выделяется максимальная мощность, которую способен дать этот источник в текущем его состоянии.

Условием, при котором имеет место данный режим, является равенство сопротивления нагрузки внутреннему сопротивлению источника для цепей постоянного тока, или равенство собственного импеданса источника комплексному импедансу нагрузки для цепей переменного тока.

Схема электричсекой цепи переменного тока

Очевидно, что для реальных источников электроэнергии, обладающих определенным конечным внутренним сопротивлением, справедливо утверждение, что с увеличением сопротивления нагрузки начиная от нуля, выделяемая на ней мощность сначала нелинейно возрастает, затем достигается пик выделяемой на нагрузке мощности (для данного источника), и с дальнейшим увеличением сопротивления нагрузки, выделяемая на ней мощность нелинейно снижается, приближаясь к нулю.

Это связано с тем, что ток источника связан не только с сопротивлением нагрузки R, но и с собственным сопротивлением источника r:

Так или иначе, с целью согласования нагрузки и источника, подбирают именно такое соотношение между внутренним сопротивлением источника и сопротивлением цепи нагрузки, чтобы полученная система в результате проявляла бы именно те свойства, которые от нее для конкретной задачи требуются. По этой причине существует несколько вариантов согласования нагрузки и источника, и давайте справедливости ради основные из них отметим: по напряжению, по току, по мощности, по волновому сопротивлению.

Согласование нагрузки и источника по напряжению

С целью получения на нагрузке максимального напряжения, ее сопротивление подбирают таким, чтобы оно оказалось много больше внутреннего сопротивления источника. То есть в пределе источник должен работать под нагрузкой, но при этом в режиме холостого хода, тогда напряжение на нагрузке будет равно ЭДС источника. Такое согласование применяют в частности в электронных системах, в которых напряжение служит носителем информации, носителем сигнала, и необходимо чтобы при передаче этого сигнала потери были бы минимальными.

Согласование нагрузки и источника по току

Когда на нагрузке требуется получить максимальный ток, сопротивление нагрузки подбирают как можно меньшим, много меньшим чем внутреннее сопротивление источника. То есть источник работает в режиме короткого замыкания, и при этом через нагрузку течет ток, равный току короткого замыкания.

Такое решение применяется в частности в электронных схемах, где носителем сигнала является ток. К примеру, быстродействующий фотодиод передает сигнал именно током, который затем преобразуется в необходимого уровня напряжение. Благодаря малому входного сопротивлению решается проблема заужения полосы из-за паразитного RC-фильтра.

Согласование нагрузки и источника по мощности (согласованный режим)

На нагрузке получается максимальная мощность, которую способен дать источник. Сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника (импедансу). Мощность, выделяемая в данном режиме на нагрузке, определяется по формуле:

Согласование нагрузки и источника по волновому сопротивлению

В теории длинных линий и в СВЧ технике это особенно значимый тип согласования. При согласовании по волновому сопротивлению, в линии передачи получается максимальный коэффициент бегущей волны, что тождественно, применительно к длинным линиям, согласованию по мощности в обычных цепях переменного тока.

При согласовании по волновому сопротивлению, волновое сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению источника волны. Всюду в СВЧ технике применяют согласование по волновому сопротивлению.

Кстати, применительно к альтернативной энергетике ближайшего будущего, когда источник электроэнергии обладает индивидуальными характеристиками, сильно отличающимися от традиционных, необходимо в первую очередь обеспечить согласованный режим работы источника и приемника, путем изготовления приемника, который будет подходить своими характеристиками к данному источнику, а лишь затем преобразовывать полученную энергию в приемлемый для нагрузки вид.


Статьи близкие по теме:

  • Внешняя характеристика источника ЭДС
  • Что такое внутреннее сопротивление
  • Электрические цепи постоянного тока
  • Режимы работы электрической цепи
  • Источники ЭДС и тока: основные характеристики и отличия

  • Школа для электрика | Основы электротехники | Электричество для чайников
    Электрические аппараты | Справочник электрика
     Электроснабжение | Электрические измерения | Электрические схемы
     Электромонтажные работы | Пусконаладочные работы | Эксплуатация электрооборудования

    Статьи и схемы

    » Школа для электрика
    » Электричество для чайников
    » Электробезопасность
    » Электрические схемы
    » Электроснабжение
    » Основы электротехники
    » Основы электроники
    » Электрические машины
    » Электрические аппараты
    » Автоматизация производственных процессов
    » Альтернативная энергетика
    » Заземление и молниезащита
    » Монтаж электрооборудования
    » Наладка электрооборудования
    » Релейная защита и автоматика
    » Ремонт электрооборудования
    » Экономия электроэнергии
    » Эксплуатация электрооборудования
    » Электрические измерения
    » Электрические системы и сети
    » Электрические станции и подстанции
    » Электрическое освещение
    » Электрооборудование промышленных предприятий
    » Электропривод
    » Электротехнические материалы
    » Электротехнология
    » Статьи на разные темы
    » Видеокурсы и другие обучающие материалы

    IEK: всё, что нужно для электромонтажа