Koordinierte Funktionsweise des Stromkreises, Abstimmung von Quelle und Last

Das Thema dieses Artikels ist die allgemeine Beleuchtung der Betriebsarten des Stromnetzes unter Bedingungen der Übereinstimmung von Quelle und Last. Was sind diese Bedingungen und wann und warum werden sie benötigt? Der entsprechende Modus (in Bezug auf die Leistung) verdient besondere Aufmerksamkeit, wir werden jedoch unter anderem andere relevante Modi berücksichtigen.

Der koordinierte Modus ist im Allgemeinen ein solcher Betriebsmodus eines Stromkreises, bei dem die maximale Leistung, die diese Quelle in ihrem aktuellen Zustand liefern kann, auf die an eine bestimmte Quelle angeschlossene Last verteilt wird.

Die Bedingung, unter der dieser Modus auftritt, ist die Gleichheit des Lastwiderstands Innenwiderstand der Quelle für Gleichstromkreise oder die Gleichheit der internen Quellenimpedanz mit der komplexen Lastimpedanz für Wechselstromkreise.

Es ist offensichtlich, dass es bei realen Stromquellen mit einem bestimmten begrenzten Innenwiderstand zutrifft, dass mit zunehmendem Widerstand der Last ausgehend von Null zunächst die an sie abgegebene Leistung nichtlinear ansteigt und dann der Spitzenwert der an der Last abgegebenen Leistung ansteigt Die Last (für eine bestimmte Quelle) wird erreicht, und mit einem weiteren Anstieg des Lastwiderstands nimmt die an sie verteilte Leistung nichtlinear ab und nähert sich Null.

Dies liegt daran, dass der Quellenstrom nicht nur vom Lastwiderstand R abhängt, sondern auch vom Eigenwiderstand der Quelle r:

Auf die eine oder andere Weise wird je nach Last und Quelle genau das Verhältnis zwischen dem Innenwiderstand der Quelle und dem Widerstand des Lastkreises so gewählt, dass das resultierende System genau die Eigenschaften aufweist, die für eine bestimmte Aufgabe von ihm gefordert werden . Aus diesem Grund gibt es mehrere Möglichkeiten, die Last und die Quelle anzupassen. Lassen Sie uns ehrlich gesagt die wichtigsten erwähnen: nach Spannung, nach Strom, nach Leistung, nach charakteristischer Impedanz.

Geeignete Last und Spannungsquelle

Um die maximale Spannung an der Last zu erhalten, wird ihr Widerstand so gewählt, dass er viel größer ist als der Innenwiderstand der Quelle. Das heißt, innerhalb der Grenzen muss die Quelle unter Last arbeiten, gleichzeitig aber im Leerlaufmodus, dann ist die Spannung in der Last gleich der EMK der Quelle. Eine solche Anpassung wird insbesondere in elektronischen Systemen verwendet, in denen die Spannung als Informationsträger, als Signalträger, dient und es erforderlich ist, dass der Verlust bei der Übertragung dieses Signals minimal ist.

Abstimmung von Last und Stromquelle

Wenn der maximale Laststrom erreicht werden muss, wird der Lastwiderstand so klein wie möglich gewählt, viel kleiner als der Innenwiderstand der Quelle. Das heißt, die Quelle arbeitet im Kurzschlussmodus und ein Strom, der dem Kurzschlussstrom entspricht, fließt durch die Last.

Diese Lösung wird insbesondere in elektronischen Schaltungen eingesetzt, bei denen der Signalträger Strom ist. Beispielsweise überträgt eine Hochgeschwindigkeits-Fotodiode ein Stromsignal, das dann in den erforderlichen Spannungspegel umgewandelt wird. Eine niedrige Eingangsimpedanz löst das Problem der Bandbreitenverengung aufgrund des RC-Störfilters.

Leistungsanpassung von Last und Quelle (Anpassungsmodus)

An der Last wird die maximale Leistung erreicht, die die Quelle liefern kann. Der Lastwiderstand entspricht dem Innenwiderstand der Quelle (Impedanz). Die in diesem Lastmodus verteilte Leistung wird durch die Formel bestimmt:

Last- und Quellenanpassung durch charakteristische Impedanz

In der Langstreckentheorie und in der Mikrowellentechnik ist dies eine besonders wichtige Art von Zufall. Die charakteristische Impedanzanpassung ergibt den maximalen Wanderwellenfaktor in der Übertragungsleitung, der über lange Leitungen mit der Leistungsanpassung in herkömmlichen Wechselstromkreisen identisch ist.

Bei Anpassung hinsichtlich der charakteristischen Impedanz muss die charakteristische Impedanz der Last der Innenimpedanz der Wellenquelle entsprechen. Wellenimpedanzanpassung wird überall in der Mikrowellentechnik eingesetzt.

Übrigens, in Bezug auf alternative Energien in naher Zukunft, wann Energiequelle verfügt über individuelle Eigenschaften, die sich stark von den herkömmlichen unterscheiden. Zunächst ist es notwendig, eine koordinierte Funktionsweise von Quelle und Empfänger sicherzustellen, indem ein Empfänger hergestellt wird, der seine Eigenschaften mit einer bestimmten Quelle übereinstimmt, und erst dann die empfangenen Daten umzuwandeln Energie in einer für die Last akzeptablen Form.