Принцип согласования сопротивлений генераторных преобразователей

Схема для анализа согласования четырехполюсников для генераторных величин представлена на рис.9.4.

Предыдущий ИП представлен своей ЭДС Е, которая является функцией и своим, как правило, постоянным внутренним сопротивлением ( =соst). Последующий ИП (нагрузка) представлен лишь своим входным сопротивлением (рис 9.4)

Рис.9.4. Схема для анализа согласования четырехполюсников для генераторных величин

В этом случае мощность передаваемая от ИП1 к ИП2 Если параметры являются заданными, а =const, то оптимизацию передачи энергии можно осуществить выбором .

Два крайних значения тока можно определить в режиме холостого хода I_хх (при , ) и короткого замыкания (при =0, , , т.е ), следовательно, максимальная передаваемая мощность P находится в следующем диапазоне значений тока и сопротивления: ; .Получим формулу для мощности отдаваемую в нагрузку:

Умножим и разделим на :

(9.1)

Из (9.1) видно, что мощность P, отдаваемая в нагрузку генераторного преобразователя зависит от двух факторов:

1. Параметров самого ИП, которые определяются мощностью , развиваемой ИП в режиме короткого замыкания и называемой мощностью короткого замыкания.

2. Некоторого безразмерного коэффициента:

(9.2)

ξ – называется эффективностью преобразования и определяется соотношением и (внутреннего сопротивления предыдущего ИП и входного сопротивления последующего ИП).

Введем:

тогда:

(9.3)

На рис.9.5 представлен график зависимости эффективности преобразования от параметра а.

Рис.9.5. График зависимости эффективности преобразования от параметра а

В том случае, если согласуемые сопротивления являются комплексными ( и ), под эффективностью преобразования следует понимать отношение полных, т.е. кажущихся, мощностей: . В случае реактивных сопротивлений важным параметром является угол (аргумент комплекса). При одинаковом характере сопротивлений (емкость – емкость; индуктивность - индуктивность) кривые полностью совпадают с приведенной кривой на рис.9.5.

При максимум характеристики будет в значении .

При (т.е. при индуктивно-емкостном сопротивлении) характеристика будет иметь разрыв.

Таким образом, все выше изложенное необходимо учитывать при проектировании систем ИП, а именно максимум мощности P в нагрузке генераторного преобразователя, а следовательно максимум эффективности преобразования достигается при согласовании модулей нагрузки и внутреннего сопротивления, т.е. . Изменение эффективности преобразования генераторных преобразователей при отступлении от условия можно проследить по кривой.

При а>10 или а<0,1 значение оказывается или прямопропорционально или обратнопропорционально а. В результате этого при заданном значении в а раз уменьшается мощность , получаемая последующим преобразователем, а следовательно во столько же раз падает информационно-энергетический КПД всего прибора, т.е. понижается его чувствительность, точность и рабочий диапазон.

Для компенсации этих потерь необходимо увеличить мощность , потребляемую от объекта измерения, или вводить в систему преобразователей усилители.

На практике считается достаточным согласование, при котором а может принимать значение 3-5. В случае больших значений а необходимо применять согласующие устройства, например согласующие трансформаторы.