Условия передачи максимума средней мощности от генератора к нагрузке
Пусть дан источник ГК (генератор) с параметрами: – комплексное задающее напряжение, – внутреннее сопротивление источника. Найдем такие значения активной R и реактивной Х составляющей составляющих комплексного сопротивления пассивной нагрузки генератора , при которой в ней выделяется максимальная средняя мощность (рисунок 1).
Рис. 1.
В соответствии с законом Ома ток IH в нагрузке с комплексным сопротивлением будет: где . При этом в нагрузке цепи выделяется средняя мощность: . Значение средней мощности изменяется в широких пределах с изменением сопротивления нагрузки. Мощность максимальна, если , т.е. при . Это условие выполнимо, поскольку реактивная составляющая сопротивления нагрузки, т.е. двухполюсника, может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Тогда . Дальнейшая задача сводится к исследованию этой зависимости как функции от переменного RH. Очевидно, что значение функции обращается в нуль при RH = 0 и . Следовательно, при изменении RH от 0 до ¥ функция имеет по крайней мере один максимум. Используя правила исследования функции, получим условия максимума: RH = R0. Примечание: Следовательно, в режиме ГК генератор развивает максимальную мощность в нагрузке, комплексное сопротивление которой . Сопряжено с комплексным внутренним сопротивлением генератора . Нагрузку, удовлетворяющую условиям , называют сопряженной нагрузкой. Значение максимально возможной средней мощности, которую может развить генератор на нагрузке можно показать на рисунке 2. . Рис.2.
На рисунке сплошной линией приведен график зависимости средней мощности от соотношения . При такая же по величине мощность, как и в нагрузке, выделяется на внутреннем сопротивлении генератора . Поэтому коэффициент полезного действия (КПД) генератора, т.е. отношение отдаваемой в нагрузку и развиваемой генератором мощности, равен h = 0,5. С увеличением RH – средняя мощность уменьшается, но растет КПД. График зависимости КПД генератора показан на рисунке штриховой линией. В энергетических системах где чрезвычайно важен высокий КПД, стремятся к тому, чтобы . Однако, следует обратить внимание на то, что при таком режиме использование генератора значительное уменьшение RH приводит к опасному (аварийному повышению мощности, расходуемой в самом генераторе). В целях связи часто ZH выбирают равных Z0, т.е. . В этом случае говорят, что генератор нагружен согласованно, а сопротивление нагрузки называют согласованной. Схема генератора, нагруженного согласованно, показана на рисунке 3. При согласованной нагрузке .
Рис. 3.
Это по сути условие обеспечения неискаженной передачи формы сигналов. . При согласованной нагрузке полная, а тем более средняя мощность будет меньше или равна максимально возможной средней мощности, т.к Pcp. max получается при X0 = 0. При чисто активном сопротивлении генератора, что типично для радиотехнических устройств, понятие согласованной и сопряженной нагрузки не различаются. Вывод: Т.О., в случае генератора с активным внутренним сопротивлением согласованное включение и максимально возможная средняя мощность в нагрузке достигается при условии равенства сопротивления нагрузки внутреннему сопротивлению генератора гармонических колебаний.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (326)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |