الوضع المنسق لتشغيل الدائرة الكهربائية ، مطابقة المصدر والحمل

سيكون موضوع هذه المقالة هو الإضاءة العامة لأنماط تشغيل الشبكة الكهربائية في ظروف مطابقة المصدر والحمل. ما هي هذه الشروط ومتى ولماذا هناك حاجة إليها؟ الوضع المقابل (من حيث القوة) يستحق اهتمامًا خاصًا ، لكننا سننظر ، من بين أمور أخرى ، في الأنماط الأخرى ذات الصلة.

الوضع المنسق ، بالمعنى العام ، هو نمط تشغيل الدائرة الكهربائية ، عندما يتم توزيع الطاقة القصوى التي يمكن أن يعطيها هذا المصدر في حالته الحالية على الحمل المتصل بمصدر معين.

الشرط الذي يحدث في ظل هذا الوضع هو المساواة في مقاومة الحمل المقاومة الداخلية للمصدر لدوائر التيار المستمر ، أو مساواة مقاومة المصدر الداخلية لمقاومة الحمل المعقدة لدوائر التيار المتردد.

من الواضح أنه بالنسبة لمصادر الطاقة الحقيقية ذات المقاومة الداخلية المحدودة ، فمن الصحيح أنه مع زيادة مقاومة الحمل بدءًا من الصفر ، تزداد الطاقة المنبعثة عليها أولاً بشكل غير خطي ، ثم ذروة الطاقة المنبعثة عند يتم الوصول إلى الحمل (لمصدر معين) ، ومع زيادة أخرى في مقاومة الحمل ، تقل الطاقة الموزعة عليه بشكل غير خطي ، وتقترب من الصفر.

هذا يرجع إلى حقيقة أن تيار المصدر لا يرتبط فقط بمقاومة الحمل R ، ولكن أيضًا بالمقاومة الذاتية للمصدر r:

بطريقة أو بأخرى ، لمطابقة الحمل والمصدر ، يتم اختيار مثل هذه النسبة بين المقاومة الداخلية للمصدر ومقاومة دائرة الحمل بحيث يعرض النظام الناتج بالضبط الخصائص المطلوبة منه لمهمة معينة . لهذا السبب ، هناك العديد من الخيارات لمطابقة الحمل والمصدر ، ودعنا نلاحظ بصدق الخيارات الرئيسية: بالجهد ، بالتيار ، بالقوة ، بواسطة الممانعة المميزة.

مصدر الحمل والجهد المناسب

للحصول على أقصى جهد عبر الحمل ، يتم اختيار مقاومته لتكون أكبر بكثير من المقاومة الداخلية للمصدر. أي ، في الحدود ، يجب أن يعمل المصدر تحت الحمل ، ولكن في نفس الوقت في وضع الخمول ، فإن الجهد في الحمل سيكون مساويًا لـ emf للمصدر. يتم استخدام هذه المطابقة بشكل خاص في الأنظمة الإلكترونية حيث يعمل الجهد كحامل معلومات وحامل إشارة ومن الضروري أن تكون الخسارة أثناء إرسال هذه الإشارة ضئيلة.

مطابقة الحمولة والمصدر الحالي

عندما يكون من الضروري الحصول على الحد الأقصى للحمل الحالي ، يتم اختيار مقاومة الحمل صغيرة قدر الإمكان ، أقل بكثير من المقاومة الداخلية للمصدر. أي أن المصدر يعمل في وضع الدائرة القصيرة ويتدفق تيار يساوي تيار الدائرة القصيرة عبر الحمل.

يستخدم هذا الحل على وجه الخصوص في الدوائر الإلكترونية حيث يكون ناقل الإشارة حاليًا. على سبيل المثال ، يرسل الثنائي الضوئي عالي السرعة الإشارة الحالية ، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى مستوى الجهد المطلوب. تحل مقاومة المدخلات المنخفضة مشكلة تضييق عرض النطاق الترددي بسبب مرشح RC الهامشي.

مطابقة الطاقة للحمل والمصدر (وضع المطابقة)

عند التحميل ، يتم الحصول على أقصى طاقة يمكن أن يوفرها المصدر. مقاومة الحمل تساوي المقاومة الداخلية للمصدر (الممانعة). يتم تحديد الطاقة الموزعة في وضع التحميل هذا من خلال الصيغة:

مطابقة الحمل والمصدر بواسطة الممانعة المميزة

في نظرية الخط الطويل وتكنولوجيا الميكروويف ، يعد هذا نوعًا مهمًا من المصادفة. ينتج عن مطابقة الممانعة المميزة أقصى عامل موجة متحرك في خط النقل ، والذي يكون متطابقًا ، عبر خطوط طويلة ، لمطابقة القدرة في دوائر التيار المتردد التقليدية.

عند المطابقة من حيث الممانعة المميزة ، يجب أن تساوي الممانعة المميزة للحمل المعاوقة الداخلية لمصدر الموجة. تُستخدم مطابقة المعاوقة الموجية في كل مكان في تقنية الميكروويف.

بالمناسبة ، من حيث الطاقة البديلة في المستقبل القريب ، متى مصدر الطاقة لها خصائص فردية مختلفة تمامًا عن الخصائص التقليدية ، أولاً وقبل كل شيء ، من الضروري ضمان وضع منسق لتشغيل المصدر والمستقبل من خلال جعل جهاز استقبال يطابق خصائصه مع مصدر معين ، وبعد ذلك فقط لتحويل المستلم الطاقة في شكل مقبول للحمل.