Mode operasi sirkuit listrik yang terkoordinasi, pencocokan sumber dan beban

Topik artikel ini adalah penerangan umum mode operasi jaringan listrik dalam kondisi pencocokan sumber dan beban. Apa kondisi ini dan kapan dan mengapa mereka dibutuhkan? Mode yang sesuai (dalam hal daya) perlu mendapat perhatian khusus, tetapi kami akan mempertimbangkan, antara lain, mode relevan lainnya.

Mode terkoordinasi, dalam arti umum, adalah mode operasi rangkaian listrik, ketika daya maksimum yang dapat diberikan sumber ini dalam keadaan saat ini didistribusikan ke beban yang terhubung ke sumber tertentu.

Kondisi di mana mode ini terjadi adalah persamaan resistansi beban resistansi internal sumber untuk rangkaian DC, atau persamaan impedansi sumber internal dengan impedansi beban kompleks untuk rangkaian AC.

Jelas bahwa untuk sumber daya nyata dengan resistansi internal terbatas tertentu, memang benar bahwa resistansi beban mulai dari nol meningkat, daya yang dilepaskan pertama-tama meningkat secara non-linear, kemudian puncak daya yang dilepaskan pada beban (untuk sumber tertentu) tercapai, dan dengan peningkatan resistansi beban lebih lanjut, daya yang didistribusikan ke sana berkurang secara nonlinier, mendekati nol.

Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa arus sumber terkait tidak hanya dengan resistansi beban R, tetapi juga dengan resistansi sendiri dari sumber r:

Dengan satu atau lain cara, untuk mencocokkan beban dan sumber, rasio seperti itu dipilih antara resistansi internal sumber dan resistansi rangkaian beban sehingga sistem yang dihasilkan menunjukkan sifat-sifat yang diperlukan untuk tugas tertentu. . Untuk alasan ini, ada beberapa opsi untuk mencocokkan beban dan sumbernya, dan mari kita perhatikan dengan jujur ​​​​yang utama: dengan tegangan, dengan arus, dengan daya, dengan impedansi karakteristik.

Sumber tegangan dan beban yang sesuai

Untuk mendapatkan tegangan maksimum melintasi beban, resistansinya dipilih jauh lebih besar daripada resistansi internal sumber. Artinya, dalam batasannya, sumber harus bekerja di bawah beban, tetapi pada saat yang sama dalam mode diam, tegangan pada beban akan sama dengan ggl sumber. Pencocokan semacam itu digunakan khususnya dalam sistem elektronik di mana tegangan berfungsi sebagai pembawa informasi, pembawa sinyal, dan kerugian selama transmisi sinyal ini harus minimal.

Mencocokkan beban dan sumber arus

Ketika diperlukan untuk mendapatkan arus beban maksimum, resistansi beban dipilih sekecil mungkin, jauh lebih kecil dari resistansi internal sumber. Artinya, sumber beroperasi dalam mode hubung singkat dan arus yang sama dengan arus hubung singkat mengalir melalui beban.

Solusi ini digunakan khususnya di sirkuit elektronik di mana pembawa sinyal adalah arus. Misalnya, fotodioda berkecepatan tinggi mentransmisikan sinyal arus, yang kemudian diubah menjadi level tegangan yang diperlukan. Impedansi input yang rendah memecahkan masalah penyempitan bandwidth karena filter palsu RC.

Pencocokan daya beban dan sumber (mode pencocokan)

Pada beban, diperoleh daya maksimum yang dapat disediakan oleh sumber. Resistansi beban sama dengan resistansi internal sumber (impedansi). Daya yang didistribusikan dalam mode beban ini ditentukan oleh rumus:

Pencocokan beban dan sumber dengan impedansi karakteristik

Dalam teori garis panjang dan teknologi gelombang mikro, ini adalah jenis kebetulan yang sangat penting. Pencocokan impedansi karakteristik menghasilkan faktor gelombang perjalanan maksimum di saluran transmisi, yang identik, pada saluran panjang, dengan pencocokan daya di sirkuit AC konvensional.

Ketika dicocokkan dalam hal impedansi karakteristik, impedansi karakteristik beban harus sama dengan impedansi internal sumber gelombang. Pencocokan impedansi gelombang digunakan di mana-mana dalam teknologi gelombang mikro.

Omong-omong, dalam hal energi alternatif dalam waktu dekat, kapan sumber daya memiliki karakteristik individu yang sangat berbeda dari yang tradisional, pertama-tama perlu untuk memastikan mode operasi sumber dan penerima yang terkoordinasi dengan membuat penerima yang sesuai dengan karakteristiknya dengan sumber yang diberikan, dan baru kemudian mengubah yang diterima energi dalam bentuk yang dapat diterima oleh beban.