Elektriahela koordineeritud töörežiim, allika ja koormuse sobitamine
Selle artikli teemaks on elektrivõrgu töörežiimide üldvalgustus allika ja koormuse sobitamise tingimustes. Mis on need tingimused ning millal ja miks neid vaja on? Vastav režiim (võimsuse poolest) väärib erilist tähelepanu, kuid käsitleme muu hulgas ka muid asjakohaseid režiime.
Koordineeritud režiim on üldises mõttes selline elektriahela töörežiim, kui maksimaalne võimsus, mida see allikas oma praeguses olekus võib anda, jaotatakse antud allikaga ühendatud koormusele.
Tingimus, mille korral see režiim esineb, on koormuse takistuse võrdsus allika sisemine takistus alalisvooluahelate jaoks või sisemise allika impedantsi võrdsus vahelduvvooluahelate kompleksse koormustakistusega.
On ilmne, et teatud piiratud sisetakistusega reaalsete jõuallikate puhul on tõsi, et nullist algava koormuse takistuse kasvades suureneb esmalt mittelineaarselt sellele vabanev võimsus, seejärel eralduva võimsuse haripunkt. saavutatakse koormus (antud allika jaoks) ja koormuse takistuse edasise suurenemisega väheneb sellele jaotatud võimsus mittelineaarselt, lähenedes nullile.
See on tingitud asjaolust, et allika vool on seotud mitte ainult koormustakistusega R, vaid ka allika r enesetakistusega:
Ühel või teisel viisil, koormuse ja allika sobitamiseks valitakse allika sisetakistuse ja koormusahela takistuse vahel just selline suhe, et tulemuseks oleval süsteemil oleks täpselt need omadused, mida sellelt konkreetse ülesande jaoks nõutakse. . Sel põhjusel on koormuse ja allika sobitamiseks mitu võimalust ning olgem ausalt öeldes peamised: pinge, voolu, võimsuse, iseloomuliku impedantsi järgi.
Sobiv koormus- ja pingeallikas
Koormuse maksimaalse pinge saamiseks valitakse selle takistus palju suuremaks kui allika sisetakistus. See tähendab, et piirides peab allikas töötama koormuse all, kuid samal ajal tühikäigurežiimis, siis on koormuse pinge võrdne allika emf-ga. Sellist sobitamist kasutatakse eelkõige elektroonilistes süsteemides, kus pinge toimib infokandjana, signaalikandjana ning on vajalik, et selle signaali edastamisel tekkiv kadu oleks minimaalne.
Koormuse ja vooluallika sobitamine
Kui on vaja saada maksimaalne koormusvool, valitakse koormustakistus võimalikult väikeseks, palju väiksem kui allika sisetakistus. See tähendab, et allikas töötab lühisrežiimis ja koormuse kaudu voolab lühisvooluga võrdne vool.
Seda lahendust kasutatakse eelkõige elektroonikaahelates, kus signaalikandjaks on vool. Näiteks kiirfotodiood edastab voolusignaali, mis seejärel teisendatakse vajalikule pingetasemele. Madal sisendtakistus lahendab RC valefiltri tõttu ribalaiuse kitsenemise probleemi.
Koormuse ja allika võimsuse sobitamine (sobitusrežiim)
Koormuse korral saadakse maksimaalne võimsus, mida allikas suudab pakkuda. Koormustakistus on võrdne allika sisetakistusega (impedants). Selles koormusrežiimis jaotatud võimsus määratakse järgmise valemiga:
Koormuse ja allika sobitamine iseloomuliku impedantsi järgi
Pikkade liinide teoorias ja mikrolainetehnoloogias on see eriti oluline kokkusattumus. Iseloomuliku impedantsi sobitamine annab ülekandeliinis maksimaalse liikuva laineteguri, mis on pikkade liinide puhul identne tavaliste vahelduvvooluahelate võimsuse sobitamisega.
Kui koormuse iseloomulik takistus on sobitatud, peab see võrduma laineallika sisemise impedantsiga. Lainetakistuse sobitamist kasutatakse mikrolainetehnoloogias kõikjal.
Muide, alternatiivenergia osas lähitulevikus, millal energiaallikas omab traditsioonilistest väga erinevaid individuaalseid omadusi, ennekõike on vaja tagada allika ja vastuvõtja kooskõlastatud töörežiim, tehes vastuvõtja, mis vastab selle omadustele antud allikaga, ja alles seejärel teisendada vastuvõetud energia koormusele vastuvõetaval kujul.