Передача энергии от активного двухполюсника к нагрузке

В автоматике при наличии маломощных датчиков возникает необходимость так согласовать параметры цепи, чтобы в нагрузке выделялся сигнал максимально возможной мощности.

Заменим датчик эквивалентным генератором, имеющим Z _Э= R_Э +jX_Э. Тогда ток в нагрузке

Если выбрать реактивные сопротивления противоположных характеров, т.е. одно емкостное, а другое индуктивное, то jX_э–jX_н =0. При этом в цепи будет резонанс напряжений и ток достигнет максимального значения

Для получения максимума активной мощности в нагрузке

необходимо производную приравнять к нулю. Из получившегося уравнения определим R_Н=R_Э (аналогично тому, как это было в цепях постоянного тока).

Таким образом, максимум мощности в нагрузке получается при jX_Н=–jX_Э, R_Н=R_Э или Z _Н= Z _Э^*, т.е. когда комплексное сопротивление нагрузки равно сопряженному значению комплексного сопротивления эквивалентного генератора.

Если активное сопротивление нагрузки не равно активному сопротивлению генератора, то используют согласующий трансформатор. При этом, как отмечалось, входное сопротивление трансформатора .

В этом случае условие получения максимума в нагрузке достигается при

Для достижения последнего условия используется включение в цепь нагрузки конденсатора. Отметим, что коэффициент полезного действия при этом будет равен 0,5.

В электроснабжении при передаче больших мощностей задачи ставятся иначе – необходимо иметь минимальные потери мощности в линии и высокий коэффициент полезного действия. Достигается это повышением напряжения в линии электропередачи. Тогда ток в линии уменьшается и уменьшаются потери мощности в линии. Обозначив сопротивление линии Z _Л= R_Л + jX_Л, определим падение напряжения в линии: .

Потребителей обычно интересует другая величина – потери напряжения

Обычно потери напряжения меньше падения напряжения в линии.

Дата добавления: 2014-12-27