Согласование источника энергии с нагрузкой по критерию достижения наибольшего КПД

В соответствии со схемой замещения источника энергии с нагрузкой (рис. 9.2) коэффициент полезного действия цепи равен отношению активной мощности, потребляемой нагрузкой Р_А, к суммарной активной мощности, потребляемой в цепи:

(9.6)

Зависимость КПД (9.6) от резистивной составляющей сопротивления нагрузки показана на рис. 9.1, б, из которой следует, что КПД цепи монотонно возрастает с ростом приближаясь к η = 1 при → ∞.

Следовательно, для согласования источника с нагрузкой по критерию достижения максимума КПД необходимо, чтобы резистивная составляющая сопротивления нагрузки была намного больше резистивной составляющей внутреннего сопротивления источника (r_H >> r_i).

Рассмотренные два критерия согласования источника энергии с нагрузкой являются несовместимыми, т.е. не могут выполняться одновременно.

В частности, при согласовании источника с нагрузкой по критерию получения максимальной активной мощности, передаваемой в нагрузку, КПД цепи будет равен 0,5. Очевидно, что мощные электроэнергетические системы не могут работать с КПД, при котором половина выработанной энергии теряется на внутреннем сопротивлении источника, поэтому в электроэнергетике обычно стремятся к достижению максимально возможного значения КПД, выбирая r_H >> r_i.

Согласование по критерию получения максимальной активной мощности, передаваемой в нагрузку, широко используется в маломощных (ватты) и средней мощности (киловатты) радиоэлектронных устройствах, когда независимо от потерь необходимо добиться выделения максимальной мощности сигнала в нагрузке, например, в радиоприемных антеннах, как источниках энергии.

Следует отметить, что для идеальных источников энергии с R _i = 0 или G _i = 0 коэффициент полезного действия равен единице при любом конечном значении резистивной составляющей сопротивления нагрузки. При питании от идеального источника напряжения выделяемая мощность неограниченно возрастает с уменьшением сопротивления нагрузки, а при питании от идеального источника тока выделяемая мощность неограниченно возрастает с увеличением сопротивления нагрузки Z _H = R_H.

Для реальных источников энергии, нагрузочную характеристику которых можно линеаризовать, рассмотрим комплексные схемы их замещения.

Дата добавления: 2014-01-15