電気回路の調整された動作モード、電源と負荷のマッチング

この記事のトピックは、電源と負荷が一致している状態での電気ネットワークの動作モードの一般的な説明です。これらの条件は何ですか?いつ、なぜ必要ですか?対応するモード (電力の点で) は特別な注意に値しますが、特に他の関連モードについても検討します。

一般的な意味での調整モードとは、この電源が現在の状態で与えることができる最大電力が、特定の電源に接続されている負荷に分配されるときの電気回路の動作モードです。

このモードが発生する条件は、負荷抵抗が等しいことです。 電源の内部抵抗 DC 回路の場合は、内部電源インピーダンスと AC 回路の複素負荷インピーダンスの等しさです。

特定の限られた内部抵抗を持つ実際の電源の場合、ゼロから始まる負荷の抵抗が増加するにつれて、負荷に放出される電力は最初に非線形に増加し、次に放出される電力のピークは、負荷の負荷に達する時点で増加することは明らかです。 (特定の電源に対する) 負荷に達し、負荷抵抗がさらに増加すると、負荷に分配される電力は非線形に減少し、ゼロに近づきます。

これは、ソース電流が負荷抵抗 R だけでなく、ソースの自己抵抗 r にも関係しているためです。

いずれにせよ、負荷とソースを一致させるために、ソースの内部抵抗と負荷回路の抵抗の間で、結果として得られるシステムが特定のタスクに必要な特性を正確に示すような比率が選択されます。 。このため、負荷とソースの整合にはいくつかのオプションがありますが、主なオプションとして、電圧、電流、電力、特性インピーダンスなどがあります。

適切な負荷と電圧源

負荷両端の最大電圧を得るには、負荷の抵抗が電源の内部抵抗よりもはるかに大きくなるように選択します。つまり、制限内では、電源は負荷下で動作する必要がありますが、同時にアイドルモードでは、負荷の電圧は電源の起電力と等しくなります。このような整合は、電圧が情報担体、信号担体として機能する電子システムで特に使用され、この信号の伝送中の損失を最小限に抑える必要があります。

負荷と電流源のマッチング

最大負荷電流を得る必要がある場合、負荷抵抗は可能な限り小さく、電源の内部抵抗よりもはるかに小さい値が選択されます。つまり、電源は短絡モードで動作し、短絡電流と等しい電流が負荷に流れます。

このソリューションは、信号搬送波が電流である電子回路で特に使用されます。たとえば、高速フォトダイオードは電流信号を送信し、その後必要な電圧レベルに変換されます。入力インピーダンスが低いため、RC スプリアス フィルターによる帯域幅の狭小化の問題が解決されます。

負荷と電源の電力マッチング（マッチングモード）

負荷では、電源が提供できる最大電力が得られます。負荷抵抗は電源の内部抵抗（インピーダンス）と等しくなります。この負荷モードで分配される電力は、次の式で決定されます。

特性インピーダンスによる負荷とソースのマッチング

延縄理論とマイクロ波技術において、これは特に重要なタイプの偶然です。特性インピーダンス整合により、伝送線路の最大進行波率が得られます。これは、長い線路にわたって、従来の AC 回路の電力整合と同じになります。

特性インピーダンスの観点から整合させる場合、負荷の特性インピーダンスは波源の内部インピーダンスと等しくなければなりません。波のインピーダンス整合は、マイクロ波技術のいたるところで使用されています。

さて、近い将来の代替エネルギーに関して言えば、 電源 従来のものとは大きく異なる個々の特性を持っています。まず、その特性を特定のソースと一致させる受信機を作成することにより、ソースと受信機の協調動作モードを確保する必要があります。その後、受信した信号を変換する必要があります。負荷が許容できる形式のエネルギー。