Klikněte nebo klepněte na níže uvedené okruhy příkladů, abyste vyvolali TINACloud a vyberte režim Interaktivní DC pro analýzu online. Získejte levný přístup k TINACloudu pro editaci příkladů nebo vytvoření vlastních okruhů
Někdy jsme ve strojírenství požádáni, abychom navrhli obvod, který převede maximální výkon na zátěž z daného zdroje. Podle věty o maximálním přenosu energie bude zátěž přijímat maximální výkon ze zdroje, když je jeho odpor (RL) se rovná vnitřnímu odporu (RI) zdroje. Pokud je zdrojový obvod již ve formě ekvivalentního obvodu Thevenin nebo Norton (zdroj napětí nebo proudu s vnitřním odporem), potom je řešení jednoduché. Pokud obvod nemá podobu obvodu Thevenin nebo Norton, musíme nejprve použít Thevenin je or Nortonova věta pro získání ekvivalentního obvodu.
Zde je návod, jak zajistit maximální přenos energie.
1. Najděte vnitřní odpor RI. Toto je odpor, který se najde při pohledu zpět do dvou zátěžových terminálů zdroje bez připojeného zatížení. Jak jsme ukázali v Theveninova věta a Nortonova věta Nejjednodušší metodou je nahradit zdroje napětí zkratovými a proudovými zdroji otevřenými obvody, poté zjistit celkový odpor mezi dvěma zátěžovými svorkami.
2. Najděte napětí v otevřeném obvodu (UT) nebo zkratového proudu (IN) zdroje mezi dvěma zátěžovými svorkami, bez připojeného zatížení.
Jakmile jsme našli RI, Známe optimální odolnost vůči zátěži
(RLopt = RI). Nakonec je možné zjistit maximální výkon
Kromě maximálního výkonu bychom mohli chtít znát další důležité množství: účinnost. Účinnost je definována poměrem energie přijaté zátěží k celkové energii dodávané zdrojem. Pro ekvivalent Theveninu:
a pro ekvivalent Norton:
Pomocí tlumočníka TINA je snadné kreslit P, P / Pmax, a h jako funkce RL. Zobrazí se následující graf P / Pmax, zapnutí RL děleno maximálním výkonem, Pmax, jako funkce RL (pro obvod s vnitřním odporem RI= 50).
Podívejme se nyní na efektivitu h jako funkce RL.
Obvod a program tlumočníka TINA pro nakreslení výše uvedených diagramů jsou uvedeny níže. Všimněte si, že jsme také použili editační nástroje okna TINA's Diagram k přidání nějakého textu a tečkované čáry.
Prozkoumejme nyní efektivitu (h) pro případ maximálního přenosu výkonu, kde. \ t RL = RTh.
Účinnost je:
což, pokud je uvedeno v procentech, je pouze 50%. To je přijatelné pro některé aplikace v elektronice a telekomunikacích, jako jsou zesilovače, rádiové přijímače nebo vysílače. Avšak 50% účinnost není přijatelná pro baterie, napájecí zdroje a rozhodně ne pro elektrárny.
Dalším nežádoucím důsledkem uspořádání zátěže pro dosažení maximálního přenosu energie je 50% pokles napětí na vnitřním odporu. Skutečným problémem může být 50% pokles napájecího napětí. Ve skutečnosti je potřeba téměř konstantní zátěžové napětí. To vyžaduje systémy, kde je vnitřní odpor zdroje mnohem nižší než odpor zátěže. Představte si elektrárnu o výkonu 10 GW, která pracuje při maximálním přenosu energie nebo v jeho blízkosti. To by znamenalo, že polovina energie generované rostlinou by byla rozptýlena v přenosových vedeních a v generátorech (což by pravděpodobně vyhořelo). To by také mělo za následek zátěžová napětí, která by se náhodně pohybovala mezi 100% a 200% jmenovité hodnoty, protože se měnila spotřeba energie spotřebitele.
Pro ilustraci aplikace věty o maximálním přenosu energie najdeme optimální hodnotu rezistoru RL přijímat maximální výkon v obvodu níže.
Dostaneme maximální výkon, pokud RL= R1, takže RL = 1 kohm. Maximální výkon:
R1:=RXNUMX;
Pmax:=sqr(Vs)/4/Rl;
Rl=[1k]
Pmax = [6.25m]
Rl=Rl
Pmax=Vs**2/4/Rl
tisk (“Rl= %.3f”%Rl)
tisk (“Pmax= %.5f”%Pmax)
Podobný problém, ale s aktuálním zdrojem:
Najděte maximální výkon rezistoru RL .
Dostaneme maximální výkon, pokud RL = R1 = 8 ohm. Maximální výkon:
R1:=RXNUMX;
Rl=[8]
Pmax:=sqr(IS)/4*R1;
Pmax=[8]
Rl=Rl
tisk (“Rl= %.3f”%Rl)
Pmax=IS**2/4*R1
tisk (“Pmax= %.3f”%Pmax)
Následující problém je složitější, takže ho nejprve musíme snížit na jednodušší okruh.
Najít RI pro dosažení maximálního přenosu výkonu a vypočítejte tento maximální výkon.
Nejprve vyhledejte ekvivalent Norton pomocí TINA.
Konečně maximální výkon:
O1:=Replus(R4,(R1+Replus(R2,R3)))/(R+Replus(R4,(R1+Replus(R2,R3))));
IN:=Vs*O1*Replus(R2,R3)/(R1+Replus(R2,R3))/R3;
RN: = R3 + Replus (R2, (R1 + Replus (R, R4)));
Pmax: = sqr (IN) / 4 * RN;
IN = [250u]
RN = [80k]
Pmax = [1.25m]
Replus= lambda R1, R2: R1*R2/(R1+R2)
O1=Replus(R4,R1+Replus(R2,R3))/(R+Replus(R4,R1+Replus(R2,R3)))
IN=VS*O1*Replus(R2,R3)/(R1+Replus(R2,R3))/R3
RN=R3+Replus(R2,R1+Replus(R,R4))
Pmax=IN**2/4*RN
print(“IN= %.5f”%IN)
tisk (“RN= %.5f”%RN)
tisk (“Pmax= %.5f”%Pmax)
Můžeme také vyřešit tento problém pomocí jedné z nejzajímavějších funkcí TINA Optimalizace režimu analýzy.
Chcete-li nastavit optimalizaci, použijte nabídku Analýza nebo ikony v pravém horním rohu obrazovky a vyberte Cíl optimalizace. Klepnutím na měřič výkonu otevřete jeho dialogové okno a vyberte Maximální. Dále vyberte Control Object, klikněte na RI, a nastavit limity, ve kterých by měla být prohledána optimální hodnota.
Chcete-li provést optimalizaci v TINA v6 a vyšší, jednoduše použijte příkaz Analýza / Optimalizace / Optimalizace DC z nabídky Analýza.
Ve starších verzích TINA můžete tento režim nastavit z menu, Analýza / režim / optimalizacea potom proveďte analýzu DC.
Po spuštění optimalizace výše uvedeného problému se zobrazí následující obrazovka:
Po optimalizaci je hodnota RI automaticky aktualizována na nalezenou hodnotu. Pokud dále spustíme interaktivní DC analýzu stisknutím tlačítka DC, zobrazí se maximální výkon, jak je znázorněno na následujícím obrázku.
English
English
German
French
Spanish
Portuguese
Russian
Chinese (Simplified)
Chinese (Traditional)
Japanese
Korean
Hungarian