Kliknite ili Dodirnite primjer krugova u nastavku da biste pozvali TINACloud i odaberite Interaktivni DC način za analizu na mreži. Nabavite jeftin pristup TINACloud uređivanju primjera ili stvaranju vlastitih krugova
Od inženjerstva se ponekad od nas traži da dizajniramo sklop koji će iz određenog izvora prenositi maksimalnu snagu na opterećenje. Prema teoremu najvećeg prijenosa snage, opterećenje će dobiti maksimalnu snagu iz izvora kad je njegov otpor (RL) jednak je unutarnjem otporu (RI) izvora. Ako je izvorni krug već u obliku ekvivalentnog kruga Thevenin ili Norton (izvor napona ili struje s unutarnjim otporom), tada je rješenje jednostavno. Ako sklop nije u obliku Theveninovog ili Nortonovog ekvivalentnog kruga, prvo moramo upotrijebiti Theveninove-a or Nortonov teorem za dobivanje ekvivalentnog kruga.
Evo kako možete organizirati maksimalni prijenos snage.
1. Pronađite unutarnji otpor, RI, To je otpor koji se pronalazi gledanjem na dva terminala opterećenja izvora bez povezanog tereta, Kao što smo pokazali u Theveninova teorema i Nortonova teorema poglavlja, najlakši način je zamijeniti izvore napona kratkim spojevima i izvorima struje pomoću otvorenih strujnih krugova, a zatim pronaći ukupni otpor između dva terminala opterećenja.
2. Pronađite napon otvorenog kruga (UT) ili struja kratkog spoja (IN) izvora između dva teretna terminala, bez priključenog tereta.
Nakon što smo pronašli RI, znamo optimalnu otpornost na opterećenje
(RLopt = RI). Konačno, može se pronaći maksimalna snaga
Osim maksimalne snage, možda želimo znati još jednu važnu količinu: efikasnost, Učinkovitost je definirana omjerom snage primljene opterećenjem i ukupne snage koju izvor daje. Za Thevenin ekvivalent:
i za Norton ekvivalent:
Pomoću TINA-inog tumača lako je nacrtati P, P / Pmaxi h kao funkcija RL, Sljedeći graf prikazuje P / Pmax, uključeno napajanje RL podijeljeno s maksimalnom snagom, Pmax, kao funkcija RL (za krug s unutarnjim otporom RI= 50).
Sada ćemo vidjeti učinkovitost h kao funkcija RL.
Krug i program TINA Interpreter za crtanje gornjih dijagrama prikazani su dolje. Imajte na umu da smo također koristili alate za uređivanje prozora TINA-ina dijagrama za dodavanje teksta i isprekidane linije.
Sada istražimo učinkovitost (h) u slučaju maksimalnog prijenosa snage, gdje RL = RTh.
Učinkovitost je:
koji kada je dat kao postotak iznosi samo 50%. To je prihvatljivo za neke primjene u elektronici i telekomunikacijama, kao što su pojačala, radijski prijemnici ili odašiljači. Međutim, 50% -tna učinkovitost nije prihvatljiva za baterije, napajanje i sigurno ne za elektrane.
Sljedeća nepoželjna posljedica organiziranja opterećenja radi postizanja maksimalnog prijenosa snage je 50% -tni pad napona na unutarnjem otporu. 50% pad napona izvora može biti pravi problem. U stvari, potreban je gotovo konstantan napon opterećenja. To zahtijeva sustave u kojima je unutarnji otpor izvora mnogo manji od otpora opterećenja. Zamislite elektranu od 10 GW koja radi na ili blizu maksimalnog prijenosa snage. To bi značilo da bi se polovica energije proizvedene u postrojenju raspršila u dalekovodima i generatorima (koji bi vjerojatno izgorjeli). To bi također rezultiralo naponima opterećenja koji bi nasumično oscilirali između 100% i 200% nominalne vrijednosti u ovisnosti od potrošnje energije.
Da bismo ilustrirali primjenu teoreme o maksimalnom prijenosu snage, pronađite optimalnu vrijednost otpornika RL za maksimalnu snagu u donjem krugu.
Dobivamo maksimalnu snagu ako je RL= R1, pa RL = 1 kohm. Maksimalna snaga:
Rl:=R1;
Pmax:=sqr(Vs)/4/Rl;
Rl=[1k]
= Pmax [6.25m]
Rl=R1
Pmax=Vs**2/4/Rl
ispis(“Rl= %.3f”%Rl)
print(“Pmax= %.5f”%Pmax)
Sličan problem, ali s trenutnim izvorom:
Pronađite maksimalnu snagu otpornika RL .
Dobivamo maksimalnu snagu ako je RL = R1 = 8 ohm. Maksimalna snaga:
Rl:=R1;
Rl=[8]
Pmax:=sqr(IS)/4*R1;
Pmax=[8]
Rl=R1
ispis(“Rl= %.3f”%Rl)
Pmax=IS**2/4*R1
print(“Pmax= %.3f”%Pmax)
Sljedeći problem je složeniji, tako da ga prvo moramo smanjiti na jednostavniji krug.
Pronađi RI za postizanje maksimalnog prijenosa snage i izračunati ovu maksimalnu snagu.
Prvo pronađite Nortonov ekvivalent koristeći TINA.
Konačno maksimalna snaga:
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;
U = [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
ispis(“IN= %.5f”%IN)
ispis(“RN= %.5f”%RN)
print(“Pmax= %.5f”%Pmax)
Taj problem možemo riješiti i pomoću jedne od najzanimljivijih značajki TINA-e Optimizacija način analize.
Da biste postavili optimizaciju, koristite izbornik Analiza ili ikone u gornjem desnom kutu zaslona i odaberite Optimizacijski cilj. Kliknite mjerač snage da biste otvorili dijaloški okvir i odabrali Maksimalni. Zatim odaberite Upravljački objekt, kliknite RI, te postaviti granice unutar kojih treba tražiti optimalnu vrijednost.
Da biste proveli optimizaciju u TINA v6 i novijoj verziji, jednostavno upotrijebite naredbu Analysis / Optimization / DC Optimization iz izbornika Analysis.
U starijim verzijama TINA, ovaj mod možete postaviti u izborniku, Analiza / mod / optimizacija, a zatim izvršite DC analizu.
Nakon pokretanja optimizacije za gornji problem pojavljuje se sljedeći zaslon:
Nakon optimizacije, vrijednost RI automatski se ažurira na pronađenu vrijednost. Ako sljedeći put pokrenemo interaktivnu analizu istosmjernog pritiska na gumb DC, prikazana je maksimalna snaga kao što je prikazano na sljedećoj slici.
English
English
German
French
Spanish
Portuguese
Russian
Chinese (Simplified)
Chinese (Traditional)
Japanese
Korean
Hungarian