TEORI TRANSFER DAYA MAKSIMUM

Klik atau Ketuk sirkuit Contoh di bawah ini untuk mengaktifkan TINACloud dan pilih mode DC Interaktif untuk Menganalisisnya secara Online.
Dapatkan akses biaya rendah ke TINACloud untuk mengedit contoh atau membuat sirkuit Anda sendiri

TEORI NORTONTEORI NORTON
TEORI SUPERPOSISITEORI SUPERPOSISI

Terkadang dalam rekayasa kita diminta untuk merancang sirkuit yang akan mentransfer daya maksimum ke beban dari sumber tertentu. Menurut teorema transfer daya maksimum, sebuah beban akan menerima daya maksimum dari sumber ketika resistansi (RL) sama dengan resistansi internal (RI) dari sumber. Jika rangkaian sumber sudah dalam bentuk sirkuit setara Thevenin atau Norton (sumber tegangan atau arus dengan resistansi internal), maka solusinya sederhana. Jika sirkuit tidak dalam bentuk sirkuit setara Thevenin atau Norton, kita harus terlebih dahulu menggunakan Thevenin's or Teorema Norton untuk mendapatkan rangkaian yang setara.

Berikut cara mengatur transfer daya maksimum.

1. Temukan resistansi internal, RI. Ini adalah hambatan yang ditemukan dengan melihat kembali ke dua terminal beban sumber tanpa beban terhubung. Seperti yang telah kami tunjukkan di Teorema Thevenin serta Teorema Norton bab, metode termudah adalah mengganti sumber tegangan dengan hubung singkat dan sumber arus dengan sirkuit terbuka, kemudian temukan resistansi total antara dua terminal beban.

2. Temukan tegangan rangkaian terbuka (UT) atau arus hubung singkat (IN) sumber antara dua terminal beban, tanpa ada beban yang terhubung.

Setelah kami menemukan RI, kita tahu tahanan beban optimal
(RLopt = RI). Akhirnya, kekuatan maksimum dapat ditemukan

Selain kekuatan maksimum, kita mungkin ingin mengetahui jumlah penting lainnya: the efisiensi. Efisiensi ditentukan oleh rasio daya yang diterima oleh beban terhadap daya total yang dipasok oleh sumber. Untuk setara Thevenin:


dan untuk setara Norton:

Menggunakan Interpreter TINA, mudah untuk menggambar P, P / Pmax, dan h sebagai fungsi dari RL. Grafik berikutnya menunjukkan P / Pmax, daya hidup RL dibagi dengan daya maksimum, Pmax, sebagai fungsi dari RL (untuk sirkuit dengan resistansi internal RI= 50).

Sekarang mari kita lihat efisiensinya h sebagai fungsi dari RL.

Rangkaian dan program TINA Interpreter untuk menggambar diagram di atas ditunjukkan di bawah ini. Perhatikan bahwa kami, kami juga menggunakan alat pengeditan jendela Diagram TINA untuk menambahkan beberapa teks dan garis putus-putus.

Sekarang mari kita jelajahi efisiensinya (h) untuk kasus transfer daya maksimum, di mana RL = RTh.

Efisiensi adalah:

yang bila diberikan sebagai persentase hanya 50%. Ini dapat diterima untuk beberapa aplikasi dalam elektronik dan telekomunikasi, seperti amplifier, penerima radio atau pemancar. Namun, efisiensi 50% tidak dapat diterima untuk baterai, catu daya, dan tentunya tidak untuk pembangkit listrik.

Konsekuensi lain yang tidak diinginkan dari mengatur beban untuk mencapai transfer daya maksimum adalah penurunan tegangan 50% pada resistansi internal. Penurunan tegangan sumber 50% bisa menjadi masalah nyata. Yang dibutuhkan sebenarnya adalah tegangan beban yang hampir konstan. Ini panggilan untuk sistem di mana resistansi internal sumber jauh lebih rendah daripada resistansi beban. Bayangkan sebuah pembangkit 10 GW beroperasi pada atau dekat dengan transfer daya maksimum. Ini berarti bahwa setengah dari energi yang dihasilkan oleh pabrik akan dihamburkan di saluran transmisi dan di generator (yang mungkin akan terbakar). Ini juga akan menghasilkan tegangan beban yang akan berfluktuasi secara acak antara 100% dan 200% dari nilai nominal karena penggunaan daya konsumen bervariasi.

Untuk menggambarkan penerapan teorema transfer daya maksimum, mari kita temukan nilai optimal dari resistor RL untuk menerima daya maksimum di sirkuit di bawah ini.


Klik / ketuk sirkuit di atas untuk menganalisis online atau klik tautan ini untuk Simpan di bawah Windows

Kami mendapatkan kekuatan maksimum jika RL= R1, jadi RL = 1 kohm. Daya maksimum:

Masalah serupa, tetapi dengan sumber saat ini:


Klik / ketuk sirkuit di atas untuk menganalisis online atau klik tautan ini untuk Simpan di bawah Windows

Temukan kekuatan maksimum resistor RL .

Kami mendapatkan kekuatan maksimum jika RL = R1 = 8 ohm. Daya maksimum:

Masalah berikut ini lebih kompleks, jadi pertama-tama kita harus menguranginya menjadi sirkuit yang lebih sederhana.

Temukan RI untuk mencapai transfer daya maksimum, dan menghitung daya maksimum ini.


Klik / ketuk sirkuit di atas untuk menganalisis online atau klik tautan ini untuk Simpan di bawah Windows

Pertama temukan setara Norton menggunakan TINA.


Klik / ketuk sirkuit di atas untuk menganalisis online atau klik tautan ini untuk Simpan di bawah Windows

Akhirnya kekuatan maksimum:

{Solusi oleh TINA's Interpreter}
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]

Kami juga dapat mengatasi masalah ini menggunakan salah satu fitur paling menarik dari TINA, yaitu Optimasi mode analisis.

Untuk mengatur Pengoptimalan, gunakan menu Analisis atau ikon di kanan atas layar dan pilih Target Pengoptimalan. Klik pada Power meter untuk membuka kotak dialognya dan pilih Maximum. Selanjutnya, pilih Control Object, klik pada RI, dan tetapkan batas di mana nilai optimal harus dicari.

Untuk melakukan optimasi di TINA v6 ke atas, cukup gunakan perintah Analisis / Optimasi / Optimasi DC dari menu Analisis.

Dalam versi TINA yang lebih lama, Anda dapat mengatur mode ini dari menu, Analisis / Mode / Optimasi, dan kemudian jalankan Analisis DC.

Setelah menjalankan Pengoptimalan untuk masalah di atas, layar berikut ini muncul:

Setelah Optimasi, nilai RI diperbarui secara otomatis ke nilai yang ditemukan. Jika selanjutnya kita menjalankan analisis DC interaktif dengan menekan tombol DC, daya maksimum ditampilkan seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.


TEORI NORTONTEORI NORTON
TEORI SUPERPOSISITEORI SUPERPOSISI