Kliknite alebo ťuknite na nižšie uvedené okruhy príkladov, aby ste vyvolali TINACloud a vyberte režim Interaktívny DC na analýzu online. Získajte lacný prístup k TINACloudu na úpravu príkladov alebo vytvorenie vlastných okruhov
Niekedy sme v inžinierstve požiadaní, aby sme navrhli obvod, ktorý prevedie maximálny výkon na záťaž z daného zdroja. Podľa vety o maximálnom výkone bude záťaž dostávať maximálny výkon zo zdroja, keď je jeho odpor (RL) sa rovná vnútornému odporu (RI) zdroja. Ak je zdrojový obvod už vo forme ekvivalentného obvodu Thevenin alebo Norton (zdroj napätia alebo prúdu s vnútorným odporom), potom je riešenie jednoduché. Ak obvod nemá podobu obvodu Thevenin alebo Norton, musíme ho najskôr použiť Thevenin or Nortonova veta na získanie ekvivalentného obvodu.
Tu je návod, ako zabezpečiť maximálny prenos energie.
1. Nájdite vnútorný odpor, RI, Toto je odpor, ktorý sa zistí pri spätnom pohľade do dvoch záťažových terminálov zdroja bez pripojeného záťaže, Ako sme ukázali v Theveninova veta a Nortonova veta Kapitoly, najjednoduchšou metódou je nahradiť zdroje napätia skratovými a prúdovými zdrojmi otvorenými obvodmi, potom nájsť celkový odpor medzi dvoma záťažovými svorkami.
2. Nájdite napätie otvoreného obvodu (UT) alebo skratového prúdu (IN) zdroja medzi dvomi záťažovými svorkami bez pripojeného záťaže.
Akonáhle sme našli RI, poznáme optimálnu odolnosť voči zaťaženiu
(Rlopta = RI). Nakoniec je možné nájsť maximálny výkon
Okrem maximálneho výkonu by sme mohli chcieť poznať ďalšie dôležité množstvo: účinnosť, Účinnosť je definovaná ako pomer výkonu prijatého záťažou k celkovému výkonu dodávanému zdrojom. Pre ekvivalent Theveninu:
a pre ekvivalent Norton:
Pomocou tlmočníka TINA je ľahké kresliť P, P / Pmaxa h ako funkcia RL, Nasledujúci graf ukazuje P / Pmax, zapnutie RL vydelený maximálnym výkonom, Pmax, ako funkcia RL (pre obvod s vnútorným odporom RI= 50).
Pozrime sa teraz na efektívnosť h ako funkcia RL.
Okruh a program tlmočníka TINA na nakreslenie vyššie uvedených schém sú uvedené nižšie. Všimnite si, že sme tiež použili nástroje na úpravu okna diagramu TINA na pridanie nejakého textu a bodkovanej čiary.
Preskúmajme teraz efektívnosť (h) pre prípad maximálneho prenosu výkonu, kde. \ t RL = RTh.
Účinnosť je:
ktorá, ak je uvedená ako percento, je iba 50%. To je prijateľné pre niektoré aplikácie v elektronike a telekomunikáciách, ako sú zosilňovače, rádiové prijímače alebo vysielače. Avšak 50% účinnosť nie je prijateľná pre batérie, napájacie zdroje a určite nie pre elektrárne.
Ďalším nežiadúcim dôsledkom usporiadania záťaže na dosiahnutie maximálneho prenosu energie je 50% pokles napätia na vnútornom odpore. Skutočný problém môže predstavovať 50% pokles napájacieho napätia. V skutočnosti je potrebné takmer konštantné zaťažovacie napätie. To si vyžaduje systémy, v ktorých je vnútorný odpor zdroja oveľa nižší ako odpor zaťaženia. Predstavte si elektráreň s výkonom 10 GW, ktorá pracuje pri maximálnom prenose energie alebo blízko neho. To by znamenalo, že polovica energie vyrobenej elektrárňou by sa rozptýlila v prenosových vedeniach a v generátoroch (čo by pravdepodobne vyhorelo). Viedlo by to tiež k napäťovým napätiam, ktoré by sa náhodne pohybovali medzi 100% a 200% menovitej hodnoty, pretože spotreba energie sa menila.
Na ilustráciu aplikácie vety maximálneho prenosu energie nájdeme optimálnu hodnotu rezistora RL prijímať maximálny výkon v obvode nižšie.
Dostaneme maximálny výkon, ak RL= R1, takže RL = 1 kohm. Maximálny výkon:
R1 = RXNUMX;
Pmax:=sqr(Vs)/4/Rl;
Rl=[1k]
Pmax = [6.25]
R1 = RXNUMX
Pmax=Vs**2/4/Rl
print(“Rl= %.3f”%Rl)
print(“Pmax= %.5f”%Pmax)
Podobný problém, ale s aktuálnym zdrojom:
Nájdite maximálny výkon rezistora RL .
Dostaneme maximálny výkon, ak RL = R1 = 8 ohm. Maximálny výkon:
R1 = RXNUMX;
Rl=[8]
Pmax:=sqr(IS)/4*R1;
Pmax=[8]
R1 = RXNUMX
print(“Rl= %.3f”%Rl)
Pmax=IS**2/4*R1
print(“Pmax= %.3f”%Pmax)
Nasledujúci problém je zložitejší, takže najprv ho musíme znížiť na jednoduchší okruh.
Nájsť RI na dosiahnutie maximálneho prenosu výkonu a vypočítajte tento maximálny výkon.
Najprv nájdite ekvivalent Norton pomocou TINA.
Konečne maximálny 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 (V) / 4 * RN;
IN = [250]
RN = [80k]
Pmax = [1.25]
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)
print(“RN= %.5f”%RN)
print(“Pmax= %.5f”%Pmax)
Môžeme tiež vyriešiť tento problém pomocou jednej z najzaujímavejších funkcií TINA Optimalizácia režimu analýzy.
Ak chcete nastaviť optimalizáciu, použite ponuku Analýza alebo ikony v pravom hornom rohu obrazovky a vyberte Cieľ optimalizácie. Kliknutím na merač výkonu otvorte jeho dialógové okno a vyberte položku Maximum. Ďalej vyberte Control Object, kliknite na RI, a nastavte limity, v rámci ktorých by sa mala vyhľadávať optimálna hodnota.
Ak chcete vykonať optimalizáciu v TINA v6 a vyššej, jednoducho použite príkaz Analýza / optimalizácia / Optimalizácia DC z ponuky Analýza.
V starších verziách TINA môžete tento režim nastaviť z menu, Analýza / Mode / Optimizationa potom vykonajte DC analýzu.
Po spustení optimalizácie pre vyššie uvedený problém sa zobrazí nasledujúca obrazovka:
Po optimalizácii sa hodnota RI automaticky aktualizuje na nájdenú hodnotu. Ak ďalej spustíme interaktívnu analýzu DC stlačením tlačidla DC, zobrazí sa maximálny výkon, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.
English
English
German
French
Spanish
Portuguese
Russian
Chinese (Simplified)
Chinese (Traditional)
Japanese
Korean
Hungarian