MAKSİMUM GÜÇ TRANSFER TEORİSİ

TINACloud'u çağırmak için aşağıdaki Örnek devrelerine tıklayın veya dokunun ve Çevrimiçi Analiz etmek için Etkileşimli DC modunu seçin.
Örnekleri düzenlemek veya kendi devrelerinizi oluşturmak için TINACloud'a düşük maliyetli bir erişim elde edin

KUZEY'NİN KURAMI

DENEYİM KURAMI

Bazen mühendislikte, belirli bir kaynaktan gelen bir yüke maksimum gücü aktaracak bir devre tasarlamamız istenir. Maksimum güç aktarımı teoremine göre, bir yük direnci olduğunda bir kaynaktan maksimum güç alır (R_L) iç dirence eşittir (R_I) ekleyin. Kaynak devre zaten bir Thevenin veya Norton eşdeğer devresi (dahili dirençli bir voltaj veya akım kaynağı) biçimindeyse, çözüm basittir. Devre bir Thevenin veya Norton eşdeğeri devre şeklinde değilse, önce kullanmalıyız Thevenin or Norton teoremi eşdeğer devreyi elde etmek için.

İşte maksimum güç aktarımını nasıl ayarlayacağınız.

1. İç direnci bulmak, r_I. Bu, kaynağın iki yük terminaline geri dönerek bulduğu dirençtir yük bağlı değilken. Gösterdiğimiz gibi Thevenin Teoremi ve Norton Teoremi Bölümlerde, en kolay yöntem gerilim kaynaklarını kısa devrelerle değiştirmek ve akım kaynaklarını açık devrelerle değiştirmek, ardından iki yük terminali arasındaki toplam direnci bulmaktır.

2. Açık devre voltajını bulun (U_T) veya kısa devre akımı (I_Nbağlı olmayan iki yük terminali arasındaki kaynağın).

R'yi bulduktan sonra_I,optimum yük direncini biliyoruz
(R_Lopt = R_I). Son olarak, maksimum güç bulunabilir

Maksimum güce ek olarak, önemli bir miktarı daha bilmek isteyebiliriz: verim. Verimlilik, yük tarafından alınan gücün, kaynak tarafından sağlanan toplam güce oranı ile tanımlanır. Thevenin eşdeğeri için:

ve Norton eşdeğeri için:

TINA'nın Tercüman kullanarak, çizmek kolaydır P, P / P_maksimum, ve h bir fonksiyonu olarak R_L. Bir sonraki grafik P / Pmak, güç açık R_L maksimum güce bölünmüş, P_maksimum, bir fonksiyonu olarak R_L (dahili dirençli bir devre için R_I= 50).

Şimdi verimliliği görelim h bir fonksiyonu olarak R_L.

Yukarıdaki şemaları çizmek için devre ve TINA Tercüman programı aşağıda gösterilmiştir. Biraz metin ve noktalı çizgi eklemek için TINA'nın Diyagram penceresinin düzenleme araçlarını da kullandığımızı unutmayın.

Şimdi verimliliği araştıralım (h) azami güç aktarımı durumunda R_L = R_Th.

Verimlilik:

bu yüzde olarak verildiğinde sadece% 50'dir. Bu, amplifikatörler, radyo alıcıları veya vericiler gibi elektronik ve telekomünikasyondaki bazı uygulamalar için kabul edilebilir. Bununla birlikte, piller, güç kaynakları ve kesinlikle enerji santralleri için% 50 verimlilik kabul edilemez.

Maksimum güç aktarımı sağlamak için bir yük düzenlemenin istenmeyen bir başka sonucu, iç dirençte% 50 voltaj düşüşüdür. Kaynak voltajında% 50'lik bir düşüş gerçek bir sorun olabilir. Aslında gerekli olan neredeyse sabit bir yük voltajıdır. Bu, kaynağın iç direncinin yük direncinden çok daha düşük olduğu sistemleri gerektirir. Maksimum güç aktarımında veya yakınında çalışan 10 GW'lık bir elektrik santrali düşünün. Bu, tesis tarafından üretilen enerjinin yarısının iletim hatlarında ve (muhtemelen yanacak olan) jeneratörlerde dağıtılacağı anlamına gelir. Ayrıca, tüketici güç kullanımı değiştikçe nominal değerin% 100 ila% 200'ü arasında rasgele dalgalanan yük gerilimleri ile sonuçlanacaktır.

Maksimum güç aktarımı teoreminin uygulamasını göstermek için, direnç R'nin optimum değerini bulalım_L Aşağıdaki devrede maksimum güç almak için.

Çevrimiçi analiz etmek için yukarıdaki devreye tıklayın / dokunun veya Windows altında Kaydet'e tıklayarak bu bağlantıya tıklayın.

Maksimum güç elde edersek,_L= R₁, yani R_L = 1 kohm. Maksimum güç:

{TINA's Interpreter tarafından sunulan çözüm}
R1:=RXNUMX;
Pmax:=sqr(Vs)/4/RXNUMX;
R1=[XNUMXk]
Pmaks = [6.25m]

#Çözüm Python'dan!
R1=RXNUMX
Pmax=Vs**2/4/Rl
print(“Rl= %.3f”%Rl)
print(“Pmaks= %.5f”%Pmaks)

Benzer bir problem, fakat şu anki kaynakla:

Çevrimiçi analiz etmek için yukarıdaki devreye tıklayın / dokunun veya Windows altında Kaydet'e tıklayarak bu bağlantıya tıklayın.

Direnç R'nin maksimum gücünü bulun_L .

Maksimum güç elde edersek,_L = R₁ = 8 ohm. Maksimum güç:

{TINA's Interpreter tarafından sunulan çözüm}
R1:=RXNUMX;
R8=[XNUMX]
Pmax:=sqr(IS)/4*R1;
Pmaks=[8]

#Çözüm Python'dan!
R1=RXNUMX
print(“Rl= %.3f”%Rl)
Pmaks=IS**2/4*R1
print(“Pmaks= %.3f”%Pmaks)

Aşağıdaki sorun daha karmaşıktır, bu yüzden önce onu daha basit bir devreye indirmeliyiz.

R bul_I maksimum güç aktarımı elde etmek ve bu maksimum gücü hesaplamak için.

Çevrimiçi analiz etmek için yukarıdaki devreye tıklayın / dokunun veya Windows altında Kaydet'e tıklayarak bu bağlantıya tıklayın.
İlk önce TINA'yı kullanarak Norton eşdeğerini bulun.

Çevrimiçi analiz etmek için yukarıdaki devreye tıklayın / dokunun veya Windows altında Kaydet'e tıklayarak bu bağlantıya tıklayın.

Sonunda maksimum güç:

{TINA's Interpreter tarafından sunulan çözüm}
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)));
Pmaks: = sqr (IN) / 4 * RN;
IN = [250u]
RN = [80k]
Pmaks = [1.25m]

{Python'dan Çözüm}
Çarpma= 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))
Pmaks=IN**2/4*RN
print(“GİRİŞ= %.5f”%GİRİŞ)
print(“RN= %.5f”%RN)
print(“Pmaks= %.5f”%Pmaks)

Bu sorunu TINA'nın en ilginç özelliklerinden birini kullanarak da çözebiliriz. Optimizasyon analiz modu

Bir Optimizasyon ayarlamak için Analiz menüsünü veya ekranın sağ üst tarafındaki simgeleri kullanın ve Optimizasyon Hedefi'ni seçin. İletişim kutusunu açmak için Güç ölçere tıklayın ve Maksimum'u seçin. Ardından, Kontrol Nesnesi'ni seçin, R'ye tıklayın_I,ve en uygun değerin aranması gereken sınırları ayarlayın.

Optimizasyonu TINA v6 ve üzeri için gerçekleştirmek için, Analiz menüsünden Analiz / Optimizasyon / DC Optimizasyon komutunu kullanmanız yeterlidir.

TINA'nın eski sürümlerinde, bu modu menüden ayarlayabilirsiniz. Analiz / Mod / Optimizasyonve sonra bir DC Çözümlemesi yürütün.

Yukarıdaki sorun için Optimizasyon çalıştıktan sonra, aşağıdaki ekran belirir:

Optimizasyondan sonra, RI değeri otomatik olarak bulunan değere güncellenir. DC düğmesine basarak bir sonraki etkileşimli DC analizini yaparsak, maksimum güç aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi görüntülenir.

KUZEY'NİN KURAMI

DENEYİM KURAMI