- •1.4. Электротехнические устройства постоянного тока
- •1.2. Элементу электрической цепи постоянного тоид
- •1,3 Положительные направления токов и напряжения
- •1.4. Резистивные элементы
- •1.5. Источники электрической энергии постоянного тока
- •1.6. Источник эдс и источник тока
- •1.7 Применение закона ома и законов кирхгофа для расчетов электрических цепей
- •1.8 Метод двух узлов
- •1.9 Метод контурных токов
- •1.10 Принцип и метод наложения (суперпозиции)
- •1.11 Метод эквивалентного генератора (активного двухполюсника)
- •1.12 Передачи максимальной мощности приемнику
- •1.13 Нелинейные цепи постоянного тока
- •2.1. Электротехнические устройства синусоидального тока
- •1.2. Элементы электрической
- •2.2 Индуктивный элемент
- •2.3 Емкостный элемент
- •2.4 Источники электрической энергии синусоидального тока
- •2.5 Максимальное, среднее и действующее значения синусоидальных эдс. Напряжений и токов
- •2.6. Различные представления синусоидальных величин
- •2.7 Закон ома в комплексной форме для резистивного, индуктивного и емкостного элементов
- •2.8 Законы кирхгофа для цепей синусоидального тока
- •2.9 Комплексный метод анализа цепей синусоидального тока
- •2.10 Неразветвленная цель синусоидального тока
- •2.14 Электрическая цепь с параллельным соединением ветвей
- •5.6. Подключение неразветвленнои цепи с индуктивным, резистивным и емкостным элементами к источнику постоянной эдс
- •1.7. Подключение последовательного соединения индуктивного и резистивного элементов к источнику синусоидальной эдс
- •5.8. Генератор пилообразного напряжения
- •6.1. Элементы магнитной цепи
- •6.1. Закон полного тока для магнитной цепи с постоянной магнитодвижущей силой
- •6.3. Свойства ферромагнитных материалов
- •6.4. Неразветвленная магнитная цепь
- •6.5. Неразветвлённая магнитная цепь с постоянным магнитом
- •6.6, Электромагнитные устройства постоянного тока
- •7.1. Переменный магнитный поток в катушке с магнитопроводом
- •7.1. Процессы намагничивания магнитопровода
1.12 Передачи максимальной мощности приемнику
В устройствах связи, в электронике, автоматике и т. д. очень часто желательно передать от источника к приемнику (исполнительному механизму) наибольшую возможную в данных условиях анергию, причем КПД передачи имеет второстепенное значение.
В качестве простого примера такой передачи рассмотрим питание наемника с сопротивлением ги от источника энергии с ЭДС Е и внутренним сопротивлением гвт находящегося на некотором расстояний приемника и соединенного с приемником двухпроводной линией с общим сопротивлением проводов ги (рис. 1.17)
Обозначим сумму внутреннего сопротивления гвт источника энергии и сопротивления проводов гп через г, т. е. г = гп + гвт. По закону Ома ток в рассматриваемой цепи I= Е/(г +га) и мощность приемника.
(по закону Джоуля — Ленца)
Pи=rиI2= гиE2/(r+rи)2
Так как знаменатель этого выражения не равен бесконечности, то
(r+rи)2-2rиr-2rи2=0
Откуда следует, что мощность приемника будет максимальна при условии
rи=r (1.27)
Эта максимальная мощность
Риmax=r(E/2r)2=E2/4r (1/28)
Равенство (1.27) называется условием максимальной мощности приемника.
Рис 1.17 Рис 1.18
На рис. 1,18 показаны зависимости от тока мощности приемника Ри= r I2мощности ре = (гн + г) I2 = EI, развиваемой источником энергии, напряжения приемника Uа и КПД передачи энергии.
n= Ри/ Рe
После подстановки значений Ри и Рe для КПД получим зависимость от сопротивления приемника:
В режиме максимальной мощности (г„ = т) КПД т] = 0,5, т е. половину мощности, развиваемой источником, составляет мощность потерь на внутреннем сопротивлении источника и в передающей системе.
Такой низкий КПД совершенно неприемлем для электроэнергетических систем, где потери энергии при передаче не превышают примерно 10 % энергии, вырабатываемой источниками.
В устройствах электросвязи, автоматики и т. п. мощность приемников энергии невелика. Она составляет часто милливатты; поэтому с энергетической точки зрения допустимы передачи с относительно малыми КПД. Важно, чтобы как можно большая доля мощности источника была использована в исполнительном устройстве (например, в телефонной трубке). По указанной причине режим максимальной мощности широко используется в соответствующих отраслях электротехники.
Здесь было определено условие получения максимума мощности 1 приемнике для простой цепи с линией передачи. Но полученное условие имеет более широкое значение. Достаточно вспомнить, что сколь угодно сложную линейную цепь, содержащую источники энергии и соединенную с приемником при помощи двух выводов, можно заменить ^эквивалентным генератором с ЭДС ЕэК и внутренним сопротивлением Е К такому эквивалентному генератору, замещающему любой активный линейный двухполюсник, применимо условие максимальной мощности. При подключений к выводам активного двухполюсника приемника с сопротивлением га = г№ мощность приемника будет максимальна.
Входное сопротивление двухполюсника относительно выводов а и Ь •(источник ЭДС Е не действует и точки сии короткозамкнуты, т. е. параллельно соединены резистивные элементы с сопротивлениями г1, г2 и гэ, г4:
Если сопротивления резистивных элементов трех плеч моста н ЭДС источника неизменны, то изменение тока в диагонали моста будет зависеть только от изменения значения сопротивления резистивного элемента одного плеча. В случае резистивного элемента, сопротивление которого зависит от параметров внешней среды (температуры, давления, влажности и т. д.), изменение тока в диагонали моста будет в некотором масштабе отражать изменения этих параметров. Такой четырехплечий мост может служить преобразователем для измерения неэлектрических величин.
В устройствах регулирования четырехплечий мост применяется в цепях обратной связи. Значение и направление тока в диагонали моста являются исходной информацией для изменения положения рабочих органов регулирующей аппаратуры так, чтобы значение регулируемого параметра было номинальным в состоянии покоя, когда тока в диагонали моста нет.