Modo coordinado de operación del circuito eléctrico, coincidencia de fuente y carga

El tema de este artículo será la iluminación general de los modos de operación de la red eléctrica en condiciones de adecuación de la fuente y la carga. ¿Cuáles son estas condiciones y cuándo y por qué son necesarias? El modo correspondiente (en términos de potencia) merece especial atención, pero consideraremos, entre otras cosas, otros modos relevantes.

El modo coordinado, en un sentido general, es tal modo de operación de un circuito eléctrico, cuando la potencia máxima que esta fuente puede dar en su estado actual se distribuye a la carga conectada a una fuente determinada.

La condición bajo la cual ocurre este modo es la igualdad de la resistencia de carga resistencia interna de la fuente para circuitos de CC, o la igualdad de la impedancia de fuente interna con la impedancia de carga compleja para circuitos de CA.

Es obvio que para fuentes de energía reales con una cierta resistencia interna limitada, es cierto que a medida que aumenta la resistencia de la carga que parte de cero, la potencia liberada sobre ella primero aumenta de manera no lineal, luego el pico de la potencia liberada en el se alcanza la carga (para una fuente dada), y con un aumento adicional en la resistencia de la carga, la potencia distribuida a ella disminuye de forma no lineal, acercándose a cero.

Esto se debe al hecho de que la fuente de corriente está relacionada no solo con la resistencia de carga R, sino también con la autoresistencia de la fuente r:

De una forma u otra, para hacer coincidir la carga y la fuente, se elige tal relación entre la resistencia interna de la fuente y la resistencia del circuito de carga que el sistema resultante exhibe exactamente las propiedades que se requieren para una tarea en particular. . Por eso, hay varias opciones para emparejar la carga y la fuente, y anotemos honestamente las principales: por voltaje, por corriente, por potencia, por impedancia característica.

Fuente de tensión y carga adecuada

Para obtener el voltaje máximo a través de la carga, se elige que su resistencia sea mucho mayor que la resistencia interna de la fuente. Es decir, en los límites, la fuente debe funcionar bajo carga, pero al mismo tiempo en modo inactivo, entonces el voltaje en la carga será igual a la fem de la fuente. Tal adaptación se utiliza en particular en sistemas electrónicos en los que la tensión sirve como portador de información, portador de señal, y es necesario que la pérdida durante la transmisión de esta señal sea mínima.

Coincidencia de la carga y la fuente de corriente

Cuando es necesario obtener la máxima corriente de carga, la resistencia de carga se elige lo más pequeña posible, mucho menor que la resistencia interna de la fuente. Es decir, la fuente opera en modo de cortocircuito y una corriente igual a la corriente de cortocircuito fluye a través de la carga.

Esta solución se utiliza en particular en circuitos electrónicos donde la señal portadora es corriente. Por ejemplo, un fotodiodo de alta velocidad transmite una señal de corriente, que luego se convierte al nivel de voltaje requerido. La baja impedancia de entrada resuelve el problema de la reducción del ancho de banda debido al filtro de espurias RC.

Coincidencia de potencia de carga y fuente (modo de coincidencia)

En la carga, se obtiene la máxima potencia que puede proporcionar la fuente. La resistencia de carga es igual a la resistencia interna de la fuente (impedancia). La potencia distribuida en este modo de carga está determinada por la fórmula:

Adaptación de carga y fuente por impedancia característica

En la teoría de líneas largas y en la tecnología de microondas, este es un tipo de coincidencia particularmente importante. La adaptación de impedancia característica produce el factor de onda viajera máximo en la línea de transmisión, que es idéntica, en líneas largas, a la adaptación de potencia en los circuitos de CA convencionales.

Cuando coinciden en términos de impedancia característica, la impedancia característica de la carga debe ser igual a la impedancia interna de la fuente de onda. La adaptación de impedancia de onda se utiliza en todas partes en la tecnología de microondas.

Por cierto, en términos de energía alternativa en un futuro cercano, cuando fuente de alimentación tiene características individuales muy diferentes a las tradicionales, en primer lugar es necesario asegurar un modo de funcionamiento coordinado de la fuente y el receptor haciendo un receptor que coincida con sus características con una fuente dada, y solo luego convertir lo recibido energía en una forma aceptable para la carga.