최대 전력 전달 정리

최대 전력 전달 정리는 분석 수단이 아니라 시스템 설계에 도움이 됩니다. 간단히 말해서 최대 전력량은 부하 저항이 전력을 공급하는 네트워크의 Thevenin/Norton 저항과 같을 때 부하 저항에 의해 소산됩니다. 부하 저항이 소스 네트워크의 Thevenin/Norton 저항보다 낮거나 높으면 소비 전력이 최대값보다 작습니다.

이것은 본질적으로 안테나 또는 전송 라인 "임피던스"가 최대 무선 주파수 전력 출력을 위한 최종 전력 증폭기 "임피던스"와 일치하는 무선 송신기 설계를 목표로 하는 것입니다. AC 및 DC 전류에 대한 전반적인 반대인 임피던스는 저항과 매우 유사하며 최대 전력량을 부하로 전달하려면 소스와 부하 간에 동일해야 합니다. 부하 임피던스가 너무 높으면 전력 출력이 낮아집니다. 부하 임피던스가 너무 낮으면 출력이 낮아질 뿐만 아니라 내부(Thevenin 또는 Norton) 임피던스에서 소비되는 전력으로 인해 앰프가 과열될 수 있습니다.

최대 전력 전송의 예

Thevenin 등가 예제 회로를 사용하면 최대 전력 전달 정리에 따르면 최대 전력 손실을 초래하는 부하 저항은 Thevenin 저항(이 경우 0.8Ω)과 값이 동일합니다.

이 부하 저항 값을 사용하면 소비 전력은 39.2와트가 됩니다.

부하 저항에 대해 더 낮은 값(예:0.8Ω 대신 0.5Ω)을 시도하면 부하 저항에 의해 소비되는 전력이 감소합니다.

전력 손실은 브냉 저항과 전체 회로 모두에서 증가했지만 부하 저항에서는 감소했습니다. 마찬가지로 부하 저항을 높이면(예:0.8Ω 대신 1.1Ω) 전력 손실도 정확히 0.8Ω보다 작아집니다.

부하 저항에서 최대 전력 손실을 위한 회로를 설계하는 경우 이 정리가 매우 유용할 것입니다. 네트워크를 Thevenin 전압 및 저항(또는 Norton 전류 및 저항)으로 줄인 후 부하 저항을 Thevenin 또는 Norton 등가와 동일하게(또는 그 반대로) 설정하기만 하면 부하에서 최대 전력 손실을 보장할 수 있습니다. 이에 대한 실제 적용에는 라디오 송신기 최종 증폭기 단계 설계(안테나 또는 전송 라인에 전달되는 전력을 최대화하기 위해 추구), 그리드 연결 인버터가 포함될 수 있습니다. 태양 전지판 로드 또는 전기 자동차 설계(구동 모터에 전달되는 전력 최대화 추구).

최대 전력이 최대 효율성을 의미하지는 않음

최대 전력 전달 정리는 다음을 수행하지 않습니다. 최대 전력 전달은 최대 효율과 일치하지 않습니다. 최대 전력 전달 정리를 AC 전력 분배에 적용해도 최대 또는 심지어 높은 효율을 얻을 수 없습니다. 고효율의 목표는 부하 임피던스에 비해 상대적으로 낮은 발전기 임피던스를 요구하는 AC 배전에서 더 중요합니다.

AC 전원 분배와 유사하게 하이파이 오디오 앰프는 상대적으로 낮은 출력 임피던스와 상대적으로 높은 스피커 부하 임피던스를 위해 설계되었습니다. 비율로 "출력 임피던스":"부하 임피던스"를 댐핑 팩터라고 합니다. , 일반적으로 100에서 1000 사이입니다.

최대 전력 전달은 최저 노이즈 목표와 일치하지 않습니다. 예를 들어, 안테나와 무선 수신기 사이의 저수준 무선 주파수 증폭기는 종종 가능한 가장 낮은 잡음을 위해 설계됩니다. 이것은 종종 최대 전력 전달 정리에 의해 지시되는 것과 비교하여 안테나에 대한 증폭기 입력 임피던스의 불일치를 필요로 합니다.

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