因一個(gè)復(fù)雜的含源一端口網(wǎng)絡(luò)可以用一個(gè)戴維南等效電路(或諾頓等效電路)來(lái)替代。下圖可看成任何一個(gè)復(fù)雜的含源一端口網(wǎng)絡(luò)向負(fù)載RL 供電的電路。設(shè)Uoc和Req 為定值,若RL的值可變,則RL等于何值時(shí),它得到的功率最大,最大功率為多大?下面就這些問題進(jìn)行討論。從圖中可知,負(fù)載RL消耗的功率pL為: 對(duì)于給定的Uoc和Req ,負(fù)載功率pL大小由負(fù)載RL決定。當(dāng)RL= 0時(shí),電流IL為最大,但因RL= 0 所以pL= 0;而當(dāng)RL→∞ 時(shí),因IL= 0所以pL仍為零,這樣,只有當(dāng)負(fù)載RL為某值時(shí),必能獲得最大功率,即 pL = pLmax。 由高等數(shù)學(xué)可知,欲使負(fù)載RL獲得最大功率,只要滿足dpL/dRL = 0的條件。將負(fù)載RL消耗的功率表達(dá)式代入得: 令上式為零,得 RL = Req,這時(shí)負(fù)載才能獲得最大功率。這也是負(fù)載RL獲得最大功率的條件。習(xí)慣上,把這種工作狀態(tài)稱為負(fù)載與電源匹配。在這條件下,負(fù)載電阻RL所獲得的最大功率值為: 或 歸納以上結(jié)果可得結(jié)論,用實(shí)際電壓源向負(fù)載RL供電,只有當(dāng)RL= Req時(shí),負(fù)載RL才能獲得最大功率,其最大功率為: 這個(gè)結(jié)論稱為最大功率傳輸定理。 例20. 電路如左下圖所示,已知US1 = 24V,US2 = 5V,IS = 1A,R1 = 3Ω,R2 = 4Ω,R3 = 6Ω。計(jì)算:(1)當(dāng)電阻RL = 12Ω時(shí),RL中的電流和功率。(2)設(shè)RL可調(diào),則RL為何值時(shí)才能獲得最大功率,其值為多少? 解:(1)除去負(fù)載RL支路,將含源一端口網(wǎng)絡(luò)化為戴維南等效電路。①求開路電壓Uoc:電路如右下圖所示。利用疊加定理可得: ?、?求等效電阻Req:令含源一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源為零,即電壓源US1 和US2 處于短路,電流源IS處于開路,化為對(duì)應(yīng)的無(wú)源一端口網(wǎng)絡(luò),得等效電阻Req為: 戴維南等效電路如下圖所示,計(jì)算流過負(fù)載RL中的電流及消耗的功率。 (2)計(jì)算RL 及PLmax 。 根據(jù)負(fù)載獲得最大功率條件可知,當(dāng)RL= Req = 6Ω時(shí),負(fù)載可獲得最大功率。即最大功率為: |
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