Teorema de transferencia de potencia máxima

El teorema de máxima transferencia de potencia no es tanto un medio de análisis como una ayuda para el diseño del sistema. En pocas palabras, la cantidad máxima de energía será disipada por una resistencia de carga cuando esa resistencia de carga sea igual a la resistencia de Thevenin / Norton de la red que suministra la energía. Si la resistencia de carga es menor o mayor que la resistencia de Thevenin / Norton de la red fuente, su potencia disipada será menor que el máximo.

Esto es esencialmente lo que se busca en el diseño de transmisores de radio, donde la "impedancia" de la línea de transmisión o antena se adapta a la "impedancia" del amplificador de potencia final para obtener la máxima potencia de salida de radiofrecuencia. La impedancia, la oposición general a la corriente CA y CC, es muy similar a la resistencia y debe ser igual entre la fuente y la carga para que se transfiera la mayor cantidad de energía a la carga. Una impedancia de carga demasiado alta dará como resultado una salida de potencia baja. Una impedancia de carga demasiado baja no solo dará como resultado una salida de potencia baja, sino también un posible sobrecalentamiento del amplificador debido a la potencia disipada en su impedancia interna (Thevenin o Norton).

Ejemplo de transferencia de energía máxima

Tomando nuestro circuito de ejemplo equivalente de Thevenin, el Teorema de transferencia de potencia máxima nos dice que la resistencia de carga que da como resultado la mayor disipación de potencia es igual en valor a la resistencia de Thevenin (en este caso, 0.8 Ω):

Con este valor de resistencia de carga, la potencia disipada será de 39,2 vatios:

Si intentáramos un valor más bajo para la resistencia de carga (0.5 Ω en lugar de 0.8 Ω, por ejemplo), nuestra potencia disipada por la resistencia de carga disminuiría:

La disipación de potencia aumentó tanto para la resistencia de Thevenin como para el circuito total, pero disminuyó para la resistencia de carga. Del mismo modo, si aumentamos la resistencia de carga (1,1 Ω en lugar de 0,8 Ω, por ejemplo), la disipación de potencia también será menor que en 0,8 Ω exactamente:

Si estuviera diseñando un circuito para la máxima disipación de potencia en la resistencia de carga, este teorema sería muy útil. Habiendo reducido una red a un voltaje y resistencia de Thevenin (o corriente y resistencia de Norton), simplemente establezca la resistencia de carga igual al equivalente de Thevenin o Norton (o viceversa) para garantizar la máxima disipación de potencia en la carga. Las aplicaciones prácticas de esto podrían incluir el diseño de la etapa del amplificador final del transmisor de radio (que busca maximizar la potencia entregada a la antena o línea de transmisión), un inversor conectado a la red cargando una matriz solar o diseño de vehículo eléctrico (buscando maximizar la potencia entregada al motor de accionamiento).

La potencia máxima no significa la máxima eficiencia

El teorema de transferencia de potencia máxima no: La máxima transferencia de potencia no coincide con la máxima eficiencia. La aplicación del teorema de transferencia de potencia máxima a la distribución de energía de CA no dará como resultado una eficiencia máxima o incluso alta. El objetivo de una alta eficiencia es más importante para la distribución de energía de CA, que dicta una impedancia del generador relativamente baja en comparación con la impedancia de carga.

Similar a la distribución de energía de CA, los amplificadores de audio de alta fidelidad están diseñados para una impedancia de salida relativamente baja y una impedancia de carga de altavoz relativamente alta. Como relación, "impedancia de salida":"impedancia de carga" se conoce como factor de amortiguación , normalmente en el rango de 100 a 1000.

La transferencia de potencia máxima no coincide con el objetivo del menor ruido. Por ejemplo, el amplificador de radiofrecuencia de bajo nivel entre la antena y un receptor de radio a menudo está diseñado para el menor ruido posible. Esto a menudo requiere una falta de coincidencia de la impedancia de entrada del amplificador a la antena en comparación con la que dicta el teorema de transferencia de potencia máxima.

REVISAR:

• El Teorema de transferencia de potencia máxima establece que la cantidad máxima de energía será disipada por una resistencia de carga si es igual a la resistencia de Thevenin o Norton de la red que suministra energía.
• El teorema de transferencia de potencia máxima no Satisfacer el objetivo de máxima eficiencia.

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

• Hoja de trabajo de los teoremas de transferencia de potencia máxima de Thevenin, Norton y