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电路最大功率传输定理 -解决方案-

来源: 作者:华仔 浏览:390

标签:

摘要:因一个复杂的含源一端口网络可以用一个戴维南等效电路(或诺顿等效电路)来替代。下图可看成任何一个复杂的含源一端口网络向负载RL 供电的电路。设Uoc和Req 为定值,若RL 的值可变,则RL等于何值时,它得到的功率最大,最大功率为多大?下面就这些问题进行讨论。从图中可知,负载RL消耗的功率pL为:         对于给定的Uoc和Req ,负载功率pL大小由负载RL决定。当RL= 0时,电流IL为

因一个复杂的含源一端口网络可以用一个戴维南等效电路(或诺顿等效电路)来替代。下图可看成任何一个复杂的含源一端口网络向负载RL供电的电路。设Uoc和Req为定值,若RL的值可变,则RL等于何值时,它得到的功率最大,最大功率为多大?下面就这些问题进行讨论。从图中可知,负载RL消耗的功率pL为:

  对于给定的Uoc和Req,负载功率pL大小由负载RL决定。当RL= 0时,电流IL为最大,但因RL= 0 所以pL= 0;而当RL→∞ 时,因IL= 0所以pL仍为零,这样,只有当负载RL为某值时,必能获得最大功率,即 pL = pLmax
  由高等数学可知,欲使负载RL获得最大功率,只要满足dpL/dRL= 0的条件。将负载RL消耗的功率表达式代入得:

  令上式为零,得 RL= Req,这时负载才能获得最大功率。这也是负载RL获得最大功率的条件。习惯上,把这种工作状态称为负载与电源匹配。在这条件下,负载电阻RL所获得的最大功率值为:

  归纳以上结果可得结论,用实际电压源向负载RL供电,只有当RL= Req时,负载RL才能获得最大功率,其最大功率为:
这个结论称为最大功率传输定理。
  例20. 电路如左下图所示,已知US1= 24V,US2= 5V,IS= 1A,R1= 3Ω,R2= 4Ω,R3= 6Ω。计算:(1)当电阻RL= 12Ω时,RL中的电流和功率。(2)设RL可调,则RL为何值时才能获得最大功率,其值为多少?
  解:(1)除去负载RL支路,将含源一端口网络化为戴维南等效电路。①求开路电压Uoc:电路如右下图所示。利用叠加定理可得:

  ② 求等效电阻Req:令含源一端口网络内所有电源为零,即电压源US1和US2处于短路,电流源IS处于开路,化为对应的无源一端口网络,得等效电阻Req为:

  戴维南等效电路如下图所示,计算流过负载RL中的电流及消耗的功率。


  (2)计算RL及PLmax
  根据负载获得最大功率条件可知,当RL= Req= 6Ω时,负载可获得最大功率。即最大功率为:


型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67
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