Teorema de transferência de potência máxima

O Teorema de Transferência Máxima de Potência não é tanto um meio de análise, mas um auxílio ao projeto do sistema. Em termos simples, a quantidade máxima de energia será dissipada por uma resistência de carga quando essa resistência de carga for igual à resistência de Thevenin / Norton da rede que fornece a energia. Se a resistência de carga for menor ou maior que a resistência de Thevenin / Norton da rede de origem, sua potência dissipada será menor que o máximo.

Isso é essencialmente o que se pretende no projeto de transmissor de rádio, onde a “impedância” da antena ou linha de transmissão é combinada com a “impedância” do amplificador de potência final para a saída de potência máxima de radiofrequência. A impedância, a oposição geral à corrente CA e CC, é muito semelhante à resistência e deve ser igual entre a fonte e a carga para que a maior quantidade de energia seja transferida para a carga. Uma impedância de carga muito alta resultará em baixa potência de saída. Uma impedância de carga muito baixa resultará não apenas em baixa potência de saída, mas possivelmente em superaquecimento do amplificador devido à potência dissipada em sua impedância interna (Thevenin ou Norton).

Exemplo de transferência de potência máxima

Tomando nosso circuito de exemplo equivalente de Thévenin, o Teorema de Transferência de Potência Máxima nos diz que a resistência de carga resultando na maior dissipação de potência é igual em valor à resistência de Thévenin (neste caso, 0,8 Ω):



Com este valor de resistência de carga, a potência dissipada será de 39,2 watts:



Se tentássemos um valor mais baixo para a resistência de carga (0,5 Ω em vez de 0,8 Ω, por exemplo), nossa potência dissipada pela resistência de carga diminuiria:



A dissipação de energia aumentou para a resistência de Thévenin e o circuito total, mas diminuiu para o resistor de carga. Da mesma forma, se aumentarmos a resistência de carga (1,1 Ω em vez de 0,8 Ω, por exemplo), a dissipação de energia também será menor do que era a 0,8 Ω exatamente:



Se você estivesse projetando um circuito para dissipação máxima de potência na resistência de carga, este teorema seria muito útil. Tendo reduzido uma rede a uma tensão e resistência de Thevenin (ou corrente e resistência de Norton), você simplesmente define a resistência de carga igual àquela de Thevenin ou equivalente de Norton (ou vice-versa) para garantir a dissipação de potência máxima na carga. As aplicações práticas disso podem incluir o projeto do estágio do amplificador final do transmissor de rádio (buscando maximizar a potência entregue à antena ou linha de transmissão), um inversor vinculado à rede carregamento de um painel solar ou projeto de veículo elétrico (buscando maximizar a potência entregue ao motor de acionamento).

Potência máxima não significa eficiência máxima

O Teorema de Transferência de Potência Máxima não: A transferência de potência máxima não coincide com a eficiência máxima. A aplicação do teorema de transferência máxima de energia à distribuição de energia CA não resultará em eficiência máxima ou mesmo alta. O objetivo de alta eficiência é mais importante para a distribuição de energia CA, que impõe uma impedância do gerador relativamente baixa em comparação com a impedância de carga.

Semelhante à distribuição de energia CA, os amplificadores de áudio de alta fidelidade são projetados para uma impedância de saída relativamente baixa e uma impedância de carga do alto-falante relativamente alta. Como uma razão, "impedância de saída":"impedância de carga" é conhecida como fator de amortecimento , normalmente na faixa de 100 a 1000.

A transferência de potência máxima não coincide com a meta de ruído mais baixo. Por exemplo, o amplificador de freqüência de rádio de baixo nível entre a antena e um receptor de rádio é freqüentemente projetado para o menor ruído possível. Isso geralmente requer uma incompatibilidade da impedância de entrada do amplificador para a antena em comparação com aquela ditada pelo teorema de transferência de potência máxima.

REVER:

• O Teorema de transferência de potência máxima afirma que a quantidade máxima de energia será dissipada por uma resistência de carga se for igual à resistência de Thévenin ou Norton da rede que fornece energia.
• O teorema de transferência de potência máxima não satisfazer a meta de eficiência máxima.

PLANILHA RELACIONADA:

• Planilha de Teoremas de Thevenin’s, Norton’s e Maximum Power Transfer