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Teorema de máxima transferencia de potencia

El teorema de transferencia de potencia máxima no es tanto un medio de análisis como una ayuda para el diseño del sistema. En pocas palabras, la cantidad máxima de energía se disipará 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 Thevenin / Norton de la red de origen, su potencia disipada será menor que la máxima.

Esto es esencialmente lo que se pretende en el diseño del transmisor de radio, donde la “impedancia” de la antena o la línea de transmisión se corresponde con la potencia final amplificador “impedancia” para obtener la máxima potencia 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 baja potencia.

Ejemplo de transferencia de potencia máxima

Si tuviéramos que probar 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:

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

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

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 de lo que era exactamente a 0.8 Ω:

Después de reducir una red a un voltaje y resistencia de Thevenin (o corriente y resistencia de Norton), simplemente establece la resistencia de carga igual a ese 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 (buscando maximizar la potencia entregada a la antena o la línea de transmisión)

La potencia máxima no significa la máxima eficiencia

El teorema de transferencia de potencia máxima no: La transferencia de potencia máxima no coincide con la eficiencia máxima. La aplicación del teorema de la máxima transferencia de energía a la distribución de energía de CA no dará como resultado una eficiencia máxima o incluso alta. El objetivo de la 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 alimentación 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 , típicamente en el rango de 100 a 1000.

La transferencia de potencia máxima no coincide con el objetivo del ruido más bajo. 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 un desajuste de la impedancia de entrada del amplificador a la antena en comparación con la dictada por el teorema de transferencia de potencia máxima.