Mode de fonctionnement coordonné du circuit électrique, adaptation de la source et de la charge

Le sujet de cet article sera l'éclairage général des modes de fonctionnement du réseau électrique dans des conditions d'adaptation de la source et de la charge. Quelles sont ces conditions et quand et pourquoi sont-elles nécessaires ? Le mode correspondant (en termes de puissance) mérite une attention particulière, mais nous considérerons, entre autres, d'autres modes pertinents.

Le mode coordonné, au sens général, est un tel mode de fonctionnement d'un circuit électrique, lorsque la puissance maximale que cette source peut fournir dans son état actuel est distribuée à la charge connectée à une source donnée.

La condition dans laquelle ce mode se produit est l'égalité de la résistance de charge résistance interne de la source pour les circuits CC, ou l'égalité de l'impédance de source interne à l'impédance de charge complexe pour les circuits CA.

Il est évident que pour des sources d'alimentation réelles avec une certaine résistance interne limitée, il est vrai que lorsque la résistance de la charge à partir de zéro augmente, la puissance libérée sur celle-ci augmente d'abord de manière non linéaire, puis le pic de la puissance libérée au charge (pour une source donnée) est atteinte, et avec une nouvelle augmentation de la résistance de charge, la puissance qui lui est distribuée diminue de manière non linéaire, se rapprochant de zéro.

Cela est dû au fait que le courant de la source est lié non seulement à la résistance de charge R, mais également à l'autorésistance de la source r :

D'une manière ou d'une autre, pour faire correspondre la charge et la source, un tel rapport est choisi entre la résistance interne de la source et la résistance du circuit de charge que le système résultant présente exactement les propriétés qui lui sont requises pour une tâche particulière . Pour cette raison, il existe plusieurs options pour faire correspondre la charge et la source, et notons honnêtement les principales : par tension, par courant, par puissance, par impédance caractéristique.

Charge et source de tension appropriées

Pour obtenir la tension maximale aux bornes de la charge, sa résistance est choisie bien supérieure à la résistance interne de la source. C'est-à-dire que dans les limites, la source doit fonctionner sous charge, mais en même temps en mode inactif, la tension dans la charge sera alors égale à la force électromotrice de la source. Une telle adaptation est notamment utilisée dans les systèmes électroniques où la tension sert de porteuse d'information, de porteuse de signal, et il faut que la perte lors de la transmission de ce signal soit minimale.

Faire correspondre la charge et la source de courant

Lorsqu'il est nécessaire d'obtenir le courant de charge maximal, la résistance de charge est choisie la plus faible possible, bien inférieure à la résistance interne de la source. C'est-à-dire que la source fonctionne en mode court-circuit et qu'un courant égal au courant de court-circuit traverse la charge.

Cette solution est notamment utilisée dans les circuits électroniques où la porteuse du signal est courante. Par exemple, une photodiode à grande vitesse transmet un signal de courant, qui est ensuite converti au niveau de tension requis. La faible impédance d'entrée résout le problème du rétrécissement de la bande passante dû au filtre parasite RC.

Adaptation de la puissance de la charge et de la source (mode d'adaptation)

A la charge, on obtient la puissance maximale que la source peut fournir. La résistance de charge est égale à la résistance interne de la source (impédance). La puissance distribuée dans ce mode de charge est déterminée par la formule :

Adaptation charge et source par impédance caractéristique

Dans la théorie des longues lignes et dans la technologie des micro-ondes, il s'agit d'un type de coïncidence particulièrement important. L'adaptation d'impédance caractéristique donne le facteur d'onde progressive maximal dans la ligne de transmission, qui est identique, sur de longues lignes, à l'adaptation de puissance dans les circuits alternatifs conventionnels.

Lorsqu'elle est adaptée en termes d'impédance caractéristique, l'impédance caractéristique de la charge doit être égale à l'impédance interne de la source d'onde. L'adaptation d'impédance d'onde est utilisée partout dans la technologie des micro-ondes.

Soit dit en passant, en termes d'énergie alternative dans un avenir proche, lorsque source d'énergie a des caractéristiques individuelles très différentes des traditionnelles, il faut tout d'abord assurer un mode de fonctionnement coordonné de la source et du récepteur en fabriquant un récepteur qui corresponde à ses caractéristiques avec une source donnée, et ensuite seulement convertir le signal reçu l'énergie sous une forme acceptable pour la charge.