最大電力伝達定理

最大電力伝達定理は、システム設計の補助であるため、分析の手段ではありません。簡単に言うと、負荷抵抗が電力を供給するネットワークのテブナン/ノートン抵抗に等しい場合、最大電力量は負荷抵抗によって消費されます。負荷抵抗がソースネットワークのテブナン/ノートン抵抗よりも低いか高い場合、その消費電力は最大値よりも小さくなります。

これは基本的に、アンテナまたは伝送線路の「インピーダンス」を最終的な電力増幅器の「インピーダンス」に一致させて最大の無線周波数電力出力を実現する、無線送信機の設計で目的とされているものです。 AC電流とDC電流に対する全体的な反対であるインピーダンスは、抵抗に非常に似ており、負荷に最大量の電力を転送するには、ソースと負荷の間で等しくなければなりません。負荷インピーダンスが高すぎると、出力が低くなります。負荷インピーダンスが低すぎると、出力が低くなるだけでなく、内部（テブナンまたはノートン）インピーダンスで消費される電力のためにアンプが過熱する可能性があります。

最大電力伝達の例

テブナンの等価回路の例をとると、最大電力伝達定理は、最大の電力損失をもたらす負荷抵抗の値がテブナン抵抗（この場合は0.8Ω）に等しいことを示しています。

この負荷抵抗の値を使用すると、消費電力は39.2ワットになります。

負荷抵抗の値を低くしようとすると（たとえば、0.8Ωではなく0.5Ω）、負荷抵抗によって消費される電力は減少します。

テブナン抵抗と回路全体の両方で消費電力が増加しましたが、負荷抵抗では減少しました。同様に、負荷抵抗を増やすと（たとえば、0.8Ωではなく1.1Ω）、消費電力も0.8Ωの場合よりも正確に小さくなります。

負荷抵抗で最大の電力損失が発生する回路を設計している場合、この定理は非常に役立ちます。ネットワークをテブナンの電圧と抵抗（またはノートンの電流と抵抗）に減らしたら、負荷抵抗をテブナンまたはノートンの同等物（またはその逆）に等しく設定するだけで、負荷での最大電力損失を確保できます。これの実際のアプリケーションには、無線送信機の最終増幅器ステージの設計（アンテナまたは伝送ラインに供給される電力を最大化することを目的とする）、グリッド接続インバーターが含まれる場合があります。 ソーラーアレイの搭載、または電気自動車の設計（モーターを駆動するために供給される電力を最大化することを目指しています）。

最大電力は最大効率を意味しません

最大電力伝達定理は次のことを行いません： 最大電力伝達は最大効率と一致しません。最大電力伝達定理をAC配電に適用しても、最大または高効率にはなりません。高効率の目標は、負荷インピーダンスと比較して比較的低い発電機インピーダンスを決定するAC配電にとってより重要です。

AC配電と同様に、ハイファイオーディオアンプは、比較的低い出力インピーダンスと比較的高いスピーカー負荷インピーダンス用に設計されています。比率として、「出力インピーダンス」：「負荷インピーダンス」はダンピングファクターとして知られています。 、通常は100から1000の範囲です。

最大電力伝達は、最小ノイズの目標と一致しません。たとえば、アンテナと無線受信機の間の低レベル無線周波数増幅器は、多くの場合、可能な限り低いノイズを実現するように設計されています。これには、最大電力伝達定理によって決定されるものと比較して、アンテナへの増幅器の入力インピーダンスの不一致が必要になることがよくあります。

レビュー：

• 最大電力伝達定理 電力を供給するネットワークのテブナンまたはノートンの抵抗に等しい場合、最大電力量は負荷抵抗によって消費されると述べています。
• 最大電力伝達定理はありません 最大の効率という目標を達成します。

関連ワークシート：

• テブナン、ノートン、および最大電力伝達定理ワークシート