Estudio De Maxima Transferencia De Potencia

Objetivos.

-Analizar el transformador ideal de dos devanados como dispositivo igualador

de impedancias.

-Conocer las condiciones necesarias para que se dé una máxima transferencia de potencia

-Establecer un acople de impedancia para obtener una máxima transferencia de potencia

Acoplar impedancia para máxima transferencia de potencia

En muchas ocasiones es necesario hacer una conexión entre dos equipos o un equipo y una carga con el propósito de pasar información de uno a otro.

Hay dos opciones de acoplamiento:

- Para máxima transferencia de potencia

- Para una tensión máxima en la señal a transmitir.

Acoplar impedancia significa lograr que la impedancia de salida de la fuente y la impedancia de entrada de la carga sean "iguales".

Se tiene que acoplar la impedancia de salida de una fuente de señal con la impedancia de entrada de la carga de manera que exista una máxima transferencia de potencia y se minimice las reflexiones causadas por la carga.

Nota: cuando hay reflexiones, parte de la potencia de la señal que se desea transmitir, se regresa a la fuente. Estas reflexiones, si son muy grandes, podrían dañar la fuente de señal.

En un acoplamiento para la transmisión de señales de un gran ancho de banda y para evitar las reflexiones de la carga, la carga debe ser totalmente resistiva, y se debe acoplar perfectamente a la impedancia de la fuente (también totalmente resistiva).

Si se utiliza una línea de transmisión entre la fuente y la carga, entonces

Zcarga = Zlinea = Zfuente

Donde:

- Z = impedancia

- Zlínea = impedancia característica de la línea de transmisión

Aunque, como ya se dijo antes, tanto la impedancia de la fuente como de la carga deben ser totalmente resistivas, siempre se mantiene el nombre de acople de impedancias para referirse a esta operación.

La aparición de una reactancia, sea en la fuente o en la carga causará que el acople no se logre.

Acople de impedancias reactivas

En el caso que tanto la fuente como la carga sean reactivas, se puede hacer un acople de impedancia para una sola frecuencia (tomar en cuenta que la reactancia varía con la frecuencia).

Si la frecuencia de la señal se mantiene, también se logra minimizar las reflexiones y se logra máxima transferencia de potencia.

Para adaptar impedancias, se utilizan combinaciones de inductores, capacitores y transformadores.

En el caso de los transformadores, estos tienen:

- En el bobinado con mayor número de vueltas, más impedancia

- En el bobinado con menor número de vueltas una impedancia menor

Acordarse de que en teoría la potencia de entrada a un transformador se transfiere a la salida (menos algunas pérdidas)

Adaptación de impedancias con transformador

Un transformador se puede utilizar para acoplar impedancias. Asumiendo que el acople entre el primario y el secundario es ideal, el coeficiente de acoplamiento k es 1. Si el transformador no es ideal el valor de k es menor a 1.

Entonces:

donde:

- Zp: impedancia reflejada al primario cuando en el secundario la carga es Zs.

- Zs: impedancia reflejada al secundario cuando la impedancia conectada en el primario es Zp.

- n: es la relación de vueltas entre el bobinado primario y el secundario. n = Vs/Vp = Ip/Is

Ejemplo: Se tiene una carga conectada en el secundario de un transformador de 80 ohmios. Si el valor de n = 3, ¿Cuál es la impedancia que se ve desde el bobinado primario?

De la fórmula anterior Zp = Zs/n2 ---> Zp = 80/32 = 80/9 = 8.89 ohmios

Ejemplo: Suponer que se tiene una fuente de voltaje en corriente alterna con una resistencia interna de 400 ohmios

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