최대 전력 전달 정리는 분석 수단이라기보다는 시스템 설계에 도움이 됩니다. 간단히 말해서, 부하 저항이 전력을 공급하는 네트워크의 테브난 / 노튼 저항과 같을 때 부하 저항에 의해 최대 전력량이 소산됩니다. 부하 저항이 소스 네트워크의 테브난/노튼 저항보다 낮거나 높으면 소산 전력이 최대 전력보다 낮아집니다.
이는 기본적으로 무선 송신기 설계에서 목표로 하는 바이며, 안테나 또는 전송선 "임피던스"는 최대 무선 주파수 전력 출력을 위해 최종 전력 증폭기 "임피던스"와 일치합니다. AC 및 DC 전류에 대한 전반적인 저항인 임피던스는 저항과 매우 유사하며 부하로 전달되는 최대 전력량을 위해 소스와 부하 간에 동일해야 합니다. 부하 임피던스가 너무 높으면 전력 출력이 낮아집니다. 부하 임피던스가 너무 낮으면 전력 출력이 낮아질 뿐만 아니라 내부(테브난 또는 노턴) 임피던스에서 소모되는 전력으로 인해 증폭기가 과열될 수 있습니다.
최대 전력 전달 예
테브난 등가 회로 예를 들어 보면, 최대 전력 전달 정리에 따르면 가장 큰 전력 소모를 초래하는 부하 저항은 테브난 저항(이 경우 0.8Ω)과 값이 같다고 합니다.
이 부하 저항 값을 사용하면 소모 전력은 39.2와트가 됩니다.
부하 저항에 대해 더 낮은 값(예를 들어 0.8Ω 대신 0.5Ω)을 시도한다면 부하 저항에 의해 소모되는 전력이 감소할 것입니다.
전력 소모는 테브난 저항과 전체 회로 모두에서 증가했지만 부하 저항에서는 감소했습니다. 마찬가지로 부하 저항을 늘리면(예를 들어 0.8 Ω 대신 1.1 Ω) 전력 소모도 정확히 0.8 Ω일 때보다 적어집니다.
부하 저항에서 최대 전력 소모를 위한 회로를 설계하는 경우 이 정리는 매우 유용할 것입니다. 네트워크를 테브난 전압 및 저항(또는 노턴 전류 및 저항)으로 축소한 후 부하 저항을 테브난 또는 노턴 동등값(또는 그 반대)과 같게 설정하기만 하면 부하에서 최대 전력 소모가 보장됩니다. 이를 실제적으로 적용하는 예로는 무선 송신기 최종 증폭기 단계 설계(안테나 또는 전송선에 전달되는 전력을 최대화하려는 경우), 태양광 어레이에 부하를 공급 하는 그리드 연결 인버터 또는 전기 자동차 설계(구동 모터에 전달되는 전력을 최대화하려는 경우)가 있습니다.
최대 전력은 최대 효율을 의미하지 않습니다
최대 전력 전달 정리는 다음을 하지 않습니다. 최대 전력 전달은 최대 효율과 일치하지 않습니다. 최대 전력 전달 정리를 AC 전력 분배에 적용해도 최대 또는 높은 효율이 나오지 않습니다. 높은 효율이라는 목표는 AC 전력 분배에 더 중요한데, 이는 부하 임피던스에 비해 상대적으로 낮은 발전기 임피던스를 요구합니다.
AC 전원 분배와 유사하게, 고충실도 오디오 증폭기는 비교적 낮은 출력 임피던스와 비교적 높은 스피커 부하 임피던스를 위해 설계되었습니다. 비율로 "출력 임피던스": "부하 임피던스"는 댐핑 팩터 로 알려져 있으며 , 일반적으로 100~1000 범위입니다.
최대 전력 전달은 최저 노이즈의 목표와 일치하지 않습니다. 예를 들어, 안테나와 무선 수신기 사이의 저레벨 무선 주파수 증폭기는 종종 가능한 가장 낮은 노이즈를 위해 설계됩니다. 이는 종종 최대 전력 전달 정리에 의해 규정된 것과 비교하여 안테나에 대한 증폭기 입력 임피던스의 불일치를 필요로 합니다.
검토:
- 최대 전력 전달 정리는 부하 저항이 전력을 공급하는 네트워크의 테브난이나 노턴 저항과 같을 때 최대 전력량이 부하 저항에 의해 소모된다는 것을 나타냅니다.
- 최대 전력 전달 정리는 최대 효율이라는 목표를 충족시키지 못합니다 .