Koji je razlog za želju mala otpora u opterećenju za izvore naponu jednostrujnog struja i velikog otpora u opterećenju za izvore naponu izmeničnog struja

Pri raspravi o zahtevima za otpornost opterećenja kod izvora napon na istoj strani u odnosu na izvore napon na izmenjivoj strani, važno je napomenuti da ne postoji univerzalno pravilo koje kaže da izvori napon na istoj strani uvijek zahtevaju nisku otpornost opterećenja, dok izvori napon na izmenjivoj strani uvijek zahtevaju visoku otpornost opterećenja. Stvarni zahtevi zavise od specifične primene, dizajna šeme i principa podudaranja između izvora snage i opterećenja. Međutim, određene primene mogu preferirati određene opsege otpornosti opterećenja, što se može razumeti iz nekoliko perspektiva:

1. Podudaranje internih otpornosti izvora snage sa otpornosti opterećenja

I izvori napon na istoj strani i izvori napon na izmenjivoj strani imaju neku internu otpornost (ili ekvivalentnu seriju otpornosti). Da bi se maksimalno prenijela snaga, teoretski, otpornost opterećenja trebalo da bude jednaka internoj otpornosti izvora snage (prema Teoremi maksimalnog prenosa snage). Međutim, u praktičnim primenama, ovo podudaranje nije uvek željeno jer:

Izvori napon na istoj strani: U mnogim primenama napon na istoj strani, posebno onima koji koriste baterije, cilj je često osigurati stabilan izlazni napon umesto da se maksimalno prenosi snaga. Zato je otpornost opterećenja tipično puno veća od interne otpornosti izvora snage kako bi se osiguralo minimalno padanje napona i održana stabilnost izlaznog napona. Ako je otpornost opterećenja prenisko, veliki tok će proći kroz internu otpornost, što će dovesti do značajnog pada napona, što može uticati na stabilnost izlaznog napona.

Izvori napon na izmenjivoj strani: U sistemima napon na izmenjivoj strani, posebno u primenama povezanim sa mrežom, interna otpornost izvora snage je obično vrlo mala, približno nula. U ovim slučajevima, veća otpornost opterećenja pomaže smanjenju toka, time smanjujući potrošnju snage i generisanje toplote. Takođe, opterećenja napon na izmenjivoj strani često uključuju induktivne ili kapacitivne elemente, čija impedansa varira sa frekvencijom. Zato mora dizajn otpornosti opterećenja uzeti u obzir ukupno podudaranje impedanse sistema. U nekim slučajevima, veća otpornost opterećenja može pojednostaviti podudaranje impedanse, smanjiti harmonijsku distorziju i minimizovati refleksije.

2. Zahtevi za tokom i snagom

Izvori napon na istoj strani: U nekim primenama napon na istoj strani, kao što su pogoni motora ili LED osvetljenje, opterećenje može zahtevati značajan tok. Da bi se pružio dovoljan tok na nižem naponu, otpornost opterećenja je često dizajnirana da bude relativno niska. Na primer, u električnim vozilima, paket baterija mora da pruži velike tokove motoru, tako da je ekvivalentna otpornost motora relativno niska.

Izvori napon na izmenjivoj strani: U sistemima napon na izmenjivoj strani, posebno u mrežama visokog napona i distribucije, željeno je smanjiti tok kako bi se smanjile gubitke pri prenosu. Prema Ohmovom zakonu I=V/R, veća otpornost opterećenja dovodi do manjeg toka, smanjujući gubitke snage u vodovima Pwire=I2R).

Zato, u sistemima visokog napona, otpornost opterećenja je tipično veća kako bi se osigurali manji tok i smanjeni energetski gubitci.

3. Stabilnost i efikasnost

Izvori napon na istoj strani: Za izvore napon na istoj strani, posebno one koji se koriste u uređajima na baterije, niska otpornost opterećenja može dovesti do prekomjernog toka, povećavajući opterećenje izvora snage, skraćujući vreme trajanja baterije i potencijalno dovodeći do pregrejanja ili oštećenja. Zato je otpornost opterećenja obično dizajnirana da bude dovoljno visoka kako bi se osigurala stabilnost i dugotrajnost izvora snage.

Izvori napon na izmenjivoj strani: U sistemima napon na izmenjivoj strani, posebno u primenama povezanim sa mrežom, veća otpornost opterećenja može pomoći u održavanju stabilnosti sistema smanjujući fluktuacije toka i potrošnju snage. Takođe, opterećenja napon na izmenjivoj strani često imaju složene karakteristike impedanse, pa mora dizajn otpornosti opterećenja uzeti u obzir ukupnu performansu i stabilnost sistema.

4. Mekhanizmi zaštite

Izvori napon na istoj strani: U sistemima napon na istoj strani, niska otpornost opterećenja može dovesti do stanja prekomjernog toka, aktivirajući mehanizme zaštite od prekomjernog toka izvora snage. Da bi se to izbeglo, otpornost opterećenja je obično dizajnirana da bude veća kako bi se osiguralo da tok ostane unutar sigurnih granica.

Izvori napon na izmenjivoj strani: U sistemima napon na izmenjivoj strani, veća otpornost opterećenja pomaže smanjenju toka, smanjujući rizik od preopterećenja i kratak spoj. Takođe, mehanizmi zaštite napon na izmenjivoj strani (poput automatskih prekidača i žičica) često su bazirani na pragovima toka, pa veća otpornost opterećenja može smanjiti verovatnoću aktiviranja ovih zaštitnih mehanizama.

5. Posebni scenariji primene

Izvori napon na istoj strani: U određenim specijalizovanim primenama, poput solarnih panela ili gorivnih celija, dizajn otpornosti opterećenja mora biti optimiziran na osnovu karakteristika izvora snage. Na primer, izlazni napon i tok solarnih panela variraju sa intenzitetom svetlosti, tako da se otpornost opterećenja biraju kako bi se optimizirao praćenje maksimalne tačke snage (MPPT) kako bi se osigurala maksimalna snaga izlaza pod različitim uslovima osvetljenja.

Izvori napon na izmenjivoj strani: U primenama poput audio pojačala ili transformatora, dizajn otpornosti opterećenja mora uzeti u obzir frekvencijsku karakteristiku i podudaranje impedanse. Veća otpornost opterećenja može pomoći u smanjenju distorzije i poboljšanju kvaliteta zvuka.

Sažetak

Izvori napon na istoj strani: U većini slučajeva, otpornost opterećenja za izvore napon na istoj strani je dizajnirana da bude veća kako bi se osigurala stabilnost napona, smanjio rizik od prekomjernog toka i produžio vreme trajanja izvora snage. Međutim, u primenama koje zahtevaju visok tok, otpornost opterećenja može biti dizajnirana da bude niža.

Izvori napon na izmenjivoj strani: U sistemima napon na izmenjivoj strani, otpornost opterećenja je često veća, posebno u mrežama visokog napona i distribucije, kako bi se smanjio tok i gubitci pri prenosu. Međutim, u određenim primenama, dizajn otpornosti opterećenja mora uzeti u obzir i podudaranje impedanse, frekvencijsku karakteristiku i druge faktore.

Stoga, izbor otpornosti opterećenja nije samo određen tim da li je izvor snage napon na istoj strani ili napon na izmenjivoj strani, već zavisi od specifične primene, karakteristika izvora snage i ukupnog dizajna sistema.