Maksimitehonsiirtolause

Maksimitehonsiirtolause tai vaihtosähkötekniikan alalla voidaan myös kutsua impedanssisovitukseksi on lauselma, jonka mukaan: Lähteestä kuormaan siirtyvä teho on suurimmillaan, kun lähteen ja kuorman resistanssi on saman suuruinen.

Tämä lauselma on sähkötekniikan opiskeluissa mielestäni jonkinasteinen virstanpylväs, mikäli tämän lauseen sisäistää, on silloin sisäistänyt mitä eroa on virralla ja jännitteellä.

Monet ihmiset vertaavat sähköä, virtaa ja jännitettä vesiputkeen tai vesiputouksiin sisäistämättä kuitenkaan mitä eroa on virralla ja jännitteellä tosiasiallisesti on (ns. ulkoa opittu sisäistämätön asia), mutta sisäistäessä maksimitehonsiirtolauseen, sisäistää samalla automaattisesti kaikki sähkötekniikan muut peruslainalaisuudet.

Vieraantuneisuus maksimitehonsiirtolauseesta

Tavallinen ihminen lakkasi tarvitsemasta maksimitehonsiirtolausetta silloin, kun luovuttiin putkitetuista audiovahvistimista ja niiden vaatimasta sovitusmuuntajasta. Mutta maksimitehonsiirtolauseen totuus ei ole kadonnut mihinkään.

Antenni

Antennin tehtävänä on toimia impedanssisovittimena lähettimen ja valoeetterin välillä.

• Lyötiin tämäkin sivu sitten sarkasmiksi

Maksimitehonsiirtolause ja aurinkopaneelit

Maksimitehonsiirtolauseen totuus on alkanut nostaa nykypäivänä päätänsä aurinkopaneeleiden tullessa koko kansan huviksi, vaikkakin eri termeillä, mutta samaa asiaa tavoitellen (MPPT-säädin).

MPPT-säätimen tehtävä on sovittaa aurinkopaneelin lähtö, kuorman resistanssiin yhteensopivaksi, sillä aurinkopaneelista saatava teho on suurimmillaan kuormitettaessa paneelia juuri niin paljon, että paneelista saatava jännite ei notkahda ja tähän vaikuttavat ympäristön olosuhteet, pilvien ja auringonvalon määrä, joten maksimitehonsiirtolauseen toteutumista varten, on myös kuorman oltava dynaaminen.

Aurinkopaneelien kytkeminen suoraan lämminvesivaraajan vastuksiin

Jos sinulla on kolmivaiheinen varaaja, voit tehdä yksinkertaisella logiikalla ja tyristoreilla (tai kontaktoreilla) karkean paneelien sovittamisen vastuksiin erillaisilla sarja- ja rinnankytkentä kombinaatioilla, sillä jos paneelia ei kuormita sisäisen resistanssin mukaisella vastusten yhteisresistanssilla, jää paneeleista saatavilla olevaa tehoa saamatta.

Voit vaikka hankkia ebaysta varaajaan 110 V vastukset, jolloin saat rutkasti enemmän kombinaatioita, kuin 230 V vastuspaketilla! Kunnollinen MPPT-säädin maksaa maltaita, joten karkeasäätö sovitukselle on mielestäni aivan riittävää, jos paneeleita tosissaan virittää taloudellinen hyöty etunenässä.

Maksimitehonsiirtolause on valetta! Todistakaa se!

Ajatellaan, että meillä on jännitelähde, joka antaa ulos 12 V ja virranrajoitin on 1 A. Otetaan säädettävä dummy-kuorma, jonka resistanssia voidaan säätää portaattomasti ja kytketään se edellä mainittuun jännitelähteeseen.

• Jännitelähteen sisäinen resistanssi: 12 V / 1 A = 12 ohm

• Ota muistikolmio kätöseen ja ala kokeilla kuormittaa eri ohmiarvoilla tuon speksin mukaista jännitelähdettä laskien aina kuormaa lämmittävän tehon suuruuden.
  • Mikä lukumäärä ohmeja aiheuttaa suurimman lämmitystehon kuormassa? Miksi?

Muista, että virta on rajoitettu 1 A, joten jännite kyykkää kuorman resistanssin ollessa pienempi kuin lähteen laskennallinen sisäinen resistanssi (12 ohm), toisaalta taas, jos lähdettä kuormitetaan yli 12 ohmin resistanssilla, jää teho vajaaksi, sillä yli 12 ohmin resistanssi ei ota 12 voltin jännitteellä lähteestä virtaa tuota 1 A, joka olisi saatavilla.

• 20 ohm: 12 V / 20 ohm = 0.6 A, 0.6 A * 12 V = 7.2 W

Entä jos lähdettä kuormitetaan 12 ohmin resistanssilla?

• 12 / 12 = 1 A, 12 V * 1 A = 12 W

Jos mennään sen yli tai alle: lopputulemana kuorman teho pienenee! 12 ohmilla saadaan suurin teho kuormalle, joten maksimitehonsiirtolause on taas todistanut oikeassa olemansa.

Paljonko jännite kyykkää, jos kuormitetaan:

• 6 ohm: 6 ohm * 1 A = 6 V, jännite kyykkää: 12 V - 6V = 6 V, joten teho: 6 V * 1 A = 6 W

Oikosulku:

• 0.01 ohm: 0.01 ohm * 1 A = 0.01 V, 0.01 V * 1 A = 0.01 W

Huomioitavaa

• On myös sisäistettävä mitä teho tarkoittaa ja miten jännite ja virta vaikuttaa tehon suuruuteen.
• Kun ymmärrät viimein mitä eroa on jännitelähteellä ja virtalähteellä, alkaa sana "virtalähde" ns. särähtämään korvaan kun huomaat kuulevasi sitä viljeltävän aivan kaikkialla, vaikka tosiasiassa tarkoitetaan jännitelähdettä
  • Nyrkkisääntönä on, että aina kun puhutaan virtalähteestä, tarkoitetaan oikeasti jännitelähdettä.
  • Maallikolla voi joskus sattumalta osua virtalähde oikeaan, jos puhutaan LED-valon vakiovirtalähteestä, jolla siis jännitettä säätelemällä ohjataan vakiosuuruinen virta LEDin läpi.
    • En kyl keksi nyt muuta missä käytettäisiin virtalähdettä
• Tämän artikkelin kirjoittaja on maallikko
  • Toivottavasti meni oikein!

Katso myös

• Muistikolmiot (PUIMURI)
• Muuntaja
• Reaktanssi
• Putkivolttimittari