Co to jest transformacja źródła?

Transformacja źródłowa to proces przedstawiania obwodu z punktu widzenia obciążenia lub następnego obwodu. Koncepcja transformacji źródła sugeruje, że każde źródło zasilania może być reprezentowane jako źródło napięcia lub źródło prądu. Jeżeli można obliczyć impedancję elektryczną podawaną do obciążenia lub następnego obwodu, to analiza obwodu jest uproszczona. Transformacja źródła jest stosowana do projektowania i testowania różnych typów obwodów – od stosunkowo prostych obwodów prądu stałego (DC), do obliczeń mocy w stanie ustalonym, po bardziej złożone obwody. W przypadku wysokich częstotliwości prądu przemiennego (AC), takich jak częstotliwości radiowe, transformacja źródła pomaga w projektowaniu obwodów dopasowania impedancji w celu maksymalnego przenoszenia mocy.

Każde źródło zasilania będzie miało impedancję w warunkach prądu przemiennego. Matematyka zaangażowana w przedstawianie impedancji w stanie ustalonym DC może być łatwo opisana. Zwykłe i fabrycznie nowe ogniwo lub bateria 1.5 V (V) będzie miała napięcie w obwodzie otwartym około 1.5 V. Gdy ta bateria jest podłączona do urządzenia i pozbawiona energii, napięcie spadnie poniżej 1.5 V. Pewne jest, że z akumulatora będzie niezerowy prąd.

Na przykład, jeśli bateria 1.5 V mierzy 1.4 V, gdy przepływa przez nią prąd 0.01 ampera (A), bateria może być reprezentowana jako idealne źródło napięcia 1.5 V połączone szeregowo z rezystancją wewnętrzną. Rezystancja wewnętrzna ma spadek o 0.1 V, co stanowi różnicę między idealnym wewnętrznym źródłem napięcia a wyjściem na zaciskach. Prąd 0.01 A wskazuje, że rezystancja akumulatora musi wynosić 0.1 V/0.01 A równa się 10 omów. 10 omów to obliczona rezystancja wewnętrzna akumulatora i jest rozłożona wewnątrz składu elektrolitu i elektrod wewnątrz akumulatora.

Twierdzenie Thevenina mówi, że każde źródło zasilania jest idealnym źródłem napięcia połączonym szeregowo z rezystancją wewnętrzną. W przypadku analizy stanów nieustalonych i AC nadal obowiązuje twierdzenie Thevenina, ale złożoność przejawia się, gdy trzeba obliczyć rezystancyjne, pojemnościowe i indukcyjne składniki rezystancji wewnętrznej. W najprostszej impedancji w stanie ustalonym DC, wewnątrz baterii może być reprezentowana sieć rezystancji o wartościach rezystancji zależnych od temperatury i prądu. Aby w prosty sposób opisać twierdzenie Thevenina, źródło napięcia traktuje się jako zwarcie, a następnie rezystancję widzianą na zaciskach wyjściowych oblicza się z prawa Ohma, które sugeruje sumowanie rezystancji szeregowych.

Zgodnie z twierdzeniem Nortona transformacja źródła sugeruje, że opór wewnętrzny jest obliczany w ten sam sposób. Zamiast źródła napięcia o zerowej rezystancji stosuje się źródło prądu o nieskończonej rezystancji, ale wyniki są takie same. Obliczone napięcie i prąd, a tym samym moc dostarczona do zewnętrznego obciążenia, będą takie same przy użyciu twierdzenia Thevenina lub Nortona.