Corrente constante, potência constante e cargas de impedância constantes


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Eu tenho procurado informações sobre potência constante, corrente constante e cargas de impedância / resistência constantes, há algumas informações sobre as cargas de corrente constante, mas muito poucas que realmente explicam potência constante e impedância constante.

Por isso, corrija-me se estiver errado ou errado, tente definir o que entendo sobre esse assunto:

  • Uma carga de corrente constante é aquela que varia sua resistência interna para alcançar uma corrente constante, independentemente da tensão que está sendo alimentada (dentro de certa extensão) e, portanto, a potência varia.

  • Estou assumindo uma carga de energia constante, também varia sua resistência para que a energia (ou produto de tensão e corrente) seja sempre a mesma, independentemente da tensão ou corrente que está sendo consumida.

E quanto às cargas constantes de impedância / resistência? significa que tanto a tensão quanto a corrente variarão e, portanto, a potência também variará? ainda impedância ou resistência permanecerá a mesma?

E se estamos falando de AC, também estou assumindo que isso é válido para todas as frequências em um determinado intervalo.

Agora, em um cenário mais convencional, quando falamos de cargas regulares do dia-a-dia, digamos uma fonte de alimentação dentro de um computador que alimenta a placa-mãe e os periféricos, ou uma fonte de alimentação linear dentro de um estéreo alimentando os componentes internos. Estamos falando de cargas variáveis ​​de corrente, potência e impedância?

Como pode ser determinado se uma carga é corrente constante, potência ou impedância?

Muito obrigado!

Respostas:


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Uma carga de energia constante varia sua impedância na alteração da tensão de entrada para manter a energia constante. Uma carga de impedância constante é simplesmente uma carga que apresenta uma impedância imutável, como um resistor. Um L-Pad é usado para alterar o nível de saída do alto-falante enquanto mantém uma carga de impedância constante no amplificador.

Um bom exemplo de carga de energia constante é um regulador de comutação. Como isso tem que manter sua energia em sua carga, ele deve extrair a mesma energia de sua fonte, mesmo que a fonte altere a tensão.
Este também é um exemplo de impedância negativa, porque, para manter a potência de saída, se a tensão cair , a corrente deve subir (oposta a um resistor padrão em que a corrente e a tensão aumentam / diminuem).

Aqui está um exemplo de circuito, feito de um regulador de comutação de impulso LT1377:

Carga de potência constante

Aqui está a simulação:

Simulação de potência constante

A tensão de entrada V (pol) (traço azul) inicia em 4V e aumenta gradualmente até 10V. Podemos ver que a potência (traço vermelho) permanece constante a ~ 1W em uma mudança de 6V na entrada (não é perfeita, pois representa a "vida real" e não é 100% eficiente, mas é bem próxima)
Também podemos ver a característica de resistência negativa dinâmica (traço verde) que ocorre devido à queda da corrente de entrada à medida que a tensão aumenta. Tt cai de ~ 300mA a ~ 120mA com o aumento de tensão de 4V a 10V - não se confunda com o sinal de menos, essa é apenas a direção da medição no LTSpice.
A inclinação dinâmica da resistência pode ser calculada aproximadamente por (4V - 10V) / (300mA - 120mA) = -33,3Ω. Olhando de outra maneira, 6V / -33,3Ω = -180mA.


Muito obrigado por essa resposta, foi realmente ilustrativa. No entanto, tenho apenas uma pergunta: quando estamos falando de impedâncias negativas, posso entender o fato de que aumenta a corrente quando a tensão diminui, mas como é isso exatamente, isso realmente significa que a impedância diminui para permitir um fluxo de corrente maior de corrente, assim considerada negativa (porque a impedância diminuiu)?
Ss

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@ JoeM - veja editar, eu quis dizer o rastreamento para ser o atual, o que é agora (desculpe). Uma impedância negativa tem a inclinação oposta à positiva, para que possamos medir a impedância (dinâmica, ou seja, na mudança), tomando a diferença de dois pontos na inclinação. Leia o Wiki e veja as placas de rede (Conversores de impedância negativa)
Oli Glaser

Mais uma vez obrigado Oli, ainda estou tentando entender meu link do Wiki que você forneceu. Mas acho que entendi a impedância negativa. Um conversor de impedância negativa se parece muito com um amplificador não inversor, mas com um resistor de feedback extra.
Ss

Sim, a NIC também tem a corrente fluindo na direção oposta (flui da "carga" para a fonte), portanto é uma resistência estática negativa (por exemplo, você pode medir em um ponto e obter um valor negativo). A entrada do regulador de comutação tem a inclinação negativa da resistência, mas a corrente é positiva (por exemplo, flui da fonte para a carga) Uma resistência negativa verdadeira implica uma fonte de energia. Tente plotagem alguns componentes IV curvas no gráfico na ligação ..
Oli Glaser

..e comparar com as versões negativas (oposto inclinação e, no caso de verdadeira resistência negativa no quadrante oposto)
Oli Glaser

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Você está certo sobre o que são as cargas constantes de corrente, potência e impedância. No entanto, a maioria das cargas não é tão agradável e previsível. Algumas cargas podem parecer principalmente resistivas, como elementos de aquecimento, mas muitas cargas têm todos os tipos de características parafusadas ou variam dinamicamente. Por exemplo, a entrada para a comutação de fontes de alimentação se parece muito com resistências negativas, porque são principalmente energia constante. Às vezes, o circuito da fonte de alimentação é projetado especificamente para apresentar um determinado perfil de carga à entrada. Uma fonte de alimentação CA para CC com correção do fator de potência é um bom exemplo disso.

Para determinar as características de uma carga desconhecida, é necessário medi-la. No entanto, lembre-se de que muitas cargas não se enquadram em uma categoria interessante, como corrente constante, potência ou resistência. Pense em um microcontrolador, por exemplo. Suas características podem mudar drasticamente e rapidamente, dependendo do que está fazendo por dentro e de como pode estar direcionando os pinos de saída.


Então, basicamente, a maioria das cargas pode variar ?, o que significa às vezes uma combinação de corrente constante, potência e impedância?
Ss

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@ JoeM: Ou, mais precisamente, nenhum dos casos especiais. Cargas xxx constantes são úteis para análises matemáticas, mas não ocorrem muito no mundo real. Um resistor produz uma boa carga de resistência constante, mas isso não é muito útil, exceto como um aquecedor. A entrada para os comutadores tende a ter potência constante, mas há desvios significativos em relação a isso geralmente na faixa de carga total. Corrente constante é bastante rara, exceto quando algo é deliberadamente projetado para isso.
Olin Lathrop
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