최대전력 전달조건

정의

최대전력 전달조건은 전원이 부하에 가장 많은 전력을 넘겨주는 조건이다.

부하 임피던스를 전원 내부 임피던스의 켤레 복소수로 맞추면 전력이 최대가 된다.

이 정리는 전원 임피던스가 고정됐을 때 부하를 고르는 조건이다. 전원 임피던스를 고르는 조건이 아니다.

직류 회로 저항 정합

직류 회로에서는 부하 저항이 전원의 내부저항과 같을 때 전력이 최대가 된다.

이때 최대 전력은 전압의 제곱을 내부저항의 4배로 나눈 값이다.

이때 전달 효율은 50%다. 부하 전력과 전원 내부 손실이 같아지는 지점이다.

교류 회로 켤레 정합

교류 회로에서는 리액턴스가 있어 저항만으로 정합을 설명할 수 없다.

그래서 부하 임피던스를 전원 임피던스의 복소 켤레로 맞춘다.

리액턴스는 부호가 반대라 상쇄되고, 저항 성분은 서로 같아야 한다.

저항만 바꿀 때

저항만 바꿀 수 있다면 리액턴스를 상쇄할 수 없다.

이때 소비전력이 최대가 되는 R은 전원 임피던스의 크기 |Z|와 같다.

V=100 V, R_S=3 Ω, X=4 Ω이면 최대 전력은 625 W다.

헷갈리는 점과 비교

두 방식은 목표가 다르다. 신호 회로는 정합하고, 전력 계통은 효율을 우선한다.

정합 조건의 효율 50%를 전압 전달 효율과 혼동하지 않아야 한다.

답안에서는 부하를 기준으로 쓰고 리액턴스 조건을 빠뜨리지 않는다.

정리

정리하면 직류는 저항을 맞추고, 교류는 복소 켤레로 맞춘다.

최대 전력 조건은 부하를 기준으로 정하며, 이때 효율은 50%가 된다.

통신은 정합으로, 전력 계통은 효율로 판단한다는 점을 기억한다.