Teorema de Máxima Transferencia de Potencia – Ejemplo

¿Qué dice el teorema de máxima transferencia de potencia?

La potencia máxima será entregada a la carga cuando la resistencia de carga RL sea igual a la resistencia interna de la fuente Ri.

¿Por qué la máxima transferencia se da cuando Ri = RL?

Las fuentes de voltaje reales tienen el circuito equivalente como el de la imagen inferior, donde V = I x Ri + VL.

La resistencia interna

Si el valor de Ri (resistencia interna en las fuentes de alimentación) es alto, en la carga aparecerá solamente una pequeña parte del voltaje debido a la caída que hay en la resistencia interna de la fuente.

Si la caída en la resistencia interna Ri es pequeña (el caso de la fuente de tensión nueva con Ri pequeña), casi todo el voltaje aparece en la carga.

Demostración de que la máxima de transferencia de potencia se da con Ri = RL

Si en el circuito Ri = 8 ohmios, RL = 8 ohmios y V = 24 voltios, entonces I = V / (Ri + RL) = 24 / 16 = 1.5 amperios. Esto significa que la tensión en RL es: V_RL = I x R = 1.5 x 8 = 12 voltios.

Este dato nos dice que cuando la resistencia interna Ri y RL son iguales, solo la mitad de la tensión original aparece en la carga (RL). La potencia en RL será: P = I² x RL = 1.5² x 8 = 18 watts (vatios), lo que significa que en la resistencia interna se pierde la misma potencia.

Resistencia interna de fuente de tensión/voltaje

Si ahora se aumenta o disminuye el valor de la resistencia de carga y se realizan los mismos cálculos anteriores para averiguar la potencia entregada a la carga, se puede ver que esta siempre es menor a los 18 watts que se obtienen cuando RL = Ri (recordar que Ri siempre es igual a 8 ohmios).

– Si RL = 4 ohmios (RL es más pequeña que Ri). 

• I = V / (Ri + RL) = 24 / 12 = 2 amperios
• P = I² x RL = 2² x 4 = 16 watts

– Si RL = 12 ohmios (RL es más grande que Ri).

• I = V / (Ri + RL) = 24 / 20 = 1.2 amperios
• P = I² x RL = 1.2² x 12 = 17.28 watts

Teorema de máxima transferencia de potencia con fuentes de alimentación de CA

En el caso de fuentes de alimentación de CA, la máxima transferencia de potencia se logra solo cuando el valor de la impedancia de carga es igual al conjugado complejo de la impedancia de la fuente. Sus resistencias deben ser iguales y sus reactancias deben ser iguales en magnitud, pero de signo opuesto.

Para obtener la máxima transferencia de potencia, la resistencia de carga debe adaptarse a la resistencia interna en las fuentes de voltaje.