Pengiraan litar arus ulang alik. Skim, penerangan

Perpustakaan teknikal percuma

ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK
Perpustakaan percuma / Skim peranti radio-elektronik dan elektrik

Pengiraan litar arus ulang alik. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Perpustakaan teknikal percuma

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Radio amatur pemula

Komen artikel

Sebagai tambahan kepada perintang yang mempunyai beberapa rintangan, induktor dan kapasitor boleh dimasukkan ke dalam litar elektrik. Untuk arus terus, tingkah laku mereka adalah mudah dan jelas - gegelung mempunyai beberapa rintangan, biasanya kecil, sama dengan rintangan wayar yang mana ia dililit, tetapi kapasitor tidak mengalirkan arus, dan rintangannya boleh dianggap sangat besar ( pengecualian adalah kapasitor oksida, yang mempunyai arus bocor kecil). Unsur-unsur ini berkelakuan sama sekali berbeza pada arus ulang alik. Khususnya, emf teraruh muncul pada terminal gegelung, dan arus mula mengalir melalui kapasitor, mengecas semula plat secara berkala. Mari kita bercakap tentang ini dengan lebih terperinci.

Arus ulang alik dinamakan sedemikian kerana ia berubah secara berterusan mengikut masa. Anda boleh menghasilkan pelbagai jenis arus ulang alik, tetapi biasanya kita berhadapan dengan proses berkala yang berulang selepas selang masa tertentu, dipanggil tempoh T. Nilai songsangnya dipanggil kekerapan proses: f = 1/ T. Ini ialah bilangan ayunan atau kitaran sesaat.

Bentuk getaran juga penting. Cara yang paling mudah untuk memerhatikannya ialah dengan osiloskop. Ayunan boleh menjadi urutan denyutan berkala, segi empat tepat, segi tiga, atau, secara umum, apa-apa sahaja. Tetapi ternyata bahawa mana-mana, ayunan berkala yang paling kompleks boleh diwakili sebagai jumlah ayunan sinusoidal yang paling mudah dengan frekuensi f, 2f, 3f, dll. Ayunan pertama dengan frekuensi f dipanggil harmonik asas, yang berikutnya adalah harmonik kedua, ketiga, dsb. Secara matematik, ini dipanggil pengembangan siri Fourier, dan dengan cara ini laluan ayunan kompleks melalui pelbagai litar radio paling kerap dianalisis. Buat masa ini, kita akan berurusan dengan ayunan sinusoidal, sebagai asas kepada sebarang analisis yang lebih kompleks.

Voltan sinusoidal (harmonik) diterangkan oleh fungsi U = Umsin(ωt - φ0), graf yang ditunjukkan dalam Rajah. sebelas.

Pengiraan litar AC

Hujah fungsi ialah masa semasa t, bergantung pada perubahan voltan U. Kuantiti selebihnya berfungsi sebagai parameter ayunan: Um - nilai amplitud voltan, atau hanya amplitud; ω = 2πf - kekerapan sudut; φ0 - fasa awal. Untuk lebih memahami maksud parameter ini, dalam Rajah. 12, a, b, c menunjukkan bagaimana perubahan amplitud, frekuensi dan fasa awal mempengaruhi ayunan.

Pengiraan litar AC

Apabila mereka bercakap tentang voltan atau arus berselang-seli, mereka paling kerap bermaksud nilai berkesan (rms) U, I, bersamaan dengan 0,7 (lebih tepat, 1 /√2) daripada amplitud Um, lm, iaitu U = 0,7Um, I = 0,7lm. Pengiraan boleh dibuat dengan kedua-dua amplitud dan nilai berkesan, hasilnya akan diperolehi, sudah tentu, dalam nilai yang sama.

Perlu diingatkan sekali lagi bahawa ini hanya benar untuk isyarat sinusoidal semata-mata. Isyarat bentuk yang berbeza mempunyai hubungan yang sama sekali berbeza antara nilai amplitud, purata dan berkesan. Untuk isyarat segi empat tepat, sebagai contoh, nilai amplitud voltan dan arus adalah sama dengan yang berkesan, dan untuk isyarat dalam bentuk denyutan pendek, amplitud boleh berpuluh kali ganda lebih besar daripada nilai berkesan. Nilai purata arus ulang alik semata-mata (tanpa komponen malar) sepanjang tempoh itu ialah sifar.

Hubungan antara amplitud dan nilai berkesan isyarat bukan sinusoidal berubah apabila ia melalui litar dengan unsur reaktif, yang mesti sentiasa diingati. Beri perhatian kepada nilai yang ditunjukkan oleh alat pengukur yang anda gunakan. Contoh mudah mengukur voltan sesalur: voltmeter sistem magnetoelektrik yang bertindak balas kepada nilai purata akan menunjukkan 0, voltmeter sistem elektromagnet akan menunjukkan nilai berkesan 220 V, voltmeter dengan pengesan puncak akan menunjukkan lebih daripada 300 V Tetapi mari kita kembali kepada pengiraan pada arus ulang alik.

Jika hanya terdapat rintangan aktif dalam litar, pengiraan dijalankan dengan cara yang sama seperti dalam litar arus terus menggunakan hukum Ohm dan peraturan Kirchhoff. Ia adalah perkara yang berbeza jika induktor dan kapasitor dipasang dalam litar. Algebra biasa tidak lagi sesuai di sini, dan perlu menggunakan nombor kompleks.

Jumlah rintangan induktor ialah jumlah rintangan aktif wayar dan rintangan induktif belitan. Yang terakhir ini mempunyai ciri ciri: pertama, ia berkembang mengikut kadar kekerapan arus ulang alik (pada arus terus adalah sifar), dan kedua, voltan yang dilepaskan merentasinya adalah 90° lebih awal daripada arus dalam fasa. Nisbah tindak balas induktif gegelung kepada gegelung aktif dipanggil faktor kualiti dan biasanya berjulat daripada beberapa unit untuk gegelung frekuensi rendah hingga beberapa ratus untuk gegelung frekuensi tinggi.

Kapasitor, sebagai peraturan, mempunyai faktor kualiti yang sangat tinggi, dan kapasitansinya adalah berkadar songsang dengan frekuensi. Voltan merentasi kapasitor adalah 90° daripada fasa dengan arus. Reaktans induktif dan kapasitif dipanggil reaktif. Tidak seperti yang aktif, kuasa tidak hilang pada mereka - ia hanya boleh terkumpul dalam gegelung dan kapasitor dan dilepaskan semula ke dalam litar. Atas sebab ini, reaktansi tidak nyata, tetapi kuantiti khayalan, dan dalam pengiraan tanda j = √ diletakkan sebelum penunjukannya-1. Selanjutnya, semua operasi algebra dilakukan dengan cara biasa, dengan mengambil kira peraturan: 1/j = -j, j2 = -1.

Jumlah rintangan litar Z = r + jX mengandungi bahagian sebenar - rintangan aktif r dan bahagian khayalan - reaktans X, dan XL = jωL, XC - 1/jωC = - j/ωC. Rintangan XL induktif dan XC kapasitif mempunyai tanda yang berbeza, yang menunjukkan bahawa voltan merentasi rintangan tertentu mendahului atau ketinggalan berbanding arus. Dalam sesetengah kes adalah berguna untuk mengetahui nilai mutlak, atau modulus galangan IZI=√r²+X².

Sebagai contoh, mari kita cari jumlah rintangan litar yang mengandungi perintang, induktor dan pemuat (Rajah 13): Z=r+jωL+1/jωC = r+j(ωL-1/jωC) = r+ jX.

Pengiraan litar AC

Kami melihat bahawa rintangan aktif r tidak bergantung pada kekerapan, manakala X reaktif bergantung, dan agak ketara. Dalam Rajah. Rajah 14 menunjukkan graf yang menunjukkan bagaimana tindak balas induktif, kapasitif dan jumlah tindak balas litar X berubah dengan kekerapan. Yang terakhir pergi ke sifar pada frekuensi tertentu ω0 - frekuensi resonans.

Pengiraan litar AC

Pada frekuensi resonans, reaktans induktif adalah sama dengan reaktans kapasitif, tetapi tanda-tandanya berbeza, jadi mereka diberi pampasan. Ia mudah dicari: ω0L = 1/ω0С; ω02 = 1/LC. Ini memberi kita formula Thomson yang terkenal untuk frekuensi resonans litar berayun yang terdiri daripada gegelung dan kapasitor: f0 = 1/(2π√LC).

Oleh kerana kita bercakap tentang litar, adalah berguna untuk menyebut satu lagi parameter penting - faktor kualiti litar. Ia sama dengan nisbah modulus p reaktans gegelung atau kapasitor pada frekuensi resonans (di mana ia sama) dengan rintangan aktif r: Q = p/r. Jika kapasitor mempunyai kerugian yang boleh diabaikan, yang biasanya berlaku, maka faktor kualiti litar adalah sama dengan faktor kualiti gegelung. Reaktans pada frekuensi resonans boleh didapati tanpa mengira frekuensi resonans itu sendiri: p = √L / C. Faktor kualiti adalah maksimum (konstruktif) dan boleh mencapai beberapa ratus jika rintangan r hanyalah rintangan wayar gegelung dan tiada rintangan tambahan dimasukkan ke dalam litar.

Jumlah rintangan litar yang ditunjukkan dalam Rajah. 13, boleh digambarkan sebagai titik dalam sistem koordinat, di mana rintangan aktif diplot di sepanjang paksi mendatar, dan rintangan reaktif diplot di sepanjang paksi menegak (Rajah 15).

Pengiraan litar AC

Beginilah nombor biasanya diwakili pada satah kompleks. Pada frekuensi rendah, rintangan kapasitif (reaktans negatif) mendominasi dalam litar dan titik akan terletak jauh di bawah paksi mendatar (kes ω→0). Pada frekuensi resonans Z = r, dan X = 0. Pada frekuensi di atas frekuensi resonans, titik akan terletak di atas paksi mendatar (kes ω-∞). Lokus semua titik untuk frekuensi yang berbeza membentuk garis lurus menegak, dan pada sebarang frekuensi adalah sangat mudah untuk mencari modulus impedans secara grafik, seperti yang ditunjukkan untuk beberapa frekuensi ω>ω0.

Biarkan sekarang terminal litar (lihat Rajah 13) disambungkan kepada sumber voltan ulang-alik U (penjana isyarat standard dengan rintangan dalaman yang boleh diabaikan), frekuensinya boleh diubah (Rajah 16).

Pengiraan litar AC

Arus dalam litar masih dijumpai menggunakan hukum Ohm: I = U/Z. Sudah tentu, arus akan berselang-seli, dengan frekuensi yang sama dengan sumber, dan jika U ialah nilai berkesan voltan, maka saya akan menjadi nilai berkesan arus. Tetapi Z adalah kuantiti yang kompleks! Nilai semasa juga akan menjadi kompleks, yang bermaksud anjakan fasa arus berbanding voltan yang digunakan.

Mari lakukannya dengan lebih mudah: bahagikan voltan dengan modulus galangan dan dapatkan modulus arus: |l| =U/|Z|. Perlu tahu fasa arus? Kami sudah memilikinya - ini ialah sudut <p pada graf dalam Rajah. 15.

Sesungguhnya, untuk frekuensi rendah arus melalui reaktans kapasitif membawa voltan (φ negatif), pada frekuensi resonans φ = 0, pada frekuensi tinggi arus melalui reaktans induktif ketinggalan di belakang voltan (φ positif). Kini mudah untuk kita membina lengkung resonans - nilai amplitud (Rajah 17, a) dan fasa arus (Rajah 17, b) dalam litar resonans bersiri bergantung pada kekerapan.

Pengiraan litar AC

Soalan untuk ujian kendiri. Plot (sekurang-kurangnya lebih kurang) graf voltan merentasi gegelung dan merentasi kapasitor sebagai fungsi kekerapan dalam eksperimen ini (untuk litar yang ditunjukkan dalam Rajah 16). Cuba juga jawab soalan, berapa kali voltan ini lebih besar (atau kurang) daripada voltan penjana apabila faktor kualiti litar ialah Q - 100? Jawapannya diperlukan dengan ketepatan tidak lebih daripada beberapa peratus.

Jawab. Litar ini terdiri daripada penjana, rintangan aktif, kearuhan dan kemuatan yang disambungkan secara bersiri. Untuk mengetahui voltan pada gegelung dan pada kapasitor, anda perlu mendarabkan arus dalam litar dengan rintangan unsur-unsur ini. Pada frekuensi resonans, tindak balas gegelung dan kapasitor adalah sama, tetapi bertentangan dalam tanda, dan oleh itu membatalkan. Arus dalam litar adalah sama dengan U/r. Voltan pada gegelung UL dan kapasitor Uc adalah sama antara satu sama lain, antifasa dan berjumlah Naik/r = UQ. Oleh itu, pada frekuensi resonans mereka adalah Q = 100 kali voltan penjana.

Apabila frekuensi berkurangan, arus dalam litar berkurangan, tindak balas gegelung juga berkurangan, jadi voltan merentasi gegelung UL cenderung kepada sifar. Rintangan kapasitif meningkat, jadi voltan pada kapasitor Uc tidak berkurangan begitu cepat dan cenderung tidak sifar, tetapi kepada voltan penjana U. Ini mudah dilihat dari rajah dalam Rajah. 16 - pada frekuensi terendah, reaktans kapasitif jauh lebih besar daripada induktif dan aktif, jadi hampir semua voltan penjana digunakan pada kapasitor.

Apabila frekuensi meningkat (di atas resonan), arus dalam litar dan kapasitansi berkurangan dan Uс cenderung kepada sifar. Voltan pada gegelung UL, disebabkan oleh peningkatan dalam reaktansinya, cenderung tidak kepada sifar, tetapi kepada voltan penjana.

Graf kebergantungan frekuensi voltan UL dan UC adalah serupa dengan graf semasa (Rajah 17), tetapi cawangan sisi graf dinaikkan, dalam kes pertama - di sebelah kanan (dalam kawasan frekuensi tinggi), dalam kes kedua - di sebelah kiri (di kawasan frekuensi rendah), seperti yang ditunjukkan dalam beras. 61.

Pengiraan litar AC

Pengarang: V.Polyakov, Moscow

Lihat artikel lain bahagian Radio amatur pemula.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Tenaga dari kesejukan 14.09.2019

Pasukan saintis dari Los Angeles dan Universiti Stanford telah mencipta peranti yang menjana arus dengan menyalurkan sisa haba hari ke udara sejuk. Oleh itu, menurut pengarang projek itu sendiri, peranti mereka juga boleh menggunakan ruang sejuk untuk mencipta sumber tenaga boleh diperbaharui.

"Kami percaya bahawa teknologi ini akan melengkapkan panel solar dengan berkesan dan membolehkan tenaga dihasilkan walaupun pada waktu tersebut apabila akses kepada cahaya matahari ditutup," kata Aaswat Raman, salah seorang pengarang projek itu.

Dengan segala kebaikannya, tenaga suria, sayangnya, bukan penyelesaian kepada semua masalah tenaga manusia. Malah di Bumi, orang ramai pulang ke rumah dan mula aktif menggunakan peralatan elektrik pada waktu petang. Sudah tentu, tenaga yang terkumpul pada siang hari boleh disimpan - tetapi ia lebih menjimatkan dan lebih mudah untuk menambahnya dengan sistem pengeluaran "malam".

Tidak seperti kebanyakan analog, peranti baru berfungsi kerana kesan termoelektrik. Menggunakan bahan yang dipanggil termokopel, jurutera boleh menukar perubahan suhu kepada perbezaan voltan. Untuk ini, di satu pihak, sumber haba yang berpotensi diperlukan, dan di sisi lain, tempat untuk lalat tenaga haba. Masalahnya ialah bagaimana untuk menyusun bahan dengan betul supaya ia menghasilkan voltan daripada medium yang disejukkan.

Selain itu, kebanyakan sistem termoelektrik bergantung pada bahan yang terlalu mahal untuk kegunaan besar-besaran, jadi pasukan menjadi kreatif dan mereka produk mereka daripada bahagian yang paling mudah dan paling murah yang mungkin. Para saintis memasang penjana termoelektrik murah dan memasangkannya dengan cakera aluminium hitam untuk memancarkan haba ke udara malam apabila ia dipusingkan ke arah langit. Penjana diletakkan di dalam bekas polistirena, ditutup dengan tingkap telus inframerah, dan disambungkan kepada satu LED kecil.

Hasil daripada ujian lapangan, ternyata pada malam yang sejuk, apabila suhu turun di bawah sifar, peranti menghasilkan kira-kira 0,8 miliwatt kuasa, yang sepadan dengan 25 miliwatt setiap meter persegi. Ini cukup untuk kuasa, contohnya, alat bantuan pendengaran atau penunjuk laser.

Bunyi sederhana, bukan? Walau bagaimanapun, untuk prototaip yang dipasang secara literal "di atas lutut", ini adalah jumlah yang besar. Pasukan mencadangkan bahawa dengan tetapan yang betul dan keadaan yang betul, mereka boleh mencapai 500 miliwatt setiap meter persegi. Selain pencahayaan pada waktu petang dan malam, peranti kami sesuai untuk menjana elektrik di mana sahaja ia diperlukan.

Berita menarik lain:

▪ Pakaian Sukan NASA

▪ Memori NAND TLC 96D 3 lapisan

▪ Kad grafik AMD Radeon Pro W6600X

▪ kereta mesra alam

▪ Tetikus Permainan Tanpa Wayar Razer Cobra Pro

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Tumbuhan yang ditanam dan liar. Pemilihan artikel

▪ artikel Nestlings of Petrov's nest. Ungkapan popular

▪ artikel Bilakah sos tomato muncul? Jawapan terperinci

▪ Artikel pembawa. Deskripsi kerja

▪ artikel Penguat kereta UMZCH pada cip TDA1560Q. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Nyalakan lampu dengan mancis! pengalaman kimia. Pengalaman kimia

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web