Menu English Ukrainian Russia Laman Utama

Perpustakaan teknikal percuma untuk penggemar dan profesional 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 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:

Lampu isyarat keempat 23.05.2024

Sepanjang dekad yang lalu, penyelidikan saintifik dan inovasi teknologi telah membawa kepada perubahan ketara dalam sektor pengangkutan. Namun, dengan pembangunan kereta pandu sendiri, adakah berbaloi untuk mengambil langkah baharu untuk memodenkan infrastruktur jalan raya? Para saintis mencadangkan untuk menyemak semula standard lampu isyarat, mencadangkan untuk memperkenalkan isyarat keempat, yang akan disesuaikan untuk kereta dengan autopilot. Menurut penyelidikan, kereta autonomi boleh mengubah paradigma lampu isyarat dengan ketara berdasarkan prinsip yang ditetapkan lebih daripada satu abad yang lalu. Henry Liu, seorang profesor kejuruteraan awam di Universiti Michigan, dan pasukannya melaksanakan program perintis di Birmingham, pinggir bandar Detroit. Menggunakan data daripada kenderaan General Motors, mereka menyesuaikan masa lampu isyarat, menghasilkan aliran trafik yang lebih baik. Secara tradisinya, kebanyakan lampu isyarat beroperasi mengikut jadual tetap, tidak mengambil kira keadaan semasa di jalan raya. Mahal dan sukar ...>>

Kaedah untuk membersihkan sungai sepenuhnya daripada sampah 23.05.2024

Sejak penemuan masalah pencemaran plastik dalam badan air, penyelidikan telah tertumpu terutamanya pada sedimen permukaan, mengabaikan zarah yang lebih tersembunyi dan kurang kelihatan yang boleh menimbulkan ancaman serius kepada alam sekitar dan kesihatan manusia. Walau bagaimanapun, saintis telah mengumumkan pembangunan kaedah baru untuk mengesan pencemaran plastik yang paling halus di sungai. Satu pasukan penyelidik dari Universiti Cardiff, Institut Teknologi Karlsruhe dan Deltares telah bekerjasama untuk membangunkan pendekatan inovatif untuk mengukur bahan pencemar yang tidak kelihatan itu. Pengarang utama kajian itu, James Lofty dari Cardiff University, berkata teknik itu boleh merevolusikan pemahaman kita tentang bagaimana plastik bergerak melalui persekitaran sungai. Menggunakan lebih daripada 3000 objek plastik biasa yang diletakkan di bawah keadaan terkawal, para saintis dapat mengesan pergerakan mereka dengan ketepatan tinggi. Kajian mendapati zarah plastik berkelakuan berbeza ...>>

Aspek evolusi tingkah laku suka panas pada wanita 22.05.2024

Persoalan yang sukar tentang suhu yang disukai orang adalah akut dalam hubungan keluarga. Pertikaian mengenai tempat yang sepatutnya hangat atau sejuk sering timbul antara lelaki dan wanita. Walau bagaimanapun, menurut penyelidik, punca masalah ini lebih mendalam, kepada mekanisme evolusi. Para saintis dari Israel menjalankan kajian meneliti 13 burung dan 18 kelawar untuk mengenal pasti kemungkinan perbezaan dalam keutamaan suhu antara lelaki dan perempuan. Pemerhatian mereka menunjukkan bahawa lelaki lebih suka suhu yang lebih sejuk, manakala perempuan lebih suka keadaan yang lebih panas. Penemuan fenomenal ini memberi perspektif baharu tentang persoalan keutamaan suhu dalam dunia haiwan. Perbezaan yang sama dalam persepsi suhu telah dilihat di kalangan manusia. Wanita dianggap lebih berasa sejuk, yang mungkin disebabkan oleh metabolisme dan pengeluaran haba mereka. Pemerhatian ini menyokong hipotesis bahawa keutamaan suhu mungkin sebahagiannya ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Robot Earwig 11.11.2007

Profesor Peter Brett dari Universiti Aston (Great Britain) telah mencipta gerudi mikro robot pembedahan untuk menembusi telinga dalam apabila menanam implan - alat bantu pendengaran dalaman yang sangat canggih.

Dalam kes pekak yang teruk, elektrod dari penguat 58 dibawa ke koklea telinga dalam untuk menghantar isyarat terus ke saraf pendengaran. Gerudi terkawal komputer menjadikan saluran lebih nipis daripada milimeter di tempat yang betul dan berhenti di atas membran koklea tanpa menusuknya. Pakar bedah hanya perlu memasukkan elektrod.

Berita menarik lain:

▪ teleskop satelit terkecil

▪ cincin karbon

▪ Penangkap gas dan varistor dalam satu perumahan

▪ komputer Bushman

▪ TV MikroLED 75" 4K

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

 

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian Pembina tapak, tuan rumah. Pemilihan artikel

▪ artikel Konflik yang baik dengan yang terbaik. Ungkapan popular

▪ artikel Vokalis rock mana yang menggigit lidahnya semasa zaman persekolahan? Jawapan terperinci

▪ artikel Penjaga stor kedai pembaikan dan pembinaan. Arahan standard mengenai perlindungan buruh

▪ artikel Multivibrator - flasher. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Litar termudah penukar kitaran tunggal. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Имя:


E-mel (pilihan):


Komen:





Semua bahasa halaman ini

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

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2024