Oscillating hringrás - þetta er ... Meginreglan um rekstur

Oscillating hringrás - tæki til að búa til (skapa) raf sveiflum. Frá upphafi til dagsins í dag og það er notað í mörgum vísindalegum og tæknilegum sviðum, allt frá daglegu lífi í stórum verksmiðjum sem framleiða mjög mismunandi vörur.

Hverju skiptir það vera?

Í oscillation hringrás inniheldur spólu og þétti. Þar að auki, það getur einnig verið til staðar viðnámanna (breytilegum mótstöðu frumefni). An inductor (eða segulloka, eins og það er stundum kallað) er vöndur sem vafningar eru vafðar nokkrum lögum, sem yfirleitt er kopar vír. Það er þessi þáttur skapar sveiflur í sveifluspennur hringrás. A bar, staðsett í miðju, oft kallað Choke, eða algerlega, og spólu er stundum kallað segulloka.

oscillating hringrás spólu skapar sveiflur aðeins ef hún er geymd kostnaðarlausu. Þegar farið er núverandi í gegnum það, safnast það gjald sem síðan gefur til hringrás þegar spenna fer.

spólu vír hafa yfirleitt mjög lágt viðnám, sem alltaf stöðug. The oscillation hringrás hringrás á sér stað oft breyting á spennu og straumstyrk. Þessi breyting er háð vissum stærðfræðilegum lögum:

• U = U ₀ * cos (W * (tt _0), þar sem
  U - spenna á tíma t,
  U ₀ - spenna á tíma t _0,
  W - tíðni raf sveiflum.

Annar mikilvægur þáttur í hringrás er rafrænn þétti. Þessi þáttur samanstendur af tveimur plötum sem eru aðskilin með rafsvari. Þykkt lag á milli rafskautanna er minni en stærð þeirra. Þessi hönnun gerir að safna á-einangrara rafhleðslu, sem þú getur þá sent í hringrás.

Ólíkt þétti rafhlaða er að það er engin umbreyting efna með rafstraum, og það er bein uppsöfnun greiðslu í rafsviði. Svona, í gegnum þétti má nógu stórt til að safna gjald, sem er hægt að gefa allt í einu. Í þessu tilviki, núverandi í rásinni er mjög aukin.

Einnig oscillation hringrás er byggt upp af einum fleiri frumefni: viðnám. Þessi þáttur er mótspyrna og til að stjórna núverandi og spennu í rásinni. Ef á stöðugri spennu til að auka viðnám viðnám, núverandi lækkar samkvæmt lögum Ohm er:

• I = U / R, þar sem
  I - núverandi,
  U - spenna,
  R - mótstöðu.

inductor

Við skulum taka a loka líta á allar upplýsingar um spólunnar og betra mun að skilja hlutverk sitt í resonant hringrás. Eins og við höfum sagt, viðnám þessa frumefnis hefur tilhneigingu til að núll. Svona, þegar það er tengt við DC rafrás yrði komið Skammhlaup. Hins vegar, ef spólu tengdur við AC hringrás, það virkar rétt. Þetta leiðir til þeirrar niðurstöðu að þátturinn hefur andstöðu við riðstraum.

En hvers vegna er þetta að gerast og hvernig viðnám á sér stað þegar riðstraum? Til að svara þessari spurningu þurfum við að snúa við fyrirbæri sjálf-spólu. Með yfirferð spólu núverandi í það að það er að íspenna (EMF), sem skapar hindrun á núverandi breytingar. Umfang þessa gildi veltur á tveimur þáttum: spólu núverandi og afleiðu með tilliti til tíma. Stærðfræðilega, þetta ósjálfstæði er lýst með jöfnunni:

• E = -L * I '(t), þar sem
  E - EMF,
  L - spanstuðul gildi spólu (fyrir hverja spólu sem er mismunandi og fer eftir fjölda vafningar vafningum og þykkt þeirra)
  I '(t) - tími afleiðu með núverandi (Núverandi Breyting hlutfall).

DC Power tímanum er ekki breytt, þannig að viðnám hennar þegar verða að koma.

En á AC allar breytur hennar eru stöðugt að breytast í sinusoidal eða kósínus lögum, sem veldur íspenna, sem kemur í veg þessar breytingar. Svo viðnám er kölluð virkjun og reiknað með formúlunni:

• X _L = W * _L, þar sem
  W - tíðni oscillation hringrás,
  L - spanstuðull spólunnar.

Núverandi álag á spólunnar eykur línulega og lækkar í samræmi við mismunandi lögum. Þetta þýðir að ef þú hættir flæði núverandi í spólu, það mun halda áfram í nokkurn tíma til að gefa ákæra í rásinni. Og ef þetta skyndilega trufla flæði straumur, það verður skotinn af þeirri staðreynd að gjald mun reyna að komast út og dreift spólu. Þetta er - alvarleg vandamál í iðnaðarframleiðslu. Þessi áhrif (þó ekki að fullu tengd við sveiflu hringrás) geta komið fram, til dæmis, þegar fjarlægja stinga úr sambandi. Í þessu tilfelli sleppa neista sem á slíkum kvarða geta ekki skaðað mann. Það er vegna þess að segulsviðið hverfur ekki strax, en smám saman eyðist, örvandi strauma í öðrum leiðara. Í iðnaðar mælikvarða núverandi styrkur er mörgum sinnum stærri en okkar venjulega 220 volt, þannig að truflun í framleiðslu keðju getur valdið Sparks slíka afl sem mun valda miklum skaða á bæði álversins og maður.

Coil - er grunnurinn að það sem hinn oscillation hringrás er. Inductor innifalið straumspólum raðbætt. Næst, taka við a loka líta á allar upplýsingar um uppbyggingu frumefni.

Hvað er spanstuðull?

Spanstuðul spólu oscillating hringrás - er einstaklingur viðfang sem er tölulega jafn íspenna (í voltum), sem á sér stað í rásinni þegar núverandi afbrigði af 1 A í 1 sekúndu. Ef segulloka er tengd við DC rafrás, span- hennar lýsir orku af segulsviði, sem er búin til með þessari straumnum með formúlunni:

• W = (L * I ²⁾ / 2, þar
  W - segulsviðið orku.

Spanstuðul stuðull veltur á mörgum þáttum: rúmfræði spólunnar, segul einkenni af kjarnanum, og er til fjölda vafningum af vír. Annar lögun af þessu vísir er að það er alltaf jákvætt, vegna þess að breyturnar sem það fer, er ekki verið neikvæð.

Spanstuðul Einnig er hægt að skilgreina sem eign leiðara með núverandi geyma orku í segulsviði. Það er mælt í Henry (nefnd eftir bandaríska vísindamannsins Dzhozefa Genri).

Enn fremur segulloka oscillation hringrás samanstendur af þétti, sem mun verða lýst hér á eftir.

Electric þétti

Rýmd ræðst af oscillator hringrás rýmd rafmagns þétti. framkoma hans hefur verið skrifað hér að ofan. Nú skulum skoða eðlisfræði þeim ferlum sem eiga sér stað í henni.

Þar sem þétti plötur eru gerðar úr leiðara, þá getur það renna rafstraum. Hins vegar á milli tveggja diska er hindrun. Einangrunarefni (þeir geta verið loft, tré eða annað efni með mikla mótstöðu Vegna þess að ákæra ekki fara frá einum enda vír til annars, það er samansafn það þétti plötum þannig eykur segulmagnaðir og raforku. sviðum í kringum hana. Þannig á uppsögn greiðslu ágóði allt rafmagn safnast á plötum, fer til að senda í hringrás.

Hver þétti hefur hlutfall spennu, ákjósanlegur fyrir starfsemi sína. Ef þú lengi að nýta þáttur í spennu hærri en nafnvextir líftíma er miklu minni. Þétti á sveifluspennur hringrás er stöðugt fyrir áhrifum af straumum og því þegar valið ætti að vera mjög varkár.

Auk þess að hefðbundnum þétta sem vísað var til, Það eru einnig rafmagns tvöfaldur lag þétta. Þetta er flóknara þáttur: það er hægt að lýsa sem kross milli rafhlöðu og þétti. Venjulega er dielectric í rafmagns tvöfaldur lag þétta eru lífræn efni sem eru, á milli sem er salta. Saman skapa þeir rafmagns tvöfalt lag, sem gerir að safna í þessari hönnun á sinnum meiri orku en hefðbundnar þétti.

Hvað er getu þétti?

Rýmd þétti er hlutfall þétti endurgjalds á spennu þar sem það er staðsett. Reikna þetta gildi getur verið mjög einfalt með the hjálpa af stærðfræðiformúlu:

• C = (E ₀ * S) / d, þar sem
  _e-0 - dielectric fasti af torleiðandi efni (töflugildi)
  S - svæði þétti plötum,
  D - fjarlægðin á milli platnanna.

The háður rýmd þétti annarrar fjarlægðar á milli rafskautanna skýrist af fyrirbæri rafstöðueiginleikar virkjunar er minna en fjarlægðin á milli platnanna, því meira sem þeir hafa áhrif á hver öðrum (Coulombs), þeim mun meiri hleðslu rafskaut og minna álag. Og þegar spenna verðmæti getu eykst, þar sem það er einnig hægt að lýsa með eftirfarandi formúlu:

• C = q / U, þar sem
  q - gjald í Coulombs.

Það er að tala um mælieininga þessarar magni. Rýmd er mældur í farads. 1 farad - nægilega stór gildi, svo núverandi þétta (ekki supercapacitors) hafa a rýmd mæld í picofarads (einn trillionth farad).

viðnám

Núverandi í resonant hringrás er einnig háð viðnám rásinni. Og að auki tveimur lýst þáttum sem gera upp sveiflandi hringrás (spólu, þétti), það er þriðja - viðnám. Hann er ábyrgur fyrir að búa dragið. Viðnám frábrugðið öðrum þáttum í að það hefur mikla mótstöðu, sem getur verið breytilegt í sumum gerðum. The resonant hringrás það framkvæmir vald stjórna virkni á segulsviði. Það er hægt að tengja nokkur resistors í röð eða samhliða, þannig að auka viðnám í hringrás.

The viðnám þessa frumefnis veltur einnig á hitastigi, þannig að ætti að gæta að störf hennar í rásinni, þar sem það er hitað á leið á núverandi.

The viðnám er mældur í ohm, og gildi hennar er hægt að reikna út með eftirfarandi formúlu:

• R = (p * l) / S, þar sem
  p - efni eðlisviðnám viðnám (mælt var í (óm * mm ²⁾ / m);
  L - lengd resistors (í metrum);
  S - sectional area (í veldi mm).

Hvernig á að binda lykkju breytur?

Nú höfum við komið nærri eðlisfræði rekstur sveifluspennur hringrás. Með tímanum hleðsla þétti plötum breytist í samræmi við annað-röð mismunadrif jöfnu.

Ef þú leysa þessa jöfnu, felur það nokkrar áhugaverðar formúlur sem lýsa þeim ferlum sem eiga sér stað í hringrás. Til dæmis, innihaldið hringlaga tíðni er hægt að gefa upp í rýmdina og spanstuðulinn.

Hins vegar er einföld formúla sem gerir að reikna margar óþekktar stærðir - Thomson jöfnu (nefnd eftir breska eðlisfræðingnum William Thomson, sem leiddi hana árið 1853):

• T = 2 * f * (L * C) ^1/2.
  T - milli raf sveiflum,
  L og C - í samræmi við það, spanstuðull á sveiflutækinu hringrás spólu og rýmd hringrás frumefni,
  n - fjölda PI.

gæði þáttur

Það er annar mikilvægur magn einkenna útlínur verksins - gæði þáttur. Til þess að skilja hvað það er, þá ættir þú að vísa í þessu ferli sem Ómun. Þetta fyrirbæri, sem amplitude verður hámarks afl við stöðugt gildi, sem er sveifla stuðning. Ómun getur útskýrt með einföldu dæmi: ef þú byrjar að ýta á gangi í takt við tíðni þeirra, munu þeir verða hraðari og þeirra "amplitude" mun aukast. En ef þú ekki ýta ekki beat, munu þeir hægja á sér. Á Ómun, oft dreifir mikið af orku. Til þess að vera fær um að reikna út verðmæti tap, fundið við breytu svo sem gæðum þáttur. Það er stuðullinn jafngildir hlutfallinu af orku, sem staðsett er í kerfinu, til að Tjón í einn hring í rásinni.

hringrás gæði þáttur er reiknað út samkvæmt eftirfarandi formúlu:

• Q = (W ₀ x w) / P, þar sem
  W ₀ - hermutíðninni of sveiflur;
  W - orkuna geymda í titringur kerfi;
  P - máttur dreifing.

Þessi færibreyta - dimensionless síðan reyndar sýnir orku hlutfall: Geymt í varið.

Hvað er tilvalin sveiflast hringrás

Fyrir betri skilning á þeim ferlum í kerfinu eðlisfræði kom upp með svokölluðum hugsjón sveiflu- hringrás. Þetta er stærðfræðilega líkan representing the hringrás sem kerfi með núll mótstöðu. Í henni eru ódeyfðar harmonic sveiflur. Þetta líkan gerir til að fá nokkurn veginn út formúla útreikningum hringrás breytur. Einn af þessum þáttum - heildarorkuinnihaldi:

• W = (L * I ²⁾ / 2.

Slík einföldun mjög hraða útreikninga og látið meta hringrás einkenni með forstilltu einkenni.

Hvernig virkar það?

All sveifluorka hringrás starfsleyfi hringrás má skipta í tvo hluta. Nú munum við sjá nákvæmlega á ferli sem eiga sér stað í hverjum hluta.

• Í fyrsta áfanga plata þétti, innheimt jákvæð, byrjar að losa, flutningur núverandi í rásinni. Á þessum tímapunkti, núverandi fer frá jákvætt við neikvæða hleðslu, en liggur í gegnum spólu. Þar af leiðandi, eiga sér stað raf titringur í rásinni. Núverandi liggur í gegnum spólu, flytur það til annarrar plötu og gjöld það jákvætt (en fyrsta rafskaut, sem núverandi er gengu, neikvætt hlaðnar).
• Seinni áfanga fer fram beint Mótstæða ferlið. Núverandi fer frá jákvæðu plötunni (sem í upphafi var neikvætt) í neikvæðar, sem liggur aftur í gegnum spólu. Og allir gjöld falla í stað.

Hringrás er endurtekin eins lengi og þétti er innheimt. Í fullkominni resonant hringrás þetta ferli er óendanlegur, og hið raunverulega vald tap er óhjákvæmilegt vegna ýmissa þátta: hita sem á sér stað vegna þess að tilvist viðnám í rásinni (Joule hita), og þess háttar.

Útfærslur hringrás hönnun

Auk þess að einfalda hringrás "spólu-þétti" og "spólu-viðnám-þétti", það eru aðrir valkostir, nota sem grundvöll slátt hringrás. Þetta til dæmis, af hliðtengdri rás sem er einkennist af því að það er þáttur hringrás (því eins og það er til staðar eitt og sér, að það væri í sér raðtengingu og sem var lýst í umfjöllun).

Það eru einnig aðrar gerðir af byggingu, þar á meðal ýmsar rafmagns íhlutum. Til dæmis, er hægt að tengja við net smári sem mun opna og loka rásinni með tíðni jöfn oscillation tíðni hringrás. Þannig að kerfið mun setja ódeyfðar sveiflur.

Ef oscillation hringrás er notað?

The þekki okkur notkun efnisþátta rásinni - það electromagnets. Þeir, aftur á móti, eru notuð í kallkerfi kerfi, mótorar, skynjara, og mörgum öðrum minna hefðbundnum sviðum. Annað forrit - oscillator. Í raun er það notkun á brautinni er mjög kunnugleg okkur: í þessu formi, er hún notuð í örbylgjuofni til að búa til bylgjur í farsíma og þráðlaus samskipti að senda upplýsingar um fjarlægð. Allt þetta er vegna þess að sveiflur rafsegulbylgjur má umrita í dulmál á þann hátt að það verður að vera hægt að senda upplýsingar yfir lengri vegalengdir.

Inductor sjálft er hægt að nota sem þáttur fyrir spenni, tveir vafningum með mismunandi fjölda vafningar geta fara í gegnum rafsegulsvið hleðslu þeirra. En eins og spólur eiginleika mismunandi, og núverandi tölur í tveimur rásum, sem eru tengd við tvo spanstuðul breytileg. Þannig getur einn umbreyta spennu straumur, segja 220 volt í núverandi með spennu 12 volt.

niðurstaða

Við nákvæma regluna um titrandi hringrás og hver hluti fyrir sig. Við lærðum að titrandi brautinni - tæki sem ætlað er að búa til rafsegulbylgjur. Hins vegar er þetta aðeins grunnatriði flókin búnað af þessu, virðist einföld atriði. Frekari upplýsingar um ranghala brautinni og hluti hennar getur verið frá sérhæfðum bókmenntum.