Силовая электроника — элементы линейных цепей

Элементы линейной цепи относятся к компонентам электрической цепи, которые демонстрируют линейную зависимость между входным током и выходным напряжением. Примеры элементов с линейными цепями включают:

  • Резисторы
  • Конденсаторы
  • Индукторы
  • Трансформаторы

Чтобы лучше понять элементы линейной схемы, необходим анализ резисторных элементов.

Резисторы

Резистор – это устройство, в котором поток электрического тока ограничен, что приводит к преобразованию энергии. Например, когда электричество проходит через лампочку, электричество преобразуется в другую форму энергии, такую ​​как тепло и/или свет. Сопротивление элемента измеряется в омах (Ом).

Мера сопротивления в данной цепи определяется как —

где R − сопротивление; ρ − удельное сопротивление; L − длина провода; а также A − площадь поперечного сечения провода

Символ различных резисторов

резистор
Переменный резистор
потенциометр

Конденсаторы

Конденсатор относится к электрическому устройству, состоящему из двух проводящих материалов (также известных как пластины), разделенных изолятором, известным как диэлектрик. Он использует электрическое поле для хранения электрической энергии. Электрическое поле создается, когда конденсатор подключен к батарее, в результате чего на одной пластине накапливаются положительные электрические заряды, а на другой – отрицательные.

Когда энергия накапливается в электрическом поле конденсатора, процесс называется зарядкой, а когда энергия удаляется, процесс называется разрядкой. Уровень электрической энергии, хранящейся в конденсаторе, называется емкостью и измеряется в фарадах (Ф). Один фарад равен одному кулону на единицу вольта, равному 1 C/V.

Разница между конденсатором и батареей заключается в том, что конденсатор хранит электрическую энергию, а батарея хранит химическую энергию и высвобождает энергию с медленной скоростью.

Символ различных конденсаторов

Различные символы конденсатора приведены в таблице ниже.

Фиксированный конденсатор
Конденсатор переменной емкости
Поляризованный конденсатор

Индукторы

Индукторы представляют собой электронные устройства, использующие магнитное поле для накопления электрической энергии. Простейшая форма катушки индуктивности представляет собой катушку или провод в форме петли, где индуктивность прямо пропорциональна количеству петель в проводе. Кроме того, индуктивность зависит от типа материала провода и радиуса петли.

При определенном количестве витков и размере радиуса только воздушный сердечник может дать наименьшую индуктивность. Диэлектрические материалы, которые служат той же цели, что и воздух, включают дерево, стекло и пластик. Эти материалы помогают в процессе намотки катушки индуктивности. Форма обмоток (бублик), а также ферромагнитные вещества, например железо, увеличивают общую индуктивность.

Читайте также:
Светодиодная линейка™

Количество энергии, которое может хранить индуктор, называется индуктивностью. Измеряется в Генри (H).

Символ различных индукторов

Фиксированный индуктор
Переменный индуктор

Трансформаторы

Это относится к устройству, которое изменяет энергию с одного уровня на другой посредством процесса, известного как электромагнитная индукция. Обычно он используется для повышения или понижения напряжения переменного тока в приложениях, использующих электроэнергию.

При изменении тока на первичной стороне трансформатора на его сердечнике создается переменный магнитный поток, который распространяется на вторичные обмотки трансформатора в виде магнитных полей.

Принцип действия трансформатора основан на законе электромагнитной индукции Фарадея. Закон гласит, что скорость изменения потока связи во времени напрямую связана с ЭДС, индуцируемой в проводнике.

Трансформатор состоит из трех основных частей —

Символ Трансформера

Дополнительные устройства

Электромагнитные устройства

Концепция электромагнетизма широко используется в технике и применяется в двигателях, генераторах и электрических звонках. Например, в дверном звонке электромагнитный компонент притягивает хлопушку, которая ударяет в звонок и заставляет его звонить.

Контроллеры

Контроллеры — это устройства, которые получают электронные сигналы, передаваемые от измеряемой переменной в процессе, и сравнивают полученное значение с заданной точкой управления. Он использует цифровые алгоритмы для корреляции и сравнения функций.

Датчики

Датчики используются для определения тока, который постоянно изменяется для обеспечения обратной связи в целях управления. Измерение тока позволяет добиться плавной и точной работы преобразователя. Датчики тока имеют решающее значение в преобразователях, так как информация в параллельных или многофазных преобразователях легко распределяется.

Фильтры

Электронные фильтры также используются для обработки сигналов с целью удаления нежелательных частот. Они представляют собой аналоговые схемы и существуют либо в активном, либо в пассивном состоянии.

Классификация элементов схемы

A элемент схемы является основным строительным элементом электрической цепи. По сути, элемент цепи представляет собой математическую модель электрического устройства, которая характеризуется соотношением между напряжением и током. Элемент схемы является самой элементарной частью схемы, поэтому его нельзя дополнительно разделить на подкомпоненты. Типичными примерами элементов схемы являются резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы, источники энергии и т. д.

Читайте также:
Укладка полов по диагонали - Fine Homebuilding

Типы элементов схемы

В зависимости от поведения в цепи элементы электрической цепи можно разделить на следующие типы:

  • Активные элементы
  • Пассивные элементы
  • Односторонние элементы
  • Двусторонние элементы
  • Линейные элементы
  • Нелинейные элементы
  • Сосредоточенные элементы
  • Распределенные элементы

Прочитайте эту статью, чтобы узнать больше о каждом из этих элементов схемы.

Активные элементы

Типы элементов схемы, которые передают мощность в цепь или обеспечивают усиление мощности в цепи, называются активные элементы. Источники энергии, такие как источники напряжения или источники тока, являются примерами активных элементов. Полупроводниковые устройства, такие как транзисторы, операционные усилители и т. д., также считаются активными элементами схемы, поскольку эти устройства могут обеспечивать усиление мощности в цепи.

Другими словами, активным элементом является элемент, у которого характеристическая кривая iv имеет отрицательный наклон, т. е. выражение мощности элемента имеет отрицательный знак. Рисунок 1 показывает iv Кривая активных элементов.

Пассивные элементы

Элемент электрической цепи, который поглощает электрическую энергию, но не может отдавать энергию цепи, называется пассивный элемент. Другими словами, элемент цепи называется пассивным, если его iv кривая имеет положительный наклон. Рисунок 2 показывает iv кривая пассивных элементов цепи.

Пассивная цепь может либо преобразовывать, либо накапливать подведенную к ней электрическую энергию. Примерами пассивных элементов являются резистор, катушка индуктивности, конденсатор, трансформатор и т. д.

Односторонние элементы

Элемент цепи, для которого соотношение между напряжением и током различно для разных направлений тока, называется односторонний элемент. Рисунок 3 показывает iv характеристика односторонних элементов цепи. Полупроводниковый диод, светодиоды и т. д. являются примерами односторонних элементов схемы.

Следовательно, для односторонних элементов зависимость реакции на возбуждение зависит от направления приложенного возбуждения, из-за чего они ведут себя по-разному в разных направлениях.

Двусторонние элементы

Элемент цепи, для которого зависимость напряжения от тока одинакова для тока, протекающего в разных направлениях, называется двусторонний элемент. Таким образом, билатеральный элемент имеет отношение между реакцией на возбуждение, которое не зависит от направления приложенного возбуждения. Следовательно, двусторонние элементы ведут себя одинаково в любом направлении протекания тока.

Например, если к резистору приложено напряжение V вольт, то ток через резистор всегда будет V/R независимо от направления приложенного напряжения. Таким образом, примерами двусторонних элементов являются резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы.

Читайте также:
Как выращивать и ухаживать за апельсиновым жасмином

Линейные элементы

Элемент цепи – это линейный элемент если это следует за обоими гомогенность и аддитивность свойства связи между напряжением и током. Для линейного элемента отклик прямо пропорционален приложенному возбуждению. Это означает, что если возбуждение линейного элемента удваивается, отклик также должен быть удвоен.

Математически линейный элемент цепи — это элемент, отклик которого на отношение возбуждения может быть выражен с помощью линейного дифференциального уравнения. Примерами элементов линейной схемы являются чистый резистор, катушка индуктивности и конденсатор.

Нелинейные элементы

Элемент схемы, который не следует свойствам однородности и аддитивности для связи между возбуждением и откликом, называется нелинейный элемент. Таким образом, говоря простыми словами, элемент схемы, который не является линейным, является нелинейным элементом схемы.

В случае нелинейного элемента цепи отклик не прямо пропорционален приложенному возбуждению. Примерами нелинейных элементов схемы являются диоды и другие полупроводниковые устройства. Для диода, когда приложенное напряжение меньше напряжения включения, ток через диод практически равен нулю. Однако, если приложенное напряжение превышает напряжение отключения, ток через диод становится чрезмерно высоким. Таким образом, диод является нелинейным элементом цепи.

Сосредоточенные элементы

Когда физический размер элемента схемы мал по отношению к длине волны сигнала, это называется сосредоточенный элемент. Таким образом, сосредоточенные элементы — это элементы, которые являются чистыми и физически разделимыми. Чистые резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы являются примерами элементов с сосредоточенными параметрами.

Распределенные элементы

Когда физический размер элемента схемы порядка одной длины волны, его называют распределенный элемент. Следовательно, распределенные элементы не являются чистыми и физически разделимыми, вместо этого они распределены по всей длине цепи. Линии электропередачи являются примерами распределенных элементов.

Заключение

В предыдущих разделах этой статьи мы обсудили различные типы элементов схемы. Эта классификация элементов основана на их поведении в цепи. Из приведенного выше обсуждения мы можем указать на некоторые важные выводы, а именно:

Каждый линейный элемент должен обладать свойством двунаправленности.

Если наклон iv кривая в любой точке отрицательна, то элемент схемы является активным элементом, в противном случае он является пассивным элементом.

Читайте также:
Типы лестниц | 14 различных типов лестниц | фойе

Если характеристическая кривая элемента одинакова в противоположных квадрантах, то элемент является двунаправленным, в противном случае это однонаправленный элемент.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: