למדו את היסודות: התנגדות, תגובת אינדוקטיבית, תגובת קיבולית ועכבה
בהנדסת חשמל, מתקיימים לעתים קרובות מגוון כמויות פיזיות, כולל התנגדות, תגובת אינדוקטיבית, תגובה קיבולית ועכבה.לעיתים קרובות נצפה המעגל כמתנגד, אינדוקטיבי וקיבול.בתנאים ספציפיים, המעגל עשוי להציג גם מצב מהדהד.בדיון הבא, נשווה וננגד את הווריאציות והקשרים בין הכמויות הפיזיות הללו לבין המאפיינים שמציגים המעגל עם שילובם.
הִתנַגְדוּת
זרימת החשמל באמצעות מוליך נתקלת בהתנגדות, שהיא מדד להתנגדותו של המוליך.חסימה גדולה יותר גורמת להתנגדות רבה יותר, ואילו חסימה קטנה יותר מניבה פחות התנגדות.בעוד שכל החומרים מראים התנגדות, קיימות רמות שונות, ומשפיעות על יכולתם להכשיל זרם חשמלי.מבודדים רגילים לבודד מוליכים ולהגן מפני הלם חשמלי בגלל היכולת המעולה שלהם לחסום זרם.לעומת זאת, מוליכי -על מציגים כמעט אפס התנגדות.
הנגדים מתוארים לרוב על ידי האות R וההתנגדות היא מאפיין מהותי של המוליך עצמו, ללא תלות בגורמים חיצוניים.במילים אחרות, ברגע שמיוצר נגד, ערך ההתנגדות שלו מוגדר ונשאר לא מושפע מגורמים חיצוניים.זה מכונה חוק ההתנגדות ובא לידי ביטוי על ידי הנוסחה הבאה:
R = ρl/s
ρ—— ההתנגדות של החומר המשמש לייצור הנגד, היחידה הבינלאומית היא OHM · מטר (ω · m);
L - - אורך החוט שנפצע לנגד, היחידה הבינלאומית היא מטרים (M);
S—— שטח חתך הרוחב של החוט שנפצע לנגד, היחידה הבינלאומית היא מ"ר (מ"ר);
R— - ערך התנגדות, היחידה הבינלאומית היא אוהם, המכונה אוהם (Ω).
ההתנגדות של נגדי זהה הן במעגלי AC והן ב- DC ואינה משתנה עם שינויים בתדר אספקת החשמל.
הִתנַגְדוּת
במעגל AC, סליל המשרן מתנגד לזרם באמצעות תגובתו האינדוקטיבית.ניתן לחשב את גודל התגובה האינדוקטיבית באמצעות הנוסחה הבאה.
Xl = ωl = 2πfl
XL הוא התגובה האינדוקטיבית, ביחידות בינלאומיות של אוהם (Ω);
ω הוא התדר הזוויתי של זרם חילופין (AC), היחידה הבינלאומית היא RAD/S (RAD);
F הוא התדירות של זרם מתחלף, היחידה הבינלאומית היא Hertz (HZ);
L הוא השראות של סליל המשרן, היחידה הבינלאומית היא הנרי (ח).
ברור שגודל התגובה האינדוקטיבית תלוי לא רק במקדם שלו (L), אלא גם בתדר הזוויתי הזרם המתחלף חיצוני (Ω) או בתדר (F).
ככל שהשראות L גבוה יותר של סליל משרן גבוה יותר, כך התגובה האינדוקטיבית גדולה יותר.
באופן דומה, ככל שהתדר הזוויתי גבוה יותר Ω או תדר F של הזרם המתחלף, כך התגובה האינדוקטיבית גבוהה יותר.לסליל המשרן מאפיין לאפשר תדרים נמוכים לעבור תוך הפריע לתדרים גבוהים.
בהנחה של- DC יש תדר של אפס, התגובה האינדוקטיבית היא גם אפס ללא חסימה ל- DC.
התנגדות לקיבולת
במעגל AC, ההשפעה המכשילה של קבלים על זרימת הזרם היא תגובת קיבולית.גודל התגובה הקיבולית בא לידי ביטוי על ידי הנוסחה כדלקמן:
Xc = 1/ ωc mount
XC הוא התגובה הקיבולית באוהם (ω);
Ω הוא התדר הזוויתי של זרם מתחלף, ברדיאנים בשנייה (RAD/S);
F הוא התדירות של זרם מתחלף, היחידה הבינלאומית היא Hertz (HZ);
C הוא קיבולו של הקבל, היחידה הבינלאומית לפארד (ו).
ברור שגודל ההתנגדות הקיבולית אינו קשור רק לגורם שלה (C), אלא גם לתדר הזוויתי (Ω) או לתדר (F) של זרם ה- AC החיצוני.
ככל שהקיבול C גדול יותר של הקבל גדול יותר, כך התגובה הקיבולית קטנה יותר.
ככל שהתדר הזוויתי גבוה יותר או תדר F של הזרם המתחלף, כך התגובה הקיבולית קטנה יותר, כך עכבה של הזרם המתחלף, כלומר הקבל יש עמידות בתדר גבוה למאפייני תדר נמוך.
תדר DC שאנו יכולים לחשוב עליו כאפס, ולכן העכבה הקיבולית היא אינסופית, העכבה של DC היא גם אינסופית, שהיא הקבל יש מאפיינים של בידוד של זרם ישיר AC.
עַכָּבָּה
במעגל עם התנגדות, השראות וקיבול, ההתנגדות לזרם מתחלף נקראת עכבה.עכבה נכתבת לעתים קרובות כ- Z. היחידה הבינלאומית של עכבה היא ה- OHM (Ω).
עכבה מורכבת מהתנגדות, השראות וקיבול, אך אינה תוספת פשוטה של השלושה.עבור מעגל נתון, עכבה אינה קבועה, אלא משתנה בתדירות.
להלן מתאר סדרות ומעגלים מקבילים המורכבים מהתנגדות, השראות וקיבול, גודל עכבתם ואופי המעגל.
מעגל סדרת RLC
מעגל סדרת RLC
המעגל מוצג למעלה.
מכיוון ש- R, L ו- C נמצאים בסדרה, הזרמים הזורמים דרך R, L ו- C זהים הם i.
עכבה, מתח וכוח קשורים למשולש המוצג להלן.
קשר בין עכבה, מתח וכוח
כאשר Z הוא העכבה המוחלטת של חיבור סדרת RLC, xlc = xl-xc, הוא התגובה האינדוקטיבית והקיבולית המסונתזת;U הוא המתח הכולל של חיבור סדרת RLC, ulc = ul-uc, הוא המתח על השראות וקיבול מתח מסונתז;S הוא העוצמה לכאורה של מעגל סדרת RLC, היחידה הבינלאומית של וולט-אמפר (VA), QLC = QL-QC הוא הכוח המגיב על השראות QL הוא הכוח המגיב המסונתז עם הכוח המגיב QC על הקבל, וכיהיחידה הבינלאומית של כוח תגובתי מוציאה (VAR);P הוא הכוח הפעיל, והיחידה הבינלאומית היא וואט (W).
הזווית ϕ בין z/u/s ו- r/ur/p היא זווית גורם ההספק.
כאשר xlc = xl-xc> 0, או שהתגובה האינדוקטיבית xl גדולה יותר מהתגובה הקיבולית xc, המתח המחולק על ידי המשרן גדול מהמתח המחולק על ידי הקבל, והמעגל אינדוקטיבי, ומשולש המעגל האינדוקטיבי הואמוצג להלן:
משולש מעגלים אינדוקטיבי
כאשר xlc = xl-xc<0, or the inductive reactance XL is less than the capacitive reactance XC, the voltage divided by the capacitor is greater than the voltage divided by the inductor, and the circuit is capacitive, and the capacitive circuit triangle is shown below:
משולש מעגל קבלים
כאשר xlc = xl-xc = 0, או העכבה האינדוקטיבית xl שווה לתיקון הקיבולי Xc, המעגל מתנגד והמעגל עובר תהודה סדרתית, ובשלב זה העכבה הכוללת, z = r, הוא המצב של הכי פחות עכבהלמעגל סדרת RLC.באמצעות נקודה זו, במעגלים אלקטרוניים, סדרת RLC לביצוע מלכודת תדר מסוימת, כלומר בסביבת תדר מסוים, עכבה של המלכודת לתדר הקטן ביותר, ובכך עוקפים את האות בסמוך לתדר.
העקומה האופיינית של המלכודת מוצגת להלן, כאשר f = f0, מתרחשת תהודה סדרה, z = r, והעכבה ממוזערת.
עקומות מאפיינות של מלכודות
מעגל מקביל RLC
מעגל מקביל RLC
המעגל מוצג למעלה.
מכיוון ש- R, L ו- C מחוברים במקביל, המתחים המופעלים על R, L ו- C הם זהים כולם u.המתח של R, L ו- C זהה.
עכבה, זרם וכוח קשורים למשולש המוצג להלן.
קשר בין עכבה, זרם וכוח
כאשר Z הוא העכבה הכוללת של המעגל המקביל RLC, 1/xlc = 1/xl-1/xc;I הוא הזרם הכולל של המעגל המקביל RLC, ILC = IL-IC, הזרם המסונתז על ידי הזרם הזורם דרך המשרן והזרם הזורם דרך הקבל;S הוא העוצמה לכאורה של המעגל המקביל RLC, היחידה הבינלאומית של וולט-אמפר (VA) ו- QLC = QL-QC היא הכוח המגיב של הכוח המגיב על המשרן, QL והעוצמה המגיבה המסונתזת על ידי הכוח המגיבעל הקבל, והיחידה הבינלאומית של כוח תגובתי מוציאה (VAR);P הוא הכוח הפעיל, היחידה הבינלאומית של וואטס (W).QC הכוח המגיב המסונתז מהכוח המגיב QC על הקבל, היחידה הבינלאומית של כוח תגובתי מוציאה (VAR);P הוא הכוח הפעיל, היחידה הבינלאומית היא וואט (W).
הזווית ϕ בין (1/z)/i/s ו- (1/r)/ir/p היא זווית גורם הכוח.
כאשר 1/xlc = 1/xl-1/xc> 0, או כאשר התגובה הקיבולית xc גדולה יותר מהתגובה האינדוקטיבית xl, הזרם הזורם דרך המשרן גדול מהזרם הזורם דרך הקבל, והמעגל הוא חשמליאינדוקטיבי, ומשולש המעגל האינדוקטיבי מוצג להלן:
משולש מעגלים אינדוקטיבי
כאשר 1/xlc = 1/xl-1/xc<0, or the inductive reactance XL is greater than the capacitive reactance XC, the current flowing through the capacitor is greater than the current flowing through the inductor, and the circuit is capacitive, and the capacitive circuit triangle is shown below:
קשר בין עכבה, זרם וכוח
כאשר xlc = xl-xc = 0, או העכבה האינדוקטיבית xl שווה לתעכבת הקיבולת xc, המעגל מתנגד, המעגל מתרחש בתהודה מקבילה, בשלב זה, העכבה הכוללת z = r, עבור המעגל המקביל RLC המקבילעכבה מצב מקסימאלי.בעזרת נקודה זו, במעגלים אלקטרוניים, RLC במקביל לביצוע בורר תדר תדר מסוים, כלומר בסביבת תדר מסוים, בורר התדרים של עכבת התדר הוא הגדול ביותר, הסלקטיביות הטובה ביותר לאותות בסמוך לתדר.
זה מכסה את הכל במאמר זה.אם יש לך שאלות, אנא אל תהסס צור קשרוallelcoelec ישיב לך מייד.