Согласованный режим работы электрической цепи, согласование источника и нагрузки

Резистор в качестве «миротворца»

Что будет, если в электронике каждый радиоэлемент будет враждовать с другим радиоэлементом? Или каскад будет воевать с каскадом? Тогда ни одна аппаратура не заработает. Поэтому, задача электронщика не просто подобрать радиоэлементы и спаять их, но и сделать так, чтобы все они дружили  друг с другом и работали единой командой, выполняя определенную функцию.

Как  раз для этих целей миротворцем в радиоэлектронике является самый простой и самый часто используемый радиоэлемент  — резистор. Откройте любую схему или посмотрите на любую плату и увидите множество резисторов. Но почему именно резистор считается самым распространенным радиоэлементом на платах?

Все радиоэлементы имеют какое-то свое сопротивление, и у всех оно проявляется по разному. У некоторых радиоэлементов в состоянии покоя сопротивление может быть одно, а в рабочем состоянии — совсем другое. Некоторые радиоэлементы могут менять свое значение сопротивления  в зависимости от напряжения, силы тока, температуры, солнечного света и тд. Для того, чтобы согласовать работу этих различных радиоэлементов как раз используют резисторы.

Неэлектрические примеры [ править ]

Акустика править

Подобно линиям электропередачи, существует проблема согласования импеданса при передаче звуковой энергии из одной среды в другую. Если акустическое сопротивление двух сред сильно различается, большая часть звуковой энергии будет отражаться (или поглощаться), а не передаваться через границу. Гель, используемый в медицинской ультрасонографии, помогает передавать акустическую энергию от датчика к телу и обратно. Без геля несоответствие импеданса между датчиком и телом и разрыв между воздухом и телом отражает почти всю энергию, оставляя очень мало для попадания в тело.

Кости в среднем ухе обеспечивают согласование импеданса между барабанной перепонкой (на которую действуют колебания воздуха) и заполненным жидкостью внутренним ухом.

Рупоры в акустических системах используются как трансформаторы в электрических цепях, чтобы согласовать импеданс преобразователя с импедансом воздуха. Этот принцип используется как в рупорных громкоговорителях, так и в музыкальных инструментах. Поскольку импедансы большинства драйверов плохо согласуются с импедансом свободного воздуха на низких частотах, корпуса громкоговорителей спроектированы таким образом, чтобы согласовывать импеданс и минимизировать деструктивные фазовые компенсации между выходом из передней и задней части диффузора динамика. Громкость звука, производимого в воздухе из громкоговорителя , напрямую связана с отношением диаметра громкоговорителя к длине волны производимого звука: громкоговорители большего размера могут воспроизводить более низкие частоты на более высоком уровне, чем громкоговорители меньшего размера. ЭллиптическийДинамики представляют собой сложный корпус, действующий как большие динамики в продольном направлении и маленькие динамики в поперечном направлении. Согласование акустического импеданса (или его отсутствие) влияет на работу мегафона , эхо и звукоизоляцию .

Оптика править

Аналогичный эффект возникает, когда свет (или любая электромагнитная волна) попадает на границу раздела двух сред с разными показателями преломления . Для немагнитных материалов показатель преломления обратно пропорционален характеристическому импедансу материала. Оптическое или волновое сопротивление (которое зависит от направления распространения) может быть вычислено для каждой среды, и может быть использовано в уравнении отражения линии передачи

r=Z2−Z1Z1+Z2{\displaystyle r={Z_{2}-Z_{1} \over Z_{1}+Z_{2}}}

для расчета коэффициентов отражения и передачи для интерфейса. Для немагнитных диэлектриков это уравнение эквивалентно уравнениям Френеля . Нежелательные отражения можно уменьшить за счет использования антибликового оптического покрытия .

Механика править

Если тело массы m упруго сталкивается со вторым телом, максимальная передача энергии второму телу происходит, когда второе тело имеет ту же массу m . При лобовом столкновении равных масс энергия первого тела будет полностью передана второму телу (как , например, в колыбели Ньютона ). В этом случае массы действуют как «механические сопротивления» [ сомнительно — обсудить ], которые должны быть согласованы. Если и — массы движущегося и неподвижного тел, а P — импульс системы (который остается постоянным на протяжении всего столкновения), то энергия второго тела после столкновения будет равна Em1{\displaystyle m_{1}}m2{\displaystyle m_{2}}2 :

E2=2P2m2(m1+m2)2{\displaystyle E_{2}={\frac {2P^{2}m_{2}}{(m_{1}+m_{2})^{2}}}}

которое аналогично уравнению передачи мощности.

Эти принципы полезны при применении высокоэнергетических материалов (взрывчатых веществ). Если заряд взрывчатого вещества помещается на цель, внезапное высвобождение энергии заставляет волны сжатия распространяться через цель радиально от контакта точечного заряда. Когда волны сжатия достигают областей с высоким рассогласованием акустического импеданса (например, противоположной стороны мишени), волны растяжения отражаются назад и вызывают скалывание . Чем больше несоответствие, тем сильнее будет эффект смятия и растрескивания. Заряд, инициированный против стены с воздухом позади нее, нанесет ей больше повреждений, чем заряд, инициированный против стены с почвой позади нее.

Режимы работы электрической цепи

Известно, что электрическая цепь – это совокупность определённых устройств, которые обеспечивают постоянное, непрерывное прохождение электрического тока. Работа цепи невозможна, если в ней отсутствуют какие-либо элементы; в обязательном порядке должны присутствовать как источники энергии, так и её проводники, а приёмники, как правило, — это основные устройства, образующие данную цепь. Если учесть, что в электрической цепи встречаются различные элементы, которые делятся на три основные группы: источники энергии, проводники тока и приёмники, т. е., те элементы, которые питаются от тока и преобразуют энергию в другие её виды, то можно предположить, что существует и различные режимы работы электрических цепей.Основные режимы работы электрических цепейКак уже было сказано ранее, любая электрическая цепь может иметь довольно сложную структуру, зависящую от количества элементов в ней и её разветвлённости. Всё это приводит к тому, что цепь может работать в различных режимах. Выделяют три основных режима работы: нагрузочный (или согласованный), режим короткого замыкания, а также режим холостого хода. Они отличаются друг от друга нагрузкой на электрическую цепь. Также можно выделить номинальный режим работы. В этом режиме работы все устройства в цепи работают при условиях, указанных для них как оптимальные. Эти характеристики прописываются производителем в паспортных данных при изготовлении устройства на заводе.Нагрузочный, или согласованный режим работы. Если к источнику энергии в электрической цепи подключается какой-либо приёмник, то он обладает неким сопротивлением. Таким приёмником может быть любое устройство, например электрическая лампочка.Если есть напряжение, то действует закон Ома, таким образом, ЭДС источника получается из суммы напряжений внешнего участка цепи и на внутреннем сопротивлении источника. Падение напряжение во внешней цепи будет равным напряжению на зажимах источника. Оно зависит от нагрузочного тока: чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше ток и, соответственно, меньше напряжение на зажимах источника питания цепи.Другими словами можно сказать, что нагрузочный или согласованный режим работы представляет собой режим, при котором происходит передача нагрузки повышенной мощности от источника. В этом режиме сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника, при этом расходуется максимальная мощность.Однако, такой режим не рекомендуется использовать, так как при длительном превышении номинальных значений устройства могут выйти из строя.Режим работы холостого хода. Этот режим работы электрической цепи характеризует разомкнутое её состояние – ток отсутствует, и все элементы отключены от источника питания. В таком состоянии цепи внутреннее падение напряжение равно нулю, а напряжение на зажимах источника питание совпадает с ЭДС источника.Т. е., можно сказать, что режим холостого хода характеризует электрическую цепь, когда она находится в разомкнутом состоянии, а сопротивление нагрузки отсутствует полностью или отключено. Такое состояние цепи можно использовать для измерения ЭДС источника питания.Режим короткого замыкания. Этот режим работы считается аварийным, электрическая цепь не может работать нормально. Короткое замыкание возникает при соединении двух различных точек цепи, разница потенциалов которых отличается. Такое состояние не предусмотрено изготовителем устройства и нарушает его нормальную работу.В этом режиме работы зажимы источника энергии замкнуты проводником («закорочены»), при этом его сопротивление близко к нулю. Часто, короткое замыкание происходит в тех случаях, когда соединяются два провода, которые связывают между собой источник и приёмник в цепи, как правило, их сопротивление незначительно, так что его можно назвать нулевым.При возникновении режима короткого замыкания, ток в цепи значительно превышает номинальные значения (из-за отсутствия сопротивления). Это может привести в непригодное состояние источник энергии и приёмники в электрической цепи. В некоторых случаях это является результатом неправильных действий со стороны персонала, работающего с электротехническим оборудованием.

Популярные статьи  Как проверять конденсаторы мультиметром?

Советуем изучить — Программируемые реле времени

Шаг 3

Исторически для машинных генераторов настройка сводилась к попыткам добавления необходимого количества конденсаторов, для того чтобы получить коэффициент мощности cos φ = 1 или нулевой сдвиг фаз по приборам на панели управления. При использовании полупроводниковых источников питания зачастую работа осуществляется на мощности, меньшей, чем номинальная, и любая индуктивность, добавленная в соединительные провода, приводит к изменению коэффициента мощности. Часто реактивные элементы, расположенные в источнике питания, должны рассматриваться как часть настраиваемой цепи. При детализации рассмотрения необходимо отметить, что любой тип источника питания имеет допуски на параметры, изменение которых нежелательно, так как может привести к ограничению мощности, передаваемой в заготовку. Перед покупкой источника питания рекомендуется проконсультироваться с производителем, имеются ли в наличии дополнительные конденсаторы. Многие пользователи, приобретя источник питания мощностью 150 кВт, смогли получить от него максимальную мощность нагрузки 90 кВт. На рис. 4 показана типичная регулировочная кривая для преобразователя с регулировкой частоты, работающего на параллельный контур. Этот тип источника питания очень часто запускается с низкой частоты, так называемого низкочастотного ограничения, и начинает изменять частоту до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уровень мощности или ее предельно возможное значение. Как правило, существуют ограничение по высокой частоте, фазе или минимальному значению полного сопротивления, ограничение выходного напряжения, ограничение выходного тока, ограничение максимальной мощности и т. д.

Одним из осложнений, которое может возникнуть в результате рассогласования нагрузки, является увеличение частоты выше резонансной. Это приводит к осложнению регулирования нагрузочного контура. Это нормально в режиме, когда увеличение частоты приводит к увеличению выходной мощности. Однако возникают ситуации, когда мощность может уменьшаться при увеличении частоты при частотах выше резонансной. При этом повышение частоты будет осуществляться до тех пор, пока не будет достигнуто ее предельное значение. Эта ситуация классифицируется как «перескакивание горба». Средством против этого в основном является уменьшение величины компенсирующего конденсатора или изменение индуктивности, приводящее к увеличению резонансной частоты. Для источников питания, в которых применяется емкость для последовательной компенсации, «перескакивание горба» происходит в случае, когда величина последовательной емкости очень мала для паспортной мощности источника питания. Регулируя величину компенсирующего конденсатора и число витков трансформатора, возможно сместить кривую, приведенную на рис. 4, влево или вправо, для того чтобы исключить режимы с ограничением параметров источника питания. Выделяемая в нагрузке мощность показана на кривой, и, если кривая смещена слишком далеко влево, перегрузку по мощности можно получить без управления регулятором мощности. Многие полупроводниковые преобразователи не запускаются на нулевой мощности, даже если регулятор мощности установлен на нулевое значение.

Ведомые током источники питания работают на параллельный контур, осуществляя подстройку на резонансную частоту нагрузки за счет изменения фазы. К сожалению, проблема согласования продолжает существовать. Во многих ведомых током установках максимально допустимый ток только незначительно выше, чем получаемый для этой установки при коэффициенте мощности, соответствующем полному выходному напряжению. Это означает, что если полное сопротивление нагрузочного контура не подобрано точно, полный ток и полное напряжение источника питания не обеспечат на нагрузке полную мощность. Эта ситуация иногда требует установки специальной настроечной шины для подгонки результирующего сопротивления до нужной величины. Если ток в процентах к своей максимальной величине больше, чем напряжение по отношению к максимальной величине, то требуется увеличение индуктивности цепи. В противном случае требуется уменьшение индуктивности. Другое решение обеспечивается, если ведомый током инвертор работает на частоте выше резонансной частоты нагрузочной цепи. Это условие снижает полное сопротивление нагрузки для лучшего согласования с инвертором.

14.Изображение синусоидальных величин в прямоугольной координатах.

Синусоидальные токи и напряжения можно изобразить графически, записать при помощи уравнений с тригонометрическими функциями и представить в виде вращающихся векторов на декартовой или комплексной плоскости.

Запишем синусоидальные напряжения с помощью тригонометрических функций:

Значения в скобках синуса называют фазами синусоид, а значения фазы в начальный момент времени — начальной фазой.

Величина ω называется угловой частотой:

рад/с

При совместном рассмотрении двух синусоидально изменяющихся величин одной частоты разность их фазовых углов, равную разности начальных фаз, называют углом сдвига фаз:

Если α=0, то говорят, что сигналы синфазны, если α=π, то говорят, что сигналы в противофазе. Если α=+π/2 — в квадратуре. Т.е. е2 отстаёт от е1 на угол α.

Источник

Ссылки [ править ]

  • Флойд, Томас (1997), Принципы электрических цепей (5-е изд.), Прентис Холл, ISBN 0-13-232224-2
  • Хейт, Уильям (1989), Engineering Electromagnetics (5-е изд.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-027406-1
  • Каракаш, Джон Дж. (1950), Линии передачи и сети фильтров (1-е изд.), Macmillan
  • Краус, Джон Д. (1984), Электромагнетизм (3-е изд.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-035423-5
  • Садику, Мэтью NO (1989), Элементы электромагнетизма (1-е изд.), Saunders College Publishing, ISBN 0030134846
  • Stutzman, Warren L .; Тиле, Гэри (2012), Теория и конструкция антенны , John Wiley & Sons, ISBN 978-0470576649
  • Янг, EC (1988), «Теорема максимальной мощности», Словарь электроники Penguin, Penguin, ISBN 0-14-051187-3

6.10. Мощность в цепи синусоидального тока

     Мгновенной мощностью называют произведение
мгновенного напряжения на входе цепи на мгновенный ток.
     Пусть мгновенные напряжение и ток определяются по
формулам:

     Тогда

     Согласованный режим работы электрической цепи, согласование источника и нагрузки 
   (6.23)

     Среднее значение мгновенной мощности
за период

Согласованный режим работы электрической цепи, согласование источника и нагрузки

     Из треугольника сопротивлений ,
     а      .

     Получим еще одну формулу:

Согласованный режим работы электрической цепи, согласование источника и нагрузки.

     Среднее арифметическое
значение мощности за период называют активной мощностью и обозначают
буквой P.
   Эта мощность измеряется в ваттах и характеризует необратимое
преобразование электрической энергии в другой вид энергии, например,
в тепловую, световую и механическую энергию.
     Возьмем реактивный элемент (индуктивность или емкость).
Активная мощность в этом элементе , так
как напряжение и ток в индуктивности или емкости различаются по фазе
на 90o. В реактивных элементах отсутствуют необратимые потери
электрической энергии, не происходит нагрева элементов.
   Происходит обратимый  процесс в  виде обмена
электрической энергией между источником и приемником. Для качественной
оценки интенсивности обмена энергией вводится понятие реактивной мощности
Q.
     Преобразуем выражение :

Популярные статьи  Токопроводящий клей и его использование

Согласованный режим работы электрической цепи, согласование источника и нагрузки

     где
— мгновенная мощность в активном сопротивлении;

     
— мгновенная мощность в реактивном элементе (в индуктивности или в емкости).

   Максимальное или амплитудное значение мощности p2
называется реактивной мощностью

Согласованный режим работы электрической цепи, согласование источника и нагрузки     
,

     где x — реактивное сопротивление
(индуктивное или емкостное).
     Реактивная мощность, измеряемая в вольтамперах реактивных,
расходуется на создание магнитного поля в индуктивности или электрического
поля в емкости. Энергия, накопленная в емкости или в индуктивности,
периодически возвращается источнику питания.
     Амплитудное значение суммарной мощности p = p1
+ p2 называется полной мощностью.
   Полная  мощность,  измеряемая в вольтамперах,
равна произведению действующих значений напряжения и тока:

     
,

     где z — полное сопротивление цепи.

   Полная мощность характеризует предельные возможности источника
энергии. В электрической цепи можно использовать часть полной мощности

,

       где   
— коэффициент мощности или «косинус «фи».

  Коэффициент  мощности  является одной
из важнейших характеристик электротехнических устройств. Принимают специальные
меры к увеличению коэффициента мощности.
      Возьмем треугольник сопротивлений и умножим его
стороны на квадрат тока в цепи. Получим подобный треугольник мощностей
(рис. 6.18).

     Из треугольника мощностей получим ряд формул:

,     
,

             Рис.6.18
                   
                   
                    
   ,      .

     При анализе электрических цепей символическим методом
используют выражение комплексной мощности, равное произведению комплексного
напряжения на сопряженный комплекс тока.
     Для цепи, имеющей индуктивный характер (R-L цепи)

Согласованный режим работы электрической цепи, согласование источника и нагрузки,

       где   
      — комплекс напряжения;

      — комплекс тока;

      — сопряженный комплекс
тока;
      — сдвиг по фазе
между напряжением и током.
     , ток как в R-L цепи,
напряжение опережает по фазе ток.

     Вещественной частью полной комплексной
мощности является активная
мощность.
     Мнимой частью комплексной мощности — реактивная
мощность.
     Для цепи, имеющей емкостной характер (R-С цепи),
. Ток опережает по фазе напряжение.

Согласованный режим работы электрической цепи, согласование источника и нагрузки.

     Активная мощность всегда положительна.
Реактивная мощность в цепи, имеющей индуктивный характер, — положительна,
а в цепи с емкостным характером — отрицательна.

Возможно, вам также будет интересно

Введение В настоящее время ТПЧ являются основным источником электропитания промышленных установок для индукционного нагрева металлов. Сейчас производители и потребители электротермического оборудования в основном определились с типовыми конструкциями ТПЧ, их схемным решением, комплектацией вспомогательным оборудованием, рациональными областями применения, режимами работы и другими техническими характеристиками . В конкурентных условиях определились рациональные технические решения, соответствующие современному уровню развития

Перегрузка по току Токами повреждения называются токи коллектора (или стока), превышающие пределы, заданные для определенных условий эксплуатации, вследствие ошибки схемы управления или повреждения нагрузки. Отказ полупроводниковых ключей в этом случае может быть обусловлен следующими механизмами: тепловое повреждение вследствие повышения мощности рассеяния и перегрева; динамический пробой; статическое или динамическое защелкивание; перенапряжение при отключении аварийного тока. Токовые

В статье описываются продукты чешской компании Skybergtech— производителя полного спектра фильтров для защиты ПЧ и двигателей. Компания предлагает фильтры Класса A (EN 55011) и Класса B (EN 55011,22) с подавлением помех в диапазоне от 150кГц до 30Мгц. В предложении имеются одно- и трехфазные фильтры на ток 3–2500А и напряжением от 12В до 25 кВ. Для особо критичных случаев компания выпускает фильтры с подавлением помех до 80 дБ в диапазоне частот 0,01–1000 МГц.

Согласованный режим

Согласованный режим характеризуется тем, что источник питания отдает приемнику наибольшее количество энергии, что возможно при определенном соотношении ( согласовании) между параметрами элемента цепи.

Согласованным режимом какого-либо пассивного элемента внешней цепи называют режим, при котором этот элемент работает с максимальной мощностью.

Согласованным режимом источника и внешней цепи называется такой режим, при котором во внешней цепи развивается наибольшая возможная мощность при данном источнике. Последнее обстоятельство часто используется, например, в измерительных схемах, когда согласованный режим позволяет сделать схему наиболее чувствительной.

Прос. тейшая цепь по стоянного тока с изменяющим-ся сопротивлением приемника.| Режимы холостого хода ( а и короткого замыкания ( б источника.

Согласованным режимом источника называют режим, при котором он отдает во внешнюю цепь наибольшую мощность. Последнее обстоятельство часто используют в особых случаях, о которых будет сказано в дальнейшем.

О л и ч и. ч вариантов эквивалентной схемы электрическое цепи 1 — 1.

Согласованным режимом источника и внешней цепи называется такой режим, при котором сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению источника. Как будет показано в дальнейшем, при согласованном режиме во внешней цепи развивается наибольшая мощность, возможная при данном источнике. Последнее обстоятельство часто используется, например, в измерительных схемах, когда согласованный режим делает схему наиболее чувствительной.

Нарушение согласованного режима подачи энергии влечет применение к энергоснабжающей организации мер гражданско-правовой ответственности.

При согласованном режиме в приемнике ( нагрузке) выделяется наибольшая мощность. Такой режим используется в измерительных цепях, в устройствах вычислительной, информационной техники, средств связи.

Как формулируется условие согласованного режима двухполюсника.

Кроме измерения при примерно согласованном режиме по концам линии, параметры линейного тракта для схемы присоединения фаза — фаза дополнительно измеряют при изолированной и заземленной нерабочей фазе.

С энергетической точки зрения согласованный режим является нерациональным, так как к приемнику поступает лишь половина вырабатываемой источником мощности. Согласованный режим используется в некоторых радиотехнических устойствах, в автоматике и измерительной технике, когда энергетические соображения не имеют решающего значения из-за малого абсолютного значения мощности.

С технико-экономической точки зрения согласованный режим является нерациональным, так как к приемнику поступает лишь половина вырабатываемой источником мощности

Согласованный режим используется в некоторых радиотехнических устройствах, в автоматике и измерительной технике, когда важно получить максимальную мощность приемника. Энергетические соображения при этом не имеют решающего значения из-за малого абсолютного значения мощности.

Оба фильтра работают в согласованном режиме.

В том случае, когда согласованный режим при непосредственном соединении генератора и потребителя не обеспечивается, применяют согласующие устройства.

Шаг заключительный

Последняя неприятность, которая может проявиться при согласовании инвертора с нагрузкой, связана с согласованием токоподводов от источника питания к нагрузке или нагревательному посту и токоподводов от конденсаторов нагревательного поста или выходного трансформатора до индуктора. Их большая индуктивность может вызвать значительные проблемы, определяемые чрезмерным падением напряжения на токоподводах, что приводит к снижению напряжения, прикладываемого к индуктору. В результате это может привести к значительному снижению выделяемой в заготовках мощности и нарушению режима нагрева. Особенно критичны значения этой индуктивности при выделении больших мощностей на токоподводах между компенсирующим конденсатором и индуктором и на высоких частотах и больших токах. Хорошим способом уменьшения этих потерь является минимизация индуктивности токоподводов, что снижает стоимость и размеры установки.

Популярные статьи  Как сделать диммер своими руками

Данное добавление предлагается переводчиками. В нем дается таблица, в которой даны оценочные характеристики добротности Q и cos ϕ для типичных технологических процессов индукционного нагрева. Данная таблица может быть полезна при согласовании различных типов источников питания систем индукционного нагрева с нагрузкой.

Напомним очевидную связь между добротностью Q и cos ϕ нагрузочного контура:

Процесс

cos ϕ

Добротность Q

Закалка

0,3–0,4

3,2–2,3

Ковка

0,1–0,2

9,9–4,8

Отжиг и нормализация

0,15–0,25

6,6–3,9

Пайка и сварка

0,1–0,2

9,9–4,8

Расплавление

0,05–0,1

19,9–9,9

Передача энергии [ править ]

Всякий раз , когда источник питания с фиксированными выходными сопротивлением , такими как электрический сигналом источник, в радио передатчик или механический звук (например, громкоговоритель ) работает в нагрузку , максимально возможная мощность подается на нагрузку , когда импеданс нагрузки ( полное сопротивление нагрузки или входное сопротивление ) равно комплексно сопряженному сопротивлению источника (то есть его внутреннему сопротивлению или выходному сопротивлению). Чтобы два импеданса были комплексно сопряженными, их сопротивления должны быть равными, а их реактивные сопротивления должны быть равными по величине, но противоположных знаков. В низкочастотных системах или системах постоянного тока (или системах с чисто резистивными источниками и нагрузками) реактивные сопротивления равны нулю или достаточно малы, чтобы ими можно было пренебречь. В этом случае передача максимальной мощности происходит, когда сопротивление нагрузки равно сопротивлению источника (см. Теорему о максимальной мощности для математического доказательства).

Согласование импеданса не всегда необходимо. Например, если источник с низким импедансом подключен к нагрузке с высоким импедансом, мощность, которая может проходить через соединение, ограничивается более высоким импедансом. Это соединение с максимальным напряжением представляет собой обычную конфигурацию, называемую мостовой схемой импеданса или мостом по напряжению , и широко используется при обработке сигналов. В таких приложениях подача высокого напряжения (чтобы минимизировать ухудшение сигнала во время передачи или потреблять меньше энергии за счет уменьшения токов) часто более важна, чем максимальная передача мощности.

В более старых аудиосистемах (основанных на трансформаторах и сетях с пассивными фильтрами и на базе телефонной системы) сопротивление источника и нагрузки было согласовано на уровне 600 Ом. Одна из причин этого заключалась в том, чтобы максимизировать передачу мощности, поскольку не было доступных усилителей, которые могли бы восстановить потерянный сигнал. Другая причина заключалась в обеспечении правильной работы гибридных трансформаторов, используемых в центральном коммутаторе для отделения исходящей речи от входящей, чтобы ее можно было усилить или подать в четырехпроводную схему . С другой стороны, большинство современных аудиосхем используют активное усиление и фильтрацию и могут использовать мостовые соединения по напряжению для максимальной точности. Строго говоря, согласование импеданса применяется только тогда, когда и источник, и нагрузка устройства являются линейными.; однако согласование может быть достигнуто между нелинейными устройствами в определенных рабочих диапазонах.

Теория [ править ]

Импеданс — это противодействие системы потоку энергии от источника. Для постоянных сигналов это сопротивление также может быть постоянным. Для различных сигналов она обычно меняется в зависимости от частоты. Используемая энергия может быть электрической , механической , акустической , магнитной , оптической или тепловой . Концепция электрического импеданса, пожалуй, самая известная. Электрический импеданс, как и электрическое сопротивление, измеряется в омах . В общем, импеданс имеет комплексное значение; это означает, что нагрузки обычно имеют компонент сопротивления (символ: R ), который формирует реальнуючасть Z и реактивный компонент (символ: Х ) , который образует мнимую часть Z .

В простых случаях (например, при передаче электроэнергии на низких частотах или постоянном токе) реактивное сопротивление может быть незначительным или равным нулю; импеданс можно рассматривать как чистое сопротивление, выраженное действительным числом. В следующем заключении мы рассмотрим общий случай, когда сопротивление и реактивное сопротивление являются значительными, и специальный случай, когда реактивное сопротивление незначительно.

Соответствие без отражения править

Согласование импеданса для минимизации отражений достигается за счет приведения полного сопротивления нагрузки к сопротивлению источника. Если импеданс источника, импеданс нагрузки и характеристический импеданс линии передачи являются чисто резистивными, то согласование без отражения будет таким же, как согласование максимальной передаваемой мощности.

Согласование максимальной мощности передачи править

Комплексно-сопряженное согласование используется, когда требуется передача максимальной мощности, а именно

Zload=Zsource∗{\displaystyle Z_{\mathsf {load}}=Z_{\mathsf {source}}^{*}\,}

где верхний индекс * указывает на комплексное сопряжение . Сопряженное сопоставление отличается от сопоставления без отражения, когда либо у источника, либо у нагрузки есть реактивный компонент.

Если источник имеет реактивную составляющую, но нагрузка является чисто резистивной, то согласование может быть достигнуто путем добавления реактивного сопротивления такой же величины, но противоположного знака к нагрузке. Эта простая согласованная сеть, состоящая из одного элемента , обычно обеспечивает идеальное согласование только на одной частоте. Это связано с тем, что добавленный элемент будет либо конденсатором, либо катушкой индуктивности, полное сопротивление которых в обоих случаях зависит от частоты и, как правило, не будет соответствовать частотной зависимости полного сопротивления источника. Для приложений с широкой полосой пропускания необходимо проектировать более сложную сеть.

Однофазные электрические цепи переменного тока

Переменным называется электрический ток, величина и направление которого изменяются во времени.

Область применения переменного тока намного шире, чем постоянного. Это объясняется тем, что напряжение переменного тока можно легко понижать или повышать с помощью трансформатора, практически в любых пределах. Переменный ток легче транспортировать на большие расстояния. Но физические процессы, происходящие в цепях переменного тока, сложнее, чем в цепях постоянного тока из-за наличия переменных магнитных и электрических полей. Токи, значения которых повторяются через равные промежутки времени в одной и той же последовательности, называются периодическими, а наименьший промежуток времени, через который эти повторения наблюдаются, — периодом Т

Значение переменного тока в рассматриваемый момент времени называют мгновенным значением и обозначают строчной буквой i.

Мгновенный ток называется периодическим, если значения его повторяются через одинаковые промежутки времени.

Периодические токи, изменяющиеся по синусоидальному закону, называются синусоидальными.

Мгновенное значение синусоидального тока определяется по формуле

Напряжение u(t) = Um sin (ωt +ψu),

ЭДС e(t) = Em sin (ωt +ψe),

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

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