Uključivanje vatmetra u mjerni krug. Uključivanje vatmetra u krug izmjenične struje, sa strujom opterećenja većom od dopuštene

Predstavlja sredstva i objekte koji u agregatu tvore put za prolaz električne struje. Elektromagnetski procesi koji se u njima odvijaju mogu se definirati korištenjem pojmova kao što su napon, otpor i elektromotorna sila.

DC krugovi

Sastav uključuje pojedinačne uređaje koji obavljaju svoje specifične funkcije. Zovu se elementi kola. Glavnim elementima smatraju se izvori električne energije i uređaji koji tu energiju primaju. U svim izvorima neelektrični materijali se pretvaraju u električnu energiju. Najčešći izvori su baterije, galvanske ćelije, elektromagnetski generatori i drugi.

Uz pomoć prijamnika električna energija se može pretvoriti u druge vrste energije. Glavne vrste takvih prijemnika uključuju grijaće elemente i uređaje, elektromotore, galvanske kupke, rasvjetne uređaje i druge.

Osim toga, električni krug sadrži pomoćne elemente. Na primjer, uz pomoć reostata, vrijednost se regulira, napon se regulira pomoću potenciometara i razdjelnika. Krug je zaštićen od preopterećenja osiguračima, prebacivanje je osigurano prekidačima. Upravljanje načinom rada provodi se kontrolnim mjernim uređajima.

AC krugovi

Promjenjivom se naziva električna struja koja može mijenjati smjer svog kretanja periodično, u određenim vremenskim razdobljima.

Budući da se mijenja tijekom vremena, nemoguće je primijeniti izračune prikladne za istosmjerne krugove. U prisutnosti visoke frekvencije, naboji osciliraju. Kreću se u lance s jednog mjesta na drugo i u suprotnom smjeru. Uz varijablu, za razliku od konstante, serijski spojeni vodiči mogu imati nejednake vrijednosti. Ovaj učinak je pojačan prisutnošću kondenzatora u krugu. Ovdje se opaža učinak samoindukcije, koji se javlja kada se koriste zavojnice s velikom induktivnošću, čak i pri niskoj frekvenciji.

Razmotrimo svojstva strujnog kruga spojenog na generator s izmjeničnom sinusnom strujom. Uloga kondenzatora pri spajanju u DC i AC krug je potpuno drugačija. Pri konstanti, kondenzator se puni sve dok ne bude jednak EMF-u izvora struje. U tom slučaju punjenje se zaustavlja i pada na nulu. Ako je isti krug spojen na alternator, tada će se elektroni kretati s jednog dijela kondenzatora na drugi. Ovi elektroni su izmjenične struje jednake jačine s obje strane kondenzatora.

Po potrebi se uz pomoć ispravljača vrši pretvorba izmjenične struje u istosmjernu.

Osnove> Izazovi i odgovori

Jednofazni AC krugovi (stranica 2)

12. Kondenzator kapaciteta C = 8,36 μF spojen je na sinusni napon U = 380 V s frekvencijom f = 50 Hz.
Odredite struju u krugu kondenzatora.

Riješenje:
Kapacitet

Struja u krugu kondenzatora pri sinusoidnom naponu od 380 V

Da bi se dobile veće struje, potrebne su veće vrijednosti kapacitivnosti na danoj frekvenciji.

13. Kada je kondenzator uključen za sinusni napon U = 220 V s frekvencijom f = u krugu se uspostavlja struja od 50 Hz ja = 0,5 A.
Koliki je kapacitet kondenzatora?

Riješenje:

Iz formule kapacitivnosti, kapacitivnost je

Metoda za određivanje kapaciteta kondenzatora, razmatrana u ovom problemu, najmanje je točna, ali je jednostavna i ne zahtijeva velike izdatke za primjenu u praksi.

14. Kada uključite otvoren na kraju kabela na napon od U = 6600 V s frekvencijom f = 50 Hz u krugu, struja I = 2 A.
Zanemarujući električni otpor kabela, odredite približni kapacitet kabela na 1 km njegove duljine, ako je duljina kabela 10 km.

Riješenje:
Jezgre kabela izolirane jedna od druge čine kondenzator. Ako zanemarimo otpor jezgri kabela, tada se struja bez opterećenja kabela, odnosno struja u kabelu otvorenom na kraju, može smatrati čisto kapacitivnom. U ovom slučaju, odnos

gdje - kapacitivna vodljivost.
Odavde

Na frekvenciji f = 50 Hz kutna frekvencija, stoga,

Kapacitet kabela po 1 km njegove duljine

Opisana metoda za određivanje kapaciteta kabela po 1 km njegove duljine vrlo je približna (zanemaruje aktivni otpor jezgri kabela i aktivnu vodljivost propuštanja od jezgre do jezgre zbog nesavršene izolacije; jednoliku raspodjelu kapacitivnosti duž dopuštena je duljina kabela).

15. Koliki je kapacitet kondenzatorske baterije potreban da bi se dobila jalova (kapacitivna) snaga od 152 VAR pri naponu U = 127 V i frekvenciji f = 50 Hz.

Riješenje:
Na frekvenciji f = 50 Hz kutna frekvencija... Budući da se struja baterije smatra čistom
reaktivan (fazni vodeći napon za 1/ 4 razdoblja), tada je jalova snaga jednaka umnošku napona i struje:

Kapacitivna struja je dakle jednaka umnošku napona i kapacitivne vodljivosti

Kapacitet banke kondenzatora

Jalova (kapacitivna) snaga se može predstaviti kao izražavanjem struje kroz napon i kapacitivnu vodljivost; slijedi da je pri danom naponu i frekvenciji jalova (kapacitivna) snaga proporcionalna kapacitivnosti. Ako izolacija ploča kondenzatorske banke dopušta povećanje napona (na primjer, inputa), tada će se jalova (kapacitivna) snaga povećati proporcionalno kvadratu napona (tj. 3 puta). Stoga je u razmatranom slučaju od velike važnosti razlika napona od nazivnog napona.

16. U zavojnici (vidi problem 10), spojenom na izmjenični napon U = 12 V s frekvencijom od f = 50 Hz, struja od 1,2 A.
Odredite induktivitet zavojnice.

Riješenje:
Omjer izmjeničnog napona primijenjenog na zavojnicu i struje uspostavljene u njemu naziva seimpedancija z zavojnice;

U zadatku 10 utvrđeno je da aktivni otpor zavojnice r = 2,8 oma. Otpor zavojnice pri precijenjenoj struji veći je od otpora r pri konstantnoj struji zbog prisutnosti e. itd. sa. samoindukcija, sprječavajući promjenu izmjenične struje. To je jednako pojavljivanju u zavojnici otpora koji se naziva induktivni:

gdje je L - induktivnost, H
f - frekvencija, Hz.
Odnos između impedancije z , induktivni otpori aktivni otpor r isto kao između hipotenuze i kateta u pravokutnom trokutu:


odakle induktivna reaktancija

Induktivnost svitka

U razmatranom svitku struja zaostaje za naponom u fazi, i tangentom faznog kuta .

17. U krugu (slika 23) voltmetar pokazuje 123 V, ampermetar 3 A, a vatmetar 81 W, frekvencija mreže je 50 Hz.
Odredite parametre zavojnice.

Riješenje:
Omjer napona i struje jednak je impedanciji zavojnice:

Vatmetar mjeri aktivnu snagu strujnog kruga, što je u ovom zadatku gubitak snage u otporu r , pa otpor zavojnice

Impedancija z , aktivni otpor r i induktivna reaktancijazavojnice su međusobno povezane u istom omjeru kao hipotenuza i krakovi u pravokutnom trokutu.

Stoga,

Na frekvenciji f = 50 Hz kutna frekvencija

Induktivni otpor jednak umnošku kutne frekvencije w i induktivitet L; stoga,

Faktor snage zavojnice. .
18. Zavojnica bez željezne jezgre uključuje se na konstantni napon od 2,1 V čija je struja 0,3 A. Kada se isti svitak uključi na sinusni napon frekvencije 50 Hz s efektivnom vrijednošću od 50 V. struja ima efektivnu vrijednost od 2 A.
Odredite parametre zavojnice, aktivnu i prividnu snagu.

Riješenje:
Omjer istosmjernog napona i istosmjerne struje u zavojnici je praktički jednak (ako zanemarimo povećanje otpora zbog pomaka izmjenične struje na površinu žice) aktivni otpor:

Ovo je jedan od parametara zavojnice. Omjer istih veličina s izmjeničnom strujom u zavojnici jednak je impedanciji:

Induktivni otpor:

Induktivnost zavojnice je njegov drugi parametar:

Faktor snage zavojnice:

Iz tablica trigonometrijskih vrijednosti .
Aktivna snaga

Puna moć

Faktor snage

Problemi 17 i 18 govore o dva različita načina određivanja parametara zavojnice.

19. Baterija kondenzatora kapaciteta C = 50 μF spojena je u seriju s otporom reostata r = 29,1 ohma.
Odredite napone na bateriji kondenzatora i reostatu, kao i struju u krugu i snagu, ako je primijenjen napon U = 210 V i frekvencija mreže f = 50 Hz.

Riješenje:
Kapacitet od 50 Hz i kapacitet od 50 μF odgovara kapacitivnosti 50 puta manjem od kapacitivnosti od 1 μF. Stoga,

Ovdje je 3185 Ohma otpor kondenzatora od 1 μF.
Po uvjetu otpor reostata r = 29,1 ohma. Ukupni otpor kruga povezan je s aktivnim i kapacitivnim otporom u istom omjeru kao hipotenuza i krak pravokutnog trokuta:

Napon reostata

Napon kondenzatorske banke

Zbog serijske veze pojavio se veći napon na elementu strujnog kruga s većim otporom.
Faktor snage

Iz tablica trigonometrijskih vrijednosti, fazni kut .
Snaga aktivnog kruga

Ukupna snaga kruga jednaka je umnošku efektivnih vrijednosti napona i struje:

Prividna snaga je mnogo veća od aktivne snage, budući da je faktor snage mali, tj. impedancija kruga je višestruko veća od aktivnog otpora.

20. Električna svjetiljka snage P = 60 W na naponmoraju biti priključeni na mrežu s izmjeničnim naponom U = 220 V i frekvencijom od 50 Hz. Kako bi se kompenzirao dio ovog napona, kondenzator je spojen u seriju sa svjetiljkom.
Koji vam je kapacitet potreban da uzmete kondenzator?

Riješenje:
Napon na žarulji bit će aktivna komponenta primijenjenog mrežnog napona, a napon na kondenzatoru će biti njegova reaktivna (kapacitivna) komponenta. Ovi su stresovi povezani odnosom

Napon kondenzatora

Struja u kondenzatoru je ista kao u lampi, t.j.

Na temelju Ohmovog zakona kapacitivni otpor

Budući da na frekvenciji f = 50 Hz kapacitivnost C = 1 μF odgovara kapacitivnom otporu , tada je kapacitet dotičnog kondenzatora približno 8,7 μF.
Prekomjerni napon mogao bi se kompenzirati uzastopnim paljenjem reostata sa svjetiljkom. Budući da je reostat, poput električne svjetiljke, čisto aktivni otpor, naponi na tim elementima kruga podudaraju se u fazi s ukupnom strujom, a time i međusobno. U ovom slučaju će doista postojati omjer

gdje - napon na reostatu, jednak

Pri struji svjetiljke od 0,5 A, otpor reostata bi trebao biti

U reostatu će se energija trošiti, pretvarajući se u toplinu, a gubitak snage u reostatu

Ako je kondenzator uključen, napon se "poništava" bez gubitka energije.

21. U slučaju elektrolučnog zavarivanja tankih limova izmjeničnom strujom, u njemu se razvija snaga pri struji I = 20 A ... Izvorni napon U = 120 V, mrežna frekvencija f = 50 Hz (slika 24). Za traženi napon na luku, s njim je serijski spojena induktivna zavojnica, čiji je otpor r = 1 ohm.
Odredite induktivitet zavojnice; otpor reostata, koji bi se mogao uključiti umjesto zavojnice; učinkovitosti strujni krugovi u prisutnosti svitka i reostata u njemu.

Riješenje:
Impedancija kruga

Prividna snaga na ulazu kruga

Gubitak snage u namotu zavojnice

Aktivna snaga strujnog kruga

Faktor snage kruga

Iz tablica trigonometrijskih vrijednosti .
Otpor aktivnog kruga

otpor luka

Induktivna reaktancija strujnog kruga predstavljena je induktivnom reaktancijom zavojnice:

Ista se vrijednost može odrediti iz trokuta otpora (slika 25, skala )

Željena induktivnost zavojnice

Ako bi se umjesto zavojnice uključio reostat, tada bi otpor kruga imao istu vrijednost od 6 ohma, ali bi bio čisto aktivan:

Gubitak snage zavojnice

Gubitak snage u reostatu

Stoga je jasno da je učinkovitost kruga veća kada se višak napona "poništi" induktivnim svitkom. Doista, učinkovitost u prisutnosti zavojnice

učinkovitost u prisutnosti reostata

Ne treba zaboraviti da "prigušivanje" viška napona od strane zavojnice (ili kondenzatora) degradira faktor snage (u ovom primjeru sa zavojnicom iu prisutnosti reostata).

22. U seriji sa zavojnicom, čiji parametrii L = 15,92 mH, reostat je uključen s otporom,... Krug je spojen na napon od U = 130 V na frekvenciji f = 50 Hz.
Odrediti struju u strujnom krugu; napon zavojnice i reostata; faktor snage kruga i svitka.

Riješenje:
Induktivni otpor svitka

Impedancija zavojnice

Aktivni otpor kruga koji se sastoji od serijski spojenog svitka i reostata,

Impedancija kruga

Na temelju Ohmovog zakona, struja u krugu

Napon zavojnice

Napon reostata

Aritmetički zbroj mnogo veći od primijenjenog napona U = 130 V. Faktor snage strujnog kruga

Faktor snage zavojnice

Posljedično, reostat povećava faktor snage i otpor kruga, ali smanjuje struju, povećava potrošnju energije kruga.
Doista, aktivna snaga zavojnice

aktivna snaga reostata

Budući da je strujni krug nerazgranat, a struja jedna, preporučljivo je s njim početi graditi vektorski dijagram (slika 26).
Napon na reostatu, koji je čisto aktivni otpor, u fazi je sa strujom; u dijagramu se vektor ovog napona poklapa u smjeru s vektorom struje. Od kraja vektora prema napredovanju vektora struje Ja, pod kutom u smjeru suprotnom rotaciji kazaljke sata, odgađamo vektor napona na zavojnici... Vektori konstruiran tako u svrhu zbrajanja prema pravilu poligona.

Riješenje:
Induktivni otpor prve zavojnice

odnosno brojčano je jednak aktivnom otporu , što uzrokuje fazni zastoj struje za 1/ 8 perioda (na 45°).
Doista, tangent faznog kuta

Induktivni otpor druge zavojnice

Budući da je aktivan otpor zatim tangent faznog kuta

Izgradimo trokut otpora na skali za krug koji se razmatra. Da bismo to učinili, postavit ćemo ljestvicu otpora ... Zatim će na dijagramu otpor od 1,57 ohma biti prikazan kao segment od 15,7 mm, otpor od 2,7 oma kao segment od 27 mm, itd. Na sl. 27 linija koja prikazuje aktivni otpor, je ucrtan u horizontalnom smjeru, a segment koji predstavlja induktivnu reaktanciju, - u okomitom smjeru pod pravim kutom na.

Impedancijaprvi svitak je hipotenuza pravokutnog trokuta. Od vrha ovog trokuta u vodoravnom smjeru je segment koji prikazuje otpor, a pod pravim kutom prema gore - segment koji predstavlja otpor... Hipotenuza biti pravokutni trokut znači impedancijudrugi svitak.
Od sl. 27 pokazuje da je segment ae koji prikazuje impedanciju z nerazgranati lanac od dvije zavojnice, koji nije jednak zbroju segmenata ac i se, t.j. ... Za određivanje impedancije z kruga koji se razmatra, aktivni (, segment af) i induktivni ( , segment ef ) otpor zavojnica.
Hipotenuza ae , što znači impedancija z kruga, određena je Pitagorinim teoremom:

Struja u krugu određena je Ohmovim zakonom:

Napon na prvoj zavojnici

Napon na drugom svitku

Gradimo vektorski dijagram (slika 28), uzimajući skale:
a) za struju ; tada će trenutni vektor biti predstavljen segmentom duljine 25 mm;
b) za napon; u ovom slučaju vektor napona

20 Mjerenje snage u jednofaznim i trofaznim krugovima

Vrijednost aktivne snage u jednofaznom krugu izmjenične struje određena je formulom P = UI cos phi, gdje je U napon prijemnika, V, I struja prijemnika, A, phi je fazni pomak između napona i struje.

Iz formule se vidi da se snaga u krugu izmjenične struje može odrediti neizravno ako uključite tri uređaja: ampermetar, voltmetar i fazometar. Međutim, u ovom slučaju ne može se računati na veću točnost mjerenja, jer će pogreška u mjerenju snage ovisiti ne samo o zbroju pogrešaka sva tri uređaja, već i o pogrešci mjerne metode uzrokovane načinom ampermetar i voltmetar su uključeni. Stoga se ova metoda može koristiti samo kada nije potrebna visoka točnost mjerenja.

Ako aktivnu snagu treba točno izmjeriti, onda je najbolje koristiti vatmetre elektrodinamičkog sustava ili elektronske vatmetre. Za gruba mjerenja mogu se koristiti ferodinamički vatmetri.

Ako je napon u krugu manji od granice mjerenja napona vatmetra, struja opterećenja manja je od dopuštene struje mjernog uređaja, tada je krug za spajanje vatmetra na krug izmjenične struje sličan dijagram uključivanja vatmetra u istosmjerni krug... To jest, strujni svitak je spojen serijski s opterećenjem, a naponski namot je spojen paralelno s opterećenjem.

Pri povezivanju elektrodinamičkih vatmetara treba imati na umu da su oni polarni ne samo u istosmjernom, već iu izmjeničnom krugu. Kako bi se osiguralo ispravno (prema ljestvici) odstupanje strelice instrumenta od nule, početak namota na ploči s instrumentima označen je točkom ili zvjezdicom. Ovako označene stezaljke nazivaju se generatorskim stezaljkama, jer su spojene na izvor energije.

Fiksni svitak vatmetra može se serijski spojiti s opterećenjem samo pri strujama opterećenja od 10 - 20 A. Ako je struja opterećenja veća, tada se strujni svitak vatmetra uključuje preko mjernog strujnog transformatora.

Za mjerenje snage u krugu izmjenične struje s niskim faktorom snage treba koristiti posebne vatmetre s niskim kosinusom. Njihova skala pokazuje za koje cos phi vrijednosti su namijenjene.

Kada je cos fi

Uključivanje vatmetra u krug izmjenične struje, sa strujom opterećenja većom od dopuštene

Ako je struja opterećenja veća od dopuštene struje vatmetra, tada se strujni svitak vatmetra uključuje preko mjernog strujnog transformatora (slika 1, a).

Riža. 1. Sheme za spajanje vatmetra na strujni krug izmjenične struje s velikom strujom (a) i na visokonaponsku mrežu (b).

Prilikom odabira strujnog transformatora potrebno je osigurati da nazivna primarna struja transformatora I 1 bude jednaka ili veća od izmjerene struje u mreži.

Na primjer, ako vrijednost struje u opterećenju dosegne 20 A, tada možete uzeti strujni transformator dizajniran za primarnu nazivnu struju od 20 A s nazivnim omjerom transformacije struje Kn1 = I 1 i / I 2 i = 20/ 5 = 4.

Ako je u ovom slučaju napon u mjernom krugu manji od dopuštenog vatmetra, tada se naponski svitak spaja izravno na napon opterećenja. Početak naponskog svitka pomoću kratkospojnika / spojen je na početak strujnog svitka. Također je potrebno ugraditi kratkospojnik 2 (početak svitka spojen je na mrežu). Kraj naponskog svitka spojen je na drugi terminal mreže.

Da bi se odredila stvarna snaga u mjerenom krugu, očitanje vatmetra mora se pomnožiti s nazivnim omjerom transformacije strujnog transformatora: P = Pw x Kn 1 = Pw x 4

Ako struja u mreži može biti veća od 20 A, tada treba odabrati strujni transformator s primarnom nazivnom strujom od 50 A, dok je Kn 1 = 50/5 = 10.

U tom slučaju, za određivanje vrijednosti snage, očitanja vatmetra moraju se pomnožiti s 10.

Mjerenje snage u trofaznim krugovima može se provesti pomoću jednog (slika 3.8),

dva (slika 3.9) ili tri mjerna instrumenta.

Aktivna snaga balansiranog opterećenja u trofaznim krugovima može se izmjeriti jednim vatmetrom (slika 3.8). Zatim a sva kardinalnost je jednaka:

Ako je opterećenje neuravnoteženo, tada je potrebno uključiti vatmetar u svaku fazu, a zbroj njihovih očitanja dat će ukupnu snagu cijelog kruga. U slučaju trofaznog kruga bez nule

žice, dovoljno je koristiti dva vatmetra (slika 3.9), tada će zbroj njihovih očitanja dati ukupnu snagu opterećenja:

Dokažimo da je zbroj dva očitanja vatmetara snaga koju troši trofazna

Za uključivanje vatmetra, njegove generatorske stezaljke (stezaljke označene * I i * V) kratko su spojene jednim vodičem. Za ispravno očitanje vatmetra, obje stezaljke generatora moraju biti spojene na istu žicu sa strane generatora izvora napajanja, a ne opterećenja. Zatim je fiksna zavojnica spojena u seriju s drugom žicom u krugu; u isto vrijeme, ovisno o granici struje, ova žica je spojena na terminal 1A - s izmjerenom strujom koja ne prelazi 1A, ili 5A sa strujom koja ne prelazi 5A.

Zatim se uključuje paralelno s krugom okvira; za to se prethodno na terminal priključuje jedan od dodatnih otpora (ovisno o granici napona: 30V - do 30V, 150V - do 150V i 300V - 300V).

U prednji utor poklopca uređaja ugrađena je radna vaga tako da je prednja strana uređaja okrenuta prema ljestvici s granicom mjerenja koja je jednaka umnošku granice struje na granicu napona.

Eksperimenti s vatmetrom

U nastavku su opisani samo pojedinačni eksperimenti koji karakteriziraju mogućnosti demo vatmetra.

Iskustvo 1. Mjerenje snage u jednofaznom krugu izmjenične struje s aktivnim opterećenjem.

Za izvođenje ovog pokusa sastavlja se električni krug prema dijagramu prikazanom na slici 3.

Prilikom provođenja pokusa poželjno je moći glatko mijenjati napon, stoga žice A, B treba spojiti na stezaljke reguliranog napona školske centrale ili koristiti školski regulator napona (ili drugi transformator) koji omogućuje glatku ili korak regulacije napona.

Riža. 6 Dijagram električnog kruga u eksperimentu 1.

Kao opterećenje treba uključiti klizni reostat s otporom do 20 Ohm (s dopuštenom strujom od 5 A).

Vatmetar je spojen na strujni krug preko dodatnog otpora 150V i preko priključka 5A (vidi dijagram).

Zaustavljanjem klizača reostata tako da su svi otpori reostata uključeni u krug, napon se postavlja na opterećenje od 50V, a očitanja vatmetra, voltmetra i ampermetra se promatraju. Zatim se napon na opterećenju povećava, postavljajući u seriju 60, 80, 100V, svaki put promatrajući očitanja svih uređaja.

Rezultati ovog pokusa potvrđuju da je snaga jednaka umnošku napona i struje.

Iskustvo 2. Mjerenje snage u strujnom krugu trofazne struje s aktivnim simetričnim opterećenjem.

Uz pomoć jednog demonstracijskog vatmetra može se napraviti pokus za mjerenje aktivne snage trofazne struje s ujednačenim opterećenjem svih faza (tj. kada su ista opterećenja uključena u svaku fazu).

Za izvođenje ovog eksperimenta sastavlja se električni krug, kao što je prikazano na slici 7.

U svakoj fazi je kao opterećenje uključena jedna električna svjetiljka istog otpora.

Mjerni instrumenti se koriste kao u prethodnom eksperimentu.

Granice vatmetra (struja i napon) postavljaju se ovisno o naponu i snazi ​​električnih svjetiljki.

je. 7 Dijagram električnog kruga u eksperimentu 2.

Prema očitanjima uređaja, utvrđuje se da je snaga jedne faze jednaka umnošku faznog napona sa strujom u fazi.

S obzirom na potpunu simetriju trofaznog strujnog kruga prikazanog na slici 4, snaga cijelog kruga se izračunava množenjem očitanja vatmetra sa 3.

8.4.1 Postavke multimetra

Ovaj odjeljak opisuje detalje za postavljanje multimetra.

Mogućnosti mjerenja

Za odabir vrste mjerenja:

1. Kliknite na jedan od sljedećih gumba:

Ampermetar- mjeri struju koja teče kroz strujni krug u grani između dva čvora. Spojite multimetar u seriju s krugom za mjerenje struje koja teče, baš kao pravi ampermetar (kao što je prikazano na donjem dijagramu).

Za mjerenje struje drugog čvora u krugu, uključite drugi multimetar serijski u taj krug i ponovno aktivirajte krug. Kada se koristi ampermetar, unutarnji otpor je vrlo nizak (1 ohm). Za promjenu otpora kliknite na Set. Pogledajte "Interne postavke - Dijaloški okvir postavki multimetra".

Voltmetar- mjerenje napona između dva čvora. Odaberite V i spojite terminale voltmetra paralelno s opterećenjem (kao što je prikazano na donjem dijagramu).

Kada se koristi kao voltmetar, mjerač ima visoku ulaznu impedanciju od 1 GΩ, koja se može promijeniti klikom na Set. Pogledajte "Interne postavke - Dijaloški okvir postavki multimetra".

Ohmmetar- ova opcija je mjerenje otpora između dva čvora. Čvorovi i sve između njih se naziva "mrežom komponenti". Za mjerenje otpora odaberite ovu opciju i spojite terminale multimetra paralelno s komponentama mreže (kao što je prikazano na donjem dijagramu).

Za precizno mjerenje provjerite sljedeće:

Nema izvora u mreži komponenti

Komponenta ili komponentna mreža je uzemljena.

Ne postoji ništa paralelno s komponentom ili mrežom komponenti.

Ohmmetar stvara struju od 10 nA, koja se može promijeniti klikom na Set. Pogledajte "Interne postavke - Dijaloški okvir postavki multimetra". Ako promijenite priključak ohmmetra, ponovno aktivirajte krug kako biste očitali rezultat.

decibela- mjeri pad napona u decibelima između dva čvora strujnog kruga. Za mjerenja decibela, odaberite ovu opciju i spojite terminale multimetra preko opterećenja (kao što je prikazano na donjem dijagramu).

Standard za izračune u decibelima je 774,597 mV, ali to se može promijeniti klikom na Set... Pogledajte "Interne postavke - Dijaloški okvir postavki multimetra". Gubitak u decibelima izračunava se na sljedeći način:

Način rada (AC ili DC)

Tipka sinusnog vala za mjerenje RMS napona ili struja signala izmjeničnog napona. Signal bilo koje istosmjerne komponente bit će poništen, tako da će se mjeriti samo signal AC komponente.

Gumb za mjerenje istosmjerne struje i napona za istosmjerni signal.

Napomena: Za mjerenje RMS napona kruga s AC i DC komponentama, spojite AC voltmetar kao i DC voltmetar na odgovarajuće čvorove i izmjerite AC i DC napon.

Sljedeća formula može se koristiti za izračunavanje RMS napona kada su i AC i DC komponente prisutne u krugu. Ovo nije univerzalna formula i treba je koristiti samo u kombinaciji s Multisimom.

Interne postavke - Dijaloški okvir postavki multimetra

Idealni instrumenti ne mijenjaju krugove koji se mjere. Idealan voltmetar trebao bi imati beskonačan otpor, tako da struja ne bi trebala teći kroz njega kada je spojen na strujni krug. Idealan ampermetar ne bi trebao unositi otpor u strujni krug. Pravi instrumenti ne zadovoljavaju ovaj ideal, pa će njihova očitanja biti vrlo bliska teoretskim, izračunatim vrijednostima za krug, ali nikada neće biti potpuno točna.

Multimetar u Multisim-u koristi vrlo male i vrlo velike brojeve koji se približavaju nuli i beskonačnosti za izračunavanje neidealnih vrijednosti u krugu. U posebnim slučajevima, međutim, ponašanje mjerača može se promijeniti promjenom ovih vrijednosti kako bi se simulirao učinak na krug (vrijednosti moraju biti veće od 0).

Na primjer, ako mjerite napon u strujnom krugu s vrlo visokim otporom, povećajte otpor voltmetra. Ako je struja koja se mjeri u krugu s vrlo malim otporom, još više smanjite otpor ampermetra.

Napomena: Vrlo mali otpor ampermetra u strujnom krugu visoke impedancije može uzrokovati matematičku pogrešku zaokruživanja.

Za prikaz internih zadanih postavki:

1. Kliknite Set. Pojavit će se dijaloški okvir Postavke multimetra.

2. Promijenite opcije koje želite.

3. Kliknite za spremanje promjena. U REDU. Za odustajanje kliknite na Otkazati.

8.5 Generator funkcija

Funkcionalni generator je izvor napona za sinusne, trokutaste i pravokutne signale. Ovo pruža prikladan i realističan način primjene signala podražaja na krug. Valni oblik može se mijenjati, a njegova frekvencija, amplituda, radni ciklus i DC offset se mogu kontrolirati. Frekvencijski raspon generatora funkcija dovoljno je velik da pruži prikladne AC te audio i RF signale.

Generator funkcija ima tri izvoda za spajanje na strujni krug. Zajednički pin ima referentnu razinu za signal.

Generator funkcija na ploči Instrumenti i kliknite za postavljanje ikone u radni prostor. Ikona se koristi za povezivanje generatora funkcija sa shemom. Dvaput kliknite na ikonu za otvaranje ploče koja se koristi za unos postavki i pregled rezultata mjerenja.

Za upućivanje signala na masu, spojite referencu na masu komponente. Pozitivni terminal (+) daje pozitivan signal u odnosu na zajednički neutralni terminal. Negativan (-) pin, negativan signal.

Napomena: Ako niste upoznati s povezivanjem i postavljanjem instrumenata, pogledajte “Dodavanje instrumenata na shemu” i “Korištenje instrumenata”.

8.5.1 Postavke generatora funkcija

Odabir valnog oblika

Možete birati između tri različite vrste valnih oblika kao izlaza.

Kliknite za odabir valnog oblika. Sinus-, Trokutasti- ili Kvadratni val dugme.

Za postavljanje vremena postavljanja / pada pravokutnog vala:

1. Kliknite gumb Kvadratni val. Dugme Postavite Uspon / Pad Vrijeme postaje aktivno.

2. Kliknite gumb Postavite vrijeme uspona/pada za prikaz dijaloškog okvira Postavite vrijeme uspona/pada.

3. Unesite željeno vrijeme Vrijeme uspona / pada i kliknite na Prihvatiti.

Opcije signala

Frekvencija (1Hz - 999 MHz)- broj ciklusa u sekundi koje generira signal.

Radni ciklus (1% - 99%)- omjer aktivnog i pasivnog (uključeno i izvan razdoblja) za trokutaste i pravokutne valne oblike. Opcija nije primjenjiva na
sinusni signal.

Amplituda (1mV - 999 kV)- kontrolira napon signala, mjeren od njegove istosmjerne razine do vrha. Ako je vod spojen na zajednički i pozitivni ili negativni terminal instrumenta, mjerenje signala od vrha do vrha je dvostruke amplitude. Ako je izlaz s pozitivnog i negativnog terminala, mjerenje od vrha do vrha je četverostruko veće od amplitude.

Offset (-999 kV i 999 kV)- kontrolira razinu istosmjerne struje u odnosu na koju se mijenja izmjenični signal. Pomak na poziciji 0, signal putuje duž x-osi osciloskopa (pod pretpostavkom da je Y POS postavljen na 0). Pozitivna vrijednost gura razinu istosmjerne struje prema gore, dok je negativna vrijednost gura prema dolje. Offset koristi jedinice postavljene za Amplituda.

8,6 vatmetar

Vatmetar mjeri snagu. Koristi se za mjerenje količine aktivne snage proizvedene padom napona i strujom koja teče kroz terminale u krugu. Rezultat se prikazuje u vatima. Mjerač također prikazuje faktor snage izračunat iz odstupanja između napona i struje i njihovog proizvoda. Faktor snage je kosinus faznog kuta između napona i struje.

Vatmetar na ploči Instrumenti i kliknite za postavljanje ikone na radni prostor. Ikona se koristi za povezivanje Vatmetar s dijagramom. Dvostrukim klikom na ikonu otvara se ploča s instrumentima, koja se koristi za unos postavki i pregled rezultata.

8.6.1 Spajanje vatmetra

Primjer povezivanja vatmetra prikazan je u nastavku. Povezivanje instrumenata, uključujući vatmetar, detaljno je opisano u “Dodavanje instrumenata u krug”.

Napomena: Ako niste upoznati s povezivanjem i postavljanjem instrumenata, pogledajte “Dodavanje instrumenata na shemu” i “Korištenje instrumenata” prije korištenja ovih instrumenata.

8.7 Osciloskop

Za korištenje alata kliknite na gumb Osciloskop na ploči Instrumenti i kliknite na mjesto gdje želite postaviti ikonu u radni prostor. Ikona se koristi za spajanje osciloskopa na krug. Dvaput kliknite na ikonu za otvaranje ploče s instrumentima, koja se koristi za unos postavki i pregled rezultata mjerenja.

Dvokanalni osciloskop prikazuje veličinu i frekvenciju električnog signala. Prikazuje graf jednog ili dva signala u isto vrijeme ili vam omogućuje usporedbu signala.

Napomena: Ako ste odabrali spremanje rezultata u ..lvm ili .tdm datoteku, pojavit će se dijaloški okvir Postavke ponovnog uzorkovanja podataka. Pogledajte Spremanje datoteka. Osim spremanja gumbom Uštedjeti osciloskop, možete pohraniti rezultate
simulacije u prozoru Grapher. Pogledajte Spremanje datoteka.

Napomena: Ako niste upoznati s povezivanjem i postavljanjem instrumenata, pogledajte “Dodavanje instrumenata na shemu” i “Korištenje instrumenata”.

8.7.1 Postavke osciloskopa

Vremenska baza

Postavka vremenske baze kontrolira horizontalnu ljestvicu opsega ili X-osi kada se uspoređuju vrijednosti valnog oblika i vremena (Y/T).

Da biste dobili čitljiv prikaz, podesite vremensku bazu u obrnutom odnosu na postavku frekvencije generatora funkcije ili izvora izmjenične struje — što je frekvencija viša, to je manja (manja) vremenska baza.

Na primjer, ako želite vidjeti jedan ciklus signala od 1 kHz, vremenska baza bi trebala biti oko 1 milisekunde.

X pozicija

Ova postavka kontrolira početnu točku valnog oblika na osi X. Kada je položaj 0, valni oblik počinje na lijevom rubu zaslona. Pozitivna vrijednost (na primjer, 2,00) pomiče početnu točku udesno. Negativna vrijednost (na primjer, -3,00) pomiče početnu točku ulijevo.

Osi (Y/T, A/B i B/A)

Osi prikaza osciloskopa mogu se prebacivati ​​između prikazivanja omjera vrijednosti/vremena (Y/T) i prikaza omjera kanala (A/B i B/A). Potonje postavke prikazuju odnos frekvencija i faza, poznate kao Lissajousove figure, ili mogu prikazati petlju histereze. Kada se uspoređuje ulaz kanala A i B (A / B), ljestvica osi X određena je postavkom V / D za kanal B (i obrnuto).

Uzemljenje

Osciloskop nije potrebno uzemljiti ako je strujni krug na koji je spojen uzemljen.

Postavke kanala A i kanala B

Mjerilo

Ova postavka određuje ljestvicu na osi Y. Također kontrolira ljestvicu na osi X ako je odabrano A / B ili B / A.

Za čitljiv prikaz, skalirajte na očekivani napon kanala. Na primjer, ulazni signal od 3 volta AC ispunjava zaslon osciloskopa okomito kada je os y postavljena na 1 V / Div. Ako se postavka zumiranja poveća, valni oblik će se smanjiti. Ako smanjite, vrh valnog oblika će ići dalje od prikaza.

Y položaj

Ove postavke kontroliraju ishodište na osi Y. Kada je položaj Y postavljen na 0,00, ishodište siječe os X. Povećanjem položaja Y na 1,00, na primjer, pomaknut će se 0 (izvorište) prema gore za prvu podjelu iznad osi X Smanjenje položaja Y na -1,00 pomaknut će ga dolje na prvu podjelu ispod osi X.

Promjena postavke položaja Y za kanale A i B može vam pomoći da vidite valni oblik za usporedbu.

Spajanje ulaza (AC, 0 i DC)

Kada je odabrana AC veza, prikazuje se samo AC komponenta signala. Spajanje AC je kao dodavanje kondenzatora u seriju s ulazom osciloskopa. Kao i kod pravog osciloskopa kada se koristi AC veza, prvi ciklus se ne prikazuje točno. Kada se istosmjerna komponenta valnog oblika izračuna i ukloni u prvom ciklusu, valni oblik postaje točan. Kada je DC spojen, prikazuje se zbroj AC i DC komponenti signala. Odabirom 0 prikazuje se ravna linija na izvornoj postavci položaja Y.

Napomena: Nemojte postavljati kondenzator u seriju s ulazom za osciloskop. Kroz osciloskop neće teći struja, a analize će kondenzator tretirati kao neispravno spojen. Umjesto toga odaberite AC vezu.

Okidač

Ove postavke određuju uvjete pod kojima se signal u početku prikazuje na zaslonu osciloskopa.

Trigger Edge (rub vanjskog signala)

Za početak prikazivanja signala u pozitivnom smjeru ili u porastu, kliknite na gumb "Uzlazni rub".

Za početak prikazivanja signala u negativnom smjeru ili padajućeg signala, kliknite na gumb "Silazni rub".

Razina okidača

Razina prekidača je točka na Y-osi osciloskopa koja se mora presijecati s razinom signala prije nego što se prikaže.

Signal okidača

Preklopni signal može biti interni, s obzirom na ulazni signal kanala A ili B, ili vanjski, s obzirom na signal na vanjskom taktnom terminalu. Ako je ovaj signal "ravan" ili ako bi se signal trebao prikazati što je prije moguće, odaberite Auto.

Upotrijebite gumb Pjevati., da omogući okidaču osciloskopa jedan prolaz prije susreta s točkom prebacivanja. Kada trag dođe do kraja zaslona osciloskopa, trag se neće promijeniti sve dok ponovno ne kliknete gumb. Pjevati.

Upotrijebite gumb Ni. kako bi osciloskop ažurirao sliku svaki put kada dosegne razinu prekidača.

Upotrijebite gumb Nijedan ako ne trebate koristiti prekidač.

	Naprijed

Ako je struja opterećenja veća od dopuštene struje vatmetra, tada se strujni svitak vatmetra uključuje preko mjernog strujnog transformatora (slika 1, a).

Riža. 1. Sheme za spajanje vatmetra na strujni krug izmjenične struje s velikom strujom (a) i na visokonaponsku mrežu (b).

Prilikom odabira strujnog transformatora potrebno je osigurati da nazivna primarna struja transformatora I 1 i bude jednaka ili veća od izmjerene struje u mreži.

Na primjer, ako vrijednost struje u opterećenju dosegne 20 A, tada možete uzeti strujni transformator dizajniran za primarnu nazivnu struju od 20 A s nazivnim omjerom transformacije struje Kn1 = I 1i / I 2i = 20/5 = 4.

Ako je u ovom slučaju napon u mjernom krugu manji od dopuštenog vatmetra, tada se naponski svitak spaja izravno na napon opterećenja. Početak naponskog svitka pomoću kratkospojnika / spojen je na početak strujnog svitka. Također je potrebno ugraditi kratkospojnik 2 (početak svitka spojen je na mrežu). Kraj naponskog svitka spojen je na drugi terminal mreže.

Da bi se odredila stvarna snaga u mjerenom krugu, očitanje vatmetra mora se pomnožiti s nazivnim omjerom transformacije strujnog transformatora: P = Pw x Kn 1 = Pw x 4

Ako struja u mreži može biti veća od 20 A, tada treba odabrati strujni transformator s primarnom nazivnom strujom od 50 A, dok je Kn 1 = 50/5 = 10.

U tom slučaju, za određivanje vrijednosti snage, očitanja vatmetra moraju se pomnožiti s 10.

Iz izraza za snagu pri istosmjernoj struji P = IU vidi se da se može izmjeriti pomoću ampermetra i voltmetra neizravnom metodom. Međutim, u ovom slučaju potrebno je izvršiti istovremeno očitavanje s dva instrumenta i proračune, što komplicira mjerenja i smanjuje njegovu točnost.

Za mjerenje snage u istosmjernim i jednofaznim izmjeničnim krugovima koriste se uređaji koji se nazivaju vatmetri, za koje se koriste elektrodinamički i ferodinamički mjerni mehanizmi.

Elektrodinamički vatmetri proizvode se u obliku prijenosnih uređaja visokih klasa točnosti (0,1 - 0,5) i koriste se za točna mjerenja izmjenične i istosmjerne snage na industrijskim i povišenim frekvencijama (do 5000 Hz). Ferodinamički vatmetri se najčešće nalaze u obliku panel instrumenata relativno niske klase točnosti (1,5 - 2,5).

Takvi vatmetri koriste se uglavnom na izmjeničnu struju industrijske frekvencije. Kod istosmjerne struje imaju značajnu pogrešku zbog histereze jezgri.

Za mjerenje snage na visokim frekvencijama koriste se termoelektrični i elektronički vatmetri, koji su magnetoelektrični mjerni mehanizam opremljen aktivnim pretvaračem snage u istosmjernu struju. U pretvaraču snage provodi se operacija množenja ui = p i dobiva se signal na izlazu koji ovisi o umnošku ui, odnosno o snazi.

Na sl. 2, a prikazuje mogućnost korištenja elektrodinamičkog mjernog mehanizma za izradu vatmetra i mjerenje snage.

Riža. 2. Preklopni krug vatmetra (a) i vektorski dijagram (b)

Fiksni svitak 1, spojen serijski na krug opterećenja, naziva se serijski krug vatmetra, pokretni svitak 2 (s dodatnim otpornikom), spojen paralelno s opterećenjem - u paralelnom krugu.

Za DC vatmetar:

Razmotrimo rad elektrodinamičkog vatmetra na izmjeničnu struju. Vektorski dijagram sl. 2, b izgrađen je za induktivnu prirodu opterećenja. Vektor struje Iu paralelnog kruga zaostaje za vektorom U za kut γ zbog nekog induktiviteta pomičnog svitka.

Iz ovog izraza proizlazi da vatmetar ispravno mjeri snagu samo u dva slučaja: kada je γ = 0 i γ = φ.

Uvjet γ = 0 može se postići stvaranjem naponske rezonancije u paralelnom krugu, na primjer, uključivanjem kondenzatora C odgovarajućeg kapaciteta, kao što je prikazano isprekidanom linijom na Sl. 1, a. Međutim, rezonancija napona bit će samo na određenoj specifičnoj frekvenciji. Promjenom frekvencije narušava se uvjet γ = 0. Kada γ nije jednak 0, vatmetar mjeri snagu s greškom βy, koja se naziva kutna greška.

Pri maloj vrijednosti kuta γ (γ obično nije veći od 40 - 50 "), relativna pogreška

Kod kutova φ blizu 90 °, kutna pogreška može doseći velike vrijednosti.

Druga, specifična, pogreška vatmetara je pogreška uzrokovana potrošnjom energije njegovih zavojnica.

Prilikom mjerenja snage koju troši opterećenje moguća su dva sklopna kruga vatmetra, koja se razlikuju po uključivanju svog paralelnog kruga (slika 3.).

Riža. 3. Sheme za uključivanje paralelnog namota vatmetra

Ako ne uzmemo u obzir fazne pomake između struja i napona u zavojnicama i smatramo da je opterećenje H čisto aktivno, pogreške β (a) i β (b), zbog potrošnje energije zavojnica vatmetra, za krugove na sl. 3, a i b:

gdje su Ri odnosno Ru snaga koju troše serijski i paralelni krugovi vatmetra.

Iz formula za β (a) i β (b) može se vidjeti da greške mogu imati vidljive vrijednosti samo pri mjerenju snage u krugovima male snage, odnosno kada su Pi i Pu usporedivi s Rn.

Ako promijenite predznak samo jedne od struja, tada će se promijeniti smjer odstupanja pokretnog dijela vatmetra.

Vatmetar ima dva para stezaljki (serijski i paralelni krugovi), a ovisno o njihovom uključivanju u krug, smjer otklona kazaljke može biti različit. Za ispravno spajanje vatmetra, jedna od svakog para stezaljki označena je sa "*" (zvjezdica) i naziva se "generatorska stezaljka".

Kontrolna pitanja:

1. Koju energiju mjeri vatmetar elektrodinamičkog sustava?

2. Utječe li veličina opterećenja na sklopni krug vatmetra?

3. Kako širite granice mjerenja vatmetra na izmjeničnu struju?

4. Kako iz rezultata mjerenja struje i napona odrediti snagu u istosmjernom krugu?

5. Kako pravilno uključiti jednofazni mjerač struje pri mjerenju snage u kontroliranom krugu?

6. Kako ampermetrom i voltmetrom izmjeriti ukupnu snagu jednofazne struje?

7. Kako odrediti jalove snage strujnog kruga?

Naizmjenična struja

Kao što znate, jačina struje u bilo kojem trenutku proporcionalna je EMF-u izvora struje (Ohmov zakon za kompletan krug). Ako se EMF izvora ne mijenja tijekom vremena, a parametri kruga ostaju nepromijenjeni, tada nakon nekog vremena nakon zatvaranja kruga, promjene jačine struje prestaju i u krugu teče istosmjerna struja.

Međutim, u suvremenoj tehnologiji naširoko se koriste ne samo izvori istosmjerne struje, već i različiti generatori električne struje, u kojima se EMF povremeno mijenja. Kada je generator promjenjivog EMF-a spojen na električni krug, u krugu se pojavljuju prisilne elektromagnetske oscilacije ili izmjenična struja.

Naizmjenična struja- to su periodične promjene jakosti struje i napona u električnom krugu koje nastaju pod djelovanjem promjenjivog EMF-a iz vanjskog izvora

Naizmjenična strujaJe električna struja koja se tijekom vremena mijenja prema harmonijskom zakonu.

U budućnosti ćemo proučavati prisilne električne oscilacije koje nastaju u strujnim krugovima pod djelovanjem napona koji se skladno mijenja frekvencijom ω prema sinusoidnom ili kosinusnom zakonu:

u = Um⋅sinωt u = Um⋅sin⁡ωt ili u = Um⋅cosωt u = Um⋅cos⁡ωt,

gdje u- trenutna vrijednost napona, U m - amplituda napona, ω - frekvencija cikličke vibracije. Ako se napon mijenja s frekvencijom ω , tada će struja u krugu varirati istom frekvencijom, ali fluktuacije struje ne moraju biti u fazi s fluktuacijama napona. Stoga, u općem slučaju

i = Im⋅sin (ωt + φc) i = Im⋅sin⁡ (ωt + φc),

gdje φ c - razlika (pomak) faza između fluktuacija struje i napona.

Izmjenična struja osigurava rad elektromotora u alatnim strojevima u tvornicama i tvornicama, pokreće rasvjetne uređaje u našim stanovima i na ulici, hladnjake i usisavače, uređaje za grijanje itd. Frekvencija kolebanja napona u mreži je 50 Hz. Izmjenična struja ima istu frekvenciju titranja. To znači da će struja promijeniti smjer 50 puta unutar 1 s. Frekvencija od 50 Hz prihvaćena je za industrijsku struju u mnogim zemljama svijeta. U SAD-u je frekvencija industrijske struje 60 Hz.

AC otpornik

Neka se krug sastoji od vodiča niske induktivnosti i velikog otpora R(od otpornika). Na primjer, takav sklop može biti žarna nit električne žarulje i olovne žice. Vrijednost R, koji smo do sada zvali električni otpor ili jednostavno otpor, sada će se zvati aktivni otpor... U krugu izmjenične struje mogu postojati i drugi otpori, ovisno o induktivnosti kruga i njegovom kapacitetu. Otpornost R naziva se aktivnim jer se samo na njemu oslobađa energija, t.j.

Otpor elementa električnog kruga (otpornika) u kojem dolazi do transformacije električne energije u unutarnju energiju naziva se aktivni otpor.

Dakle, u krugu postoji otpornik, čiji aktivni otpor R, a induktor i kondenzator su odsutni (slika 1).

Neka se napon na krajevima strujnog kruga mijenja prema harmonijskom zakonu

u = Um⋅sinωt u = Um⋅sin⁡ωt.

Kao i u slučaju istosmjerne struje, trenutna vrijednost jakosti struje izravno je proporcionalna trenutnoj vrijednosti napona. Stoga možemo pretpostaviti da je trenutna vrijednost jakosti struje određena Ohmovim zakonom:

i = UR = Um⋅sinωtR = Im⋅sinωt i = UR = Um⋅sin⁡ωtR = Im⋅sin⁡ωt.

Posljedično, u vodiču s aktivnim otporom, fluktuacije struje u fazi poklapaju se s fluktuacijama napona (slika 2), a amplituda struje jednaka je amplitudi napona podijeljenoj s otporom:

Pri niskim vrijednostima frekvencije izmjenične struje, aktivni otpor vodiča ne ovisi o frekvenciji i praktički se podudara s njegovim električnim otporom u krugu istosmjerne struje.

Primjena: Istosmjerna struja se široko koristi u tehnologiji: velika većina elektroničkih sklopova koristi istosmjernu struju kao napajanje. Izmjenična struja se prvenstveno koristi za praktičniji prijenos od generatora do potrošača. Ponekad se u nekim uređajima istosmjerna struja pretvara u izmjeničnu pomoću pretvarača (invertera).

DC ZAKONI

Svako kretanje električnih naboja naziva se električna struja. U metalima se elektroni mogu slobodno kretati, u vodljivim otopinama - ioni, u plinovima i elektroni i ioni mogu postojati u pokretnom stanju.

Uobičajeno, smjer kretanja pozitivnih čestica smatra se smjerom struje, stoga je smjer metala suprotan smjeru kretanja elektrona.

Gustoća struje - količina naboja koja u jedinici vremena prolazi kroz jedinicu površine okomitu na strujne linije. Ova količina se označava j i izračunava se na sljedeći način:

Ovdje je n koncentracija nabijenih čestica, e je naboj svake od čestica, v je njihova brzina.

Jačina struje i je količina naboja koja u jedinici vremena prolazi kroz puni presjek vodiča. Ako je tijekom vremena dt naboj dq prošao kroz ukupni poprečni presjek vodiča, tada

Drugim riječima, jačina struje se nalazi integriranjem gustoće struje po cijeloj površini bilo kojeg dijela vodiča. Jedinica za mjerenje struje je Amper. Ako je stanje vodiča (njegova temperatura itd.) stabilno, tada postoji nedvosmislen odnos između napona primijenjenog na njegove krajeve i struje koja nastaje u ovom slučaju. Zove se Ohmov zakon i piše se ovako:

R je električni otpor vodiča, ovisno o vrsti tvari i njezinim geometrijskim dimenzijama. Vodič ima jedinični otpor, u kojem se javlja struja od 1 A pri naponu od 1 V. Ova jedinica otpora naziva se ohm.

Ohmov zakon u diferencijalnom obliku:

gdje je j gustoća struje, E je jakost polja,  je vodljivost. U ovom unosu Ohmov zakon sadrži veličine koje karakteriziraju stanje polja u istoj točki.

Razlikovati serijski i paralelni spoj vodiča.
Kod serijske veze, struja koja teče kroz sve dijelove kruga je ista, a napon na krajevima kruga zbraja se kao algebarski zbroj napona u svim dijelovima

Kada su vodiči spojeni paralelno, napon ostaje konstantan, a struja je zbroj struja koje teku u svim granama. U ovom slučaju dodaju se vrijednosti suprotne otporu:

Da bi se dobila istosmjerna struja, na naboje u električnom krugu moraju djelovati sile koje nisu sile elektrostatičkog polja; nazivaju se vanjskim silama.

Ako uzmemo u obzir cjeloviti električni krug, potrebno je u njega uključiti djelovanje ovih vanjskih sila i unutarnji otpor izvora struje r. U ovom slučaju, Ohmov zakon za kompletan krug će poprimiti oblik

E je elektromotorna sila (EMF) izvora. Mjeri se u istim jedinicama kao i napon. Vrijednost (R + r) se ponekad naziva impedancijom kruga.

Formulirajmo Kirkhoff pravila:

Prvo pravilo: algebarski zbroj struja u dijelovima strujnog kruga koji konvergiraju u jednoj točki grananja jednak je nuli.

Drugo pravilo: za bilo koju zatvorenu petlju, zbroj svih padova napona jednak je zbroju svih EMF u ovoj petlji.

Trenutna snaga se izračunava po formuli

Joule-Lenzov zakon. Rad električne struje (toplinski učinak struje)

A = Q = UIt = I2Rt = U2t / R.

Električna struja u metalima je kretanje elektrona, metalni ioni ne sudjeluju u prijenosu električnog naboja. Drugim riječima, metali imaju elektrone koji se mogu kretati kroz metal. Zovu se elektroni vodljivosti. Pozitivni naboji u metalu su ioni koji tvore kristalnu rešetku. U nedostatku vanjskog polja, elektroni u metalu kreću se kaotično, sudarajući se s ionima rešetke. Pod utjecajem vanjskog električnog polja, elektroni se počinju kretati redom, nadovezujući se na njihove prethodne kaotične fluktuacije. U procesu uređenog gibanja, elektroni se i dalje sudaraju s ionima kristalne rešetke. To je ono što uzrokuje električni otpor.

U klasičnoj elektronskoj teoriji metala pretpostavlja se da se gibanje elektrona pokorava zakonima klasične mehanike. Zanemaruje se interakcija elektrona međusobno, interakcija elektrona s ionima svodi se samo na sudare. Možemo reći da se elektroni vodljivosti smatraju elektronskim plinom, slično idealnom atomskom plinu u molekularnoj fizici. Budući da je prosječna kinetička energija po stupnju slobode za takav plin jednaka kT / 2, a slobodni elektron ima tri stupnja slobode, tada

gdje je v2t prosječna vrijednost kvadrata brzine toplinskog gibanja.
Na svaki elektron djeluje sila jednaka eE, zbog čega dobiva ubrzanje eE / m. Brzina na kraju slobodnog trčanja je

gdje je t prosječno vrijeme između sudara.

Budući da se elektron kreće jednoliko ubrzano, njegova prosječna brzina je upola manja od maksimalne:

Srednje vrijeme između sudara je omjer srednjeg slobodnog puta i srednje brzine:

Budući da je brzina uređenog gibanja obično mnogo manja od toplinske brzine, brzina uređenog gibanja je zanemarena.

Konačno, imamo

Koeficijent proporcionalnosti između vc i E naziva se mobilnost elektrona.

Uz pomoć klasične elektronske teorije plinova mogu se objasniti mnoge pravilnosti – Ohmov zakon, Joule-Lenzov zakon i druge pojave, ali ova teorija ne može objasniti npr. fenomene supravodljivosti:

Pri određenoj temperaturi otpornost nekih tvari naglo pada na gotovo nulu. Taj je otpor toliko mali da električna struja, jednom pobuđena u supravodiču, postoji dugo vremena bez izvora struje. Unatoč nagloj promjeni otpora, ostale karakteristike supravodnika (toplinska vodljivost, toplinski kapacitet itd.) se ne mijenjaju ili se malo mijenjaju.

Točnija metoda za objašnjenje takvih pojava u metalima je pristup pomoću kvantne statistike.

Električna struja u plinovima

Plinovi obično ne provode električnu struju. Međutim, pod utjecajem raznih vanjskih čimbenika (visoka temperatura, različita zračenja) plinovi postaju električno vodljivi. To je zbog činjenice da se elektroni odvajaju od neutralnih atoma i nastaju vodljive čestice - pozitivni ioni i slobodni elektroni. Neki slobodni elektroni mogu biti zarobljeni neutralnim atomima i nastaju negativni ioni. Taj se proces naziva ionizacija. Ionizacija atoma (odvajanje elektrona) zahtijeva određenu energiju, čija vrijednost ovisi o strukturi atoma i naziva se energija ionizacije.

Ako se ionizacija ne podupire, na primjer, bombardiranjem atoma elektronima ubrzanim u vanjskom električnom polju, tada se s vremenom ioni rekombiniraju – pozitivni i negativni ion sudaraju se kao rezultat toplinskog gibanja i višak elektrona prelazi na pozitivni ion. Kao rezultat, nastaju dva neutralna atoma. Razmotrite shematski dijagram prikazan na slici:

Neka ultraljubičaste zrake padnu na negativnu elektrodu da ioniziraju plin. Ako povećate napon između elektroda (na primjer, postupnim smanjenjem otpora r), tada će se struja povećavati sve dok ne dosegne maksimum (struja zasićenja), pri kojem svi slobodni elektroni dosežu suprotnu elektrodu.

Struja zasićenja ovisi samo o intenzitetu procesa ionizacije (u našem slučaju o intenzitetu ultraljubičastih zraka). Ako uklonite vanjsku ionizaciju, pražnjenje između elektroda će nestati. Takva pražnjenja nazivaju se nesamoodrživim. Ako nastavimo smanjivati ​​otpor (i time povećavamo napon), doći će do oštrog (stotine puta) povećanja struje, a u plinu će se pojaviti svjetlosni i toplinski efekti. Ako zaustavite djelovanje ionizatora, pražnjenje će se nastaviti. To znači da zbog procesa u samom pražnjenju nastaju novi ioni za održavanje pražnjenja. Takva pražnjenja nazivaju se neovisnim.

Činjenica je da se s povećanjem napona povećava brzina i kinetička energija elektrona, a kada se sudari s atomom, on je sam sposoban ionizirati ga - osloboditi drugi elektron. U sljedećoj fazi, dva elektrona već formiraju četiri, itd. Događa se lavinski porast broja nositelja. Taj se fenomen naziva elektronička (ili ionska) lavina, a napon pri kojem se to događa je probojni napon plinskog raspora (napon paljenja plinskog pražnjenja).

Ovisno o svojstvima i izgledu pražnjenja razlikuju se koronska, iskra, lučna, svjetleća i druga pražnjenja.

U raznim oblicima plinskog pražnjenja ponekad nastaje jako ionizirani plin, u kojem je koncentracija elektrona približno jednaka koncentraciji pozitivnih iona. Taj se sustav naziva ionska plazma.

Vakumska struja

Kao što znate, metali sadrže elektrone vodljivosti, koji tvore "elektronski plin" i sudjeluju u toplinskom gibanju. Da bi slobodni elektron mogao napustiti metal, mora se obaviti određeni rad koji je za različite metale različit i naziva se radna funkcija.

Postojanje radne funkcije pokazuje da u površinskom sloju metala postoji električno polje, što znači da se električni potencijal pri prolasku kroz ovaj sloj mijenja za određenu količinu, što je također specifično za različite metale. Ova razlika površinskog potencijala povezana je s radnom funkcijom omjerom:

Budući da samo "najbrži" elektroni mogu napustiti metal, uvjet izlaska može se zapisati kao mv 2/2> ef

U normalnim uvjetima radna funkcija je stotine puta veća od energije toplinskog gibanja elektrona, stoga velika većina njih ostaje u metalu. Ali ako elektronima date dodatnu energiju, možete promatrati fenomen elektronske emisije ili emisije elektrona. Ovisno o tome kako se dodatna energija prenosi, razlikuje se termoemisija, fotoemisija, sekundarna elektronska emisija itd.

Za promatranje termoelektrične emisije koristi se shematski dijagram koji sadrži vakuumsku diodu (vidi sliku).

U takvom krugu struja će nastati samo ako se katoda zagrije na visoku temperaturu. Strujna naponska karakteristika diode pokazuje da je pri nultoj razlici potencijala struja vrlo mala. Nakon toga, s povećanjem potencijala na anodi, struja također raste sve dok ne dosegne određenu konstantnu vrijednost - struju zasićenja Is. Njegova vrijednost raste s porastom temperature katode. Napon Us također raste s porastom temperature, pri čemu se postiže struja zasićenja.

Grafikon jasno pokazuje da je odnos između struje i napona za diodu nelinearan, odnosno da dioda ne poštuje Ohmov zakon. Boguslavsky i Langmuir neovisno su pokazali da ovisnost struje diode o anodnom potencijalu ima oblik:

Gdje C ovisi o obliku i veličini elektroda.

Ovisnost gustoće struje zasićenja o temperaturi poznata je kao Richardsonova formula: Js = CT 1/2 exp (-ef / kT),

gdje je C konstanta koja je različita za različite metale. Ova formula je izvedena iz klasične elektronske teorije. Kvantna teorija metala daje sljedeći odnos: Js = AT 2 exp (-ef / kT)

Imajte na umu da ova razlika nije značajna, budući da je ovisnost gustoće struje o temperaturi uglavnom određena eksponencijalnim faktorom exp (-e / kT).

Veza zvijezda

Na sl. Slika 6 prikazuje trofazni sustav kada su faze generatora i opterećenja spojeni na zvijezdu. Ovdje su AA ', BB' i CC 'žice linijske žice.

Linearna naziva se žica koja povezuje početak faza namota generatora i prijemnika. Točka u kojoj su krajevi faza spojeni na zajednički čvor naziva se neutralan(na slici 6 N i N' su neutralne točke generatora i opterećenja).

Zove se žica koja povezuje neutralne točke generatora i prijemnika neutralan(prikazano isprekidanim linijama na slici 6). Trofazni sustav kada je spojen na zvijezdu bez neutralne žice naziva se trožični, s neutralnom žicom - četverožični.

Sve veličine koje se odnose na faze nazivaju se fazne varijable, do linije - linearni. Kao što se može vidjeti iz dijagrama na sl. 6, kada su spojene na zvijezdu, linearne struje i jednake su odgovarajućim faznim strujama. U prisutnosti neutralne žice, struja u neutralnoj žici

.

Ako je sustav faznih struja simetričan, onda. Stoga, kada bi simetrija struja bila zajamčena, neutralna žica ne bi bila potrebna. Kao što će biti prikazano u nastavku, neutralna žica održava simetriju napona na opterećenju kada je samo opterećenje neuravnoteženo.

Budući da je napon na izvoru suprotan smjeru njegovog EMF-a, fazni naponi generatora (vidi sliku 6) djeluju od točaka A, B i C do neutralne točke N; - naponi faznog opterećenja.

Linijski naponi djeluju između linijskih žica. U skladu s drugim Kirchhoffovim zakonom za linijske napone, možete pisati

; (1)

; (2)

. (3)

Imajte na umu da uvijek - kao zbroj naprezanja u zatvorenoj petlji.

Na sl. Slika 7 prikazuje vektorski dijagram za simetrični naponski sustav. Kao što pokazuje njegova analiza (zrake faznih napona tvore stranice jednakokračnih trokuta s kutovima pri bazi jednakim 300), u ovom slučaju

Obično se pri izračunu uzima ... Zatim za slučaj izravna rotacija faza , (na obrnuta rotacija faza fazni pomaci y i obrnuti su). Uzimajući to u obzir, na temelju relacija (1) ... (3) mogu se odrediti kompleksi linijskih napona. Međutim, kada su naprezanja simetrična, te se veličine lako određuju izravno iz vektorskog dijagrama na Sl. 7. Usmjeravajući realnu os koordinatnog sustava duž vektora (njegova početna faza jednaka je nuli), brojimo fazne pomake linijskih napona u odnosu na tu os, te određujemo njihove module u skladu s (4). Tako za linijske napone dobivamo:

;

.

3. Delta veza između izvora napajanja i prijemnika Zbog činjenice da je značajan dio prijemnika uključenih u trofazne krugove asimetričan, vrlo je važno u praksi, na primjer, u krugovima s rasvjetnim uređajima, osigurati neovisnost načina rada pojedinih faza. Osim četverožičnih, trožični krugovi imaju slična svojstva kada su faze prijemnika spojene na trokut. No, faze generatora također se mogu spojiti u trokut (vidi sliku 8).

Za simetrični EMF sustav imamo

.

Dakle, u nedostatku opterećenja u fazama generatora u krugu na Sl. 8 struja će biti nula. Međutim, ako su početak i kraj bilo koje faze obrnuti, tada će struja kratkog spoja teći u trokutu. Stoga se za trokut mora strogo poštivati ​​redoslijed spajanja faza: početak jedne faze povezan je s krajem druge.

Dijagram povezivanja faza generatora i prijemnika u trokutu prikazan je na sl. 9.

Očito, kada su spojeni na trokut, linijski naponi su jednaki odgovarajućim faznim naponima. Prema prvom Kirchhoffovom zakonu, odnos između linearne i fazne struje prijemnika određen je omjerima

Slično, linearne struje možete izraziti kroz fazne struje generatora.

Na sl. Slika 10 prikazuje vektorski dijagram simetričnog sustava linijskih i faznih struja. Njegova analiza pokazuje da uz simetriju struja

Uz razmatrane veze "zvijezda - zvijezda" i "trokut - delta" u praksi se koriste i sheme "zvijezda - delta" i "trokut - zvijezda".

Fenomen rezonancije

Fenomen rezonancije odnosi se na najvažnija s praktične točke gledišta svojstva električnih krugova. Sastoji se od činjenice da električni krug s reaktivnim elementima ima čisto otporan otpor.

Opće stanje rezonancije za bilo koju mrežu s dva terminala može se formulirati kao Im [Z] = 0 ili Im [Y] = 0, gdje su Z i Y kompleksni otpor i vodljivost mreže s dva terminala. Slijedom toga, rezonancijski način u potpunosti je određen parametrima električnog kruga i ne ovisi o vanjskom utjecaju na njega iz izvora električne energije.

Odrediti uvjete za nastanak rezonantnog moda u električnom krugu trebate:

pronaći njegov složeni otpor ili vodljivost;

odaberite imaginarni dio i izjednačite s nulom.

Svi parametri električnog kruga uključeni u rezultirajuću jednadžbu u jednom ili drugom stupnju će utjecati na karakteristike fenomena rezonancije.

Jednadžba Im [Z] = 0 može imati nekoliko korijena rješenja s obzirom na neki parametar. To znači mogućnost pojave rezonancije pri svim vrijednostima ovog parametra koje odgovaraju korijenima rješenja i imaju fizičko značenje.

U električnim krugovima, rezonancija se može uzeti u obzir u sljedećim zadacima:

analiza ovog fenomena pri mijenjanju parametara kruga;

sinteza sklopa sa zadanim rezonancijskim parametrima.

Električne sklopove s velikim brojem reaktivnih elemenata i spojeva može biti vrlo teško analizirati i gotovo se nikada ne koriste za sintetizaciju krugova s ​​određenim svojstvima, budući da nije uvijek moguće da dobiju jednoznačno rješenje. Stoga se u praksi istražuju najjednostavnije mreže s dva terminala i uz njihovu pomoć stvaraju složeni sklopovi s potrebnim parametrima.

Fazni pomak između struje i napona. Koncept mreže s dva priključka

Najjednostavniji električni krugovi u kojima može doći do rezonancije su serijski i paralelni spojevi otpornika, induktiviteta i kapacitivnosti. Prema dijagramu povezivanja ti se krugovi nazivaju serijski i paralelni rezonantni krug... Prisutnost otpornog otpora u rezonantnom krugu je po definiciji izborna i ne mora biti prisutna kao zaseban element (otpornik). Međutim, kada se analizira otpor otpora, treba uzeti u obzir barem otpor vodiča.

Serijski rezonantni krug prikazan je na sl. 1 a). Kompleksni otpor strujnog kruga je

Uvjet rezonancije iz izraza (1) bit će

Dakle, rezonancija u krugu nastaje bez obzira na vrijednost otpora R kada je induktivni otpor xL = wL jednak kapacitivnom xC = 1 / (wC). Kao što slijedi iz izraza (2), ovo stanje se može dobiti variranjem bilo kojeg od tri parametra - L, C i w, kao i bilo koje njihove kombinacije. Kada se jedan od parametara mijenja, stanje rezonancije se može predstaviti kao

Sve vrijednosti uključene u izraz (3) su pozitivne, stoga su ovi uvjeti uvijek zadovoljeni, tj. može se stvoriti rezonancija u serijskom krugu

promjena induktiviteta L pri konstantnim vrijednostima C i w;

promjena kapacitivnosti C pri konstantnim vrijednostima L i w;

promjenom frekvencije w pri konstantnim vrijednostima L i C.

Varijacija frekvencije je od najvećeg interesa za praksu. Stoga ćemo razmotriti procese u petlji pod ovim uvjetom.

Kad se frekvencija promijeni, otporna komponenta kompleksnog otpora kruga Z ostaje konstantna, a reaktivna se mijenja. Stoga se kraj vektora Z na kompleksnoj ravnini kreće duž ravne linije koja je paralelna s imaginarnom osi i koja prolazi kroz točku R realne osi (slika 1 b)). U rezonancijskom modu imaginarna komponenta Z jednaka je nuli i Z = Z = Zmin = R, j = 0, tj. impedancija pri rezonanciji odgovara minimalnoj vrijednosti.

Induktivna i kapacitivna reaktancija variraju s frekvencijom kao što je prikazano na sl. 2. Kada frekvencija teži nuli xC®µ, xL® 0, i j® - 90° (slika 1 b)). Uz beskonačno povećanje frekvencije - xL®µ, xC® 0 i j® 90°. Jednakost otpora xL i xC javlja se u rezonantnom modu na frekvenciji w0.

Razmotrimo sada pad napona na elementima kruga. Neka rezonantni krug napaja izvor sa svojstvima EMF izvora, t.j. napon na ulazu petlje je u = const, a struja petlje neka bude i = Imsinwt. Pad napona na ulazu uravnotežen je zbrojem napona ćelije

Prelaskom s vrijednosti amplitude na efektivne, iz izraza (4) dobivamo napone na pojedinim elementima strujnog kruga

i na rezonantnoj frekvenciji

veličina koja ima dimenziju otpora i zove se val ili karakteristična impedancija kontura.

Stoga, na rezonanciji

napon na otporniku jednak je naponu na ulazu petlje;

naponi na reaktivnim elementima su isti i proporcionalni karakterističnoj impedanciji kruga;

omjer napona na ulazu strujnog kruga (preko otpornika) i napona na reaktivnim elementima određen je omjerom otporne i karakteristične impedancije.

Omjer valne impedancije i otporne r / R = Q naziva se faktor kvalitete kruga, a inverzna veličina D = 1 / Q - propadanje... Dakle, faktor kvalitete je brojčano jednak omjeru napona na reaktivnom elementu kruga prema naponu na otporniku ili na ulazu u rezonancijskom načinu rada. Faktor kvalitete može biti nekoliko desetaka jedinica, a napon na elementima reaktivnog kruga će premašiti ulazni napon za isti broj puta. Stoga se rezonancija u serijskom krugu naziva rezonancija napona.

Razmotrimo ovisnost napona i struje u krugu o frekvenciji. Za mogućnost generalizirane analize, izraze (5) prelazimo na relativne jedinice, dijeleći ih s ulaznim naponom pri rezonanciji

gdje su i = I / I0, uk = Uk / U, v = w / w0 struja, napon i frekvencija, respektivno, u relativnim jedinicama, u kojima su struja I0, napon na ulazu U i frekvencija w0 u rezonancijski način se uzimaju kao osnovne vrijednosti.

Apsolutna i relativna struja u petlji je

Iz izraza (7) i (8) proizlazi da priroda promjene svih veličina s promjenom frekvencije ovisi samo o faktoru kvalitete strujnog kruga. Njihov grafički prikaz pri Q = 2 prikazan je na Sl. 3 u logaritamskoj (a) i linearnoj (b) skali osi apscise.

Na sl. 3 krivulje A (v), B (v) i C (v) odgovaraju naponu na induktoru, kapacitivnosti i otporniku ili struji u petlji. Krivulje A (v) = uL (v) i B (v) = uC (v) imaju maksimume, naprezanja u kojima su određena izrazom

, (9)

a relativne frekvencije maksimuma su

(10)

S povećanjem vrijednosti zasluga Q ®µAmax = Bmax®Q,

Kako se vrijednost vrijednosti smanjuje, maksimumi krivulja uL (v) i uY (v) pomiču se od rezonantne frekvencije, a na Q2< 1/2 исчезают, и кривые относительных напряжений становятся монотонными.

Napon na otporniku i struja u petlji imaju najviše 1,0 na rezonantnoj frekvenciji. Ako se apsolutne vrijednosti struje ili napona na otporniku nacrtaju na osi ordinate, tada će za različite vrijednosti vrijednosti imati oblik prikazan na sl. 4. Općenito, oni daju ideju o prirodi promjene vrijednosti, ali je prikladnije napraviti usporedbu u relativnim jedinicama.

Na sl. 5 prikazuje krivulje na sl. 4 u relativnim jedinicama. Ovdje se može vidjeti da povećanje vrijednosti utječe na brzinu promjene struje s promjenom frekvencije.

Može se pokazati da je razlika u relativnim frekvencijama koje odgovaraju vrijednostima relativne struje jednaka slabljenju kruga D = 1 / Q = v2-v1.

Sada prelazimo na analizu ovisnosti faznog pomaka između struje i napona na ulazu kruga o frekvenciji. Iz izraza (1) ygoj j je jednako

Kao što se i očekivalo, vrijednost j određena je faktorom kvalitete kruga. Grafički je ova ovisnost za dvije vrijednosti zasluga prikazana na Sl. 6.

Sa smanjenjem frekvencije, vrijednost faznog pomaka teži vrijednosti od - 90 °, a s povećanjem na + 90 °, prolazi kroz nultu vrijednost na rezonantnoj frekvenciji. Brzina promjene funkcije j (v) određena je faktorom kvalitete kruga.

Serijski rezonantni krug može se napajati i iz izvora električne energije koji ima svojstva izvora struje, t.j. osiguravanje stalne struje u opterećenju. Izrazi (5) u ovom slučaju ostaju važeći, ali će struja u njima biti konstantna. Stoga će pad napona na otporniku UR = RI = const biti konstantan. Dijeleći sve napone s ovom baznom vrijednošću, u izrazu (12), vrijednost je također omjer karakteristične impedancije i otpora Q = r / R.

Ukupni relativni pad napona na ulazu u krug je hipotenuza pravokutnog naponskog trokuta, dakle

Funkcije uL (v) i uY (v) su monotone, a u (v) ima minimalno u = 1,0 na rezonantnoj frekvenciji, kada je uL (v) -uS (v) = 0. U slučaju relativne frekvencije težeći beskonačnosti i nuli, napon na jednom od reaktivnih elemenata teži beskonačnosti. Na rezonantnoj frekvenciji oni su isti i njihov je omjer prema ulaznom naponu jednak faktoru kvalitete.

Grafički prikaz funkcija uL (v) = A (v), uS (v) = B (v) i u (v) = S (v) s faktorom kvalitete Q = 2 dat je na Sl. 7 u logaritamskoj (a) i linearnoj (b) ljestvici frekvencijske osi.

Za funkciju u (v) = S (v), može se pokazati da je razlika između relativnih frekvencija v1 i v2 koje odgovaraju vrijednostima jednaka slabljenju kruga D = 1 / Q = v2-v1 .

Fazne karakteristike kruga kada se napaja iz izvora struje ne razlikuju se od karakteristika načina napajanja iz EMF izvora (slika 6).

Uspoređujući frekvencijske karakteristike kada se serijski rezonantni krug napaja iz izvora struje s karakteristikama kada se napaja iz EMF izvora, mogu se izvući sljedeći zaključci:

frekvencijske karakteristike napona i struja kruga bitno se razlikuju jedna od druge, budući da kada se napaja iz EMF izvora, zbroj napona ostaje konstantan i dolazi samo do njihove preraspodjele između elemenata, a kada se napaja iz izvora struje, padovi napona na svakom elementu nastaju neovisno;

rezonantni načini za oba slučaja potpuno su identični;

karakteristike frekvencije faze za oba slučaja su također identične.

Rezonancijski način se također može stvoriti paralelnim povezivanjem R, L i C (slika 8a)). Takav lanac se zove paralelni rezonantni krug... U ovom slučaju je prikladnije formulirati uvjet rezonancije za imaginarni dio kompleksne vodljivosti u obliku

Stoga su za paralelni krug moguće iste varijacije parametara kao i za sekvencijalni krug i izrazi za njih će biti identični

900+

Kada se frekvencija snage promijeni, mijenja se samo imaginarna komponenta kompleksnog vektora vodljivosti Y, pa se njegov kraj pomiče po kompleksnoj ravnini duž ravne linije koja je paralelna imaginarnoj osi i prolazi kroz točku G = 1 / R, koja odgovara stvarnoj komponenta vodljivosti (slika 8 b)). Kod rezonantne frekvencije modul vektora je minimalan, a kako frekvencija teži nuli i beskonačnosti, njegova vrijednost teži beskonačnosti. U ovom slučaju, kut faznog pomaka između struje i napona j na ulazu kruga teži do 90 ° pri w® 0 i do - 90 ° pri w®µ.

Za paralelno povezivanje, struje u pojedinim elementima mogu se prikazati kroz vodljivost i ukupni pad napona U u ožičenju
Pretpostavimo da je u rezonancijskom modu pad napona na ulazu kruga jednak U0, tada će struje u pojedinim elementima biti

valna ili karakteristična vodljivost kontura. Kao što slijedi iz izraza (17), pri rezonanciji su struje u reaktivnim elementima iste, a ulazna struja jednaka je struji u otporniku R. Omjer Q = g / G naziva se faktor kvalitete, a inverzna vrijednost D = 1 / Q je slabljenje paralelnog rezonantnog kruga. Dakle, faktor kvalitete jednak je omjeru struja u reaktivnim elementima kruga prema struji na ulazu ili u otporniku. U električnim krugovima vrijednost može doseći vrijednosti od nekoliko desetaka jedinica, a za isti broj puta struje u induktivitetu i kapacitivnosti će premašiti ulaznu struju. Dakle, rezonancija u paralelnom krugu naziva se rezonancija struja.

Pad napona na ulazu kruga U kada se napaja iz izvora koji ima svojstva izvora struje i tvori struju efektivne vrijednosti I bit će jednak