عمليات عابرة في الدائرة الكهربائية
العمليات العابرة ليست غير عادية ولا تتميز فقط بالدوائر الكهربائية. يمكن الاستشهاد بعدد من الأمثلة من مختلف مجالات الفيزياء والتكنولوجيا حيث تحدث مثل هذه الظواهر.
على سبيل المثال ، يتم تبريد الماء الساخن المصبوب في وعاء تدريجيًا وتتغير درجة حرارته من القيمة الأولية إلى قيمة التوازن التي تساوي درجة الحرارة المحيطة. البندول الذي يتم إحضاره من حالة الراحة يؤدي التذبذبات المخمدة ويعود في النهاية إلى حالته الثابتة الأصلية. عندما يتم توصيل جهاز قياس كهربائي ، تقوم الإبرة ، قبل التوقف عند تقسيم المقياس المقابل ، بعدة اهتزازات حول هذه النقطة على المقياس.
الوضع الثابت والعابر للدائرة الكهربائية
عند تحليل العمليات في الدوائر الكهربائية يجب أن تواجه وضعين للتشغيل: ثابت (ثابت) وعابر.
الوضع الثابت لدائرة كهربائية متصلة بمصدر جهد ثابت (تيار) هو وضع تكون فيه التيارات والجهد في الفروع الفردية للدائرة ثابتة بمرور الوقت.
في دائرة كهربائية متصلة بمصدر تيار متناوب ، تتميز الحالة الثابتة بالتكرار الدوري للقيم اللحظية للتيارات والجهود في الفروع ... في جميع حالات تشغيل الدوائر في أوضاع ثابتة ، والتي يمكن نظريًا أن تستمر إلى أجل غير مسمى ، يُفترض أن معلمات الإشارة النشطة (الجهد أو التيار) ، وكذلك بنية الدائرة ومعلمات عناصرها ، لا تتغير.
تعتمد التيارات والفولتية في الوضع الثابت على نوع التأثير الخارجي وعلى معلمات الهدف الكهربائي.
يُطلق على الوضع العابر (أو عملية عابرة) الوضع الذي يحدث في دائرة كهربائية أثناء الانتقال من حالة ثابتة إلى أخرى ، والتي تختلف إلى حد ما عن الحالة السابقة ، والفولتية والتيارات المصاحبة لهذا الوضع - الفولتية العابرة و التيارات ... يمكن أن يحدث تغيير في الحالة المستقرة للدائرة نتيجة لتغيير الإشارات الخارجية ، بما في ذلك تشغيل أو إيقاف تشغيل مصدر تأثير خارجي ، أو يمكن أن يحدث بسبب التبديل في الدائرة نفسها.
تبديل الدائرة الكهربائية - عملية تبديل التوصيلات الكهربائية لعناصر الدائرة الكهربائية ، وفصل جهاز أشباه الموصلات (GOST 18311-80).
في معظم الحالات ، من الجائز نظريًا افتراض أن التبديل يحدث على الفور ، أي يتم تنفيذ مفاتيح مختلفة في الدائرة دون أخذ الكثير من الوقت. عادة ما تظهر عملية التبديل في الرسوم البيانية بواسطة سهم بالقرب من المفتاح.
العمليات العابرة في الدوائر الحقيقية سريعة ... مدتها أعشار ومئات وغالبًا ما تكون أجزاء من المليون من الثانية. نادرًا ما تصل مدة هذه العمليات إلى بضع ثوانٍ.
بطبيعة الحال ، فإن السؤال الذي يطرح نفسه هو ما إذا كان من الضروري بشكل عام أن تؤخذ في الاعتبار الأنظمة العابرة لهذه المدة القصيرة. لا يمكن إعطاء الإجابة إلا لكل حالة محددة ، لأنه في ظل ظروف مختلفة ، فإن دورهم ليس هو نفسه. أهميتها كبيرة بشكل خاص في الأجهزة المصممة لتضخيم وتشكيل وتحويل إشارات النبض ، عندما تتناسب مدة الإشارات التي تعمل على الدائرة الكهربائية مع مدة الأوضاع العابرة.
تتسبب المراحل العابرة في تشويه شكل النبضات أثناء مرورها عبر دوائر خطية. لا يمكن التفكير في حساب وتحليل أجهزة الأتمتة ، حيث يكون هناك تغيير مستمر في حالة الدوائر الكهربائية ، دون مراعاة الأوضاع العابرة.
في عدد من الأجهزة ، يكون حدوث العمليات العابرة أمرًا غير مرغوب فيه وخطير بشكل عام. إن حساب الأوضاع العابرة في هذه الحالات يجعل من الممكن تحديد الجهد الزائد المحتمل والزيادات الحالية ، والتي يمكن أن تكون أعلى بعدة مرات من الفولتية والتيارات الثابتة وضع. هذا مهم بشكل خاص للدوائر ذات الحث الكبير أو السعة العالية.
أسباب عملية الانتقال
لنفكر في الظواهر التي تحدث في الدوائر الكهربائية أثناء الانتقال من وضع ثابت إلى آخر.
نقوم بتضمين المصباح المتوهج في دائرة متسلسلة تحتوي على المقاوم R1 ومفتاح B ومصدر جهد ثابت E.بعد إغلاق المفتاح ، سيضيء المصباح على الفور ، لأن تسخين الفتيل وزيادة سطوع توهجه غير مرئي للعين. بشكل مشروط ، يمكن افتراض أنه في مثل هذه الدائرة ، يكون التيار الثابت مساويًا لـ Azo = E / (R1 + Rl) ، يتم تثبيته على الفور تقريبًا ، حيث R - المقاومة النشطة لخيوط المصباح.
في الدوائر الخطية التي تتكون من مصادر الطاقة والمقاومات ، لا تحدث عابرات مرتبطة بتغيير في الطاقة المخزنة على الإطلاق.
أرز. 1. مخططات لتوضيح العمليات العابرة: أ - دائرة بدون عناصر تفاعلية ، ب - دائرة مع مغو ، ج - دائرة بمكثف.
استبدل المقاوم بملف L يكون تحريضه كبيرًا بدرجة كافية. بعد إغلاق المفتاح ، يمكنك ملاحظة أن الزيادة في سطوع توهج المصباح تتم بشكل تدريجي. يوضح هذا أنه نظرًا لوجود ملف ، فإن التيار في الدائرة يصل تدريجياً إلى قيمته الثابتة. أنا على وشك = E / (rDa se + Rl) ، حيث rk - المقاومة النشطة لملف الملف.
سيتم إجراء التجربة التالية بدائرة تتكون من مصدر جهد ثابت ومقاومات ومكثف ، بالتوازي مع توصيل الفولتميتر (الشكل 1 ، ج). إذا كانت سعة المكثف كبيرة بما يكفي (عدة عشرات من الميكروفاراد) وكانت مقاومة كل من المقاومات R1 و R2 عدة مئات من الكيلو أوم ، فبعد إغلاق المفتاح ، تبدأ إبرة الفولتميتر في الانحراف بسلاسة وبعد ذلك فقط بضع ثوان يتم ضبطه على القسمة المناسبة للمقياس.
لذلك ، يتم تحديد الجهد في المكثف ، وكذلك التيار في الدائرة ، لفترة طويلة نسبيًا (يمكن إهمال القصور الذاتي لجهاز القياس نفسه في هذه الحالة).
ما يمنع التأسيس الفوري للوضع الثابت في دوائر التين. 1 ، ب ، ج وسبب عملية الانتقال؟
والسبب في ذلك هو عناصر الدوائر الكهربائية القادرة على تخزين الطاقة (ما يسمى بالعناصر التفاعلية): اداة الحث (الشكل 1 ، ب) و مكثف (الشكل 1 ، ج).
الطاقة المتراكمة في المجال الكهربائي لمكثف سعة C مشحونة بجهد ti ° C تساوي: W ° C = 1/2 (Cu ° C2)
نظرًا لأن إمداد الطاقة المغناطيسية WL يتم تحديده بواسطة التيار في الملف iL والطاقة الكهربائية W ° C - الجهد في المكثف ti ° C ، ثم في جميع الدوائر الكهربائية ، أي ثلاثة عمليات تبديل ، يتم ملاحظة شرطين أساسيين: تيار الملف ولا يمكن تغيير جهد المكثف بشكل حاد ... في بعض الأحيان يتم صياغة هذه اللوائح بشكل مختلف ، وهي: العلاقة بين تدفق الملف وشحنة المكثف يمكن أن تتغير فقط بسلاسة ، دون قفزات.
فيزيائيًا ، تعد أوضاع الانتقال عمليات انتقال لحالة طاقة الدائرة من وضع ما قبل التبديل إلى وضع ما بعد التبديل. تتوافق كل حالة ثابتة لدائرة بها عناصر تفاعلية مع كمية معينة من طاقة المجالات الكهربائية والمغناطيسية.يرتبط الانتقال إلى وضع ثابت جديد بزيادة أو نقصان في طاقة هذه الحقول ويرافقه ظهور عملية عابرة تنتهي بمجرد توقف التغيير في إمدادات الطاقة. إذا لم تتغير حالة طاقة الدائرة أثناء التبديل ، فلن يحدث عابرون.
أ) تشغيل وإيقاف الدائرة ،
ب) دائرة مقصورة الفروع الفردية أو عناصر السلسلة ،
ج) فصل أو توصيل الفروع أو عناصر الدائرة ، إلخ.
بالإضافة إلى ذلك ، تحدث العابرة عندما يتم تطبيق إشارات النبضة على الدوائر الكهربائية.