Energoelektronika - elementy obwodów liniowych

Liniowe elementy obwodu odnoszą się do elementów obwodu elektrycznego, które wykazują liniową zależność między wejściem prądowym a wyjściowym napięciem. Przykłady elementów z obwodami liniowymi obejmują -

• Resistors
• Capacitors
• Inductors
• Transformers

Aby lepiej zrozumieć elementy obwodów liniowych, konieczna jest analiza elementów rezystorowych.

Rezystory

Rezystor to urządzenie, w którym przepływ prądu elektrycznego jest ograniczony, co powoduje konwersję energii. Na przykład, gdy elektryczność przepływa przez żarówkę, jest ona przekształcana w inną formę energii, taką jak ciepło i / lub światło. Rezystancja elementu jest mierzona w omach (Ω).

Miarą rezystancji w danym obwodzie jest -

$$ R = \ rho \ frac {L} {A} $$

Gdzie R - opór; ρ - rezystywność; L- długość drutu; iA - pole przekroju poprzecznego drutu

Symbol różnych rezystorów

Rezystor
Rezystor zmienny
Potencjometr

Kondensatory

Kondensator odnosi się do urządzenia elektrycznego, które ma dwa materiały przewodzące (znane również jako płytki) oddzielone izolatorem znanym jako dielektryk. Wykorzystuje pole elektryczne do magazynowania energii elektrycznej. Pole elektryczne powstaje, gdy kondensator jest podłączony do akumulatora, co powoduje, że dodatnie ładunki elektryczne gromadzą się na jednej płycie, a ujemne ładunki elektryczne na drugiej.

Kiedy energia jest przechowywana w polu elektrycznym kondensatora, proces nazywa się ładowaniem, a gdy energia jest usuwana, proces nazywany jest rozładowywaniem. Poziom energii elektrycznej zmagazynowanej w kondensatorze nazywany jest pojemnością i jest mierzony w faradach (F). Jeden farad to to samo, co jeden kulomb na jednostkę V, podany przez 1 C / V.

Różnica między kondensatorem a baterią polega na tym, że kondensator magazynuje energię elektryczną, podczas gdy bateria magazynuje energię chemiczną i uwalnia ją w wolnym tempie.

Symbol różnych kondensatorów

W poniższej tabeli podano różne symbole kondensatora.

Kondensator stały
Kondensator zmienny
Kondensator spolaryzowany

Cewki indukcyjne

Induktory to urządzenia elektroniczne, które wykorzystują pole magnetyczne do magazynowania energii elektrycznej. Najprostszą formą cewki indukcyjnej jest cewka lub drut w postaci pętli, w której indukcyjność jest wprost proporcjonalna do liczby pętli w przewodzie. Ponadto indukcyjność zależy od rodzaju materiału w przewodzie i promienia pętli.

Biorąc pod uwagę określoną liczbę zwojów i rozmiar promienia, tylko rdzeń powietrzny może dawać najmniejszą indukcyjność. Materiały dielektryczne, które służą temu samemu celowi co powietrze, to drewno, szkło i tworzywa sztuczne. Materiały te pomagają w procesie nawijania cewki indukcyjnej. Kształt uzwojeń (kształt pączka), a także substancje ferromagnetyczne, na przykład żelazo, zwiększają całkowitą indukcyjność.

Ilość energii, jaką może przechowywać cewka indukcyjna, nazywana jest indukcyjnością. Jest mierzony w Henryku (H).

Symbol różnych cewek

Naprawiono cewkę
Zmienna cewka

Transformers

Odnosi się to do urządzenia, które zmienia energię z jednego poziomu na inny w procesie znanym jako indukcja elektromagnetyczna. Zwykle jest używany do podwyższania lub obniżania napięcia AC w ​​aplikacjach wykorzystujących energię elektryczną.

Kiedy prąd po stronie pierwotnej transformatora ulega zmianie, na jego rdzeniu powstaje zmienny strumień magnetyczny, który rozprzestrzenia się na uzwojenia wtórne transformatora w postaci pól magnetycznych.

Zasada działania transformatora opiera się na prawie indukcji elektromagnetycznej Faradaya. Prawo stanowi, że szybkość zmiany strumienia łącza względem czasu jest bezpośrednio związana z polem elektromagnetycznym indukowanym w przewodniku.

Transformator składa się z trzech głównych części -

• Uzwojenie pierwotne
• Rdzeń magnetyczny
• Uzwojenie wtórne

Symbol transformatora

Dodatkowe urządzenia

Urządzenia elektromagnetyczne

Pojęcie elektromagnetyzmu jest szeroko stosowane w technice i jest stosowane w silnikach, generatorach i dzwonkach elektrycznych. Na przykład w dzwonku do drzwi składnik elektromagnetyczny przyciąga klapę, która uderza w dzwonek i powoduje jego dzwonienie.

Kontrolery

Sterowniki to urządzenia, które odbierają sygnały elektroniczne przesyłane ze zmiennej mierzonej w procesie i porównują uzyskaną wartość z zadaną wartością sterowania. Wykorzystuje cyfrowe algorytmy do korelacji i porównywania funkcji.

Czujniki

Czujniki służą do określania prądu, który stale się zmienia, aby zapewnić sprzężenie zwrotne do celów sterowania. Prąd wykrywania umożliwia uzyskanie płynnej i dokładnej funkcji przetwornika. Czujniki prądu są krytyczne w przetwornikach, tak że informacje w przetwornikach równoległych lub wielofazowych są łatwo udostępniane.

Filtry

Filtry elektroniczne są również używane do przetwarzania sygnałów w celu usunięcia niepożądanych częstotliwości. Są to obwody analogowe i istnieją w stanie aktywnym lub pasywnym.