Силовая электроника - элементы линейных схем

Элементы линейной схемы относятся к компонентам в электрической цепи, которые демонстрируют линейную зависимость между входным током и выходным напряжением. Примеры элементов с линейными цепями включают:

Resistors
Capacitors
Inductors
Transformers

Чтобы лучше понять элементы линейной схемы, необходим анализ резисторных элементов.

Резисторы

Резистор - это устройство, в котором поток электрического тока ограничен, что приводит к преобразованию энергии. Например, когда электричество проходит через лампочку, электричество преобразуется в другую форму энергии, такую как тепло и / или свет. Сопротивление элемента измеряется в омах (Ом).

Мера сопротивления в данной цепи определяется как:

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

где R - сопротивление; ρ - удельное сопротивление; L- длина провода; иA - площадь поперечного сечения провода

Символ различных резисторов

Резистор
Переменный резистор
Потенциометр

Конденсаторы

Конденсатор относится к электрическому устройству, которое состоит из двух проводящих материалов (также известных как пластины), разделенных изолятором, известным как диэлектрик. Он использует электрическое поле для хранения электроэнергии. Когда конденсатор подключен к батарее, создается электрическое поле, в результате чего положительные электрические заряды накапливаются на одной пластине, а отрицательные - на другой пластине.

Когда энергия накапливается в электрическом поле конденсатора, этот процесс называется зарядкой, а когда энергия удаляется, процесс называется разрядкой. Уровень электрической энергии, хранящейся в конденсаторе, называется емкостью и измеряется в фарадах (Ф). Один фарад равен одному кулону на единицу вольт, выраженному 1 C / V.

Разница между конденсатором и батареей заключается в том, что конденсатор накапливает электрическую энергию, в то время как батарея накапливает химическую энергию и медленно выделяет энергию.

Символ различных конденсаторов

Различные символы конденсатора приведены в таблице ниже.

Фиксированный конденсатор
Переменный конденсатор
Поляризованный конденсатор

Индукторы

Индукторы - это электронные устройства, которые используют магнитное поле для хранения электрической энергии. Самая простая форма индуктора - это катушка или провод в форме петли, где индуктивность прямо пропорциональна количеству петель в проводе. Кроме того, индуктивность зависит от типа материала провода и радиуса петли.

При определенном количестве витков и размере радиуса только воздушный сердечник может дать наименьшую индуктивность. Диэлектрические материалы, которые служат той же цели, что и воздух, включают дерево, стекло и пластик. Эти материалы помогают в процессе наматывания индуктора. Форма обмоток (форма пончика), а также ферромагнитные вещества, например, железо, увеличивают общую индуктивность.

Количество энергии, которое может хранить индуктор, называется индуктивностью. Он измеряется в Генри (H).

Символ различных индукторов

Фиксированный индуктор
Переменный индуктор

Трансформеры

Это относится к устройству, которое изменяет энергию с одного уровня на другой посредством процесса, известного как электромагнитная индукция. Обычно он используется для повышения или понижения напряжения переменного тока в приложениях, использующих электроэнергию.

Когда ток на первичной стороне трансформатора изменяется, на его сердечнике создается переменный магнитный поток, который распространяется на вторичные обмотки трансформатора в виде магнитных полей.

Принцип действия трансформатора основан на законе электромагнитной индукции Фарадея. Закон гласит, что скорость изменения магнитной связи во времени напрямую связана с ЭДС, индуцированной в проводнике.

Трансформатор состоит из трех основных частей -

Первичная обмотка
Магнитный сердечник
Вторичная обмотка

Символ трансформатора

Дополнительные устройства

Электромагнитные устройства

Концепция электромагнетизма широко используется в технике и применяется в двигателях, генераторах и электрических звонках. Например, в дверном звонке электромагнитная составляющая притягивает хлопушку, которая ударяет в звонок и заставляет его звонить.

Контроллеры

Контроллеры - это устройства, которые принимают электронные сигналы, передаваемые от измеряемой переменной в процессе, и сравнивают полученное значение с контрольной точкой. Он использует цифровые алгоритмы для корреляции и сравнения функций.

Датчики

Датчики используются для определения тока, который постоянно изменяется для обеспечения обратной связи в целях управления. Измерение тока позволяет добиться плавной и точной работы преобразователя. Датчики тока имеют решающее значение в преобразователях, так как информация в параллельных или многофазных преобразователях легко передается.

Фильтры

Электронные фильтры также используются для обработки сигналов с целью удаления нежелательных частот. Это аналоговые схемы, которые существуют либо в активном, либо в пассивном состоянии.