Điện tử công suất - Phần tử mạch tuyến tính

Phần tử mạch tuyến tính dùng để chỉ các thành phần trong mạch điện có mối quan hệ tuyến tính giữa đầu vào dòng điện và đầu ra điện áp. Ví dụ về các phần tử có mạch tuyến tính bao gồm:

Resistors
Capacitors
Inductors
Transformers

Để hiểu rõ hơn về các phần tử mạch tuyến tính, việc phân tích các phần tử điện trở là cần thiết.

Điện trở

Điện trở là một thiết bị trong đó dòng điện bị hạn chế dẫn đến chuyển đổi năng lượng. Ví dụ, khi dòng điện chạy qua bóng đèn, điện năng được chuyển đổi thành một dạng năng lượng khác như nhiệt và / hoặc ánh sáng. Điện trở của một phần tử được đo bằng ohms (Ω).

Số đo điện trở trong một đoạn mạch nhất định được cho bởi:

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

Ở đâu R - lực cản; ρ - điện trở suất; L- chiều dài của dây; vàA - diện tích mặt cắt ngang của dây

Biểu tượng của các điện trở khác nhau

Điện trở
Một biến trở
Một chiết áp

Tụ điện

Tụ điện là một thiết bị điện có hai vật liệu dẫn điện (còn được gọi là các tấm) được ngăn cách bởi một chất cách điện được gọi là chất điện môi. Nó sử dụng điện trường để lưu trữ năng lượng điện. Điện trường được phát triển khi tụ điện được nối với pin, do đó làm cho các điện tích dương tích tụ trên một bản và các điện tích âm trên bản kia.

Khi năng lượng được lưu trữ trong điện trường của tụ điện, quá trình này được gọi là sạc, và khi năng lượng bị loại bỏ, quá trình này được gọi là phóng điện. Mức năng lượng điện được lưu trữ trong tụ điện được gọi là điện dung và được đo bằng farads (F). Một farad giống như một coulomb trên một đơn vị vôn được cho bởi 1 C / V.

Sự khác biệt giữa tụ điện và pin là tụ điện lưu trữ năng lượng điện trong khi pin lưu trữ năng lượng hóa học và giải phóng năng lượng với tốc độ chậm.

Biểu tượng của các tụ điện khác nhau

Các ký hiệu khác nhau của tụ điện được đưa ra trong bảng dưới đây.

Tụ điện cố định
Tụ điện biến đổi
Tụ điện phân cực

Cuộn cảm

Cuộn cảm là thiết bị điện tử sử dụng từ trường để lưu trữ năng lượng điện. Dạng đơn giản nhất của cuộn cảm là một cuộn dây hoặc một dây dẫn ở dạng vòng trong đó độ tự cảm tỷ lệ thuận với số vòng dây. Ngoài ra, độ tự cảm phụ thuộc vào loại vật liệu trong dây và bán kính của vòng dây.

Với một số vòng dây và kích thước bán kính nhất định, chỉ lõi không khí có thể tạo ra độ tự cảm nhỏ nhất. Các vật liệu điện môi, phục vụ mục đích tương tự như không khí bao gồm gỗ, thủy tinh và nhựa. Những vật liệu này giúp ích trong quá trình quấn cuộn cảm. Hình dạng của các cuộn dây (hình bánh rán) cũng như các chất sắt từ, ví dụ như sắt làm tăng tổng độ tự cảm.

Phần năng lượng mà một cuộn cảm có thể lưu trữ được gọi là độ tự cảm. Nó được đo bằng Henry (H).

Biểu tượng của các cuộn cảm khác nhau

Cuộn cảm cố định
Cuộn cảm biến đổi

Máy biến áp

Điều này đề cập đến một thiết bị thay đổi năng lượng từ mức này sang mức khác thông qua một quá trình được gọi là cảm ứng điện từ. Nó thường được sử dụng để tăng hoặc giảm điện áp xoay chiều trong các ứng dụng sử dụng năng lượng điện.

Khi dòng điện ở phía sơ cấp của máy biến áp thay đổi, một từ thông thay đổi được tạo ra trên lõi của nó, từ thông này lan ra các cuộn thứ cấp của máy biến áp dưới dạng từ trường.

Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa trên định luật Faraday về cảm ứng điện từ. Luật quy định rằng tốc độ thay đổi của từ thông liên kết theo thời gian liên quan trực tiếp đến EMF gây ra trong một vật dẫn.

Máy biến áp có ba phần chính -

Cuộn sơ cấp
Lõi từ tính
Cuộn thứ cấp

Biểu tượng của máy biến áp

Thiết bị bổ sung

Thiết bị điện từ

Khái niệm điện từ học được sử dụng rộng rãi trong công nghệ và nó được ứng dụng trong động cơ, máy phát điện và chuông điện. Ví dụ, trong chuông cửa, thành phần điện từ thu hút một cái kẹp đập vào chuông và khiến nó kêu.

Bộ điều khiển

Bộ điều khiển là thiết bị nhận tín hiệu điện tử được chuyển từ một biến đo lường trong một quá trình và so sánh giá trị thu được với một điểm điều khiển đã đặt. Nó sử dụng các thuật toán kỹ thuật số để tương quan và so sánh các chức năng.

Cảm biến

Cảm biến được sử dụng để xác định dòng điện, dòng điện liên tục thay đổi để cung cấp phản hồi cho mục đích điều khiển. Cảm biến dòng điện giúp bạn có thể đạt được chức năng chuyển đổi mượt mà và chính xác. Cảm biến hiện tại rất quan trọng trong các bộ chuyển đổi sao cho thông tin trong bộ chuyển đổi song song hoặc nhiều pha được chia sẻ dễ dàng.

Bộ lọc

Bộ lọc điện tử cũng được sử dụng để thực hiện việc xử lý tín hiệu để loại bỏ các tần số không mong muốn. Chúng là các mạch tương tự và tồn tại ở trạng thái tích cực hoặc thụ động.