กระบวนการชั่วคราวในวงจรไฟฟ้า
กระบวนการชั่วคราวนั้นไม่ใช่เรื่องผิดปกติและเป็นลักษณะเฉพาะของวงจรไฟฟ้าเท่านั้น ตัวอย่างจำนวนมากสามารถอ้างอิงได้จากสาขาต่างๆ ของฟิสิกส์และเทคโนโลยีที่มีปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้น
ตัวอย่างเช่น น้ำร้อนที่เทลงในภาชนะจะค่อยๆ เย็นลง และอุณหภูมิจะเปลี่ยนจากค่าเริ่มต้นเป็นค่าสมดุลเท่ากับอุณหภูมิแวดล้อม ลูกตุ้มที่นำมาจากสถานะหยุดนิ่งจะทำการสั่นแบบหน่วงและกลับสู่สถานะหยุดนิ่งเดิมในที่สุด เมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์วัดทางไฟฟ้า เข็มก่อนจะหยุดที่ส่วนมาตราส่วนที่สอดคล้องกัน จะทำการสั่นหลายครั้งรอบๆ จุดนี้บนมาตราส่วน
โหมดคงที่และชั่วคราวของวงจรไฟฟ้า
เมื่อวิเคราะห์กระบวนการใน วงจรไฟฟ้า คุณควรพบกับโหมดการทำงานสองโหมด: สร้างขึ้น (นิ่ง) และชั่วคราว
โหมดหยุดนิ่งของวงจรไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันคงที่ (กระแส) เป็นโหมดที่กระแสและแรงดันในแต่ละสาขาของวงจรมีค่าคงที่เมื่อเวลาผ่านไป
ในวงจรไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายกระแสสลับ สถานะหยุดนิ่งนั้นมีลักษณะของการทำซ้ำเป็นระยะของค่ากระแสและแรงดันในสาขา... ในทุกกรณีของการทำงานของวงจรในโหมดนิ่งซึ่งในทางทฤษฎีสามารถดำเนินการต่อไปได้ สันนิษฐานว่าพารามิเตอร์ของสัญญาณที่ใช้งาน (แรงดันหรือกระแส) ตลอดจนโครงสร้างของวงจรและพารามิเตอร์ขององค์ประกอบจะไม่เปลี่ยนแปลง
กระแสและแรงดันในโหมดอยู่กับที่ขึ้นอยู่กับประเภทของอิทธิพลภายนอกและพารามิเตอร์ของเป้าหมายทางไฟฟ้า
โหมดชั่วคราว (หรือกระบวนการชั่วคราว) เรียกว่าโหมดที่เกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้าระหว่างการเปลี่ยนจากสถานะหยุดนิ่งหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่ง ซึ่งแตกต่างจากโหมดก่อนหน้าและแรงดันและกระแสที่มาพร้อมกับโหมดนี้ - แรงดันชั่วคราวและ กระแส... การเปลี่ยนแปลงในสภาวะคงที่ของวงจรสามารถเกิดขึ้นได้จากการเปลี่ยนแปลงสัญญาณภายนอก ซึ่งรวมถึงการเปิดหรือปิดแหล่งกำเนิดอิทธิพลภายนอก หรืออาจเกิดจากการสลับในวงจรเอง
การสลับวงจรไฟฟ้า - กระบวนการเปลี่ยนการเชื่อมต่อไฟฟ้าขององค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า การถอดอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ (GOST 18311-80)
ในกรณีส่วนใหญ่ ในทางทฤษฎีอนุญาตให้ถือว่าการสลับเกิดขึ้นทันที เช่น สวิตช์ต่างๆในวงจรดำเนินการโดยใช้เวลาไม่มากนัก กระบวนการสวิตชิ่งในไดอะแกรมมักจะแสดงด้วยลูกศรใกล้กับสวิตช์
กระบวนการชั่วคราวในวงจรจริงนั้นรวดเร็ว... ค่อนข้างน้อย ระยะเวลาของกระบวนการเหล่านี้ถึงไม่กี่วินาที
โดยธรรมชาติ คำถามเกิดขึ้นว่าโดยทั่วไปจำเป็นต้องคำนึงถึงระบอบการปกครองชั่วคราวในช่วงเวลาสั้น ๆ ดังกล่าวหรือไม่ สามารถให้คำตอบสำหรับแต่ละกรณีเท่านั้นเนื่องจากภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันบทบาทของพวกเขาจะไม่เหมือนกัน ความสำคัญอย่างยิ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับการขยาย การก่อตัว และการแปลงสัญญาณพัลส์ เมื่อระยะเวลาของสัญญาณที่ทำหน้าที่ในวงจรไฟฟ้านั้นสอดคล้องกับระยะเวลาของโหมดชั่วคราว
สภาวะชั่วคราวทำให้รูปร่างของพัลส์บิดเบี้ยวเมื่อผ่านวงจรเชิงเส้น การคำนวณและการวิเคราะห์อุปกรณ์อัตโนมัติที่มีการเปลี่ยนแปลงสถานะของวงจรไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องนั้นเป็นไปไม่ได้หากไม่คำนึงถึงโหมดชั่วคราว
ในอุปกรณ์จำนวนหนึ่ง การเกิดขึ้นของกระบวนการชั่วคราวโดยทั่วไปเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาและเป็นอันตราย การคำนวณโหมดชั่วคราวในกรณีเหล่านี้ทำให้สามารถระบุแรงดันไฟฟ้าเกินและการเพิ่มขึ้นของกระแสที่เป็นไปได้ ซึ่งอาจสูงกว่าแรงดันและกระแสของอุปกรณ์เคลื่อนที่หลายเท่า โหมด. นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับวงจรที่มีค่าความเหนี่ยวนำสูงหรือความจุสูง
สาเหตุของกระบวนการเปลี่ยนผ่าน
ลองพิจารณาปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้าระหว่างการเปลี่ยนจากโหมดอยู่กับที่หนึ่งไปยังอีกโหมดหนึ่ง
เรารวมหลอดไส้ไว้ในวงจรอนุกรมที่มีตัวต้านทาน R1, สวิตช์ B และแหล่งจ่ายแรงดันคงที่ Eหลังจากปิดสวิตช์แล้วหลอดไฟจะสว่างขึ้นทันทีเนื่องจากความร้อนของไส้หลอดและความสว่างที่เพิ่มขึ้นของการเรืองแสงไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ตามเงื่อนไขสามารถสันนิษฐานได้ว่าในวงจรดังกล่าวกระแสคงที่เท่ากับ Azo =E / (R1 + Rl) ติดตั้งเกือบจะในทันทีโดยที่ Rl คือความต้านทานที่ใช้งานของไส้หลอด
ในวงจรเชิงเส้นที่ประกอบด้วยแหล่งพลังงานและตัวต้านทาน สภาวะชั่วคราวที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานที่เก็บไว้จะไม่เกิดขึ้นเลย
ข้าว. 1. แบบแผนเพื่อแสดงกระบวนการชั่วคราว: a - วงจรที่ไม่มีองค์ประกอบปฏิกิริยา, b - วงจรที่มีตัวเหนี่ยวนำ, c - วงจรที่มีตัวเก็บประจุ
แทนที่ตัวต้านทานด้วยขดลวด L ซึ่งมีความเหนี่ยวนำมากพอ หลังจากปิดสวิตช์ คุณจะสังเกตได้ว่าความสว่างที่เพิ่มขึ้นของหลอดไฟจะค่อยๆ นี่แสดงให้เห็นว่าเนื่องจากมีขดลวด กระแสในวงจรจะค่อยๆ ถึงค่าสถานะคงที่ ฉันเกี่ยวกับ =E / (rDa se + Rl) โดยที่ rk — ความต้านทานที่ใช้งานของขดลวดที่คดเคี้ยว
การทดลองครั้งต่อไปจะดำเนินการกับวงจรที่ประกอบด้วยแหล่งจ่ายแรงดันคงที่ ตัวต้านทาน และตัวเก็บประจุ ควบคู่ไปกับที่เราเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์ (รูปที่ 1, ค) หากความจุของตัวเก็บประจุมีขนาดใหญ่พอ (หลายสิบไมโครฟอร์แมต) และความต้านทานของตัวต้านทาน R1 และ R2 แต่ละตัวมีหลายร้อยกิโลโอห์ม หลังจากปิดสวิตช์เข็มของโวลต์มิเตอร์จะเริ่มเบี่ยงเบนอย่างราบรื่นและหลังจากนั้นเท่านั้น ไม่กี่วินาทีจะถูกตั้งค่าเป็นการแบ่งมาตราส่วนที่เหมาะสม
ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าในตัวเก็บประจุรวมถึงกระแสในวงจรจึงถูกสร้างขึ้นเป็นระยะเวลานาน (ความเฉื่อยของอุปกรณ์วัดในกรณีนี้สามารถละเลยได้)
สิ่งที่ขัดขวางการสร้างโหมดนิ่งในวงจรของมะเดื่อในทันที 1, b, c และเหตุผลของกระบวนการเปลี่ยนผ่าน?
เหตุผลนี้เป็นองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าที่สามารถเก็บพลังงานได้ (เรียกว่าองค์ประกอบปฏิกิริยา): ตัวเหนี่ยวนำ (รูปที่ 1, ข) และ ตัวเก็บประจุ (รูปที่ 1, ค).
พลังงานที่สะสมอยู่ในสนามไฟฟ้าของตัวเก็บประจุที่มีความจุ C ที่ประจุที่แรงดันไฟฟ้า ti° C เท่ากับ: W° C = 1/2 (Cu° C2)
เนื่องจากการจ่ายพลังงานแม่เหล็ก WL ถูกกำหนดโดยกระแสในขดลวด iL และพลังงานไฟฟ้า W° C — แรงดันไฟฟ้าในตัวเก็บประจุ ti° C จากนั้นในวงจรไฟฟ้าทั้งหมด การแลกเปลี่ยนทั้งสามใดๆ จะมีการปฏิบัติตามข้อกำหนดพื้นฐานสองประการ: กระแสของขดลวด และ แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ พวกเขาไม่สามารถเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว... บางครั้งกฎระเบียบเหล่านี้มีการกำหนดแตกต่างกัน กล่าวคือ: ความสัมพันธ์ของฟลักซ์ของขดลวดและประจุของตัวเก็บประจุสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างราบรื่นโดยไม่ต้องกระโดด
ในทางกายภาพ โหมดการเปลี่ยนแปลงเป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงสถานะพลังงานของวงจรจากโหมดก่อนการเปลี่ยนเป็นโหมดหลังการเปลี่ยน สถานะคงที่ของวงจรที่มีองค์ประกอบปฏิกิริยาสอดคล้องกับปริมาณพลังงานของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กการเปลี่ยนไปใช้โหมดอยู่กับที่ใหม่นั้นสัมพันธ์กับการเพิ่มหรือลดพลังงานของสนามเหล่านี้ และมาพร้อมกับลักษณะของกระบวนการชั่วคราวที่จะสิ้นสุดลงทันทีที่การเปลี่ยนแปลงของแหล่งจ่ายพลังงานหยุดลง หากระหว่างการสลับสถานะพลังงานของวงจรไม่เปลี่ยนแปลง ก็จะไม่มีการเกิดขึ้นชั่วคราว
ก) การเปิดและปิดวงจร
ข) ไฟฟ้าลัดวงจร แต่ละสาขาหรือองค์ประกอบของห่วงโซ่
c) การตัดการเชื่อมต่อหรือการเชื่อมต่อของสาขาหรือองค์ประกอบวงจร ฯลฯ
นอกจากนี้ ภาวะชั่วคราวยังเกิดขึ้นเมื่อสัญญาณพัลส์ถูกนำไปใช้กับวงจรไฟฟ้า