Signallarni diskret qiymatlari orqali tavsiflash

O'tkazgichlarlarning qarshiligini hisoblash.

Har bir Otkazgichlar uchun standart 20 ^o C da ruxsat etilgan maksimal qarshilikni belgilaydi :

O'tkazgichlarning minimal qarshiligi mΩ / m
CSA mm²	Mis (oddiy)		Mis (qalaylangan)	Alyuminiy
	1 va 2 sinf	5 va 6-sinflar	5 va 6-sinflar	1 va 2 sinf
0,5	36.0	39.0	40.1	-
0,75	24.5	26.0	26.7	-
1	18.1	19.5	20.0	-
1.5	12.1	13.3	13.7	-
2.5	7.41	7.98	8.21	-
4	4.61	4.95	5.09	-
6	3.08	3.30	3.39	-
10	1.83	1.91	1.95	3.08
16	1.15	1.21	1.24	1.91
25	0.272	0.78	0.795	1.20
35	0.524	0.554	0.565	0.868
50	0.387	0.386	0.393	0.641
70	0.268	0.272	0.277	0.443
95	0.193	0.206	0.210	0.320
120	0.153	0.161	0.164	0.253
150	0.124	0.129	0.132	0.206
185	0.0991	0.106	0.108	0.164
240	0,0754	0.0801	0.0817	0.125
300	0.0601	0.0641	0.0654	0.100
400	0.0470	0.0486	0.0495	0.0778
500	0,0366	0.0384	0.0391	0.0605
630	0.0283	0.0287	0.0292	0.0469
800	-	-	-	0,0367
1000	-	-	-	0.0291
1200	-	-	-	0.0247

Garmonik o‘zgaruvchan tok.

Oddiy o'zgaruvchan tok quvvat tizimida oqim sinusoidal ravishda ma'lum chastotada o'zgaradi, odatda 50 yoki 60 gerts . Tizimga chiziqli elektr yuki ulanganda, u kuchlanish bilan bir xil chastotada sinusoidal oqimni tortadi (garchi odatda voltaj bilan fazada bo'lmasa ham ).

Hozirgi harmonikalar chiziqli bo'lmagan yuklardan kelib chiqadi. Tizimga chiziqli bo'lmagan yuk, masalan, rektifikator ulangan bo'lsa, u sinusoidal bo'lmasligi kerak bo'lgan oqim hosil qiladi. Hozirgi to'lqin shaklining buzilishi yukning turiga va uning tizimning boshqa tarkibiy qismlari bilan o'zaro bog'liqligiga qarab ancha murakkab bo'lishi mumkin. Hozirgi to'lqin shakli qanchalik murakkab bo'lishidan qat'i nazar, Furye seriyali konvertatsiya qilish energiya tizimining asosiy chastotasidan boshlanadigan va asosiy chastotaning tamsayı ko'paytmasida sodir bo'ladigan oddiy to'lqin shaklini oddiy sinusoidlarga aylantirishga imkon beradi.

Yilda elektr tizimlari , garmoniyasi asosiy chastota musbat butun karrali sifatida belgilangan. Shunday qilib, uchinchi harmonik asosiy chastotaning uchinchi ko'paytmasi.

Energiya tizimlaridagi harmonikalar chiziqli bo'lmagan yuklar bilan hosil bo'ladi. Transistorlar, IGBTlar, MOSFETS, diodlar va boshqalar kabi yarimo'tkazgichli qurilmalar bularning barchasi chiziqli bo'lmagan yuklardir. Lineer bo'lmagan yuklarning boshqa misollariga kompyuterlar va printerlar, lyuminestsent yoritish, batareyali zaryadlovchi qurilmalar va shuningdek, o'zgaruvchan tezlikda ishlaydigan haydovchilar kabi keng tarqalgan ofis uskunalari kiradi. Elektr dvigatellari odatda harmonik ishlab chiqarishga katta hissa qo'shmaydi. Ikkala dvigatel ham, transformator ham haddan tashqari oqim yoki to'yingan holda harmonikani hosil qiladi.

Lineer bo'lmagan yuk oqimlari yordamchi dastur tomonidan ta'minlangan sof sinusoidal kuchlanish to'lqin shaklida buzilishlarni keltirib chiqaradi va bu rezonansga olib kelishi mumkin. Juft harmonikalar odatda energiya tizimida tsiklning ijobiy va salbiy yarmlari orasidagi simmetriya tufayli mavjud emas. Bundan tashqari, agar uchta fazaning to'lqin shakllari nosimmetrik bo'lsa, uchtasining harmonik ko'paytmasi quyida tavsiflangan transformatorlar va dvigatellarning delta (b) ulanishi bilan bostiriladi.

Agar biz faqat uchinchi harmonikaga e'tibor qaratadigan bo'lsak, biz uchta harmonikaning kuchi tizimlarida qanday harakat qilishini ko'rishimiz mumkin. ^[1]

3-darajali Harmonik qo'shimchalar

Quvvat uch fazali tizim bilan ta'minlanadi, bu erda har bir faza 120 daraja masofada joylashgan. Bu ikki sababga ko'ra amalga oshiriladi: asosan uch fazali generatorlar va motorlarni uch fazali fazalarda ishlab chiqilgan doimiy moment tufayli qurish osonroq; ikkinchidan, agar uch faza muvozanatli bo'lsa, ular nolga tenglashadi va neytral o'tkazgichlarning kattaligi qisqarishi yoki hatto ba'zi hollarda tashlab yuborilishi mumkin. Ikkala choralar ham kommunal xizmat ko'rsatish korxonalariga katta xarajatlarni tejashga olib keladi. Biroq, muvozanatli uchinchi harmonik oqim neytralda nolga qo'shilmaydi. Rasmda ko'rinib turganidek, 3-garmonik uch faza bo'ylab konstruktiv ravishda qo'shiladi. Bu neytral simda asosiy chastotadan uch baravar ko'p bo'lgan oqimga olib keladi, bu tizim uchun mo'ljallanmagan bo'lsa, muammolarni keltirib chiqarishi mumkin (ya'ni normal ishlash uchun o'lchangan o'tkazgichlar).^[1] uchinchi Buyurtma garmoniyasi ta'sirini kamaytirish uchun delta aloqasi deltasida joriy aylanur deb susturucularla, yoki uchinchi monand shorti sifatida ishlatiladi o'rniga neytral oqayotgan ulanish uchtalik munosabati .
O‘zgaruvchan tokning zanjir elementlaridan o‘tishi.

O'zgarmas o'zgaruvchanlikka chidamli sinusoidal to'lqin shakllari

 

Ushbu "fazali" effekt fazor diagrammasi bilan ham ifodalanishi mumkin. Murakkab sohada qarshilik haqiqiy son bo'lib, faqatgina " j " yoki xayoliy tarkibiy qism yo'qligini anglatadi . Shuning uchun, kuchlanish va oqim har ikkisi bir-birining fazasida bo'lgani uchun, ular o'rtasida o'zgarishlar farqi bo'lmaydi ( ph = 0 ), shuning uchun har bir miqdor vektorlari bir xil mos yozuvlar o'qi bo'ylab bir-biriga o'ta yuklangan holda chiziladi. Sinusoidal vaqt domenidan fazor-domenga o'tish quyidagicha berilgan.

AC qarshiligi uchun fazor diagrammasi

 

Fazor kuchlanish va tok miqdorining RMS qiymatlarini eng yuqori yoki maksimal qiymatlarni ifodalovchi vektordan farqli o'laroq ifodalaydi, yuqoridagi vaqt-domen ifodalarining eng yuqori qiymatini √ 2 ga bo'linib , tegishli voltaj-oqim fazor munosabati quyidagicha berilgan.

RMS aloqasi

Faza aloqasi

 

Bu shuni ko'rsatadiki, o'zgaruvchan tok zanjiri ichidagi sof qarshilik uning voltaji va oqim fazalari o'rtasidagi munosabatni aynan bir xil rezistorlar kuchlanishi va shahar zanjiri ichidagi oqim munosabatlari bilan bog'liq ravishda hosil qiladi. Shu bilan birga, doimiy oqim zanjirida bu munosabatlar odatda Om qonuni bilan belgilangan qarshilik deb nomlanadi , ammo sinusoidal o'zgaruvchan tok zanjirida ushbu kuchlanish-oqim aloqasi endi empedans deb nomlanadi . Boshqacha qilib aytganda, o'zgaruvchan tok zanjirida elektr qarshiligi "Empedans" deb nomlanadi.

Ikkala holatda ham ushbu kuchlanish-oqim (  VI  ) munosabati har doim sof qarshilikda chiziqli bo'ladi. Shunday qilib, AC davrlarida rezistorlardan foydalanilganda Empedans atamasi , Z belgisi odatda uning qarshiligini bildiradi. Shuning uchun, biz qarshilik uchun doimiy qarshilik = AC impedansi yoki R = Z deb to'g'ri aytishimiz mumkin .

Empedans vektori ( Z  ) harfi bilan ifodalanadi  , o'zgaruvchan tokning qarshiligi qiymati uchun Ohm ( Ω  ) birliklari doimiy oqim bilan  bir xil. Keyin empedansni (yoki AC qarshiligini) quyidagicha aniqlash mumkin:

AC impedansi

Bu tutashuv chastotasi bog'liq, deb Empedansı ham Kompleks sonning vakili mumkin ω reaktiv komponentlar mavjud bo'lsa. Ammo faqat rezistorli zanjirda bu reaktiv komponent har doim nolga teng bo'ladi va murakkab son sifatida berilgan toza rezistorli zanjirdagi empedansning umumiy ifodasi quyidagicha bo'ladi:

Z = R + j0 = R Ω ning

To'liq rezistorli o'zgaruvchan tok zanjiridagi kuchlanish va oqim o'rtasidagi o'zgarishlar burchagi nolga teng bo'lganligi sababli quvvat koeffitsienti ham nolga teng bo'lishi kerak va quyidagicha berilgan: cos 0 ^o  = 1.0 , Keyin rezistorda sarflanadigan oniy quvvat quyidagicha beriladi:

 

Shu bilan birga, rezistorli yoki reaktiv zanjirdagi o'rtacha quvvat faza burchagiga bog'liq bo'lgani uchun va faqat rezistorli zanjirda bu θ = 0 ga teng, quvvat koeffitsienti biriga teng bo'ladi, shuning uchun o'zgaruvchan tokning qarshiligi tomonidan sarflanadigan o'rtacha quvvat aniqlanishi mumkin shunchaki Ohm qonunidan foydalanib:

doimiy oqim zanjirlari bilan bir xil Ohm qonuni tenglamalari. Keyin o'zgaruvchan tok qarshiligi tomonidan iste'mol qilinadigan samarali quvvat doimiy oqim zanjiridagi bir xil rezistor tomonidan sarflanadigan quvvatga teng bo'ladi.

Isitish elementlari va lampalar kabi ko'plab o'zgaruvchan tok zanjirlari faqat toza ohmik qarshilikdan iborat va impedansni o'z ichiga olgan indüktans yoki sig'imning ahamiyatsiz qiymatlariga ega.

Bunday davrlarda biz Oh qonuni  , Kirxof qonuni   va shuningdek, kuchlanish, oqim, impedans va quvvatni hisoblash va topish uchun oddiy elektron qoidalardan foydalanishingiz mumkin. Bunday qoidalar bilan ishlashda faqat RMS qiymatlaridan foydalanish odatiy holdir.

AC qarshilik 1-misol

O'zgaruvchan tokning qarshiligi 60 Ohm bo'lgan elektr isitish elementi 240V o'zgaruvchan tokning bir fazali manbaiga ulangan. Ta'minotdan olingan oqimni va isitish elementi tomonidan iste'mol qilinadigan quvvatni hisoblang. Shuningdek, oqim va kuchlanish o'rtasidagi o'zgarishlar aloqasini ko'rsatadigan tegishli fazor diagrammasini chizish.

1. Ta'minot oqimi:

2. O'zgarmas o'zgaruvchan qarshilikka sarflanadigan faol quvvat quyidagicha hisoblanadi.

3. Rezistiv komponentda fazalar farqi bo'lmaganligi sababli ( ph = 0 ), tegishli fazor diagrammasi quyidagicha berilgan:

 

O'zgaruvchan tokning qarshiligi №2

Sinusoidal kuchlanish manbai quyidagicha aniqlanadi: V (t) = 100 x cos (-t + 30 ^o ) 50 Ohm sof qarshilikka ulangan. Uning empedansini va zanjir orqali o'tadigan oqimning eng yuqori qiymatini aniqlang. Tegishli fazor diagrammasini tuzing.

Qarshilikdagi sinusoidal kuchlanish faqat rezistorli zanjirdagi quvvat bilan bir xil bo'ladi. Ushbu kuchlanishni vaqt-domen ifodasidan fazor-domen ifodasiga aylantirish bizga quyidagilarni beradi:

Ohm qonunini qo'llash bizga quyidagilarni beradi:

Tegishli fazor diagrammasi quyidagicha bo'ladi:

Elektr energiyasini uzoq masofalarga uzatish.

Ko'pgina elektr uzatish liniyalari yuqori voltli uch fazali o'zgaruvchan tok (AC), garchi ba'zida temir yo'llarni elektrlashtirish tizimlarida bir fazali AC ishlatiladi . Yuqori voltli to'g'ridan-to'g'ri oqim (HVDC) texnologiyasi juda uzoq masofalarda (odatda yuzlab mil) yuqori samaradorlik uchun ishlatiladi. HVDC texnologiyasi, shuningdek, dengiz osti elektr kabellarida (odatda 50 km dan uzunroq) va o'zaro sinxronlashtirilmagan tarmoqlar orasidagi quvvat almashinuvida ham qo'llaniladi. HVDC havolalari tarmoqning bir qismida to'satdan yangi yuklanishlar yoki elektr uzilishlari natijasida sinxronizatsiya muammolari va kaskadli ishlamay qolishi mumkin bo'lgan katta quvvat taqsimot tarmoqlarini barqarorlashtirish uchun foydalaniladi .

Elektr energiyasi tizimining diagrammasi; uzatish tizimi ko'k rangda

Elektr da uzatiladi Yuqori kuchlanish uzoq masofaga uzatish uchraydi energiya yo'qotilishi kamaytirish uchun (yuqorida 66 kV yoki). Quvvat odatda havo uzatish liniyalari orqali uzatiladi . Elektr energiyasini yer osti uzatish uchun o'rnatish qiymati ancha yuqori va ekspluatatsiya cheklovlari katta, ammo texnik xarajatlar kamayadi. Ba'zan er osti uzatish shahar joylarida yoki ekologik jihatdan sezgir joylarda qo'llaniladi.

Elektr energiyasini uzatish tizimlarida saqlash joylarining etishmasligi asosiy cheklovlarga olib keladi. Elektr energiyasi iste'mol qilinadigan tezlikda ishlab chiqarilishi kerak. Elektr energiyasini ishlab chiqarish talabga juda mos kelishini ta'minlash uchun murakkab boshqaruv tizimi talab qilinadi . Agar elektr energiyasiga bo'lgan talab ta'minotdan oshib ketsa, muvozanat buzilishi ishlab chiqaruvchi zavod (lar) va uzatish uskunalarini shikastlanishiga yo'l qo'ymaslik uchun avtomatik ravishda uzib qo'yishi yoki o'chirilishiga olib kelishi mumkin. Eng yomon holda, bu shut ezilgan va yirik mintaqaviy bir raqam qator sabab bo'lishi mumkin blackout . Masalan, AQShning 1965 , 1977 , 2003 yillardagi Shimoliy-Sharqiy o'chirilishi va AQShning boshqa mintaqalarida 1996 va2011 yil . Elektr uzatish tarmoqlari mintaqaviy, milliy va hattoki qit'a miqyosidagi tarmoqlarga bog'langan bo'lib, bunday ishlamay qolish xavfini kamaytirish uchun bunday to'xtashlar sodir bo'lganda elektr energiyasining bir nechta ortiqcha , muqobil yo'nalishlarini etkazib berish kerak. Tarmoqning boshqa qismida ishlamay qolganda zaxira quvvat mavjudligini ta'minlash uchun uzatish kompaniyalari har bir yo'nalishning maksimal darajada quvvatini aniqlaydilar (odatda jismoniy yoki issiqlik chegarasidan kamroq).

Kompleks kattaliklar. Kompleks qarshiliklar.

Biz murakkabroq rezistiv tarmoqlarni ishlab chiqarish uchun bir xil sxemadagi "HAM" parallel va ketma-ket birikmalarda turli rezistorlarni birlashtirmoqchi bo'lsak, qanday qilib bu rezistent birikmalar uchun birlashtirilgan yoki umumiy elektron qarshilik, oqim va kuchlanishlarni hisoblashimiz mumkin.

Seriyali va parallel rezistorlar tarmoqlarini birlashtirgan rezistorli zanjirlar odatda Resistorlar kombinatsiyasi yoki aralash rezistorli zanjirlar deb nomlanadi . Zanjirlarning ekvivalent qarshiligini hisoblash usuli har qanday alohida ketma-ketlik yoki parallel zanjir bilan bir xil va umid qilamanki, endi biz ketma-ket rezistorlar bir xil tokni o'tkazishini va parallel ravishda ularning qarshiligida ularning kuchlanishi bir xil bo'lganligini bilamiz.

Masalan, quyidagi sxemada 12v kuchlanishdan olingan umumiy tokni ( I _T ) hisoblang.

Bir qarashda bu qiyin vazifa bo'lib tuyulishi mumkin, ammo biroz yaqinlashsak, R ₂  va  R ₃ ikki qarshiligi  aslida "SERIES" kombinatsiyasida bir-biriga bog'langanligini ko'rishimiz mumkin, shuning uchun biz ularni birlashtirish uchun teng qarshilik biz ketma-ket qarshilik ko'rsatmalarida bo'lgani kabi. Shuning uchun ushbu kombinatsiya uchun qarshilik quyidagicha bo'ladi:

R ₂  + R ₃  = 8Ω + 4Ω = 12Ω

Shunday qilib, biz ikkala qarshilik R ₂  va  R _{3 ni}  bitta qarshilik qiymati 12Ω bo'lgan qarshilik bilan  almashtirishimiz mumkin

Shunday qilib, bizning sxemamiz hozirda R ₄ qarshiligi bilan "PARALLEL" da bitta R _A qarshilikka ega . Parallel tenglamadagi rezistorlarimizdan foydalanib, biz ikkita parallel ulangan rezistorlar formulasidan foydalanib, ushbu parallel kombinatsiyani bitta teng qiymatli R qiymatiga _{(kombinatsiya)} kamaytirishimiz mumkin .

Natijada paydo bo'lgan rezistorli elektron quyidagicha ko'rinadi:

Biz ikki qolgan qarshilik, deb ko'rish mumkin R ₁ va R _(taroq) shunday nuqtalari orasidagi umumiy elektron qarshilik bir "Seriya» kombinatsiyasi birga ulangan va yana ular bilan birga (ketma-ket qarshilik) qo'shilishi mumkin A va B shuning uchun quyidagicha berilgan:

R _(ab) = R _taroq  + R ₁  = 6Ω + 6Ω = 12Ω

Shunday qilib, yuqoridagi asl zanjirda bir- biriga ulangan dastlabki to'rtta rezistorni almashtirish uchun atigi 12Ω bo'lgan bitta qarshilik ishlatilishi mumkin.

Ohm qonunidan foydalanib, zanjir atrofida oqadigan oqim ( I ) qiymati quyidagicha hisoblanadi:

Keyin bir nechta rezistorlardan tashkil topgan har qanday murakkab rezistorli zanjirni yuqoridagi bosqichlar yordamida ketma-ket yoki parallel ravishda ulangan barcha rezistorlarni almashtirish orqali faqat bitta ekvivalent qarshilik bilan oddiy bitta zanjirga kamaytirish mumkinligini ko'rishimiz mumkin.

Biz buni Ohms qonunidan foydalanib, I ₁ va I ₂ shoxlik oqimlarini ko'rsatib o'tilganidek topishimiz mumkin .

V _(R1) = I * R ₁ = 1 * 6 = 6 volt

V _(RA) = V _R4 = (12 - V _R1 ) = 6 volt

Shunday qilib:

Men ₁ = 6V ÷ R _A = 6 ÷ 12 = 0,5A yoki 500mA

Men ₂ = 6V ÷ R ₄ = 6 ÷ 12 = 0,5A yoki 500mA

Ikki tarmoqning rezistiv qiymatlari 12Ω da bir xil bo'lganligi sababli, I ₁ va I ₂ ning ikkita tarmoq oqimi ham 0,5A (yoki 500mA) da teng. Shuning uchun bu umumiy ta'minot oqimini beradi, I _T : yuqorida hisoblab chiqilgan 0,5 + 0,5 = 1,0 amper .

Ba'zan murakkab qarshilik kombinatsiyalari va rezistiv tarmoqlar yordamida ushbu o'zgarishlar kiritilganidan keyin yangi sxemani chizish yoki qayta chizish osonroq bo'ladi, chunki bu matematikaga ingl. Keyin har qanday ketma-ket yoki parallel kombinatsiyalarni bitta teng qarshilikka, R _EQ topilguncha almashtirishni davom _eting . Yana bir murakkab rezistorli kombinatsiyalash sxemasini sinab ko'raylik.

O‘zgaruvchan tok zanjirida qarshilikni hisoblashning xususiy hollari.

Elektr energiyasini issiqlik energiyasiga to'liq aylantiradigan yuklarga samarali qarshilik deyiladi. Ular orasida termik asboblar, akkor lampalar va oqim cheklash uchun ishlatiladigan sim va kino rezistorlar mavjud. O'zgaruvchan tokda samarali qarshiliklarning harakati to'g'ridan-to'g'ri oqim bilan bir xil. Ohm qonuni 3.2-bo'limda ko'rib chiqilgan. ularga hech qanday cheklovlarsiz amal qiladi. Uning qarshilik qiymati R o'zgaruvchan tok chastotasidan mustaqildir (7.7-rasm). Voltaj oqim bilan bir xil fazaga ega. 7.8.-Rasmda vektor diagrammasi va samarali qarshilikka ega bo'lgan oqim va kuchlanish uchun chiziq diagrammasi ko'rsatilgan. Ideal samarali qarshilik, shuningdek faol qarshilik deb nomlanuvchi, indüktans va imkoniyatga ega emas.

7.7-rasm. Chastotaning funktsiyasi sifatida samarali (yoki faol) qarshilik


Shakl 7.8. Reaktans X ning samarali qarshiligi uchun oqim va kuchlanish egri chiziqlari

Bobinlar va kondensatorlar elektr energiyasini issiqlik energiyasiga aylantirmaydi, balki uni magnit yoki elektr maydonida saqlaydi. Bunday komponentlar reaktansga ega. A farq bo'ladi kirish reactances va kapasitif reactances o'rtasida qildi.

Induktiv reaktivlik X _L

O'zgaruvchan tok spiral orqali oqib o'tganda, ikkinchisida oqim paydo bo'lishiga qarshilik ko'rsatadigan kuchlanish paydo bo'ladi. Qarshilikni taklif qilishning bu qobiliyati qanchalik katta bo'lsa, indüktans va oqim o'zgaruvchanligi darajasi shunchalik katta (shuning uchun chastota). Natijada, spiral chastotani ko'payishi bilan kuchayadigan qarshilikka ega.

X _L =  L = 2  fL


(7.7.)

qayerda

X L	induktiv reaktans
	burchak chastotasi
f	chastota
L	induktivlik

[X _L ] = 1 / s  (V ·  s) / A = V / A = 

Shakl 7.9. X _L = f (  ) funktsiyasini ko'rsatadi

5.3.3-bo'limda. G'altakning tokka sustlik berishiga dalil keltirildi. Oqim maksimal qiymatidan o'tganda (o'zgaruvchan tok uchun bu  uning o'zgaruvchanlik darajasi eng kichik qiymatga ega bo'ladi va spiralda paydo bo'lgan qarshi voltaj yoki kuchlanishning pasayishi nolga teng bo'ladi. Natijada, o'zgarishlar o'zgarishi mavjud joriy va kuchlanish  , aytish emas, kuchlanish ortida joriy qoladi. Fig. 7.10. namoyishlari vektor va bu korelasyonları misol uchun yo'l diagrammalar. ideal halqalari samarali qarshilik va hech salohiyatini yo'q.


Shakl 7.9. Induktiv reaktans chastota funktsiyasi sifatida


7.10-rasm. Induktiv reaktivlik uchun oqim va kuchlanish egri chiziqlari

Kapasitiv reaktivlik X _C ,

Kondensatorga o'zgaruvchan voltaj qo'llanilganda doimiy ravishda o'zgaruvchan zaryadlash va tushirish oqimi hosil bo'ladi, bu kondansatkichga kirib boradi. Ushbu oqim qanchalik katta bo'lsa, quvvat qanchalik katta bo'lsa va voltaj o'zgarishi tezligi (ya'ni chastota). Binobarin, kondansatör chastotasi oshib borishi bilan kichrayib boradigan qarshilikka ega.

X _C = 1 / (  C) = 1 / (2  fC)


(7.8.)

qaerda:

X C	sig'imli reaktivlik
	burchak chastotasi
f	chastota
C	imkoniyatlar

Shakl 7.11. X _C = f (  ) funktsiyasini ko'rsatadi

Shakl 7.11. Kapasitiv reaktans chastota funktsiyasi sifatida

6.2.2-bo'limda. kondansatörde keskin voltaj o'zgarishi mumkin emasligi tushuntirildi. Avvalo kuchlanish paydo bo'lishidan oldin oqim oqishi kerak. Sargardagi singari, bu holda  kuchlanish va oqim o'rtasidagi o'zgarishlar o'zgarishi sodir bo'ladi, shunda oqim kuchlanishdan oldinroq bo'ladi.

Shakl 7.12. ushbu o'zaro bog'liqlikni aks ettiruvchi vektor diagrammasi va chiziqli diagrammani ko'rsatadi.

Ideal kondensatorlarda samarali qarshilik va indüktans yo'q.

Shakl 7.12. Kapasitiv reaktans qarshiligi uchun oqim va kuchlanish egri chiziqlari Z

Effektiv qarshilik va reaktivliklarni ketma-ket yoki parallel yoki ketma-ket parallel ravishda bir-biriga ulaganda, umumiy zanjirning ekvivalent qarshiligi impedans Z deb ataladi .

Z = U / I


(7.9.)

qaerda:

Z	empedans
U	samarali kuchlanish qiymati
Men	samarali joriy qiymat

[Z] = V / A = 

Empedansning o'zaro qiymati deyiladi, qabul qilish Y:

Y = 1 / Z

Oqim va kuchlanish o'rtasidagi o'zgarishlar o'zgarishi samarali qarshiliklarda 0 °, reaktivlarda 90 ° bo'lgani uchun quyidagi muhim faktlar mavjud:

 Empedans oqim va kuchlanish o'rtasida 0 ° dan katta, ammo 90 ° dan kichik bo'lgan o'zgarishlar o'zgarishini keltirib chiqaradi

Empedansga olib keladigan samarali qarshilik va reaktivlar to'g'ri burchak ostida tuziladi. Bu shuni anglatadiki, ketma-ket ulanishda Z har doim kattaroq qisman qarshilikdan kattaroq, ammo ikkalasining algebraik yig'indisidan kichikroq bo'ladi. Parallel ulanishdagi o'xshashliklarga o'xshash holatlar qo'llaniladi.

Formulali shaklda yozilgan bizda:

ketma-ket ulanish		parallel ulanish
	(7.10.)		(7.11.)
tan (u) = X / R	(7.12.)	tan (i) = R / X	(7.13.)

Agar zanjirda samarali qarshiliklardan tashqari, induktiv va sig'imli reaktivliklar mavjud bo'lsa, spiralning fazani siljitish effekti (I orqada) U) ning kondansatör ta'siriga qarshi ekanligiga e'tibor qaratish lozim (I oldindan U). Binobarin, bu ikki ta'sir qisman neytrallashtiriladi yoki maxsus holatda to'liq zararsizlantiriladi. Oxirgi holat rezonans deb ataladi.

L va C ning ketma-ket ulanishida biz X ga egamiz

X = | X L - X C |	Agar	X L > X C , keyin X induktiv hisoblanadi
		X L C , keyin X sig'imli
		X L = X C , keyin X = 0 (rezonans)

Rezonans holatida eng yuqori oqim oqadi; u faqat cheklangan, samarali qarshilik bilan (oqimning oshishi).

L va C parallel ulanishida biz X ga egamiz

1 / X = | 1 / X _L - 1 / X _C |

X = | 1 / (1 / X L - 1 / X C ) |	Agar	X L > X C, keyin X sig'imli
		X L C, keyin X induktiv hisoblanadi
		X L = X C, keyin X  (rezonans)

Rezonans holatida eng kichik oqim, ya'ni faqat parallel ravishda ulangan samarali qarshilik orqali oqim oqadi. Oqim doimiy ravishda ta'minlanganda maksimal kuchlanish pasayishi (kuchlanishning oshishi) sodir bo'ladi.

7.3-misol.

Induktivligi L = 200 mH bo'lgan lasan ketma-ket ulanadi samarali qarshilik R = 100  . Chastotasi 50 Hz bo'lgan 500 mA oqim oqadi (7.13-rasm).


Shakl 7.13 O'chirish, masalan, 7.3

O'lchovga to'g'ri keladigan oqim va kuchlanish uchun vektor diagrammasini tuzing. Qisman kuchlanishlarni, umumiy kuchlanishni va oqim va kuchlanish o'rtasidagi o'zgarishlar burchagini hisoblang!

Berilgan:

L = 0,2 H

R = 100 
I = 0,5 A
f = 50 Hz

Topish uchun:

vektor diagrammasi
U _R ; U _L : U
 (u)

Yechim:

U _R = RI = 100  0,5 A
U _R = 50 V

U _L = X _L I

X _L =  L = 2  f L = 2  3.14  50 1 / s  · 0,2 H
X _L = 62,8 
U ₁ = 63,8  0,5 A
U _L = 31,4 V

Endi olingan ma'lumotlar bilan vektor diagrammasini chizish mumkin. Umumiy kuchlanish U 60 V va faza burchagi  = 32 ° vektorlarning uzunligi bilan ko'rsatilgan.

Shakl 7.14. Vektor diagrammasi, masalan 7.5.

Hisoblash:

U = Z  I


Z = 118 
U = 118  0,5 A
U = 59 V

Isbot:

tan  = X _L / R
tan  = 62.8 / 100 = 0.628
 = 32 °

7.4-misol.

S = 5 nF quvvatga ega bo'lgan kondansatör, R = 100 k  samarali qarshilikka parallel ravishda ulanadi . 300 Hz chastotali 10 V kuchlanish zanjirga qo'llaniladi (7.15-rasm).


Shakl 7.15. Masalan, 7.4 davri.

O'lchovga to'g'ri keladigan oqim va kuchlanish uchun vektor diagrammasini tuzing. Qisman oqimlarni, oqim va kuchlanish o'rtasidagi umumiy oqim va faza burchagini hisoblang!

Berilgan:

C = 5 nF
R = 100 k 

U = 10 V
f = 300 Hz

Topish uchun:

vektor diagrammasi
I _R ; I _C ; I
_(i)

Yechim:

I _R = U / R = 10 V / 100 K 
I _R = 100 µA

I _C = U / X _C

X _C = 1 / (  C) = 1 / (2  fC) = 1 / (2  3.14  300 1 / s  5  10 ^-9 F)
X _C = 106 K 
I _C = 10 V / 106 k 
I _C = 94 µA

Endi, vektor diagrammasi yuqorida olingan qiymatlar asosida tuzilishi mumkin.

Umumiy tok I  140 µA va faza burchagi  45 ° vektorlarning uzunliklari bilan ko'rsatilgan.

Hisoblash:

I = 137 µA

Isbot:

I = U / Z

I = 10 V / 73 k  = 137 µA

tan  = R / X _c
tan  = 100/106 = 0.943
 = 43 °


7.5-misol. Masalan, 7.4 uchun vektor diagrammasi.

R = 250  , L = 200 µH va C = 125 pF ketma-ket ulanishga 500 mV o'zgaruvchan kuchlanish qo'llaniladi . Maksimal mumkin tokini va f chastotasini hisoblash _r , bu joriy oqib qiladi da!

Berilgan:

R = 250 

L = 200 µH
C = 125 pF
U = 500 mV

Topish uchun:

Men _maksimal
f _r (rezonans chastotasi)

Yechim:

I _max = U / R (rezonans holati)
I _max = 0,5 V / 250  = 2 mA
Men _max = 2 mA

X _L = X _C da rezonans

X _L = 2  fL
XC = 1 / (2  fC)
2  r _f L = 1 / (2  f _r C)

Natija uchun teskari yo'nalish

f _r ² = 1 / (2 ² ² LC)

f _r  1 MGts

Yuklar ko'rinishida samarali qarshilik, reaktivlik va impedanslar mavjud.

Samarali qarshilik elektr energiyasini butunlay issiqlik energiyasiga aylantiradi; Ular chastotaga bog'liq emas va oqim va kuchlanish o'rtasidagi o'zgarishlar o'zgarishiga olib kelmaydi.

Bobinlar va kondensatorlar kabi saqlash elementlari reaktansga ega. Bu chastotaga bog'liq va oqim va voltaj o'rtasida 90 ° o'zgarishlar o'zgarishiga olib keladi. Induktiv va sig'imli reaktivlar mavjud.

Induktiv reaktivlarda oqim kuchlanishdan orqada qoladi va sig'imli reaktanslarda oqim kuchlanishdan oldin bo'ladi.

Empedanslar - samarali qarshilik va reaktivliklarning o'zaro bog'liqligi. Tizimga kiritilgan reaktans tufayli ular chastotaga bog'liq. Empedansning kattaligini diagrammalar yoki geometrik qo'shilish bilan hisoblash orqali topish mumkin. Induktiv komponent yoki sig'imli komponentning ustunligiga qarab, kuchlanish oqimdan oldinda yoki aksincha. Faza burchagi har doim 0 ° dan 90 ° gacha. Agar bitta sxemada induktiv va sig'imli komponentlar mavjud bo'lsa, ular bir-birlarini qisman yoki to'liq neytrallashtiradi. Induktiv reaktansning sig'imli reaktansga teng bo'lgan maxsus holat rezonans deb ataladi. Rezonans paydo bo'ladigan chastotaga rezonans chastotasi yoki rezonans chastotasi deyiladi. Rezonans mavjud bo'lganda, elektron samarali qarshilikka ega.

Yarimo‘tkazgichlarning xalq xo‘jaligida qo‘llanishi.

Muvozanat holatida har xil turdagi materiallarga elektron holatlarni to'ldirish . Bu erda balandlik energiya, kenglik esa ro'yxatdagi materialda ma'lum bir energiya uchun mavjud bo'lgan holatlarning zichligi . Soya Fermi-Dirak taqsimotiga amal qiladi ( qora : barcha holatlar to'ldirilgan, oq : holatlar to'ldirilmagan). In metallar va semimetals Fermi darajasi E _F kamida bir guruhi ichida yotadi.

In izolyatorlar va yarimo'tkazgichlar Fermi darajasi ichida tarmoqli buzilishi ; ammo yarim o'tkazgichlarda lentalar Fermi darajasiga etarlicha yaqin bo'lib, ular elektronlar yoki teshiklar bilan termal ravishda to'ldiriladi .

tahrirlash

Yarimo'tkazgichlar o'ziga xos elektr o'tkazuvchanligi bilan aniqlanadi, bu erda biron bir o'tkazgich va izolyator o'rtasida bo'ladi. ^[9] Ushbu materiallar orasidagi farqlarni elektronlarning kvant holatlari nuqtai nazaridan tushunish mumkin , ularning har biri nol yoki bitta elektronni o'z ichiga olishi mumkin ( Pauli chiqarib tashlash printsipi bo'yicha ). Ushbu holatlar materialning elektron tarmoqli tuzilishi bilan bog'liq . Elektr o'tkazuvchanligi delokalizatsiya qilingan (material bo'ylab cho'zilgan) holatlarda elektronlar mavjudligi sababli paydo bo'ladi , ammo elektronlarni tashish uchun holat qisman to'ldirilishi kerak , faqat vaqtning elektronini o'z ichiga oladi. ^[10]Agar holat doimo elektron bilan band bo'lsa, demak u boshqa elektronlarning shu holat orqali o'tishiga to'sqinlik qilib, inert bo'ladi. Ushbu kvant holatlarining energiyalari juda muhim, chunki agar ular uning energiyasi Fermi darajasiga yaqin bo'lsa, holat qisman to'ldiriladi (qarang Fermi-Dirak statistikasi ).

Materialda yuqori o'tkazuvchanlik, undan qisman to'ldirilgan holatlarga va juda ko'p holatlarni delokalizatsiya qilishga ega. Metalllar yaxshi elektr o'tkazgichlari va ularning Fermi darajasiga yaqin energiya bilan qisman to'ldirilgan holatlari mavjud. Yalıtkanlarda , aksincha, qisman to'ldirilgan holatlar kam, ularning Fermi darajasi kam energiya darajasiga ega bo'lgan bo'shliqlar ichida joylashgan . Muhimi, izolyatorni uning haroratini ko'tarish orqali bajarish mumkin: isitish tarmoqli oralig'i ( valentlik zonasi ) va holatlar zonasi ostidagi holatlar zonasida qisman to'ldirilgan holatlarni keltirib chiqaradigan ba'zi elektronlarni o'tkazuvchanlik bo'ylab ko'tarish uchun energiya beradi . bandgap ( o'tkazuvchanlik bandi). (Ichki) yarimo'tkazgich izolyatornikidan kichikroq va xona haroratida tarmoqli oralig'ini kesib o'tish uchun juda ko'p sonli elektronlarni hayajonlantirishi mumkin.

Biroq sof yarimo'tkazgich juda foydali emas, chunki u juda yaxshi izolyator ham, juda yaxshi o'tkazgich ham emas. Biroq, yarimo'tkazgichlar (va ba'zi izolyatorlar, deb nomlanuvchi bir muhim xususiyati yarim izolyatorlar ) ularning o'tkazuvchanlik oshdi va ular tomonidan nazorat qilinishi mumkin, deb hisoblanadi doping aralashmalarning va Katta elektr sohalarda bilan. Doping va eshiklar o'tkazuvchanlik yoki valentlik diapazonini Fermi darajasiga ancha yaqinlashtiradi va qisman to'ldirilgan holatlar sonini ko'paytiradi.

Ba'zi keng polosali yarimo'tkazgich materiallari ba'zan yarim izolyator deb ataladi . Yopilmagan holda, ular elektr izolyatorlariga yaqinroq elektr o'tkazuvchanligiga ega, ammo ularni aralashtirish mumkin (ularni yarimo'tkazgichlar kabi foydali qiladi). Yarim izolyatorlar HEMT uchun substratlar kabi mikroelektronikada o'ziga xos dasturlarni topadilar . Umumiy yarim izolyatorga galliy arsenidi misol bo'la oladi .  Ba'zi materiallar, masalan, titaniumdioksit , ba'zi ilovalar uchun izolyatsiya materiallari sifatida ishlatilishi mumkin, shu bilan birga boshqa dasturlar uchun keng o'tkazgichli yarimo'tkazgich sifatida qaraladi.

Zaryadlovchi tashuvchilar (elektronlar va teshiklar) 

O'tkazish diapazonining pastki qismidagi holatlarning qisman to'ldirilishini ushbu bandga elektronlar qo'shilishi deb tushunish mumkin. Elektronlar abadiy qolmaydi (tabiiy termik rekombinatsiya tufayli ), lekin ular bir muncha vaqt harakatlanishi mumkin. Elektronlarning haqiqiy kontsentratsiyasi odatda juda suyultiriladi va shuning uchun (metallardan farqli o'laroq) yarimo'tkazgichning o'tkazuvchanlik zonasidagi elektronlarni klassik ideal gazning bir turi deb o'ylash mumkin , bu erda elektronlar bo'ysunmasdan erkin aylanib yurishadi. Pauli chiqarish printsipi . Ko'pgina yarimo'tkazgichlarda o'tkazuvchanlik polosalari parabolik dispersiya munosabatiga egava shuning uchun bu elektronlar kuchlarga (elektr maydon, magnit maydon va boshqalar) vakuumda bo'lgani kabi juda ko'p ta'sir qiladi, garchi boshqa samarali massa bilan . ^[11] Elektronlar o'zini ideal gaz singari tutganligi sababli, Drude modeli kabi juda sodda sharoitlarda o'tkazuvchanlik haqida o'ylash va elektronlarning harakatchanligi kabi tushunchalarni kiritish mumkin .

Valensiya bandining yuqori qismida qisman to'ldirish uchun elektron teshik tushunchasini kiritish foydalidir . Valensiya zonasidagi elektronlar doimo aylanib yursa-da, to`la to`liq to`liq valentlik zonasi hech qanday tok o`tkazmaydi. Agar valentlik zonasidan elektron chiqarilsa, u holda elektron odatda oladigan traektoriya o'z zaryadini yo'qotadi. Elektr tokining maqsadlari uchun to'liq valentlik diapazonining elektronni olib tashlagan holda bu birikmasi elektron bilan bir xilda harakatlanadigan musbat zaryadlangan zarrachani o'z ichiga olgan butunlay bo'sh zanjirning rasmiga aylantirilishi mumkin. Salbiy bilan birlashtirilganelektronlarning valentlik diapazonining yuqori qismidagi effektiv massasi, biz musbat zaryadlangan zarrachaning rasmiga kelamiz, xuddi normal musbat zaryadlangan zarracha vakuumda bo'lgani kabi, yana bir oz ijobiy ta'sir etuvchi massa bilan elektr va magnit maydonlarga javob beradi. ^[11] Ushbu zarracha teshik deb ataladi va valentlik diapazonidagi teshiklar yig'ilishini yana oddiy klassik so'zlar bilan tushunish mumkin (o'tkazuvchanlik zonasidagi elektronlar singari).

Tashuvchi avlod va rekombinatsiya [ tahrirlash ]

Asosiy maqola: Tashuvchi avlod va rekombinatsiya

Ionlashtiruvchi nurlanish yarimo'tkazgichga tushganda , u elektronni energiya darajasidan qo'zg'atishi va natijada teshik qoldirishi mumkin. Ushbu jarayon elektron teshik juftligini yaratish deb nomlanadi . Elektron tuynuk juftliklari tashqi energiya manbai bo'lmaganda ham doimiy ravishda issiqlik energiyasidan hosil bo'ladi .

Elektron teshik juftlari ham rekombinatsiyaga mos keladi. Energiyani tejash elektronning tarmoqli oralig'idan kattaroq energiya miqdorini yo'qotadigan ushbu rekombinatsiya hodisalariga issiqlik energiyasi ( fonon shaklida ) yoki nurlanish ( fotonlar ko'rinishida ) chiqishi bilan birga bo'lishini talab qiladi.

Ba'zi shtatlarda elektronlar teshiklari juftlarining hosil bo'lishi va rekombinatsiyasi ekvivalansda. Berilgan haroratda barqaror holatdagi elektron teshiklari juftlari soni kvant statistik mexanika bilan aniqlanadi . Yaratish va rekombinatsiyaning aniq kvant mexanik mexanizmlari energiyani tejash va impulsni saqlash bilan boshqariladi .

Elektronlar va teshiklarning birlashish ehtimoli ularning sonlari ko'paytmasiga mutanosib bo'lganligi sababli, mahsulot ma'lum bir haroratda deyarli doimiy holatda bo'ladi, chunki bu erda elektr maydonlari sezilarli bo'lmasligi kerak (bu ikkalasining ham tashuvchisi "yuvilishi" mumkin) turlarini qo'shish yoki ularni ko'proq o'z ichiga olgan qo'shni hududlardan ko'chirish) yoki tashqaridan boshqariladigan juft avlod. Mahsulot haroratning funktsiyasidir, chunki juftlikni hosil qilish uchun etarli miqdorda issiqlik energiyasini olish ehtimoli harorat oshishi bilan taxminan exp (- E _G / kT ) bo'ladi, bu erda k - Boltsmanning doimiysi , T - mutlaq harorat va E _G bandgap.

Uchrashuv ehtimoli tashuvchisi tuzoqlari - elektronni yoki tuynukni ushlab, juftlik tugaguniga qadar ushlab turadigan iflosliklar yoki dislokatsiyalar bilan ko'payadi. Bunday tashuvchisi tuzoqlari ba'zan barqaror holatga erishish uchun zarur bo'lgan vaqtni qisqartirish uchun ataylab qo'shiladi.