전기 회로의 시정수 - 정의 및 사용처

주기적인 과정은 본질적으로 내재되어 있습니다. 낮에는 밤이 있고 따뜻한 계절은 추위로 대체됩니다. 이러한 이벤트의 기간은 거의 일정하므로 엄격하게 결정할 수 있습니다. 더욱이 우리는 예로서 인용된 주기적인 자연 과정이 적어도 사람의 수명 측면에서 감가 상각되지 않는다고 주장할 자격이 있습니다.

그러나 기술, 특히 전기 공학 및 전자 공학에서는 모든 프로세스가 주기적이고 연속적이지는 않습니다. 일반적으로 일부 전자기 프로세스는 먼저 증가한 다음 감소합니다. 종종 문제는 진동의 시작 단계에만 제한되며 실제로 속도를 높일 시간이 없습니다.

전기 공학에서 꽤 자주 소위 지수 과도 현상을 발견할 수 있습니다. 그 본질은 시스템이 단순히 어떤 평형 상태에 도달하기 위해 노력하고 결국 정지 상태처럼 보인다는 것입니다. 이러한 전환은 증가하거나 감소할 수 있습니다.

외력은 먼저 동적 시스템을 평형에서 벗어나게 한 다음 이 시스템이 원래 상태로 자연스럽게 돌아가는 것을 막지 않습니다. 이 마지막 단계는 특정 기간을 특징으로 하는 소위 과도기적 과정입니다. 또한 시스템의 불균형 과정은 특징적인 지속 시간을 갖는 일시적인 과정이기도 합니다.

어떤 식 으로든 과도 프로세스의 시정 수를 시간 특성이라고합니다.이 프로세스의 특정 매개 변수가 시간 «e»를 변경하는 시간을 결정합니다. 즉, 약 2.718 배 증가 또는 감소합니다. 초기 상태와 비교.

예를 들어 DC 전압 소스, 커패시터 및 저항으로 구성된 전기 회로를 고려하십시오. 저항과 커패시터가 직렬로 연결된 이러한 유형의 회로를 RC 적분 회로라고 합니다.

그러한 회로에 전원을 공급하는 초기 순간, 즉 입력에 정전압 Uin을 설정하면 커패시터의 전압 인 Uout이 기하 급수적으로 증가하기 시작합니다.

시간 t1 이후 커패시터 전압은 입력 전압의 63.2%에 도달합니다. 따라서 초기 순간부터 t1까지의 시간 간격이 이 RC 회로의 시정수입니다.

이 체인 상수는 «tau»라고 하며 초 단위로 측정되며 해당 그리스 문자로 표시됩니다. 수치적으로 RC 회로의 경우 R * C와 같습니다. 여기서 R은 옴 단위이고 C는 패럿 단위입니다.

통합 RC 회로는 더 높은 주파수를 차단(억제)하고 더 낮은 주파수를 통과시켜야 할 때 저역 통과 필터로 전자 제품에 사용됩니다.

실제로 이러한 여과 메커니즘은 다음 원칙을 기반으로 합니다. 교류의 경우 커패시터는 용량 성 저항으로 작용하며 그 값은 주파수에 반비례합니다. 즉, 주파수가 높을수록 커패시터의 리액턴스가 옴 단위로 낮아집니다.

따라서 교류가 RC 회로를 통과하면 전압 분배기의 암에서와 같이 통과하는 전류의 주파수에서 커패시턴스에 비례하여 특정 전압이 커패시터에서 떨어집니다.

입력 교류 신호의 차단 주파수와 진폭을 알면 설계자가 RC 회로에서 이러한 커패시터와 저항을 선택하는 것이 어렵지 않으므로 최소(차단) 전압( 컷오프 주파수 — 주파수의 상한) 리액턴스가 저항과 함께 분배기에 들어가기 때문에 커패시터에 떨어집니다.

이제 소위 차별화 회로를 고려하십시오. 저항과 인덕터를 직렬로 연결한 회로인 RL회로이다. 시간 상수는 L / R과 수치 적으로 같습니다. 여기서 L은 코일의 인덕턴스 (헨리 단위)이고 R은 저항의 저항 (옴 단위)입니다.

소스의 정전압이 이러한 회로에 적용되면 일정 시간 tau 후에 코일의 전압은 U에 비해 ​​63.2 %, 즉이 전기 회로의 시정 수 값에 따라 감소합니다 .

AC 회로(교대 신호)에서 LR 회로는 저주파를 차단(억제)해야 하고 위의 주파수(차단 주파수 이상 - 주파수 하한)가 생략될 때 고역 통과 필터로 사용됩니다.따라서 코일의 인덕턴스가 높을수록 주파수가 높아집니다.

위에서 논의한 RC 회로의 경우와 마찬가지로 전압 분배기 원리가 여기에 사용됩니다. RL 회로를 통과하는 더 높은 주파수 전류는 저항과 함께 전압 분배기의 일부인 유도 저항과 마찬가지로 인덕턴스 L 양단의 전압 강하를 더 크게 만듭니다. 설계자의 임무는 코일의 최소(경계) 전압이 경계 주파수에서 정확히 얻어지도록 이러한 R 및 L을 선택하는 것입니다.