전기 회로의 과도 프로세스
일시적인 프로세스는 드문 일이 아니며 전기 회로의 특징이 아닙니다. 이러한 현상이 발생하는 다양한 물리학 및 기술 분야에서 많은 예를 인용할 수 있습니다.
예를 들어, 뜨거운 물을 용기에 부으면 점차 냉각되고 그 온도는 초기 값에서 주변 온도와 같은 평형 값으로 변합니다. 정지 상태에서 가져온 진자는 감쇠 진동을 수행하고 결국 원래 정지 정지 상태로 돌아갑니다. 전기 측정 장치가 연결되면 바늘은 해당 눈금 분할에서 멈추기 전에 눈금의 이 지점 주위에서 여러 번 진동합니다.
전기 회로의 고정 및 과도 모드
프로세스를 분석할 때 전기 회로 설정(정지) 및 과도의 두 가지 작동 모드를 만나야 합니다.
정전압(전류) 소스에 연결된 전기 회로의 고정 모드는 회로의 개별 분기에 있는 전류와 전압이 시간이 지남에 따라 일정한 모드입니다.
교류 전원에 연결된 전기 회로에서 정지 상태는 분기의 전류 및 전압의 순시 값을 주기적으로 반복하는 것이 특징입니다. 이론적으로 계속할 수있는 정지 모드에서 회로 작동의 모든 경우 무한정 활성 신호(전압 또는 전류)의 매개변수와 회로의 구조 및 해당 요소의 매개변수가 변경되지 않는다고 가정합니다.
고정 모드의 전류 및 전압은 외부 영향의 유형과 전기 대상의 매개변수에 따라 다릅니다.
과도 모드 (또는 과도 프로세스)는 한 정지 상태에서 다른 정지 상태로 전환하는 동안 전기 회로에서 발생하는 모드로, 이전 상태와 다소 다르며이 모드에 수반되는 전압 및 전류-과도 전압 및 전류... 외부 영향 소스를 켜거나 끄는 등 외부 신호 변경의 결과로 회로의 정상 상태가 변경되거나 회로 자체의 전환으로 인해 발생할 수 있습니다.
전기 회로 전환 - 전기 회로 요소의 전기 연결을 전환하고 반도체 장치를 분리하는 과정(GOST 18311-80).
대부분의 경우 이론적으로 스위칭이 순간적으로 일어난다고 가정하는 것이 허용됩니다. 회로의 다양한 스위치는 많은 시간을 들이지 않고 수행됩니다. 다이어그램의 스위칭 프로세스는 일반적으로 스위치 근처의 화살표로 표시됩니다.
실제 회로의 과도 프로세스는 빠릅니다... 지속 시간은 10분의 1, 100분의 1초, 종종 100만분의 1초입니다. 비교적 드물게 이러한 프로세스의 지속 시간은 몇 초에 이릅니다.
당연히 이러한 짧은 기간의 일시적인 체제를 일반적으로 고려할 필요가 있는지에 대한 질문이 발생합니다. 다른 조건에서 역할이 동일하지 않기 때문에 각 특정 사례에 대해서만 답변을 제공할 수 있습니다. 전기 회로에 작용하는 신호의 지속 시간이 과도 모드의 지속 시간에 비례할 때 펄스 신호의 증폭, 형성 및 변환을 위해 설계된 장치에서 그 중요성이 특히 큽니다.
과도 현상은 선형 회로를 통과할 때 펄스의 모양이 왜곡되도록 합니다. 전기 회로 상태가 지속적으로 변화하는 자동화 장치의 계산 및 분석은 과도 모드를 고려하지 않고는 생각할 수 없습니다.
많은 장치에서 과도 프로세스의 발생은 일반적으로 바람직하지 않고 위험합니다.이 경우 과도 모드를 계산하면 가능한 과전압 및 전류 증가를 결정할 수 있으며 이는 고정 전압 및 전류보다 몇 배 더 높을 수 있습니다. 방법. 이는 상당한 인덕턴스 또는 높은 커패시턴스를 가진 회로에 특히 중요합니다.
전환 과정의 이유
한 정지 모드에서 다른 정지 모드로 전환하는 동안 전기 회로에서 발생하는 현상을 고려해 봅시다.
우리는 저항 R1, 스위치 B 및 정전압 소스 E를 포함하는 직렬 회로에 백열 램프를 포함합니다.스위치를 닫으면 필라멘트의 가열과 빛의 밝기 증가가 눈에 보이지 않기 때문에 램프가 즉시 켜집니다. 조건부로 이러한 회로에서 고정 전류는 Azo =E / (R1 + Rl)와 같다고 가정 할 수 있으며 거의 즉시 설치됩니다. 여기서 Rl — 램프 필라멘트의 활성 저항.
에너지원과 저항으로 구성된 선형 회로에서는 저장된 에너지의 변화와 관련된 과도 현상이 전혀 발생하지 않습니다.
쌀. 1. 과도 프로세스를 설명하는 체계: a — 반응성 요소가 없는 회로, b — 인덕터가 있는 회로, c — 커패시터가 있는 회로.
저항을 인덕턴스가 충분히 큰 L 코일로 교체하십시오. 스위치를 닫은 후 램프 글로우의 밝기가 점진적으로 증가하는 것을 알 수 있습니다. 이것은 코일의 존재로 인해 회로의 전류가 서서히 정상 상태 값에 도달한다는 것을 보여줍니다. 나'대략 =E / (rDase + Rl), 여기서 rk — 코일 권선의 능동 저항.
다음 실험은 전압계를 연결하는 정전압 소스, 저항 및 커패시터로 구성된 회로로 수행됩니다 (그림 1, c). 커패시터의 용량이 충분히 크고 (수십 마이크로 패럿) 저항 R1 및 R2 각각의 저항이 수백 킬로 옴이면 스위치를 닫은 후 전압계 바늘이 부드럽게 벗어나기 시작합니다. 몇 초 후에 스케일의 적절한 분할로 설정됩니다.
따라서 커패시터의 전압과 회로의 전류는 상대적으로 오랜 시간 동안 설정됩니다 (이 경우 측정 장치 자체의 관성은 무시할 수 있음).
그림의 회로에서 정지 모드의 즉각적인 설정을 방지하는 것은 무엇입니까? 1, b, c 및 전환 과정의 이유는 무엇입니까?
그 이유는 에너지를 저장할 수 있는 전기 회로의 요소(소위 반응 요소) 때문입니다. 인덕터 (그림 1, b) 및 콘덴서 (그림 1, c).
전압 ti° C로 충전된 용량 C의 커패시터의 전기장에 축적된 에너지는 다음과 같습니다. W° C = 1/2(Cu° C2)
자기 에너지 WL의 공급은 코일 iL의 전류와 전기 에너지 W° C - 커패시터의 전압 ti° C에 의해 결정되므로 모든 전기 회로에서 세 가지 정류, 두 가지 기본 조항이 관찰됩니다. 코일 전류 커패시터 전압 그들은 급격히 변할 수 없습니다... 때때로 이러한 규정은 다르게 공식화됩니다. 즉, 코일 플럭스와 커패시터 전하의 관계는 점프 없이 부드럽게만 변할 수 있습니다.
물리적으로 전환 모드는 회로의 에너지 상태를 사전 정류 모드에서 사후 정류 모드로 전환하는 프로세스입니다. 반응 요소가 있는 회로의 각 정지 상태는 일정량의 전기장 및 자기장 에너지에 해당합니다.새로운 고정 모드로의 전환은 이러한 필드의 에너지 증가 또는 감소와 관련이 있으며 에너지 공급의 변화가 멈추는 즉시 종료되는 일시적인 프로세스의 출현을 동반합니다. 스위칭하는 동안 회로의 에너지 상태가 변경되지 않으면 과도 현상이 발생하지 않습니다.
a) 회로를 켜고 끄는 것,
비) 단락 체인의 개별 분기 또는 요소,
c) 분기 또는 회로 요소 등의 분리 또는 연결
또한 펄스 신호가 전기 회로에 적용될 때 과도 현상이 발생합니다.