Електронна технология 1

Electronic Technology 1 е начален курс по теория на последователни, паралелни и последователно-паралелни DC вериги. Това е първата част от курс по електроника от две части. Темите, включени в този курс, включват използване на измервателни уреди за измерване и оценка на сигнали и напрежения, идентифициране на основни електронни компоненти на действителни и схематични символи и анализиране и решаване на вериги с помощта на теоремата за суперпозицията и законите на Ом, Ват и Кирхоф.

Преглед:

• Урок 1-2: Компоненти, количества и единици.
• Урок 3-4: Напрежение, ток и съпротивление.
• Урок 5-7: Законът, енергията и мощността на Ом.
• Урок 8-9: Серийни вериги.
• Урок 10-12: Паралелни вериги.
• Урок 13-15: Последователни паралелни схеми.

Резултати от обучението по курса

След този курс студентът ще може да:

• Разработи последователна верига с помощта на NI Multisim.
• Решава за всички неизвестни стойности, дадени при пет различни последователни вериги. Ще бъдат разработени законите за ток и напрежение на Ом, Ват и Кирхоф.
• Разработва паралелна верига с помощта на NI Multisim.

Този урок прилага закона на Ом към електронните технологии. Ще практикуваме решаване на всички неизвестни, като използваме уравнението V=IR. Законът на Ом може да бъде поставен във формата на триъгълник на уравнение като напомняне за връзката на напрежението, тока и съпротивлението във всяка електронна верига. Триъгълникът на уравнението предоставя визуален инструмент, който да ви помогне да проверите математическата манипулация на уравнение с три променливи. Чрез идентифициране на дефиницията на всяка променлива, вие можете да решите основните основи на веригата чрез идентификация на термин или единица.

Първо, нека разгледаме триъгълника на уравнението на закона на Ом:

Ключови уравнения

Можем да формираме нашите ключови уравнения, използвайки триъгълника по-горе:

V = IR, което означава, че V (напрежение) е равно на I (ток), умножено по R (съпротивление).

I = V/R, което означава, че I ( ток) е равен на V (напрежение), разделено на R (съпротивление).

R = V/I, което означава, че R (съпротивлението) е равно на V (напрежение), разделено на I (ток).

V = I/R

V: Първоначално променливата „V“ е наречена с „E“ и означава спада на напрежението в резистивен товар. Източник на напрежение, идентифициран с индекс V _T (общо), например, ще е необходим за захранване на всяка верига. Наричано още електродвижеща сила или „емф“, напрежението е потенциална разлика; има полярност, както е обозначено с положителен (+) и отрицателен (-) и се измерва във волтове (V).

I = V/R

I: Променливата „I“ означава интензитет , но се разбира като текущ поток . Токът, разработен във верига, се постига чрез завършване на затворен контур, който включва както V _T (източник на напрежение), така и съпротивление на веригата, „R“, което е описано по-долу. Наричан още „електронен поток“, токът е линейно свързан с напрежението и обратно пропорционален на съпротивлението и се измерва в ампери (A).

R = V/I

R: Променливата „R“ означава съпротивление , което е опозицията на токовия поток, който ограничава размера на тока, идентифициран по-горе. Имайте предвид, че съпротивлението не забавя потока на тока, а е опозиция на потока на електроните. Измерва се в омове, представени с гръцката буква Омега (Ω).

 

Прилагане на теоремата за пренос на максимална мощност към DC вериги

Приложете теоремата за максимален пренос на мощност към DC вериги.

Този урок разглежда теоремата за пренос на максимална мощност, която се прилага към DC вериги. Тази теорема гласи, че максималният размер на силата в DC верига се случва, когато товарното съпротивление на (R _L ) съпротивление е равно на източника на съпротивлението на вътрешния (R _S ). Източник на съпротивлението на вътрешния (R _S ) е съпротивлението на източника на постоянното напрежение. Когато свържете (R _L ), със (R _S ), общото съпротивление (R _T ) ще варира от състояние на отворена верига на късо съединение, като в резултат на силата се абсорбира от товара – резистор (R _L ), което е зависимо от вътрешния източник на съпротивление (R _S) на източника на захранване (V _S ). За да се осъществи максималният пренос на мощност, R _S трябва да е равен на R _L или да бъде много близо един до друг по съпротивление.

Фигура 1. Тестова верига за пренос на максимална мощност. RL е регулируем резистор

Фигура 1 показва DC верига, която съдържа един вътрешен източник с резистентност (R _S ), един (R _L ), и един DC източник на напрежение (V _S ). С тази верига, след като зададем стойности на веригата, ще изчислим общия токов поток ( _IT ), общото съпротивление ( _RT ) и общата мощност (P _T ) на веригата. След това ще научим как да изчислим максималната пренос на мощност на нашата тестова верига. Не забравяйте, че теоретично, максимален трансфер на енергия във всеки кръг ще се проведе, когато източникът на съпротивление вътрешния (R _S ) е равен на товара Resistance (R _L ) или R _S = R _L. В практически смисъл обаче повечето от стойностите на съпротивлението на R _S и R _L ще бъдат близки една до друга и няма да са точни. Максималният пренос на мощност, който може да се осъществи, е единственият път, когато това условие ще съществува за прехвърляне на най-много мощност във всеки изход на верига. За целите на теста ще използваме _RL , който ще бъде потенциометър или променливо съпротивление.

Теореми и формули, които трябва да знаете

Теорема за пренос на максимална мощност : Теорема, която гласи, че максималната мощност се прехвърля от източник към товар, когато съпротивлението на товара е равно на вътрешното съпротивление на източника.

Теорема на Тевенин : Теорема на веригата, която предвижда редуциране на всяка двукрайна резистивна верига до единичен еквивалентен източник на напрежение последователно с еквивалентно съпротивление. (Забележка: този урок не обхваща приложенията на теоремата на Тевенин, но е важно да знаете за нея.)

Формули :

Общ ток: AZT=VСРС+РЛили I _T = V _S /R _T

Общо съпротивление: R _T = R _S + R _L

Мощност на натоварване: P _L = I ² R _L

Обща мощност: P _T = I ² R _T

Електронна технология 2

Electronic Technology 2 е продължение на началния курс по електронни технологии. Този курс предоставя теория и практически експерименти на вериги за променлив ток, които се отнасят до алтернатори, синусоиди, капацитет, индуктивност, RC, RL и RCL серии и паралелни вериги, фазово изместване и филтър, както и вериги за извеждане и забавяне на фазата.

 

Преобразуване на стойностите на времето и напрежението на синосуида

Математически преобразувайте стойностите на времето и напрежението на синусоида в техните други математически форми.

Този урок предоставя възможност да прегледате и приложите вашето разбиране за синусоидалните вълнови форми.

Електрическата форма на вълната е тази, при която напрежението варира във времето. Тази форма на вълната може да бъде изобразена графично на координатна система xy или осцилоскоп, където „y“ или зависимата променлива, в този случай напрежението, е нанесена във вертикалната равнина, докато независимата или „x“ променлива, времето, е нанесени в хоризонталната равнина.

 

Докато времето продължава по оста x, напрежението се генерира и измерва от статора на генератора, докато въртящият се ротор му въздейства с въртящо се магнитно поле. Напрежението, начертано по оста y, ще варира над и под референтната линия O волт (ос x) и синусоидалната форма ще бъде начертана пропорционална на периода на въртене на ротора. Това установява честотата на синусоидалната вълна, както и стойности като пиково напрежение, RMS напрежение и средни стойности на напрежението.

Пиково напрежение V _P

Най-отдалечената точкова амплитуда на синусоидата (положителна или отрицателна) от O волта или референтната линия.

Пиково напрежение V _P – P

Сумата от абсолютния максимум и абсолютния минимум на синусоидалната вълна.

RMS напрежение V _{rms Средноквадратично} корен

Ефективният или среден фактор на мощността на синусоида. Изчислява се като пиково напрежение.

Средно напрежение V _пр

Средната стойност на напрежението, определена за половината от синусоидата, изчислена като 0,637 пъти пиковото напрежение.

Честота (f)

Броят на синусоидите в секунда, измерен в херци (Hz); обратната на периода. F=1/T херц.

период (T)

Времето, необходимо за единична (1) синусоида; обратната на честотата. T=1/f секунди.

Формули, които трябва да знаете:

Пиково напрежение: V _P = 1,414 V _rms Честота: f=1/T Hz

• V _P= ½ V _P – P
• V _Px 0,637 = V _средно време: T=1/F сек.
• RMS напрежение: V _rms= V _P x 0,707
• V _rmsx 1,414 = V _P
• Пиково напрежение: V _P – P= V _P x 2
• Средно напрежение: V _ave= VP x 0,637
• V _ave= VP/1,57

Прилагане на закона на Ом по отношение на променливотокова верига

Приложете закона на Ом към AC вериги.

Този урок използва закона на Ом, модифициран за използване с AC вериги. Ще вземем предвид ефектите на капацитивното реактивно съпротивление (X _C ) и индуктивното реактивно съпротивление (X _L ), заедно със съпротивлението (R), което ще ни даде това, което се нарича общ импеданс (Z _T ). Общият импеданс или Z _T е пълното противопоставяне на потока на тока (I) в променливотокова верига. За да се изчислят проблемите в този урок, AC напрежението и токовите вълни ще бъдат във фази. Ще изчислим напрежение, ток, импеданс и мощност с различни стойности на веригата в AC вериги. По време на този урок ще се позоваваме на диаграмата с формули на фигура 1.

Фигура 1. Законът на Ом за вериги с променлив ток

Фигура 2. AC серия RLC тестова верига

Тестовата верига, показана по-горе, е верига за променлив ток, състояща се от резистор (R), индуктор (L) и кондензатор (C). Накратко тази верига се нарича RLC верига. Тестовата верига, която ще използваме, ще бъде последователна верига с резонансна честота, което означава, че общият импеданс на веригата е минимален и е равен на съпротивлението (R) на веригата. Индуктивното реактивно съпротивление (X _L ) и капацитивното съпротивление (X _C) са равни помежду си. Освен това потокът на тока ще бъде максимален и спадовете на напрежението в индуктора и кондензатора ще бъдат равни, което означава, че те ще бъдат на 180 градуса по фаза един с друг и ще се анулират взаимно. В резултат на това фазовият ъгъл в тестовата верига ще бъде на 0 градуса. При тези условия на веригата за този тип AC верига, следователно можем да използваме модифицирания закон на Ом и диаграмата с формули, за да направим нашите изчисления за този тип верига.

Закони и формули, които трябва да знаете

Закон на Ом : Закон, според който токът е правопропорционален на напрежението и обратно пропорционален на съпротивлението.

Закон на Ват : Закон, който посочва връзката на мощността с тока, напрежението и съпротивлението.

Забележка: Когато се прилага законът на Ом към вериги за променлив ток, тъй като потреблението на енергия е по-критично, може да се използва законът на Watt. Някои законови диаграми на Ом, модифицирани за използване с AC вериги, използват „W“ вместо „P“ за мощност. Връзката на мощността в AC вериги е важна, когато правите изчисления на веригата.

Допълнителни формули, които трябва да знаете

хT=хЛ−х° С

хT=хЛ+Р1

ЗT=√Р2+х2

хT=х° С+Р1