Impulzusáram

Különféle elektronikai eszközökben, például elektronikai és félvezető berendezésekben, azaz erősítőkben, egyenirányítókban, rádiókban, generátorokban, televíziókban, valamint szénmikrofonokban, távírókban és sok más eszközben széles körben használják a hullámos áramokat és feszültségeket… hogy ne ismételjük meg kétszer az okoskodást, csak áramokról fogunk beszélni, de minden ami az áramokkal kapcsolatos, az a feszültségekre is igaz.

Az állandó irányú, de értéküket megváltoztató pulzáló áramok eltérőek lehetnek. Néha az aktuális érték a legmagasabbról a legalacsonyabb nem nulla értékre változik. Más esetekben az áramerősség nullára csökken. Ha egyenáramú áramkör egy bizonyos frekvencián megszakad, akkor bizonyos ideig nincs áram az áramkörben.

ábrán. Az 1. ábrán különböző hullámáramok grafikonjai láthatók. ábrán. 1, a, b, az áramok változása a szerint történik szinuszos görbe, de ezeket az áramokat nem szabad szinuszos váltakozó áramnak tekinteni, mivel az áram iránya (előjele) nem változik. ábrán.Az 1. ábrán c egy különálló impulzusokból álló áramot mutat be, vagyis rövid ideig tartó áramütéseket, amelyeket kisebb-nagyobb időtartamú szünetek választanak el egymástól, és gyakran impulzusáramnak nevezik. A különböző impulzusáramok az impulzusok alakjában és időtartamában, valamint az ismétlési sebességben különböznek egymástól.

Bármilyen pulzáló áramot célszerű két áram – egyenáram és váltakozó – összegének tekinteni, amelyeket terminus- vagy komponensáramoknak nevezünk. Bármilyen pulzáló áramnak van egyen- és váltakozó áramú összetevője. Ez sokak számára furcsának tűnik. Valójában a pulzáló áram egy olyan áram, amely állandóan egy irányba folyik, és megváltoztatja az értékét.

Hogyan állapítható meg, hogy irányt változtató váltóáramot tartalmaz? Ha azonban két áram – egyen és váltakozó – halad át egyszerre ugyanazon a vezetéken, akkor kiderül, hogy a vezetékben pulzáló áram folyik (2. ábra). Ebben az esetben a váltakozó áram amplitúdója nem haladhatja meg az egyenáram értékét. Az egyenáram és a váltakozó áram nem áramolhat külön a vezetéken. Hozzáadnak egy általános elektronáramláshoz, amely a pulzáló áram összes tulajdonságával rendelkezik.

Rizs. 1. Különféle hullámáramok grafikonjai

Az AC és DC áramok összeadása grafikusan ábrázolható. ábrán. A 2. ábra egy 15 mA-es egyenáram és egy 10 mA amplitúdójú váltakozó áram grafikonját mutatja. Ha ezeknek az áramoknak az értékeit egyes időpontokban összegezzük, figyelembe véve az áramok irányait (jeleit), akkor az 1. ábrán látható hullámáram-grafikont kapjuk. 2 vastag vonallal. Ez az áramerősség az 5 mA-től a 25 mA-es maximumig változik.

Az áramok mérlegelt összeadása megerősíti a pulzáló áram egyen- és váltakozó áramok összegeként való megjelenítésének érvényességét. Ennek az ábrázolásnak a helyességét igazolja az is, hogy egyes készülékek segítségével ennek az áramnak az összetevőit el lehet választani egymástól.

Rizs. 2. Pulzáló áram előállítása egyen- és váltóáram hozzáadásával.

Hangsúlyozni kell, hogy bármely áram mindig ábrázolható több áram összegeként. Például egy 5 A-es áram tekinthető az egy irányban folyó 2 és 3 A áramok összegének, vagy a különböző irányban folyó 8 és 3 A áramok összegének, vagyis a 8 áramok közötti különbségnek. és 3 A. Nem nehéz találni két vagy több áram egyéb kombinációit, amelyek összesen 5 A-t adnak.

Itt teljes a hasonlóság az erők összeadásának és lebontásának elvével. Ha két egyforma irányú erő hat bármely tárgyra, akkor azokat egyetlen közös erővel helyettesíthetjük. Az ellentétes irányú erők egységnyi különbséggel helyettesíthetők. Ezzel szemben egy adott erő mindig tekinthető a megfelelő egyenlő irányú erők összegének vagy az ellentétes irányú erők különbségének.

Nem szükséges az egyen- vagy szinuszos váltakozó áramokat alkatrészáramokra bontani. Ha a pulzáló áramot az egyen- és váltóáram összegére cseréljük, akkor az egyen- és váltóáram ismert törvényszerűségeit alkalmazva ezekre a komponensáramokra számos probléma megoldható és a pulzáló árammal kapcsolatos szükséges számítások elvégezhetők.

A pulzáló áram fogalma az egyen- és váltakozó áramok összegeként hagyományos.Természetesen nem feltételezhető, hogy bizonyos időközönként az egyen- és váltóáram valóban egymás felé folyik a vezeték mentén. Valójában nincs két ellentétes elektronáramlás.

A valóságban a pulzáló áram egyetlen áram, amely idővel megváltoztatja értékét. Helyesebb azt mondani, hogy a pulzáló feszültség vagy a pulzáló EMF az állandó és a változó komponensek összegeként ábrázolható.

Például az 1. A 2. ábra azt mutatja, hogy az egyik generátor állandó emf-je algebrai módon hogyan adható hozzá egy másik generátor emf változójához. Ennek eredményeként pulzáló EMF-ünk van, amely a megfelelő pulzáló áramot okozza. Feltételesen azonban megfontolható, hogy az állandó EMF egyenáramot hoz létre az áramkörben, és egy váltakozó EMF - váltakozó áramot, amely összegezve pulzáló áramot hoz létre.

Mindegyik pulzáló áram jellemezhető az Itax és Itin maximális és minimális értékeivel, valamint állandó és változó összetevőivel. Az állandó komponenst I0 jelöli. Ha a váltakozó komponens egy szinuszos áram, akkor az amplitúdóját It jelöli (ezek a mennyiségek a 2. ábrán láthatók).

Nem szabad összetéveszteni az It-vel és az Itax-szal. Ezenkívül az Imax áramhullám maximális értékét nem szabad amplitúdónak nevezni. Az amplitúdó kifejezés általában csak a váltakozó áramokra vonatkozik. A pulzáló árammal kapcsolatban csak a változó komponensének amplitúdójáról beszélhetünk.

A pulzáló áram állandó összetevőjét Iav átlagértékének, azaz számtani átlagértékének nevezhetjük. Valójában, ha figyelembe vesszük a pulzáló áram egy periódusában bekövetkezett változásokat, amelyek az ábrán láthatók.A 2. ábrán jól látható: az első félciklusban a 15 mA-es áramhoz az áramkomponens változtatásával számos értéket adunk, 0-tól 10 mA-ig és vissza 0-ig, a második felében ciklus, pontosan ugyanazokat az áramértékeket vonják le a 15 mA áramból.

Ezért a 15 mA-es áram valóban az átlagos érték. Mivel az áram az elektromos töltések átadása a vezeték keresztmetszetén, akkor az Iav egy olyan egyenáram értéke, amely egy periódusban (vagy több perióduson keresztül) ugyanannyi elektromosságot hordoz, mint ez a pulzáló áram. .

Szinuszos váltóáram esetén az Iav periódusonkénti értéke nulla, mert az egyik félperiódusban a vezető keresztmetszetén áthaladó villamos energia mennyisége megegyezik a másik félperiódus alatt az ellenkező irányban áthaladó villamos energia mennyiségével. Az áramok grafikonjain, amelyek az i áram t időtől való függését mutatják, az áram által szállított elektromosság mennyiségét az áramgörbe által határolt ábra területe fejezi ki, mivel az elektromosság mennyiségét a termék azt .

Szinuszos áram esetén a pozitív és negatív félhullámok területe egyenlő. A 2. ábra szerint az első félperiódusban az AC komponens által szállított villamos energia mennyisége hozzáadódik az aktuális Iav által szállított villamos energia mennyiségéhez (az ábrán árnyékolt terület). A ciklus második felében pedig pontosan ugyanannyi áramot vonnak ki. Ennek eredményeként a teljes időszak alatt ugyanannyi elektromos áram kerül átadásra, mint egyetlen Iav egyenárammal, vagyis az Iav T téglalap területe megegyezik a hullámáram-görbe által határolt területtel.

Így az áram állandó komponensét vagy átlagos értékét az elektromos töltések átvitele határozza meg a vezeték keresztmetszetén keresztül.

ábrán látható áramegyenlet. 2 nyilvánvalóan a következő formában kell írni:

A pulzáló áram teljesítményét a komponensáramok teljesítményeinek összegeként kell kiszámítani. Például, ha az ábrán látható áram. 2, áthalad egy R ellenállású ellenálláson, akkor a teljesítménye a

ahol I = 0,7Im a változó komponens effektív értéke.

Bevezetheti az Id hullámáram effektív értékének fogalmát. A teljesítmény kiszámítása a szokásos módon történik:

Ha ezt a kifejezést az előzővel egyenlővé tesszük, és R-vel redukáljuk, a következőt kapjuk:

Ugyanezek az összefüggések a feszültségeknél is elérhetők.