Oszcillációs folyamatok az elektrotechnikában és az elektronikában, a rezgések fajtái
Oszcillációs folyamat – változó megismételhetőségű folyamat. Minden oszcillációs folyamat 2 osztályba sorolható: periodikus és nem periodikus. Elméletileg egy köztes osztályt is használnak – szinte periodikus oszcillációkat.
Periodikusnak nevezzük az oszcillációs folyamatot, amelyben az ezt a folyamatot jellemző, bármikor felvett érték egy bizonyos T idő után azonos értékű.
Az f (t) függvényt, amely az oszcillációs folyamat matematikai kifejezése, T periódusú periodikusnak nevezzük, ha teljesíti az f (t + T) = f (t) feltételt.
A periodikus oszcillációs folyamatok osztályában a fő szerepet a harmonikus vagy szinuszos rezgések játsszák, amelyekben a fizikai mennyiség időbeli változása a szinusz vagy koszinusz törvénye szerint történik. Összesített rekordjuk:
y = f (t) = aCos ((2π / T) t – φ),
ahol a — a rezgések amplitúdója, φ az oszcilláció fázisa, 1 /T = f — frekvencia és 2πf = ω — a ciklikus vagy körkörös rezgések frekvenciája.
A szinuszos rezgések alkalmazása és jellemzői:
A váltakozó áram grafikus megjelenítési módjai
A periodikus rezgések leolvasásának megfelelő csaknem periodikus függvényt a következő feltétel határozza meg:
| f · (t + τ) – f (t) | <= ε ahol ε — minden T értékhez hozzárendel egy értéket.
A τ mennyiséget ebben az esetben majdnem periódusnak nevezzük. Ha az ε érték nagyon kicsi f (t) átlagos értékéhez képest T időpontban, akkor a kváziperiodikus függvény közel lesz a periodikushoz.
A nem periodikus rezgések sokkal változatosabbak, mint a periodikusak. De az automatizálásban leggyakrabban csillapító vagy növekvő szinuszos oszcillációkkal kell találkozni.
A csillapított szinusz törvénye szerinti rezgések, vagy ahogy néha csillapított harmonikus rezgések, általános formában ábrázolhatók:
x = Ae-δTcos·(ω + φ),
ahol t az idő, A és φ tetszőleges állandók. A növekvő harmonikus rezgések törvényének általános jelölése csak a csillapítási tényező δ[1 másodperc] előjelében tér el.
Ábra. 1. ábra – oszcilláló folyamat, Fig. 2. — periodikus folyamat, ábra. 3. — csillapító harmonikus rezgések, ábra. 4. — a harmonikus rezgések növekedése.
Az oszcillációs folyamat alkalmazására példa a legegyszerűbb rezgőkör.
Oszcillátor áramkör (elektromos áramkör) - passzív elektromos áramkör, amelyben az áramkör paraméterei által meghatározott frekvenciával elektromos rezgések fordulhatnak elő.
A legegyszerűbb oszcilláló áramkör C kapacitásból és L induktivitásból áll. Külső hatás hiányában εО = 1/2π√LC frekvenciájú rezgések csillapítása.
A rezgések amplitúdója csökken pl.-δT-vel, ahol δ a csillapítási együttható. Ha δ> = eO, akkor az áramkörben a csillapított rezgések nem periodikussá válnak.
Az elektronikában az oszcilláló áramkör minőségét a minőségi tényező határozza meg: Q = nf/δ... Ha a rezgőkörre külső periodikus erő hat, abban kényszerrezgések lépnek fel. A kényszerrezgések amplitúdója jelentősen megnő a nagy Q áramköröknél, ha a külső hatás frekvenciája közel van az eo-hoz (rezonancia). Az oszcilláló áramkör a rezonáns erősítők egyik fő része, generátorok és egyéb elektronikus eszközök.
Lásd még ebben a témában: Feszültségrezonancia és áramrezonancia alkalmazása