Характеристики переменного тока. Переменный ток в цепях, содержащих только активное сопротивление | Основы физики сжато и понятно
Для школьников.
Генераторы переменного тока, о принципе работы которых говорилось ранее, вырабатывают переменный синусоидальный ток.
Характеристики переменного тока.
Как любая колеблющаяся величина переменный ток характеризуется периодом и частотой.
Периодом переменного тока Т называется промежуток времени, в течение которого сила тока совершает одно полное колебание:
Частотой переменного тока называется число периодов за единицу времени:
Частота переменного тока всех электростанций равна 50 Гц или период промышленного тока равен 0,02 с.
Круговая или циклическая частота переменного тока:
Так как величина и направление мгновенных значений переменного тока всё время меняются, то введено понятие действующего значения тока, путём сравнения теплового действия постоянного и переменного токов.
Действующее значение силы переменного тока численно равно такому постоянному току, который проходя через одинаковое сопротивление, что и переменный, выделяет в нём за время периода одинаковое количество тепла.
Например, если говорим, что сила переменного тока равна 2 А — это значит, что тепловое действие этого переменного тока такое же, как и постоянного тока силой 2 А. За равные промежутки времени они выделяют одинаковое количество теплоты.
Действующие значения силы переменного тока, а также действующие значения ЭДС и напряжения переменного тока связаны с их максимальными (амплитудными) значениями, обозначенными с индексом «нуль», следующими соотношениями:
В генераторах, установленных на электростанциях, всегда возникает переменная ЭДС, изменяющаяся во времени по синусоидальному закону. Если принять начальную фазу за нуль, то мгновенные значения ЭДС связаны с её максимальными (амплитудными) значениями следующей зависимостью:
Такая же зависимость существует между мгновенными значениями напряжений на зажимах источника и его максимальным значением:
Если к генератору переменной ЭДС, на зажимах которого существует напряжение
подключить внешнюю цепь, то в ней будет течь синусоидальный ток, мгновенные значения которого связаны с амплитудным значением тока следующей зависимостью:
Здесь угол «фи» есть разность (сдвиг) фаз между током и напряжением.
Разность фаз может быть положительной и отрицательной величиной — это зависит от вида нагрузки во внешней цепи (от того, содержит ли внешняя цепь активное, индуктивное, емкостное сопротивления).
Для цепи только с активным сопротивлением угол «фи» равен нулю, то есть колебания тока и напряжения совпадают по фазе (показано на рисунках ниже).
Какой физический смысл имеет активное сопротивление?
Вспомним электрическую цепь постоянного тока.
К понятию электрического сопротивления и к закону Ома для участка цепи (не содержащего источника тока) пришли через опыты.
А именно, к участку цепи прикладывали постоянное напряжение U и измеряли проходящий по участку ток. Оказалось, что ток всегда пропорционален напряжению.
Коэффициент пропорциональности между ними назвали сопротивлением R участка цепи прохождению по нему тока.
Так опытным путём был получен один из основных законов постоянного тока — закон Ома.
Сопротивление проводника зависит от материала, из которого он изготовлен, от температуры и определяется его размерами.
Для однородного проводника в виде проволоки, трубки, бруска, пластины
Электронная теория сопротивление проводника току объясняет столкновениями упорядоченно движущихся электронов с ионами кристаллической решётки проводника.
При изучении цепей постоянного тока R называли просто сопротивлением.
При переходе к цепям переменного тока его стали называть активным сопротивлением, потому что оно активно (постоянно) потребляет электрическую энергию от источника тока, превращая её в другие виды энергии, преимущественно в тепловую.
Так, при прохождении тока (постоянного или переменного) через нить лампочки накаливания, выделяется тепло, нить накаляется и излучает свет.
В цепях переменного тока, кроме активного сопротивления R, имеют место индуктивное и емкостное сопротивления, которые в отличие от активного сопротивления, не поглощают энергию, а лишь передают её от электрического поля магнитному, и наоборот.
Индуктивному и емкостному сопротивлениям будут посвящены следующие две статьи.
Теперь рассмотрим случай, когда в цепи переменного тока содержится только активное сопротивление:
В цепи, содержащей только активное сопротивление, ток и напряжение колеблются в одинаковой фазе, то есть ток следует за напряжением, проходя одновременно с ним через максимумы и нулевые значения.
На рисунке ниже показаны кривые зависимости мгновенных значений тока и напряжения от времени за период.
Величины с нулевыми индексами в формулах соответствуют максимальным значениям тока и напряжения.
Связь между действующими (эффективными) значениями тока и напряжения (без индексов) и максимальными значениями тока и напряжения подчиняется закону Ома:
(Хотя закон Ома был установлен для цепей постоянного тока, но он справедлив и для переменного тока небольшой частоты. Для тока, имеющего частоту 50 Гц, используемого на производстве и в быту, закон Ома справедлив.)
На следующем рисунке показаны графики изменения во времени мгновенных значений напряжения, силы тока и мощности переменного тока для цепи, содержащей только активные сопротивления:
(О мощности тока прочтёте, пройдя по этой ссылке)
На рисунке выше оси времени отложены положительные значения тока и напряжения (когда ток течёт в направлении от источника к потребителю энергии), а ниже оси времени — их отрицательные значения (когда ток течёт в обратном направлении).
Мгновенная мощность получается путём перемножения мгновенных значений напряжения и тока, она всегда положительна (произведение отрицательным мгновенных значений тока и напряжения даёт положительную мощность).
Это означает, что цепи переменного тока, имеющие только активное сопротивление, всё время потребляют электроэнергию. Заштрихованная площадь пропорциональна мощности, потребляемой активным сопротивлением цепи за период.
(Для сведения — если мощность отрицательна, то это означает, что энергия из цепи поступает обратно в источник. К активному сопротивлению это не относится.)
Напряжение на активном сопротивлении (активное напряжение) равно произведению тока на активное сопротивление:
Активная мощность равна произведению тока на активное напряжение в этом сопротивлении:
Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую, световую и др.)
Пример.
Активное сопротивление 4 Ом включено в цепь переменного тока напряжением 120 В. Определить силу тока, активное напряжение и активную мощность для этого сопротивления.
Решение.
В условии задачи дано действующее напряжение. Тогда действующее значение тока в цепи:
Активное напряжение:
По расчётам активное напряжение в данном примере получается равным 120 В. Это значит, что всё приложенное к зажимам цепи напряжение является активным напряжением.
Активная мощность, найденная по формуле данной ниже, равна 3600 Вт.
Ответ: 30 А; 120 В; 3600 Вт.
Таким образом, если внешняя цепь состоит только из активных сопротивлений, то колебания тока и напряжения в ней совпадают по фазе, а мощность цепи всегда положительна. Это значит, что активное сопротивление активно поглощает мощность (электрическую энергию) источника, превращая её в тепло или работу (если цепь содержит двигатель).
К.В. Рулёва
Предыдущая запись : Двигатели постоянного и переменного тока. Вращающееся магнитное поле.
Следующая запись : Конденсатор в цепи переменного тока. Емкостное сопротивление.
Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1 .
Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45.
Ссылки на занятия (статьи), начиная с теплового действия тока, даны в конце Занятия 58.
Ссылки на занятия, начиная с переменного тока, даны в конце Занятия 70 .
Военно-техническая подготовка
1.3. Переменный ток
1.3.1. Параметры сигналов переменного тока.
Величина переменного тока, как и напряжения, постоянно меняется во времени. Количественными показателями для измерений и расчётов применяются их следующие параметры:
Период T — время, в течении которого происходит один полный цикл изменения тока в оба направления относительно нуля или среднего значения.
Частота f — величина, обратная периоду, равная количеству периодов за одну секунду.
Один период в секунду это один герц (1 Hz)
,
Циклическая частота ω — угловая частота, равная количеству периодов за 2π секунд.
,
Обычно используется при расчётах тока и напряжения синусоидальной формы. Тогда в пределах периода можно не рассматривать частоту и время, а исчисления производить в радианах или градусах. T = 2π = 360°
Начальная фаза ψ
Начальная фаза может быть положительной или отрицательной величиной, соответственно справа или слева от нуля на графике.
Мгновенное значение — величина напряжения или тока измеренная относительно нуля в любой выбранный момент времени t .
,
Последовательность всех мгновенных значений в любом интервале времени можно рассмотреть как функцию изменения тока или напряжения во времени.
Например, синусоидальный ток или напряжение можно выразить функцией:
,
С учётом начальной фазы:
,
Здесь I amp и U
Амплитудное значение — максимальное по модулю мгновенное значение за период.
,
Может быть положительным и отрицательным в зависимости от положения относительно нуля.
Часто вместо амплитудного значения применяется термин амплитуда тока (напряжения) — максимальное отклонение от нулевого значения.
,
Среднее значение является постоянной составляющей DC напряжения и тока.
Для синусоидального тока (напряжения) среднее значение равно нулю.
Средневыпрямленное значение — среднеарифметическое модулей всех мгновенных значений за период.
Для синусоидального тока или напряжения средневыпрямленное значение равно среднеарифметическому за положительный полупериод.
,
Среднеквадратичное значение (rms) — определяется как квадратный корень из среднеарифметического квадратов всех мгновенных значений за период.
,
Для синусоидального тока и напряжения амплитудой Iamp ( Uamp ) среднеквадратичное значение определится из расчёта:
,
Среднеквадратичное — это действующее, эффективное значение, наиболее удобное для практических измерений и расчётов. Является объективным количественным показателем для любой формы тока.
В активной нагрузке переменный ток совершает такую же работу за время периода, что и равный по величине его среднеквадратичному значению постоянный ток.
.
1.3.2. Виды модуляции сигналов.
Амплитудная модуляция — вид модуляции, при которой изменяемым параметром несущего сигнала является его амплитуда.
Пусть
S ( t ) — информационный сигнал, | S ( t ) < 1 |,
Uc ( t
Тогда амплитудно-модулированный сигнал Uam ( t ) может быть записан следующим образом:
(1)
Здесь m — некоторая константа, называемая коэффициентом модуляции. Формула (1) описывает несущий сигнал U c
,
Выполнение условий (2) необходимо для того, чтобы выражение в квадратных скобках в (1) всегда было положительным. Если оно может принимать отрицательные значения в какой-то момент времени, то происходит так называемая перемодуляция (избыточная модуляция). Простые демодуляторы (типа квадратичного детектора) демодулируют такой сигнал с сильными искажениями.
Амплитудной модуляции свойственны следующие существенные недостатки:
1) приему амплитудно-модулированных сигналов сильно мешают индустриальные и атмосферные помехи;
2) в процессе модуляции лампа используется по мощности полностью только при подаче максимального мгновенного модулирующего напряжения, а во все остальное время она недоиспользуется.
Эти недостатки в значительной степени устраняются при частотной и фазовой модуляции.
Рис 1. Амплитудная модуляция с различным коэффициентом модуляции.
Рис 2. Спектр АМ колебания.
Частотная модуляция — вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания. По сравнению с амплитудной модуляцией здесь амплитуда остаётся постоянной.
Основными характеристиками частотной модуляции являются девиация
Девиация частоты (frequency deviation) – наибольшее отклонение значения модулированного сигнала от значения его несущей частоты. Единицей девиации частоты является герц (Hz), а также кратные ему единицы.
Индекс модуляции (modulation index) – отношение девиации частоты к частоте модулирующего сигнала.
Колебание называют частотно-модулированным (ЧМ), если частота его изменяется пропорционально передаваемому колебанию (например звуковому) S(t). Следовательно, угловая частота такого колебания должна равняться:
,
где ω 0 и a — некоторые постоянные, которые выбираются так, чтобы частота ω изменялась в желаемых пределах.
Рис 3. Пример частотной модуляции по линейному закону.
Рис 4. Пример частотной модуляции. Вверху — информационный сигнал на фоне несущего колебания. Внизу — результирующий сигнал.
Фазовая модуляция — вид модуляции, при которой фаза несущего колебания управляется информационным сигналом. Фазомодулированный сигнал s(t) имеет следующий вид:
,
где g(t) — огибающая сигнала; φ ( t ) является модулирующим сигналом; f c — частота несущего сигнала; t — время.
Фазовая модуляция, не связанная с начальной фазой несущего сигнала, называется относительной фазовой модуляцией (ОФМ).
Рис 5. Пример фазовой модуляции — двоичная фазовая модуляция BPSK.
Рис 6. AM,FM модуляции.
1.3.3. Особенности цепей переменного тока.
Переменный ток изменяется во времени по синусоидальному закону. Время, за которое совершается полный цикл изменений по величине и направлению, называется периодом. При векторном изображении синусоиды вектор периодически описывает угол а, равный 360° или в дуговом (радианном) измерении равный 2π. Следовательно, первый полупериод оканчивается при α = π, а первое максимальное значение синусоида принимает при π/2. Время, за которое вектор описывает угол 2π [рад], называется периодом и обозначается буквой Т. Число периодов в секунду называется частотой и обозначается буквой f.
Отсюда
[1/сек] ,
За единицу частоты принят герц (гц). Частота промышленной сети переменною тока обычно равна 50 гц.
В теории переменного тока часто приходится иметь дело с круговой частотой
[1/сек] ,
В течение периода переменный ток, изменяющийся. по синусоидальному закону, достигает максимального значения 2 раза (при π/2 и Зπ/2). Максимальное значение тока или напряжения обозначают соответственно буквами Iмакс и, Uмакс. Действующее значение переменного тока равно величине такого постоянного тока, который, проходя через сопротивление, выделяет в нем (за одинаковое время с переменным током) равное количество тепла:
,
.
Следует иметь в виду, что, например, при расчете токовой нагрузки проводов принимается во внимание действующее значение тока. Это положение во многих случаях распространяется и на напряжение. Лишь при расчете изоляции на пробой необходимо учитывать максимальное (мгновенное) значение напряжения, так как пробой может произойти во время прохождения напряжения через максимум. На шкалах измерительных приборов указываются, как правило, действующие значения тока или напряжения.
Резистор в цепи переменного тока
| . |
Здесь через IR обозначена амплитуда тока, протекающего через резистор. Связь между амплитудами тока и напряжения на резисторе выражается соотношением
Фазовый сдвиг между током и напряжением на резисторе равен нулю.
Физическая величина R называется активным сопротивлением резистора .
Конденсатор в цепи переменного тока
| , |
. |
Соотношение между амплитудами тока IC и напряжения UC :
.
Ток опережает по фазе напряжение на угол π/2.
Физическая величина
называется емкостным сопротивлением конденсатора .
Катушка в цепи переменного тока
| , |
. |
Соотношение между амплитудами тока IL и напряжения UL :
.
Ток отстает по фазе от напряжения на угол π/2.
Физическая величина XL = ω L называется индуктивным сопротивлением катушки .
Урок Переменный электрический ток и его основные характеристики. Активное сопротивление в цепи переменного тока. Конденсатор и катушка индуктивности в цепи переменного тока.
Сынып
Класс: 11
№ 8 сабақ
Тақырып
Тема: Переменный электрический ток и его основные характеристики. Активное сопротивление в цепи переменного тока. Конденсатор и катушка индуктивности в цепи переменного тока.
Оқиту мен тәрбиелеудін міндеттері
Учебно-воспитательные задачи:
1. Дать понятие о переменном токе, как вынужденных колебаниях в электрической цепи. Мгновенные, амплитудные и действующие значения силы тока и напряжения.решить ряд задач на нахождение неизвестных величин. Дать понятие о емкостном и индуктивном сопротивлениях. Графики колебаний силы тока и напряжения в цепях. Решить ряд задач с применением основных формул.
2 Содействовать развитию памяти, сообразительности, внимательности, наблюдательности, самостоятельности при решении задач, аккуратности в оформлении решения, умению разбираться в схемах.;
3. Воспитанию настойчивости в преодолении трудностей.
Кұрал — жабдықтар, көрнеқті күралдар:
Оборудование, наглядные пособия: задания для самостоятельной работы
ТСО: интерактивная доска.
Сабақ түрі:
Тип урока: изучение новой темы
Сабақ барысы
Ход урока:
Оргмомент.
Актуализация знаний.
Повторение основных понятий.
Изучение новой темы.
Если напряженность электрического поля изменяется, то ток будет переменным.
Вынужденные колебания свободных заряженных частиц в проводнике называют переменным током.
Сила тока и напряжение изменяются по синусоидальному закону. Гармонические изменения напряжения на концах цепи вызывают такие же изменения напряженности электрического поля внутри проводников. А электрический ток возникает именно благодаря этому полю. Которое вызывает упорядоченное движение электронов. Если изменяется напряженность электрического поля проводника, то меняется соответственно и сила тока.
Изменения напряженности поля распространяются не мгновенно, а со скоростью света. Мгновенные значения силы тока во всех сечениях цепи переменного тока практически одинаковы. Такой ток называют квазистационарным. Ii=
Переменное напряжение создается генераторами переменного тока. Они основаны на явлении электромагнитной индукции.
Рассматриваем схему генератора.
Ф=ВS cos . Ф=ВS cos .
Переменный ток в обычной квартире, применяемый на заводах и фабриках представляет собой вынужденные электрические колебания. Эти колебания легко обнаружить с помощью осциллографа.
Тогда временная развертка будет представлять собой синусоиду. Частота колебаний напряжения в цепи равна 50 Гц. на протяжении 1 с ток в 50 раз меняет своё направление.
E = BS wsin tw
Где Е- мгновенное значение ЭДС; ВS амплитуда ЭДС.
Колебания силы тока и напряжения в цепи с переменным током не совпадают по фазе:
I = Im sin wt
U = Um sin (wt + l)
Величина l – разность (сдвиг) фаз между колебаниями тока и напряжения.
Переменное напряжение в гнездах розетки осветительной сети создается генераторами на электростанциях. Проволочную рамку , вращающуюся в постоянном магнитном поле, можно рассматривать как простейшую модели генератора переменного тока. Поток магнитной индукции , пронизывающий проволочную рамку площадью поперечного сечения S пропорционален косинусу угла между нормалью к рамке и вектору магнитной индукции.
При вращении рамки с постоянной угловой скоростью угол увеличивается прямо пропорционально времени. Поэтому поток магнитной индукции меняется гармонически.
Если напряжение на концах цепи меняется по гармоническому закону, то напряженность электрического поля внутри проводников будет также меняться гармонически. Эти гармонические изменения напряженности поля вызовут гармонические колебания скорости упорядоченного движения заряженных частиц и, следовательно, гармонические колебания тока.
Приложим переменное напряжение u=Umcost конденсатору емкостью С. Тогда конденсатор будет все время перезаряжаться, и в цепи потечет ток. Если в цепь последовательно с конденсатором подсоединить лампу накаливания, при большой емкости конденсатора она загорится. Напряжение на конденсаторе связано с его емкостью соотношением u=, где q- заряд на обкладках конденсатора. q=Um Сcos.
i= q/= — UmCsin= UmCsin(cos)
Im= UmC
i= Im cos()
сравнив это уравнение с уравнением напряжения U=Umcos, приложенного к конденсатору, приходим к выводу, что колебания силы тока опережают колебания напряжения на конденсаторе на ,
— емкостное сопротивление. Im=
При постоянном значении амплитуды напряжения в цепи переменного тока амплитуда силы тока возрастает с ростом частоты
Катушка индуктивности в цепи переменного тока.
Индуктивность в цепи переменного тока создает дополнительное сопротивление. Объяснить это можно явлением самоиндукции. пример рис. 2.10, 2.11.
Благодаря явлению самоиндукции сила тока в цепи в обоих случаях нарастает медленно.
Рис 2.13.
Рассмотрим цепь переменного тока только из катушки индуктивности.
ЭДС самоиндукции: еis= -L= -Li′
i= Imsin
еis= —Li′= —m cos
u= — еis
u= cos= m sin ()= Um sin ()
Um=m – амплитуда напряжения.
Колебания силы тока на катушке отстают по фазе от колебаний напряжения на (ЕНТ)
Амплитуда силы тока в катушке: Im=закон Ома для цепи переменного тока с идеальной катушкой индуктивности.
— индуктивное сопротивление катушки
ХL=
I=
Колебания напряжения опережают колебания силы тока по фазе на (ЕНТ)
Закрепление.
Самостоятельно решают задачи стр. 36 (2.3.1.-2.3.2.)
Стр. 39(2.4.1.-2.4.2.)
5. итог . §2.3-2.4. №2.3.3,2.4.3.
Основные величины, характеризующие переменный ток
Постоянный ток полиостью характеризуется величиной и направлением. Переменный ток величиной и направлением охарактеризовать нельзя, так как они все время изменяются. Для характеристики переменного тока пользуются такими величинами, которые не изменяются при изменениях величины и направления тока. Такими величинами являются период, частота, амплитуда, действующее значение и сдвиг фазах.
1. Период. Периодом переменного тока называется время, в течение которого происходит одно полное изменение тока. Период измеряется в секундах или в микросекундах. На графике период изображается обычно отрезком горизонтальной оси между моментами, в которые ток имеет одинаковую фазу (т. е. фазовые углы одинаковые). Началом периода обычно считают момент времени, в который ток проходит через нуль от отрицательных значений к положительным. За один период рамка делает один полный оборот, а фаза изменяется на 360°. Период, частота и амплитуда часто называются параметрами переменного тока. При изменениях переменного тока период не изменяется: все периоды равны между собой. Следовательно, периодом можно пользоваться для характеристики переменного тока. Переменный ток, вырабатываемый электрическими станциями, имеет период 0,02 сек. В радиолокации применяются переменные токи с периодом до стотысячных долей микросекунды.
2. Частота. Частотой переменного тока называется число периодов в секунду. А сореваниями между компаниями за заказ называются тендеры. Для измерения частоты установлена особая единица, которая называется герц (Гц, Hz). 1 герц — это 1 период в секунду. Иными словами, частотой в 1 герц обладает такой переменный ток, который совершает одно полное изменение в секунду. Для измерения частоты очень часто приходится пользоваться более крупными единицами:
1 килогерц (кГц, kHz) — 1000 Гц.
1 мегагерц (МГц, MHz) — 1 000 000 Гц.
Частота переменного тока, получаемого при помощи вращающейся рамки, равна числу оборотов рамки в 1 сек. Частота и период связаны между собой. Чем больше частота, тем меньше период. Если, например, частота равна 2 Гц, это означает, что в 1 сек. происходит 2 полных изменения переменного тока и, следовательно, на одно полное изменение приходится V2 сек. Период равен 1/2 сек. При частоте же 10 Гц период будет уже равен 7 сек. Из приведенного примера следует общее правило: период переменного тока равен единице, деленной на частоту. При вычислениях по этой формуле, если частота выражена в герцах, то период получается в секундах; если частота выражена в мегагерцах, то период получается в микросекундах.
Наша продукция
…
Характеристика переменного тока — Энциклопедия по машиностроению XXL
Синусоидальные кривые применяются в электро- и радиотехнике для изображения характеристик переменного тока, напряжения и других переменных величин. [c.60]Для современных источников питания дуги переменного тока падающую внешнюю характеристику получают путем искусственного увеличения индуктивного сопротивления. [c.131]
| Таблица 25. Характеристики некоторых типов трансформаторов для питания дуги переменным током |
Источники сварочного тока. Для сварки под флюсом применяют источники переменного и постоянного тока с пологопадающей характеристикой. Используют преимущественно источники переменного тока в связи с большей экономичностью и хорошей устойчивостью горения дуги под флюсом. Для этой цели серийно выпускают трансформаторы ТСД-500-1, ТСД-1000-4 и ТСД-2000 в однокорпусном исполнении, со встроенными дросселями, с дистанционным управлением. [c.73]
Из уравнений (4.7) видно, что Ёф является функцией 1а, а следовательно, /ф, т. е. ЭДС источника определяется режимом работы. цепи. В частном случае неявнополюсной синхронной машины, когда xa=xq, Ёф определяется только ЭДС возбуждения и не зависит от тока цепи. Если учесть также влияние магнитного насыщения, то в общем случае не только ЭДС, но и параметры схемы замещения будут иметь нелинейные характеристики в зависимости от тока цепи. Тем не менее переход к схемам замещения и векторным диаграммам позволяет использовать для решения хорошо известные методы расчета линейных и нелинейных электрических цепей постоянного и переменного тока. [c.88]
Двигатели параллельного возбуждения постоянного тока и асинхронные электродвигатели переменного тока обладают жесткими естественными характеристиками (в рабочей их части), Скорость этих двигателей мало зависит от нагрузки. Такие характеристики целесообразны для насосов, вентиляторов, большинства станков, конвейеров, механизмов передвижения кранов и др. [c.127]
Одноосный гиростабилизатор с разгрузочным устройством, имеющим характеристику типа гистерезисной петли, представлен на рис. XII.3, а. Чувствительным элементом разгрузочного устройства является ртутный переключатель, представляющий собой стеклянный баллон, из внутренней полости которого выкачан воздух. В баллон помещены три контакта, через один из которых подводится к переключателю переменный ток. Два других контакта служат для управления разгрузочным двигателем. Представим, что ось 2 ротора гироскопа поднята над плоскостью горизонта на угол р. При этом капля [c.367]
Характеристики строятся при постоянной скорости ведущего вала, поэтому при испытаниях для уменьшения погрешности эта скорость должна поддерживаться постоянной. В электродвигателях постоянного тока это осуществляется проволочными реостатами, один из которых включается в цепь обмотки ротора, а другой (мень-шйй) — в цепь обмотки статора. В двигателях переменного тока используются водяные реостаты. Наиболее совершенной является многомашинная схема (система Леонардо). [c.301]
Поскольку гальванометр магнитоэлектрической системы реагирует на внешние, возможно имеющиеся в грунте напряжения постоянного тока, перед ним включается конденсатор. Посторонние напряжения переменного тока с частотой 16% или 50 Гц тоже не могут повлиять на результат измерения, поскольку рабочая частота измерительных мостов переменного тока при схеме с вибропреобразователями составляет 108 Гц, а по схеме с транзисторами — около 135 Гц. Первая высшая гармоника в мостовой схеме выпрямителя станции катодной зашиты (100 Гц) обычно вызывает заметные биения. Однако при не слишком больших амплитудах и в этом случае еще возможно выявление нуля путем настройки одинаковых отклонений по обе стороны от нулевой точки. Некоторые характеристики приборов для измерения сопротивления представлены в табл. 3.2. В принципе все четырехполюсные приборы для измерения сопротивления могут быть использованы при закорачивании обеих клемм Ei и также и для измерения сопротивлений растеканию тока в грунт. [c.114]
Характеристика колодочных тормозов ВНИИПТМАШа для работы на переменном токе [c.62]
Электромагниты серии ЭС1 изготовляются на номинальное напряжение катушек 127, 220, 380 и 500 в переменного тока частотой 50 гц и предназначены для использования при работе в повторно-кратковременном режиме с ПВ = 10% (при этом допускается число включений до 400 в час) или в режиме длительного включения с ПВ = 100%. Технические данные электромагнитов серии ЭС1 приведены в табл. 68, причем значения тяговых усилий для всех магнитов даны для максимального хода якоря. Ориентировочные тяговые характеристики электромагнитов этой серии, т. е. зависимости тягового усилия от хода якоря, приведены на фиг. 254 и 255. Значения пусковых токов при максимальном ходе [c.423]
Характеристики электрогидравлических толкателей, выпускаемых фирмой АЕО, приведены в табл. 74. В преобладающем числе случаев толкатели фирмы. АЕО снабжаются двигателями переменного тока. Однако пять крупных типов толкателей могут быть, по желанию заказчика, снабжены двигателями постоянного тока. При этом характеристики толкателей остаются без изменения. [c.447]
При исследовании динамических процессов в машинных агрегатах на АВМ возникает необходимость моделирования динамической характеристики двигателя. Динамическая характеристика электродвигателей постоянного тока с независимым возбуждением и переменного тока — асинхронных с короткозамкнутым ротором — согласно уравнению (2.5) может быть представлена в операторном виде следующим образом где Mj (р) = L — изображение относительного момента [c.341]
При путевом управлении непосредственно на станке устанавливают гидроблок управления (обычно на торце боковой станины) и путевой гидрораспределитель (на направляющей плите силового стола). Технические характеристики гидроблоков управления приведены в табл. 5. их основные размеры — на рис. 8, а гидравлические схемы совместно с путевым гидрораспределителем — на рис. 9. Гидроблоки изготовляют с электромагнитами постоянного и переменного тока. [c.151]
Однако бывают случаи, когда силы зависят не только от положения, но еще и от скорости и времени или зависят только от скорости или от времени. Например, в электродвигателях (кроме синхронных машин переменного тока) развиваемый ими движущий момент зависит, как правило, от угловой скорости их ротора точно так же в центробежных насосах и вентиляторах потребляемый момент изменяется в квадратичной зависимости от угловой скорости (о механических характеристиках машин см. п. 27). В этих случаях теорема об изменении кинетической энергии не может свести задачу i интегрируемым дифференциальным уравнениям (так как работа сил не может быть определена без знания самого закона движения), поэтому задача определения движения машины должна в таких случаях строиться на решении дифференциального уравнения движения системы в обобщенных координатах, соответствующего обобщенным силам или обобщенным моментам, т. е. так называемого дифференциального уравнения Лагранжа 2-го рода. Для установления этого уравнения воспользуемся зависимостью (48). Из нее для бесконечно малого промежутка времени получим [c.251]
Рис. бЭ. Рабочие характеристики электродвигателя переменного тока — магнитопровод из сталей Х16 ЭИ (—) [c.142]
Для получения переменного тока требуемой характеристики обычно применяется понижающий трансформатор, являющийся более компактным устройством, чем соответствующий источник постоянного тока. Такой трансформатор мощностью 65 ква с автотрансформатором для плавного регулирования силы тока от О до 7000 а вмонтирован в дефектоскоп МД-7. Дефектоскоп этот [c.352]
Следует отметить, что измерительные характеристики (чувствительность и погрешность) термодинамических газоанализаторов, кроме применения компенсационных измерительных схем переменного тока, могут быть значительно улучшены рациональной конструкцией воспринимающих чувствительных элементов. [c.369]
Электродвигатели переменного тока коллекторные — Механические характеристики [c.357]
У электродвигателя переменного тока (асилхронного) механическая характеристика имеет вид, показанный на рис. 74, т. е. Л1д = Мд (со). [c.132]
Механическая характеристика электродвигателя переменного тока (асинхронного) изображена на рис. 4.3, г, а центробежного вентилятора — на рнс. 4.3, д. Механическая характеристика строгального станка (рис. 4.3, е) может быть представлена равенством Fpe3 = fiKj s), где / рез — снла резания, приложенная к резцу [c.116]
Электрошлаковый процесс протекает устойчиво как на постоянном, так и на переменном токе, но чаще элек-трошлаковую сварку ведут на переменном токе от трансформатора с жесткой характеристикой. Установлено, что устойчивость электрошлакового процесса возрастает с повышением электропроводности флюса. Наибольшей электропроводностью обладает флюс АНФ-1, изготовляемый путем дробления природного минерала — плавикового шпата.. [c.52]
Сварочные генераторы. Это специальные генераторы постоянного тока, внешняя характеристика которых позволяет получать устойчивое горение дуги, что достигается изменением магнитного потока генератора в зависимости от сварочного тока. Сварочный генератор постоянного тока состоит из статора с магнитными полюсами и якоря с обмоткой и коллекторами. При работе генератора якорь вращается в магнитном поле, создаваемом полюсами статора. Обмотка якоря пересекает магнитные линии полюсов генератора, и поэтому в витках обмотки возникает переменный ток, который с помощью коллектора преобразуется в постоянный. -Вращение якоря сварочного генератора обеспечивается в сварочных преобразователях электродвигателем, а в сварочных агрегатах — двигателем внутреннего сгорания. К коллектору прижаты угольные щетки, через которые постоянный ток подводится к клеммам. К этим клеммам присоединяют сварочные провода, идущие к электрододержа-телю и изделию. [c.61]
Крутящий момент материала ротора. При включении двигателя в сеть переменного тока создается вращающееся магнитное поле. Ротор вращается синхронно с магнитным полем с некоторым углом рассогласования. Крутящий момент идеального гистерезисного двигателя не зависит от частоты вращения ротора, а определяется только свойствами материала ротора (его объемом и величиной удельных потерь на гистерезис). Следовательно, необходимо иметь данные о величине удельных потерь на гистерезис в зависимости от индукции или напряженности поля при определенном характере перемагничивания. Поэтому основной характеристикой материала гистерезисных двигателей является PJHm, эта величина должна быть большой. Чем больше прямоугольность петли, тем больше потери на гистерезис. Поэтому другой характеристикой является коэффициент выпуклости кривой [c.228]
Характеристики металлов и сплавов с округлой петлей гистерезиса. По предельной петле гистерезиса определяют значения индукции насыщения Bs, остаточной индукции и коэрцитивной силы Не (рис. 17,4). Удельные потери на единицу веса в ферромагнитных материалах при переменном токе определяют при заданной максимальной индукции Вт н частоте /. Если, например, В = Юкгс = тл, а / = 50 гц, то эти потери обозначают Рю/5о [ т/кг]. Если снять ряд петель гистерезиса при переменном токе для нарастающих значений иапряжениостп поля Н и соединить их вершины плавной линией, то получится основная кривая индукции (намагничивания). С помощью этой кривой опре- [c.229]
В феррозонде-полемере питаемые переменным током первичные обмотки обоих сердечников соединены дифференциально, а измерительные — последовательно. В феррозондах-градиентометрах, наоборот, первичные обмотки соединены последовательно, а вторичные — встречно. Ток возбуждения в первичных обмотках выбирают таким образом, чтобы феррозонд работал на линейной части своей характеристики. [c.10]
Германий применяется для изготовления выпрямителей переменного тока различной мощности, транзисторов разных типов. Из него изготовляются преобразователи Холла и другие, применяемые для измерения напряженности магнитного поля, токов и мощи сти, умножения двух величин в приборах вычислительной техники и т. д. Оптические свойства германия позволяют использовать его для фототранзисторов и фоторезисторов, оптических линз б большоГ светосилой (для инфракрасных лучей), оптических фильтров, модуляторов света и коротких радиоволн. Внутренний фотоэффект в германии наблюдается и при поглощении средних и быстрых электронов, а также при торможении элементарных частиц больших масс. Так, при поглощении а-частицы отмечается импульс тока продолжительностью около 0,5 МКС, соответствующий прохождению 10 электронов. Поэтому германий может быть использован и для изготовления счетчиков ядерных частиц. На рис. 8-18 приведена вольт-амперная характеристика мощного германиевого выпрямителя б воздушным охлаждением. Рабочий диапазон температур германиевых приборов от —60 до -f70 °С при повышении температуры до верхнего предела прямой ток, например у диодов, увеличивается почти в два раза, а обратный — в три раза. При охлаждении до —(50—60) °С прямой ток падает на 70—75 %. [c.255]
Магнитное сопротивление. Является обобщающей характеристикой, учитывающей магнитную проницаемость материала образца и его разрыхление, возникновение и развитие усталостных трещин [12. с. 121—1123]. По результатам измерений величины индуктивности катушки получены формулы для определения геометрических размеров усталостной трещины. Индуктивность катушки определялась на частоте 1000 Гц с помощью низкочастотного измерителя Е7-2 и автрматического моста Р-69,1 переменного тока с цифровым отсчетом и выходом на цифропечатающее устройство или перфоратор. Исследование магнитного сопротивления дает возможность в процессе испытания проследить стадии накопления усталостных повреждений, зафиксировать момент возникновения трещины и ха- рактер ее развития. [c.42]
Следует указать, что измеряемый на переменном токе полный импеданс электрода наряду с емкостью двойного слоя содержит импеданс, отражающий конечную скорость процессов диффузии, адсорбции и электрохимической реакции. Поэтому, строг говоря, для определения численных характеристик адсорбируемости ингибиторов требуется обрабатывать данные измеренного импеданса, например методом Эршлера—Рэндлса или методом комплексной плоскости. Но в данном случае нужно было определить относительное влияние степеней деформации на изменение адсорбируемости ингибитора, качественно отражаемое изменением измеряемой дифференциальной емкости электрода. [c.157]
Феррозонд — датчик активного типа, преобразующий действующую на него напряженность внешнего поля в э.д.с., кратную по частоте питающему его переменному току. Преобразование возможно благодаря нелинейности магнитных характеристик его сердечников. [c.39]
Феррозонды с поперечным возбуждением. Описанные выше явления легли в основу разработок феррозондов с поперечным возбуждением. В Советском Союзе феррозонд с поперечным возбуждением был описан в работах [М, 37]. Сердечником в таком феррозонде служила пермаллоевая проволока, по которой пропускался переменный ток, создающий циркулярное магнитное поле, периодически перемагничивающее материал проволоки. Вдоль оси проволоки наносилась измерительная обмотка, в которой наводилась э.д.с. при наличии внешнего поля. Но такой феррозонд имел ряд недостатков. Во-первых, он предназначен для работы на низких частотах звукового диапазона, а верхний предел выбираемой частоты обычно ограничен поверхностным эффектом вихревых токов, снижающим магнитные характеристики феррозонда. Во-вторых, переменный ток, протекающий по сердечнику, создает поперечное поле, которое убывает до нуля к его центру, в результате чего сердечник не промагничивается по всему объему, что отрицательно сказывается на работе феррозонда. [c.53]
Электроплаетический эффект был впервые исследован в работах О. А. Троицкого и В. И. Спицина [102—103] в условиях статического растяжения и при испытаниях на ползучесть. Они установили, что при пропускании электрического тока через испытываемый образец происходит снижение уровня его прочностных характеристик. Постоянный ток при одной и той же плотности оказывает большее воздействие на пластическую деформацию металлов, чем переменный ток. Наибольший электропластический эффект, однако, наблюдается при пропускании через металл импульсного тока высокой частоты — порядка 10 А/мм в течение 10 с. Было установлено, что снижение прочностных характеристик более ярко проявляется для сплавов, чем для чистых металлов с ростом температуры и скорости деформации электропластический эффект проявляется в меньшей степени. В последних работах [104—105] исследовалось влияние тина кристаллической решетки испытываемого материала и геометрии образцов на величину снижения прочности при наложении на материал импульсного тока. [c.35]
Для измерения емкости и одновременно сопротивления как тонких, так и многослойных покрытий можно применять импе-дансный метод, но при этом недостаточно измерять эти характеристики при одной частоте в зависимости от времени. Более объективную оценку защитных свойств можно дать, если установить зависимость составляющих импеданса от частоты переменного тока как в начальный период, так и после воздействия коррозионной среды. [c.115]
На фиг. 39, а представлен общий вид тормозов этой группы, /разработанных ВНЙИПТМАШем, с короткоходовым колодочным электромагнитом типа МОБ для переменного тока, а на фиг. 39, б — с короткоходовым плунжерным электромагнитом типа МП для постоянного тока (характеристики их приведены в табл. 16 и 17). Конструкция тормозов ВНИИПТМАШа показана на фиг. 40. Эти тормоза широко применяются в подъемно-транспортных машинах они отличаются тем, что электромагниты в них расположены 60 [c.60]
В практике исследования переходных процессов в машинах переменного тока используется эффективная замена реальной трехфазной машины эквивалентной ей по намагничивающим силам обмоток статора и ротора двухфазной машиной с синхронно вращающимися в пространстве ротором и статором. Обмотки ротора и статора, расположенные вдоль осей втлбранной координатной системы, могут вращаться с произвольной угловой скоростью а. При исследовании динамических процессов в машинных агрегатах с асинхронными двигателями, в частности при построении динамической характеристики двигателя, предпочтительной сравнительно с другими координатными системами является система х, у, О, вращающаяся от- [c.24]
Па-рис. 0. 1, й сплошной линией показана механическая характеристику короткозамкнутого асинхронного электродвигателя переменного тока при обычном исполнении ротора. Она отличается суйтествённой Нелинейностью и рассчитана на машины, запускаемые [c.17]
Что показывает частота переменного тока. Отличие переменного тока от постоянного
В данной статье поговорим о параметрах переменного тока. Например, всем привычная бытовая розетка является источником переменного тока и переменной ЭДС.
Изменение ЭДС и изменение тока линейной нагрузки, подключенной к такому источнику, будет происходить по синусоидальному закону. При этом переменные ЭДС, переменные напряжения и токи, можно характеризовать основными четырьмя их параметрами:
Есть и вспомогательные параметры:
угловая частота;
фаза;
мгновенное значение.
Периодом Т переменного тока называется промежуток времени, за который ток или напряжение совершает один полный цикл изменений.
Поскольку источником переменного тока является генератор, то период связан со скоростью вращения его ротора, и чем выше скорость вращения витка или ротора генератора, тем меньшим оказывается период генерируемой переменной ЭДС, и, соответственно, переменного тока нагрузки.
Период измеряется в секундах, миллисекундах, микросекундах, наносекундах, в зависимости от конкретной ситуации, в которой данный ток рассматривается. На вышеприведенном рисунке видно, как напряжение U с течением времени изменяется, имея при этом постоянный характерный период Т.
Частота f является величиной обратной периоду, и численно равна количеству периодов изменения тока или ЭДС за 1 секунду. То есть f = 1/Т. Единица измерения частоты — герц (Гц), названная в честь немецкого физика Генриха Герца, внесшего в 19 веке немалый вклад в развитие электродинамики. Чем меньше период, тем выше частота изменения ЭДС или тока.
Сегодня в России стандартной частотой переменного тока в электрических сетях является 50 Гц, то есть за 1 секунду происходит 50 колебаний сетевого напряжения.
В других областях электродинамики используются и более высокие частоты, например 20 кГц и более — в современных инверторах, и до единиц МГц в более узких сферах электродинамики. На приведенном выше рисунке видно, что за одну секунду происходит 50 полных колебаний, каждое из которых длится 0,02 секунды, и 1/0,02 = 50.
По графикам изменения синусоидального переменного тока с течением времени видно, что токи различной частоты содержат разное количество периодов на одном и том же отрезке времени.
За один период фаза синусоидальной ЭДС или синусоидального тока изменяется на 2пи радиан или на 360°, поэтому угловая частота переменного синусоидального тока равна:
Под термином «фаза» понимают стадию развития процесса, и в данном случае, применительно к переменным токам и напряжениям синусоидальной формы, фазой называют состояние переменного тока в определенный момент времени.
На рисунках можно видеть: совпадение напряжения U1 и тока I1 по фазе, напряжения U1 и U2 в противофазе, а также сдвиг по фазе между током I1 и напряжением U2. Сдвиг по фазе φ измеряется в радианах, долях периода, в градусах. Так, сдвиг по фазе между током I1 и напряжением U2 равен φ = π радиан, как и между напряжением U1 и напряжением U2.
Амплитуда Uм и Iм
Говоря о величине синусоидального переменного тока или синусоидальной переменной ЭДС, наибольшее значение ЭДС или тока называют амплитудой или амплитудным (максимальным) значением.
Наибольшее значение величины, совершающей гармонические колебания (например, максимальное значение силы тока в переменном токе, отклонение колеблющегося маятника от положения равновесия), наибольшее отклонение колеблющейся величины от некоторого значения, условно принятого за начальное нулевое.
Если речь о генераторе переменного тока, то ЭДС на его выводах дважды за период достигает амплитудного значения, первое из которых +Eм, второе -Eм, соответственно во время положительного и отрицательного полупериодов. Аналогичным образом ведет себя и ток I, и обозначается соответственно Iм.
Мгновенное значение u и i
Значение ЭДС или тока в конкретный текущий момент времени называется мгновенным значением, они обозначаются маленькими буквами u и i. Но поскольку эти значения все время меняются, то судить о переменных токах и ЭДС по ним неудобно.
Действующие значения I, E и U
Способность переменного тока к совершению какой-нибудь полезной работы, например механически вращать ротор двигателя или производить тепло на нагревательном приборе, удобно оценивать по действующим значениям ЭДС и токов.
Так, называется значение такого постоянного тока, который при прохождении по проводнику в течение одного периода рассматриваемого переменного тока, производит такую же механическую работу или такое же количество теплоты, что и данный переменный ток.
Действующие значения напряжений, ЭДС и токов обозначают заглавными буквами I, E и U. Для синусоидального переменного тока и для синусоидального переменного напряжения действующие значения равны:
Действующее значение тока и напряжения удобно практически использовать для описания электрических сетей. Например значение в 220-240 вольт — это действующее значение напряжения в современных бытовых розетках, а амплитуда гораздо выше — от 311 до 339 вольт.
Так же и с током, например когда говорят, что по бытовому нагревательному прибору протекает ток в 8 ампер, это значит действующее значение, в то время как амплитуда составляет 11,3 ампер.
Так или иначе, механическая работа и электрическая энергия в электроустановках пропорциональны действующим значениям напряжений и токов. Значительная часть измерительных приборов показывает именно действующие значения напряжений и токов.
Обозначения, параметры. Мы знаем, что постоянный электрический ток, это ток не
меняющийся во времени как по величине, так и по направлению
движения электронов. Основное назначение постоянного тока,
это питание различной радио и электронной аппаратуры.
Источниками постоянного тока являются аккумуляторы,
солнечные фотоэлементы, батарейки и генераторы постоянного
тока.
В быту и промышленности используется переменный
синусоидальный ток. Это связано с тем, что современная
энергетика основана на передаче энергии на дальние расстояния
от гидро, тепловых и атомных электростанций к потребителю.
Для получения электрической энергии на электростанциях
используют генераторы переменного тока.
Прередача переменного тока выгодна вследствие преимуществ
его преобразования и из за малых потерь в линиях электропередачи.
Переменный электрический ток легко преобразовать в
постоянный ток, а так же получить любые нужные напряжения
переменного тока. Например напряжение переменного тока
передаваемое по линиям электропередачи составляет несколько
тысяч вольт. В жилых кварталах линия электропередачи
подключается к трансформатору который преобразует высокое
напряжение в стандартное бытовое напряжение 220 вольт.
Именно это напряжение мы и имеем в розетках наших квартир.
| В отличие от постоянного тока, переменный синусоидальный ток (а так же и переменное напряжение) изменяется со временем по амплитуде (величине) и направлению движения электронов. На графике переменный ток имеет вид синусоиды. | |
| | Расстояние между двумя соседними вершинами на графике переменного синусоидального тока называется периодом и обозначается буквой Т. Период, это время одного колебания переменного тока. Измеряется период в секундах или в более малых единицах времени: миллисекундах; микросекундах; наносекундах и т.д. Величина: период Т=1 сек. в минус первой степени (Т -1) или 1/Т называется частотой в 1 Герц. Частота обозначается буквой f. В радио и электронных приборах, в зависимости от их назначения, частота может быть в единицах герц (Гц или Hz), тысячах герц (кГц или kHz) и так далее. |
В отличие от постоянного тока, переменный электрический ток
(или напряжение) изменяют свою величину, со временем, от
максимального до минимального значения. В связи с этим
значение переменного тока или напряжения будет несколько ниже
значения U или I.
Эти значения называются эффективными
(действующими) значениями тока или напряжения и обозначаются
соответственно Iэф и Uэф (смотрите рисунок). Именно такие
значения показывают измерительные приборы переменного тока.
    Для исследования параметров переменного тока наиболее
подходящим измерительным прибором является осциллограф.
На электронно лучевой трубке осциллографа — дисплее
(см. рисунок) можно наблюдать не только форму переменного
тока, но и провести количественный анализ исследуемого сигнала.
Ось Х на дисплее проградуирована в делениях времени, а ось Y
проградуирована в делениях амплитуды сигнала. На рисунке
переключатель «Время» установлен на время 0.01 микросекунда
на деление по оси Х.
На приведенном рисунке период сигнала равен 2 делениям,
следовательно: Т = 2 * 0.01 = 0.02 мкС, а частота сигнала
f = 1/T = 1/(0.02 -6) = 1/0.00000002 = 50000000 Гц = 50 МГц
(МГц — мегагерц).
Переключатель «Значение Y» установлен на амплитуду 10 Вольт
на деление по оси Y. Сигнал имеет амплитуду 6 делений,
следовательно напряжение сигнала равно 6 * 10 = 60 вольт.
В заключение этой темы хотелось бы сказать о том, что
переменный синусоидальный ток применяется не только для
питания бытовых и промышленных электрических приборов.
В радио и электронике широко используются, например,
высокочастотные генераторы переменного тока для радио-
передатчиков (как мощные для теле и радио студий, так и
маломощные для телефонов сотовой связи, пейджеров и т.д.).
В последующих наших темах мы будем часто сталкиваться с
переменным электрическим током и законами его усиления,
преобразования и так далее.
Электрический ток- это направленное или упорядоченное движение заряженных частиц: электронов в металлах, в электролитах — ионов, а в газах — электронов и ионов. Электрический ток может быть как постоянным, так и переменным.
Определение постоянного электрического тока, его источники
Постоянный ток (DC, по-английски Direct Current) — это электрический ток, у которого свойства и направление не меняются с течением времени. Обозначается постоянный ток и напряжение в виде короткой горизонтальной черточки или двух параллельных, одна из которых штриховая.
Постоянный ток используется в автомобилях и в домах, в многочисленных электронных приборах: ноутбуки, компьютеры, телевизоры и т. д. Перемеренный электрический ток из розетки преобразуется в постоянный при помощи блока питания или трансформатора напряжения с выпрямителем.
Любой электроинструмент, устройство или прибор, работающие от батареек так же являются потребителями постоянного тока, потому что батарея или аккумулятор- это исключительно источники постоянного тока, который при необходимости преобразуется в переменный с использованием специальных преобразователей (инверторов).
Принцип работы переменного тока
Переменный ток (AC по-английски Alternating Current)- это электрический ток, который изменяется по величине и направлению с течением времени. На электроприборах условно обозначается отрезком синусоиды « ~ ».
Иногда после синусоиды могут указываться характеристики переменного тока — частота, напряжение, число фаз.
Переменный ток может быть как одно- , так и трёхфазным, для которого мгновенные значения тока и напряжения меняются по гармоническому закону.
Основные характеристики переменного тока — действующее значение напряжения и частота.
Обратите внимание , как на левом графике для однофазного тока меняется направление и величина напряжения с переходом в ноль за период времени Т, а на втором графике для трехфазного тока существует смещение трех синусоид на одну третью периода. На правом графике 1 фаза обозначена буквой «а», а вторая буквой «б». Хорошо известно, что в домашней розетке 220 Вольт. Но мало кто знает, что это действующие значение переменного напряжения, но амплитудное или максимальное значение будет больше на корень из двух, т.е будет равно 311 Вольт.
Таким образом, если у постоянного тока величина напряжения и направление не изменяются в течении времени, то у переменного тока- напряжение постоянно меняется по величине и направлению (график ниже нуля это обратное направление).
И так мы подошли к понятию частота — это отношение числа полных циклов (периодов) к единице времени периодически меняющегося электрического тока. Измеряется в Герцах. У нас и в Европе частота равна 50 Герцам, в США- 60 Гц.
Что означает частота 50 Герц? Она означает, что у нас переменный ток меняет свое направление на противоположное и обратно (отрезок Т- на графике) 50 раз за секунду!
Источниками переменного тока являются все розетки в доме и все то, что подключено напрямую проводами или кабелями к электрощиту. У многих возникает вопрос: а почему в розетке не постоянный ток? Ответ прост. В сетях переменного тока легко и с минимальными потерями преобразовывается величина напряжения до необходимого уровня при помощи трансформатора в любых объемах. Напряжение необходимо увеличивать для возможности передачи электроэнергии на большие расстояния с наименьшими потерями в промышленных масштабах.
С электростанции , где стоят мощные электрогенераторы, выходит напряжение величиной 330 000-220 000 , далее возле нашего дома на трансформаторной подстанции оно преобразуется с величины 10 000 Вольт в трехфазное напряжение 380 Вольт, которое и приходит в многоквартирный дом, а к нам в квартиру приходит однофазное напряжение, т. к. между напряжение равняется 220 В, а между разноименными фазами в электрощите 380 Вольт.
И еще одним из важных достоинств переменного напряжения является то, что асинхронные электродвигатели переменного тока конструктивно проще и работают значительно надежнее, чем двигатели постоянного тока.
Как переменный ток сделать постоянным
Для потребителей, работающих на постоянном токе- переменный преобразуется при помощи выпрямителей.
Преобразователь постоянного тока в переменный
Если с преобразованием переменного тока в постоянный не возникает сложностей, то со обратным преобразованием все гораздо сложнее. В домашних условиях для этого используется инвертор — это генератор периодического напряжения из постоянного, по форме приближённого к синусоиде.
Переменный и его применение в медицине.
- Переменный ток, его виды и основные характеристики.
Переменный ток – это такой ток, направление и числовое значение которого меняются с течением времени (знакопеременный ток).
Примечание: не оговаривается форма кривой тока, периодичность, длительность его изменения.
На практике под переменным током чаще всего подразумевают периодический переменный ток.
Физическая сущность переменного тока сводиться к колебаниям электрических зарядов в среде (проводнике или диэлектрике).
Виды тока:
Ток проводимости.
Ток смещения.
Ток проводимости – это такой ток, который обусловлен колебаниями электронов и ионов в среде.
Ток смещения – это ток, который обусловлен смещением электрических зарядов на границе «проводник – диэлектрик» (например, ток через конденсатор).
Ток смещения связан с изменением во времени электрического поля на границе проводник – диэлектрик и имеет особенности:
Амплитуда тока смещения и его направления совпадают по фазе с таковыми тока проводимости.
По значению он всегда равен току проводимости.
Частным случаем тока смещения является ток поляризации. Ток поляризации – это ток смещению не в вакууме, а в материальной диэлектрической среде.
Сумма токов смещения и поляризации составляет полный ток смещения.
В медицинской практике применяются следующие виды токов по форме кривой тока:
Самым простым является периодический синусоидальный ток. Он легко описывается математически и графически, форма его не искажается в электрических цепях с R, C, L элементами.
Основные характеристики переменного тока.
Период – время одного цикла изменения тока по направлению и числовому значению (T, c).
Частота – это число циклов изменения тока в единицу времени.
=1/Т (величина обратная периоду с -1 , Гц)
Круговая частота ( , 2 /Т радиан/с)
Фаза ( ) – это величина, определяющая во времени взаимоотношение тока и напряжения в электрической цепи.
Мгновенное значение тока и напряжения — значение этих величин в данный момент времени (i, u).
Амплитудное значение тока и напряжения – это максимальное за полупериод значение этих величин (I m , U m).
Среднеквадратическое (действующее, эффективное) значение тока и напряжения — вычисляется как положительный квадратный корень из среднего значению квадрата напряжения или тока по формулам.
I = I 2 cp
U = U 2 cp
Среднее значение (U ср ) за период (постоянная составляющая) – это среднее арифметическое мгновенных значений ток или напряжения за период.
На практике среднеквадратическое значение определяется по эффективному (действующему) значению. (I cp , U cp), которое для синусоидального тока вычисляется по формулам:
I эф = I = 0,707 I m
U эф = U = 0,707 U m
В отдельных случаях медицинского применения электрического тока приходиться учитывать и другие характеристики (например, коэффициент амплитуды К а, и коэффициент формы К ф).
Для практики имеют значения следующие формулы связи характеристик:
i(u) ≤I m (U m)
I эф = I = I m / 2 =0,707 I m I m = 1,41 I эф
U эф = U= U m / 2 =0,707 U m U m = 1,41 U эф
2. Цепи переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью, емкостью и их особенности.
Электрическая цепь — это реальная или мыслимая совокупность физических элементов, передающих электрическую энергию от одной точки пространства к другой.
Физическими элементами электрических цепей являются проводники, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности. Элементы цепи являются и элементами её связи, и, кроме того, реализуют соответствующие свойства сопротивления, емкости и индуктивности.
Виды электрических цепей:
Простые цепи содержат только единичные R, C, L – элементы, а сложные имеют их в различных количествах и сочетаниях.
Общей особенностью элементов электрической цепи является то, что при прохождении переменного тока они оказывают сопротивление, которое называется активным (R), индуктивным (X l), емкостным (X c).
Особенности простых идеальных цепей.
Цепь, состоящая из генератора тока и идеального резистора, называется простой цепью с активным сопротивлением.
Условию идеальности цепи :
Активное сопротивление не равно нулю,
индуктивность и ёмкость его равны нулю.
R 0
C r = 0 ~ R
Особенности:
Нет сдвига фаз ( ) между током и напряжением.
Это значит, что ток и напряжение одновременно проходят свои максимальные (амплитудные) и нулевые значения.
На R – элементе происходят потери энергии в виде выделения тепла.
Цепь с индуктивностью – это электрическая цепь, состоящая из генератора переменного тока и идеального L – элемента- катушки индуктивности.
Условия идеальности цепи:
Индуктивность катушки не равна нулю
Её ёмкость и сопротивление равны нулю.
L 0
Особенности цепи:
X L = L = 2 L
В цепи есть сдвиг фаз между напряжением и током: V опережает I по фазе на угол /2
Индуктивное сопротивление не потребляет энергии, т.к. она запасается в магнитном поле катушки, а затем отдается в электрическую цепь. Поэтому индуктивное сопротивление называется кажущимся или мнимым.
Цепь с ёмкостью – это электрическая цепь, состоящая из генератора переменного тока и идеального C – элемента — конденсатора.
Условия идеальности цепи:
Ёмкость конденсатора не равна нулю, а его активное сопротивление и индуктивность равны нулю. С 0, R С = 0, L C = 0.
Особенности цепи с ёмкостью:
1. Соблюдается закон Ома.
2. Ёмкость оказывает переменному току сопротивление, которое называется ёмкостным. Оно обозначается X с и уменьшается с увеличением частоты не линейно.
В цепи есть сдвиг фаз между напряжением и током: V отстает от I по фазе на угол /2
Ёмкостное сопротивление не потребляет энергии, т.к. она запасается в электрическом поле конденсатора, а затем отдается в электрическую цепь. Поэтому ёмкостное сопротивление называется кажущимся или мнимым.
- Полная цепь переменного тока и её виды. Импеданс и его формула. Особенности импеданса живой ткани.
Полная цепь переменного тока — это цепь из генератора, а также R, C, и L элементов, взятых в разных сочетаниях и количествах.
Для разбора проходящих в электрических цепях процессов используют полные последовательные и параллельные цепи.
Последовательная цепь — это такая цепь, где все элементы могут быть соединены последовательно, один за другим.
В параллельной цепи R, C, L элементы соединены параллельно.
Особенности полной цепи:
Соблюдается закон Ома
Полная цепь оказывает переменному току сопротивление. Это сопротивление называется полным (мнимым, кажущимся) или импедансом.
Импеданс зависит от сопротивления всех элементов цепи, обозначается Z и вычисляется не простым, а геометрическим (векторным) суммированием. Для последовательно соединенных элементов формула импеданса имеет следующее значение:
Z — импеданс последовательной цепи,
R — активное сопротивление,
X L – индуктивное и X C – ёмкостное сопротивление,
L — индуктивность катушки (генри),
C — ёмкость конденсатора (фарад).
Так как ёмкостное и индуктивное сопротивления дают для напряжения сдвиг фаз в противоположном направлении, возможен случай, когда X L = X C . При этом алгебраическая сумма модулей будет равна нулю, а импеданс – наименьшим.
Состояние, при котором в цепи переменного тока ёмкостное сопротивление равно индуктивному, называется резонансом напряжения. Частота, при которой X L = X C , называется резонансной частотой. Эту частоту p можно определить по формуле Томсона:
- Особенности импеданса живой ткани и её эквивалентная электрическая схема.
При пропускании тока через живую ткань, её можно рассматривать как электрическую цепь, состоящую из определенных элементов.
Экспериментально установлено, что это цепь обладает свойствами активного сопротивления и ёмкости. Это доказывается выделением тепла и уменьшением полного сопротивления ткани с возрастанием частоты. Свойств индуктивности у живой ткани практически не обнаруживается. Таким образом, живая ткань представляет собой сложную, но не полную электрическую цепь.
Импеданс живой ткани можно рассматривать как для последовательного, так и для параллельного соединения её элементов.
При последовательном соединении токи через элементы равны, общее приложенное напряжение будет векторной суммой напряжений на R и C элементах и формула импеданса последовательной цепи будет иметь вид:
Z_ — импеданс последовательной цепи,
R — её активное сопротивление,
X C — ёмкостное сопротивление.
При параллельном соединении напряжения на R и C элементах равны, общий ток будет векторной суммой токов каждого элемента, а фомула импеданса будет следующей:
Теоретические формулы импеданса живой ткани при параллельном и последовательном соединении её элементов от экспериментальных отличаются следующим:
При последовательной схеме соединения практические данные дают большие отклонения на низких частотах.
При параллельной схеме эти измерения показывают конечное значение Z, хотя теоретически оно должно стремиться к нулю.
Эквивалентная электрическая схема живой ткани – э то условная модель, приближенно характеризующаяживую ткань, как проводник переменного тока.
Схема позволяет судить:
Какими электрическими элементами обладает ткань
Как соединены эти элементы.
Как будут меняться свойства ткани при изменении частоты тока.
В основе схемы лежат три положения:
Внеклеточная среда и содержимое клетки есть ионные проводники с активным сопротивлением среды Rср и клетки Rк.
Клеточная мембрана есть диэлектрик, но не идеальный, а с небольшой ионной проводимостью, а, следовательно, и сопротивлением мембраны Rм.
Внеклеточная среда и содержимое клетки, разделённые мембраной, являются конденсаторами См определенной ёмкости (0,1 – 3,0 мкФ/см 2).
Если в качестве модели живой ткани взять жидкую тканевую среду – кровь, содержащую только эритроциты, то при составлении эквивалентной схемы нужно учитывать пути электрического тока.
В обход клетки, через внеклеточную среду.
Через клетку.
Путь в обход клетки представлен только сопротивлением средыRср.
Путь через клетку сопротивлением содержимого клетки Rк, а также сопротивлением и ёмкостью мембраны.Rм, См.
Если заменить электрические характеристики соответствующими обозначениями, то получим эквивалентные схемы разной степени точности:
Схема Фрике (ионная проводимость не
учитывается).
Схема Швана (ионная проводимость учитывается в виде сопротивления мембраны)
Обозначения на схеме:
Rcp — активное сопротивление клеточной среды
Rk — Сопротивление клеточного содержимого
Cm — ёмкость мембраны
Rm — сопротивление мембраны.
Анализ схемы показывает, что при увеличении частоты тока проводимость клеточных мембран увеличивается, а полное сопротивление тканевой среды уменьшается, что соответствует практически проведенным измерениям.
5. Живая ткань как проводник переменного электрического тока. Дисперсия электропроводности и её количественная оценка.
Экспериментально установлены следующие особенности живой ткани как проводника переменного ток:
1. Сопротивление живой ткани переменном току меньше, чем постоянному.
2. Электрические характеристики ткани зависят как от её вида, так и от частоты тока.
3. С увеличением частоты полное сопротивление живой ткани нелинейно уменьшается до определенного значения, а затем остаётся практически постоянным (в большинстве на частотах свыше 10 6 Гц)
4. На определенной частоте полное сопротивление зависит также от физиологического состояния (кровенаполнения), что используется на практике. Исследование периферического кровообращения на основе измерения электрического сопротивления называются реография (импедансплетизмография).
5. При умирании живой ткани её сопротивление уменьшается и от частоты не зависит.
6. При прохождении переменного тока через живые ткани наблюдается явление, которое называется дисперсией электропроводности.
Дисперсия электропроводности — это явление зависимости полного (удельного) сопротивления живой ткани от частоты переменного тока.
Графики такой зависимости называют дисперсионными кривыми. Дисперсионные кривые строят в прямоугольной системе координат, где по вертикали откладывают значения полного (Z) или удельного сопротивления, а по горизонтали — частоту в логарифмическом масштабе (Lg ).
Частотные зависимости по форме кривой для разных тканей сходный, но отличается значением сопротивления.
Имеется несколько диапазонов частот, на которых дисперсия особенно выражена. Один из них соответствует интервалу 10 2 -10 6 Гц
Особенности дисперсии:
1. Присуща только живым тканям.
2. Более выражена на частотах до 1 МГц.
3. На практике используется для оценки физиологического состояния и жизнеспособности тканей.
Количественно оценка дисперсии проводиться по коэффициенту дисперсии (К).
Коэффициент дисперсии это безразмерная величина, равная отношению низкочастотного (10 2) полного (или удельного) сопротивления к высокочастотному (10 6 Гц).
Z 1 – полное сопротивление на частоте 10 2 Гц
Z 2 – полное сопротивление на частоте 10 6 Гц
1 , 2 — удельное сопротивление на этих частотах
Значение коэффициента дисперсии зависит от вида ткани, её физиологического состояния, эволюционной стадии развития животного. Например, для печени животного К = 9 -10 единиц, а для печени лягушки 2 -3 единицы. При умирании ткани коэффициент дисперсии стремиться к единице.
Явление дисперсии связывают с наличием в живых тканях поляризации, которая с увеличением частоты меньше влияет на полное сопротивление. Поэтому коэффициент дисперсии часто называют коэффициентом поляризации.
Кроме частотных зависимостей в живых тканях отмечаются фазовые сдвиги между током и напряжением, которые тоже, но в меньшей степени, зависят от частоты.
Фазовые сдвиги тоже уменьшаются при умирании тканей и, в перспективе, могут быть использованы для практических целей.
Похожие рефераты:
Порядок определения степени проводимости электрической цепи по закону Кирхгофа. Комплекс действующего напряжения. Векторная диаграмма данной схемы. Активные, реактивные и полные проводимости цепи. Сущность законов Кирхгофа для цепей синусоидального тока.
Изучение процессов в электрической однофазной цепи с параллельным соединением приемников, содержащих индуктивные и емкостные элементы, при различном соотношении их параметров. Опытное определение условий достижения в данной цепи явления резонанса тока.
Расчет разветвленной цепи постоянного тока с одним или несколькими источниками энергии и разветвленной цепи синусоидального переменного тока. Построение векторной диаграммы по значениям токов и напряжений. Расчет трехфазной цепи переменного тока.
Вынужденными колебаниями называют такие колебания, которые вызываются действием на систему внешних сил, периодически изменяющихся с течением времени. В случае электромагнитных колебаний такой внешней силой является периодически изменяющаяся э.д.с. источника тока.
Влияние величины индуктивности катушки на электрические параметры цепи однофазного синусоидального напряжения, содержащей последовательно соединенные катушки индуктивности и конденсатор. Опытное определение условий возникновения резонанса напряжений.
OZON.ru
Москва
- Ozon для бизнеса
- Мобильное приложение
- Реферальная программа
- Зарабатывай с Ozon
- Подарочные сертификаты
- Помощь
- Пункты выдачи
Каталог
ЭлектроникаОдеждаОбувьДом и садДетские товарыКрасота и здоровьеБытовая техникаСпорт и отдыхСтроительство и ремонтПродукты питанияАптекаТовары для животныхКнигиТуризм, рыбалка, охотаАвтотоварыМебельХобби и творчествоЮвелирные украшенияАксессуарыИгры и консолиКанцелярские товарыТовары для взрослыхАнтиквариат и коллекционированиеЦифровые товарыБытовая химия и гигиенаOzon ExpressМузыка и видеоАлкогольная продукцияАвтомобили и мототехникаOzon УслугиЭлектронные сигареты и товары для куренияOzon PremiumOzon GlobalТовары в РассрочкуПодарочные сертификатыУцененные товарыOzon CardСтрахование ОСАГОРеферальная программаOzon TravelОzon ЗОЖДля меняDисконтOzon MerchTV героиПредложения от брендовOzon для бизнесаOzon КлубOzon LiveМамам и малышамТовары OzonOzon ЗаботаЭкотоварыOzon Job Везде 0Войти 0Заказы 0Избранное0Корзина- TOP Fashion
- Premium
- Ozon Travel
- Ozon Express
- Ozon Card
- LIVE
- Акции
- Бренды
- Магазины
- Электроника
- Одежда и обувь
- Детские товары
- Дом и сад
- Dисконт
Такой страницы не существует
Вернуться на главную Зарабатывайте с OzonВаши товары на OzonРеферальная программаУстановите постамат Ozon BoxОткройте пункт выдачи OzonСтать Поставщиком OzonЧто продавать на OzonEcommerce Online SchoolSelling on OzonО компанииОб Ozon / About OzonВакансииКонтакты для прессыРеквизитыАрт-проект Ozon BallonБренд OzonГорячая линия комплаенсУстойчивое развитиеOzon ЗаботаПомощьКак сделать заказДоставкаОплатаКонтактыБезопасностьOzon для бизнесаДобавить компаниюМои компанииПодарочные сертификаты © 1998 – 2021 ООО «Интернет Решения». Все права защищены. OzonИнтернет-магазинOzon ВакансииРабота в OzonOZON TravelАвиабилетыRoute 256Бесплатные IT курсыLITRES.ruЭлектронные книги% PDF-1.7 % 398 0 объект > эндобдж xref 398 209 0000000016 00000 н. 0000005897 00000 н. 0000006042 00000 н. 0000006078 00000 н. 0000007740 00000 н. 0000008242 00000 н. 0000008874 00000 н. 0000009538 00000 н. 0000009575 00000 н. 0000010182 00000 п. 0000010296 00000 п. 0000010408 00000 п. 0000010497 00000 п. 0000010604 00000 п. 0000011022 00000 п. 0000011539 00000 п. 0000012722 00000 п. 0000013487 00000 п. 0000014219 00000 п. 0000015235 00000 п. 0000016634 00000 п. 0000017985 00000 п. 0000018213 00000 п. 0000019673 00000 п. 0000047567 00000 п. 0000049099 00000 н. 0000051748 00000 п. 0000056767 00000 п. 0000056892 00000 п. 0000057017 00000 п. 0000060700 00000 п. 0000060797 00000 п. 0000060946 00000 п. 0000061059 00000 п. 0000064217 00000 п. 0000064296 00000 н. 0000064327 00000 п. 0000064402 00000 п. 0000091283 00000 п. 0000091615 00000 п. 0000091681 00000 п. 0000091797 00000 п. 0000091828 00000 п. 0000091903 00000 п. 0000093395 00000 п. 0000093725 00000 п. 0000093791 00000 п. 0000093907 00000 п. 0000093938 00000 п. 0000094013 00000 п. 0000094341 00000 п. 0000094407 00000 п. 0000094523 00000 п. 0000094554 00000 п. 0000094629 00000 п. 0000094959 00000 п. 0000095025 00000 п. 0000095141 00000 п. 0000095172 00000 п. 0000095247 00000 п. 0000095573 00000 п. 0000095639 00000 п. 0000095755 00000 п. 0000095786 00000 п. 0000095861 00000 п. 0000096187 00000 п. 0000096253 00000 п. 0000096369 00000 п. 0000096400 00000 п. 0000096475 00000 п. 0000096801 00000 п. 0000096867 00000 п. 0000096983 00000 п. 0000097014 00000 п. 0000097089 00000 п. 0000097416 00000 п. 0000097482 00000 н. 0000097598 00000 п. 0000097629 00000 п. 0000097704 00000 п. 0000098032 00000 п. 0000098098 00000 п. 0000098214 00000 п. 0000098245 00000 п. 0000098320 00000 н. 0000098647 00000 п. 0000098713 00000 п. 0000098829 00000 н. 0000098860 00000 п. 0000098935 00000 п. 0000099263 00000 п. 0000099329 00000 н. 0000099445 00000 п. 0000099476 00000 н. 0000099551 00000 п. 0000101043 00000 п. 0000101371 00000 н. 0000101437 00000 п. 0000101553 00000 н. 0000101584 00000 н. 0000101659 00000 н. 0000101982 00000 н. 0000102048 00000 н. 0000102164 00000 п. 0000102239 00000 н. 0000102555 00000 н. 0000102610 00000 п. 0000102726 00000 н. 0000102757 00000 н. 0000102832 00000 н. 0000103160 00000 н. 0000103226 00000 н. 0000103342 00000 п. 0000103373 00000 н. 0000103448 00000 н. 0000103778 00000 п. 0000103844 00000 н. 0000103960 00000 н. 0000103991 00000 н. 0000104066 00000 н. 0000104394 00000 н. 0000104460 00000 н. 0000104576 00000 н. 0000104607 00000 п. 0000104682 00000 н. 0000105011 00000 н. 0000105077 00000 н. 0000105193 00000 п. 0000105224 00000 н. 0000105299 00000 н. 0000105626 00000 н. 0000105692 00000 п. 0000105808 00000 н. 0000105839 00000 н. 0000105914 00000 н. 0000106243 00000 п. 0000106309 00000 н. 0000106425 00000 н. 0000106456 00000 п. 0000106531 00000 н. 0000106859 00000 н. 0000106925 00000 н. 0000107041 00000 п. 0000107862 00000 н. 0000108147 00000 н. 0000108479 00000 н. 0000124280 00000 н. 0000124319 00000 н. 0000124706 00000 н. 0000124803 00000 н. 0000124949 00000 н. 0000125351 00000 н. 0000125448 00000 н. 0000125594 00000 н. 0000125669 00000 н. 0000125967 00000 н. 0000126042 00000 н. 0000126338 00000 н. 0000126413 00000 н. 0000126710 00000 н. 0000126785 00000 н. 0000127078 00000 н. 0000127153 00000 н. 0000127447 00000 н. 0000127522 00000 н. 0000127818 00000 н. 0000127893 00000 н. 0000128189 00000 н. 0000128264 00000 н. 0000128560 00000 н. 0000128635 00000 н. 0000128931 00000 н. 0000129006 00000 н. 0000129302 00000 н. 0000129377 00000 н. 0000129673 00000 н. 0000129748 00000 н. 0000130041 00000 н. 0000130116 00000 п. 0000130413 00000 н. 0000130488 00000 н. 0000130614 00000 н. \ ĴG #% [KEc; ߴ Xi = u / $ u [ޛ} `uӎX6 $ O &» il-lksgadkZwoF4 ՝ JS ݁ sH + TNfuu, 㳽 \ VV / Im.㎋6MN_fWFGuA-bG + heet [Rzɭ {g * hO9SC5 | byMd ؍ Җ9-; y \, 4iwo] ײ 6 V]; ‘SY \: ōO; 7-5ItY 8лет VD * = fM \ -kIЕ;} {D> \ V9
$ 0,8 {> Sg (YzҪƅG מ | _% WOqt * J ֧ [& sFJ (F @ EMOiX’n` | 0- * YC / Lk, (UXV5B [9 = _T) 6_ ] T7ZK
[PDF] Численное моделирование характеристик переменного тока солнечных элементов из CdTe и CIS
ПОКАЗЫВАЕТ 1-10 ИЗ 13 ССЫЛОК
СОРТИРОВАТЬ ПО УМЕНИЮ Дж.Серый
Гетеропереходы часто используются в структурах современных солнечных элементов, как широкие, так и широкие. слои окна с зазором и вместо сильно легированных слоев поля задней поверхности. Общий подход к числовому… Развернуть
НА РАЗРЫВЕ ЗОНА ПРОВОДИМОСТИ CDS / CUINSE2.
Недавние расчеты разницы сродства к электрону между CdS и CuInSe2 показывают, что минимум зоны проводимости (CB) CuInSe2 ниже минимума CB CdS.Как следствие, всплеск… Развернуть
Методы анализа слабых сигналов полупроводниковых устройств
- S. Laux
- Компьютерные науки
- Транзакции IEEE на электронных устройствах
- 1985
- Просмотреть 1 отрывок, справочная информация
О роли окисления в характеристиках поликристаллических тонкопленочных солнечных элементов Cu (ln, Ga) (S, Se)
- Труды 13-й европейской сессии PVSEC
- 1995 г.
Тонкопленочный модуль Solal I CTS — приближает производство
- Продолжение производства 1311 i European PVSEC.Nice
- 1995
Анализ барьеров для бэклетов из CdTe
- Труды 13-й Европейской конференции Cora p
- 1994
Numerkl Анализ полупроводниковых устройств
- Numerkl Анализ влияния полупроводниковых приборов
- 2 1984 состояния границ раздела и энергетические барьеры на эффективность солнечных элементов с гетеропереходом
- Journal of Physics D: Applied Physics
- 1978
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
- •
Систему переменного / постоянного тока можно смоделировать как переключаемую нелинейную систему.
- •
Уравнения, представляющие переходные характеристики системы постоянного тока, отражаются в процессе оценки переходной области устойчивости.
- •
Предлагаются непрерывная кусочная функция Ляпунова и алгоритм оценки области устойчивости для системы AC / DC.
- •
Влияние различных методов аппроксимации SOS на результаты показано под влиянием численных задач.
% PDF-1.5 % 1870 0 объект > эндобдж xref 1870 134 0000000017 00000 н. 0000003621 00000 н. 0000003805 00000 н. 0000004578 00000 н. 0000005007 00000 н. 0000005176 00000 н. 0000005344 00000 п. 0000005512 00000 н. 0000005679 00000 н. 0000005945 00000 н. 0000006186 00000 п. 0000006357 00000 н. 0000006521 00000 н. 0000006724 00000 н. 0000006803 00000 п. 0000006881 00000 н. 0000007708 00000 н. 0000008011 00000 н. 0000008230 00000 н. 0000008445 00000 н. 0000009046 00000 н. 0000009544 00000 н. 0000009815 00000 н. 0000010539 00000 п. 0000011109 00000 п. 0000011379 00000 п. 0000011951 00000 п. 0000012450 00000 п. 0000013196 00000 п. 0000013660 00000 п. 0000013928 00000 п. 0000014057 00000 п. 0000014696 00000 п. 0000015122 00000 п. 0000015395 00000 п. 0000015518 00000 п. 0000016028 00000 п. 0000016414 00000 п. 0000016692 00000 п. 0000016795 00000 п. 0000016921 00000 п. 0000017055 00000 п. 0000017125 00000 п. 0000017328 00000 п. 0000017431 00000 п. 0000018088 00000 п. 0000018143 00000 п. 0000018570 00000 п. 0000018799 00000 п. 0000019450 00000 п. 0000020061 00000 н. 0000020655 00000 п. 0000020746 00000 п. 0000021565 00000 п. 0000022086 00000 п. 0000022200 00000 н. 0000022353 00000 п. 0000022929 00000 п. 0000023446 00000 п. 0000031359 00000 п. 0000047140 00000 п. 0000061755 00000 п. 0000074027 00000 п. 0000088172 00000 п. 0000105756 00000 п. 0000105974 00000 п. 0000106121 00000 п. 0000106336 00000 п. 0000106501 00000 п. 0000106689 00000 п. 0000106890 00000 н. 0000107102 00000 п. 0000107313 00000 п. 0000107521 00000 п. 0000107673 00000 н. 0000107844 00000 н. 0000108018 00000 н. 0000108199 00000 п. 0000108425 00000 н. 0000108605 00000 н. 0000108785 00000 н. 0000108979 00000 п. 0000109156 00000 п. 0000109358 00000 п. 0000109592 00000 п. 0000109750 00000 н. 0000109914 00000 н. 0000110148 00000 п. 0000110323 00000 н. 0000110514 00000 н. 0000110698 00000 п. 0000110882 00000 н. 0000111083 00000 н. 0000111272 00000 н. 0000111458 00000 н. 0000111650 00000 н. 0000111837 00000 н. 0000112022 00000 н. 0000112211 00000 н. 0000112386 00000 н. 0000112576 00000 н. 0000112752 00000 н. 0000112942 00000 н. 0000113140 00000 н. 0000113343 00000 п. 0000113586 00000 н. 0000113763 00000 н. 0000113954 00000 н. 0000114152 00000 н. 0000114353 00000 п. 0000114541 00000 н. 0000114724 00000 н. 0000114911 00000 н. 0000115098 00000 н. 0000115285 00000 н. 0000115487 00000 н. 0000115688 00000 н. 0000115858 00000 н. 0000116042 00000 н. 0000116279 00000 н. 0000116472 00000 н. 0000116720 00000 н. 0000116898 00000 н. 0000117134 00000 н. 0000117357 00000 н. 0000117592 00000 н. 0000117798 00000 н. 0000118016 00000 н. 0000118233 00000 н. 0000118421 00000 н. 0000118604 00000 н. 0000118805 00000 н. 0000119022 00000 н. 0000119195 00000 н. трейлер ] / Инфо 1868 0 R / Назад 1158316 / Корень 1871 0 R / Размер 2004 / Источник (WeJXFxNO4fJduyUMetTcP9 + oaONfINN4 + d771M7EQEsl0VaHGHC7a / YSA1U2 / wxpB9khgm8VtCFmyd8gIrwOjQRAIjPsWhM4vgMCV \ 8KvVF / K8lfPwsk7Ya / ZP3WYYmk5X4kuW9x4pQMRGEg =) >> startxref 0 %% EOF 1871 0 объект > эндобдж 1872 0 объект > транслировать x [lA ߷ T˪-ZT ۤ q (H «(n {l + EH
Y
w J ~ + iP` ȁ! f [; 6 { Zg W ܐ p> Sgc7 [] sa0gTJcҵRI4Y’M`lTP {‘2pqI1ƊHE.Xmmv9 芞 / (Iwc7TGUKØ! H ~ i6 {ŰNs # _ˉ ~ KUF] MO iDJɇRmRo {77.d ?:}
cB {«i-zM |] {; G ocO \ k6, R Ֆ K 퀝 + sԜ4 ~ T ~] AIK | sj
Характеристики входного переменного тока. Красный график: ток на выходе выпрямителя …
Контекст 1
… первый интервал, ∆ t 1, M1 включен, подает постоянное напряжение V in на входную катушку индуктивности L in. Таким образом, ток катушки индуктивности линейно возрастает к своему пиковому значению: i Lin — pk = (В в L дюймах) ⋅ Δ t 1 + i Lin (0). Если переключатель M1 срабатывает при переходе через нуль тока входной катушки индуктивности, то i Lin (0) = 0.Поскольку и M1, и D проводят, последовательный блокирующий конденсатор C s полностью разряжается в течение ∆ t 1. Выходная катушка индуктивности питает цепочку светодиодов, и, если она выбрана достаточно большой, она лишь слегка разряжается, см. Рис. 3. Второй интервал, ∆ t 2, начинается при удалении привода затвора M1. Диод по-прежнему проводит ток, поэтому на правом выводе блокирующего конденсатора зафиксировано нулевое напряжение, см. Рис. 4. Энергия, накопленная во входной катушке индуктивности, начинает заряжать последовательный блокирующий конденсатор Cs до пикового значения: III.E XPERIMENTAL, где РЕЗУЛЬТАТЫ, C Таким образом, большая часть экспериментальной емкости стока источника была проведена в M1 плюс на дополнительной секции постоянного тока. Емкость Основные параметры, необходимые для замедления: напряжение v = 100 В постоянного тока, нарастание L на входе = 120 мкГн, полевой МОП-транзистор L = 300 мкГн, во время Cs = 2 выключите x. 1 нФ 1 кВ COG параллельно (AVX Myrtle Второй интервал заканчивается (и начинается третий интервал ∆ t 3), когда диод перестает проводить ток. Это происходит, когда ток L входной катушки индуктивности ниже, чем ток выхода L выходной катушки индуктивности.Следовательно, напряжение v d на диоде начинает расти, и напряжение стока полевого МОП-транзистора приближается к нулю. Четвертый рабочий интервал ∆ t 4 начинается, когда напряжение стока коммутатора достигает нуля. Следовательно, левый вывод блокирующего конденсатора C s фиксируется на нуле, поэтому он продолжает линейно разряжаться через ток L выходной катушки индуктивности. III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ До сих пор большинство экспериментов проводилось на участке постоянного тока. Основные параметры: v in = 100 В постоянного тока, L in = 120 мкГн, L = 300 мкГн, Cs = 2 x 1 нФ, 1 кВ COG параллельно (AVX Myrtle Beach, Южная Каролина, США), P out ~ 12 Вт, частота переключения fs = 200 кГц, ∆ t 1 = 1 мкс.Эффективность мероприятия составила 92,3%. Основные формы сигналов резонансного преобразователя показаны на рис. 5, который подтверждает работу ZVS-ZCS (обратите внимание на полное согласие с теоретическим анализом). На рисунке 6 показано регулирование яркости в диапазоне от 3,4 до 18 Вт с довольно высокой линейностью по отношению к частоте переключения. Эффективность более 92% достигается в диапазоне 5,5–15,6 Вт. Схема демонстрирует естественную тенденцию к коррекции коэффициента мощности (например, без активного управления входным током). Входной ток и входное напряжение показаны на рис.7. В настоящее время мы работаем над активным контроллером PFC для дальнейшего формирования входного тока и уменьшения его содержания гармоник (без дополнительной мощности). Измеренный ток утечки при 50 Гц составил 157 мкА, а падение напряжения 250 мВ, что значительно ниже пределов, установленных стандартом безопасности IEC 950 …
Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
границ | Разработка формы сигнала переменного тока на основе характеристик стабильности электросмачивания для дисплеев с электросмачиванием
Введение
С быстрым развитием технологий отображения в мире, жидкокристаллический дисплей (ЖКД) и электрофоретический дисплей (ЭПД) стали основными технологиями отображения [1 –3].Технология электросмачивания дисплеев (EWD) — это новая технология, позволяющая повысить удобство использования электронной бумаги [4, 5]. Он обладает такими характеристиками, как быстрое время отклика, низкое энергопотребление и т. Д., Что может удовлетворить требования высокого энергосбережения в современных сетевых оконечных устройствах [5–7].
В настоящее время управляющие микросхемы для EPD используются для управления EWD, а модуляция PWM по-прежнему является основной схемой управления для отображения оттенков серого в EWD [8–10]. Водные растворы часто используются в качестве полярных жидкостей для EWD, а химические реакции между водой и ITO вызываются обратным напряжением.Итак, EWD часто повреждаются. Обратное напряжение не рассчитано в соответствии со структурой и материалом EWD, что приводит к короткому сроку службы EWD. Используя униполярный сигнал ШИМ, обратный поток можно приостановить, но время отклика увеличится [11]. Следовательно, форма сигнала возбуждения, которая может подавлять обратный поток и сокращать время отклика, должна быть разработана для EWD.
Технология EWD относится к технологии управления микропотоком, что затрудняет точное управление апертурой пикселей в EWD [12–14].Управляющее напряжение и характеристики EWD тесно связаны с процессом и материалами, контраст и цветовая гамма зависят от концентрации красителя [15–18]. Основная цель управления формой волны для EWD — точное управление апертурой пикселя и движением масла [19]. Из-за эффекта гистерезиса, который может вызвать захват заряда и обратный поток масла, форма сигнала возбуждения не может быть спроектирована с помощью микросхем драйвера EPD в соответствии с характеристиками EWD [20, 21]. Поэтому была предложена общая форма управляющего сигнала переменного тока для большего количества серых шкал и высокой скорости отклика [22].Проблема расщепления масла была решена с помощью общей формы управляющего сигнала переменного тока. Эффект обратного потока масла был эффективно подавлен. Форма управляющего сигнала с общим переменным током позволила постоянно улучшать время отклика EWD. Затем была предложена система управления EWD на активных тонкопленочных транзисторах (TFT) на основе EPD IC [23]. Форма волны ШИМ использовалась в системе вождения для отображения изображений и видео. Система управления использовала униполярную модуляцию формы сигнала ШИМ для отображения серых шкал в EWD.Рамка сброса была разработана для высвобождения захваченного заряда и предотвращения обратного потока масла, а пиксель может оставаться стабильным в открытом состоянии в течение более длительного времени. В 2016 году была предложена платформа для отображения динамического видео с 16 градациями серого на основе TFT EWD [24]. Форма сигнала возбуждения была построена из семи подкадров и кадра динамического сброса. Захваченный заряд был выпущен с помощью кадра динамического сброса. В 2019 году была предложена система управления с частотно-амплитудной смешанной модуляцией для улучшения скорости отклика для управления оттенками серого и повышения стабильности масла на основе активного TFT EWD [8].Масло выталкивалось высоким напряжением, чтобы приблизиться к целевой отражательной способности, а затем управляющее напряжение было уменьшено, чтобы стабилизировать масло до целевой отражательной способности. Время отклика было улучшено, но второй этап не может решить проблему обратного слива масла.
Итак, мы предложили смешанную форму волны возбуждения, которая включает форму волны возбуждения постоянного тока (DC) и форму волны возбуждения переменного тока (AC). Также была предложена методология вольтамперометрии для обратного напряжения управляющего сигнала переменного тока.Время отклика и стабильность масла были улучшены за счет формы сигнала возбуждения постоянного тока. Обратный поток масла был оптимизирован путем настройки параметров формы сигнала возбуждения переменного тока. Затем управляющий сигнал может реализовать более короткое время отклика и более медленный обратный поток за счет регулировки рабочего цикла и обратного напряжения.
Принцип EWDS
Структура EWD в основном состоит из верхней и нижней подложек, полярной жидкости, стенки пикселей, масла, герметика и изолятора [25, 26]. Об устройстве EWD сообщили Hayes и Feenstra в 2003 г. [27].Механизм переключения и структура EWD показаны на рисунке 1. Стекло из оксида индия и олова (ITO) обычно используется в качестве общего электрода на верхней подложке. Нижняя подложка может быть изготовлена из ITO или TFT. ITO обычно используется для управления меньшим количеством пикселей, например для сегментного отображения. Стекло TFT используется для управления большим количеством пикселей, например дисплеями с точечной матрицей. Полярные жидкости обычно представляют собой водные растворы, такие как растворы хлорида натрия. В качестве масла используется декан (C10h32). Цветное масло получают растворением цветного красителя в декане (C10h32, ɛ r = 2.2). Материал изолятора — тефлон af1600 и FC-43. Материал стенки пикселя — прозрачный полиимид.
РИСУНОК 1 . Механизм переключения и структура EWD. (A) Пиксель отключается, когда не подается напряжение, масло покрывается плиткой и отображается цвет масла. (B) Пиксель включается при подаче напряжения, масло подается в угол, а отраженный свет имеет цвет подложки пикселя и цвет небольшой части масла.
Приводной механизм EWD предназначен для управления углом контакта между изолятором и маслом путем подачи напряжения. Отражательная способность EWD определяется краевым углом. В 1805 году Янг предложил уравнение межфазного натяжения и равновесного краевого угла смачивания, как показано в уравнении. 1.
γLGcosθ0 = γSG − γSL (1)Где, γ sg — поверхностное натяжение твердого тела-газа, γ sl — поверхностное натяжение твердого тела-жидкости, γ lg — поверхностное натяжение жидкость-газ, θ 0 — начальный контактный угол капли.
Связь между межфазным натяжением и электродвижущей силой V описывается уравнением Липпмана, как показано в уравнении. 2.
γsl (V) = γsl − ε0εrV22d (2)Где γ sl ( V ) и γ sl — поверхностное натяжение границы раздела твердое тело-жидкость, когда напряжение подается и когда напряжение отменяется. ε 0 и ε r — диэлектрическая проницаемость в вакууме и эффективная диэлектрическая проницаемость диэлектрического слоя, d — толщина диэлектрического слоя.
Соотношение между краевым углом и электродвижущей силой V может быть получено из уравнений 1 и 2, как показано в уравнении. 3.
cosθ = cosθ0 + ε0εrV22dγLV (3)V может напрямую управлять краевым углом θ. С помощью электрического поля вода может перемещаться к изолятору в EWD. Масляная пленка имеет тенденцию разрываться в самой тонкой области, где электрическое поле является самым высоким в пикселе. Когда вода контактирует с изолятором, образуются линия трехфазного контакта и углы контакта. Взаимосвязь между краевым углом водного раствора и приложенным напряжением может быть описана формулой.3. При подаче напряжения распределение заряда и состояние масла показаны на рис. 2. При приложении электродвижущей силы V масляная пленка разрывается и смещается в угол под действием водного раствора. Сила водного раствора может быть получена с помощью уравнения Кортевега-Гельмгольца, как показано в уравнении. 4
fe = σΕ − ε02Ε2∇ε + ∇ [ε02Ε2∂ε∂ρρ] (4)Где σ — плотность свободных зарядов, E — напряженность электрического поля, ε 0 — диэлектрическая проницаемость, ρ — плотность жидкости, второй член — массовая динамика, третий член — электрострикционная сила.
РИСУНОК 2 . Распределение заряда в электрическом поле пикселя EWD. При приложении напряжения ионы сжимают масло с помощью электрической силы, а ионы в водном растворе могут толкать масло в угол.
Количество удерживаемых зарядов в изоляторе напрямую влияет на обратный поток. Когда к пикселю прикладывается напряжение, положительные ионы собираются на линии трехфазного контакта, как показано на рисунке 2. Электрическое поле вблизи линии трехфазного контакта будет искажено.Дисбаланс между давлением Максвелла и давлением Лапласа на линии трехфазного контакта вызовет обратный поток.
Принцип конструкции формы сигнала переменного тока
Емкость пикселей широко использовалась в EWD, например, при распределении масла, разработке формы сигнала возбуждения, пороговом напряжении. Управляющий сигнал представляет собой суперпозицию лестничной волны и прямоугольной волны. Частота возбуждения переменного тока была получена путем измерения кривой емкостного напряжения (CV) EWD. Когда кривая нарастающего фронта и кривая спада частично совпадали, мы использовали эту частоту в качестве частоты возбуждения для разработки формы волны возбуждения.На начальной стадии разрыва масла мы использовали разное время возбуждения в форме волны постоянного тока для управления пикселем для достижения относительного отверстия, а затем переключились на управляющую форму волны переменного тока. Обратное напряжение является ключевым моментом параметров формы сигнала в форме сигнала возбуждения переменного тока. Водный раствор используется в качестве полярной жидкости EWD. Верхний электрод-подложка изготовлен из ITO. Электрохимическая реакция между водой и материалом ITO производится обратным напряжением, уравнение электрохимической реакции ITO и воды показано в уравнении.5.
SnO2 + 2h3O + 4e = Sn + 4OH (-) (5)Реакция окисления-восстановления должна достичь полуволнового потенциала для отображения в EWD. Таким образом, обратное напряжение было разработано ниже, чем напряжение реакции окисления-восстановления, чтобы избежать повреждения EWD.
Связь между управляющим напряжением и током была измерена с помощью вольтамперометрии [28], можно получить потенциал без реакции окисления-восстановления и полуволновой потенциал [29]. Полуволновой потенциал показан в формуле. 6.На рисунке 3 представлена полярографическая диаграмма. Точка A — это потенциал без реакции окисления-восстановления, точка B — это полуволновой потенциал, а точка C — это потенциал, когда ток достигает насыщения. Максимум обратного напряжения — это значение напряжения в точке A.
E = E1 / 2−0.059nlniid − i (6)Где i — ток электролиза, i d — диффузионный текущее значение, температура 25 ° C.
РИСУНОК 3 .Полярографическая диаграмма. Кривая представляет изменение тока при изменении напряжения, и анализ тока может использоваться для определения того, происходит ли химическая реакция. Напряжение в точке A — это начальное напряжение для химических реакций.
Предлагаемая форма сигнала возбуждения показана на рисунке 4. Эта форма сигнала содержит две фазы. Первая фаза — это фаза постоянного тока, поэтому масло имеет большую движущую силу. Вторая фаза — это стадия стабилизации масла, обратное напряжение используется для приостановки обратного потока масла.
РИСУНОК 4 . Смешанная форма сигнала постоянного и переменного тока. В фазе постоянного тока основными параметрами, влияющими на движение масла, являются значение напряжения и время движения. В фазе переменного тока основными параметрами, влияющими на обратный поток масла, являются обратное напряжение, рабочий цикл и частота.
Результаты экспериментов и обсуждение
Платформа для измерения яркости была построена для эксперимента, как показано на рисунке 5. Эта экспериментальная платформа включала в себя генератор сигналов, усилитель высокого напряжения, ячейку EWD, колориметр и компьютер.И мы разработали программное обеспечение для управления генератором сигналов, чтобы быстро переключать сигналы с генератора сигналов. Основным измерительным прибором является Admesy arg-45, колориметр, разработанный Admesy. Он обладает характеристиками быстрой скорости измерения и высокой точности измерения. Технические характеристики EWD показаны в таблице 1.
РИСУНОК 5 . Экспериментальная платформа для EWD. ① Усилитель высокого напряжения. ② генератор сигналов. ③ EWD. ④ Колориметр Admesy. ⑤ Компьютер.
ТАБЛИЦА 1 .Технические характеристики EWD.
Колориметр излучает свет под углом 45 ° для освещения пикселей в области. После того, как свет поглощается и проходит пикселями, он достигает подложки для отражения. Затем колориметр может отслеживать интенсивность отраженного света.
Форма сигнала возбуждения для измерения кривой гистерезиса показана на рисунке 6. Форма сигнала возбуждения представляла собой суперпозицию ступенчатой волны и прямоугольной волны. Частота возбуждения переменного тока была получена путем измерения кривой CV.Когда частота прямоугольной волны переменного тока составляла 500 Гц, можно получить четкую кривую CV, как показано на рисунке 7. Мы использовали эту частоту в качестве частоты возбуждения формы волны возбуждения.
РИСУНОК 6 . Форма волны для измерения кривой гистерезиса, частота сигнала переменного тока составляла 500 Гц, напряжение от пика до пика составляло 1 В, напряжение шага составляло 2 В, частота шага составляла 0,2 Гц.
РИСУНОК 7 . Кривая CV EWDs. На восходящей кривой пороговое напряжение составляло около 16 В. На падающей кривой напряжение выключения составляло около 7 В.Кривая CV может также представлять кривую апертуры и отражательной способности. Когда ось x была меньше 7, кривая нарастающего фронта совпадала с кривой спадающего фронта.
Путем анализа и сравнения результатов экспериментов с различными частотами было обнаружено, что явление обратного потока масла замедляется, когда частота возбуждения составляет 0,5 Гц. Как показано на рисунке 8, мы использовали пять различных частот возбуждения для сравнительных экспериментов. Из экспериментальных данных видно, что противоток нефти был более серьезным, чем частота 0.05 кГц. А колебания яркости были видны на частоте 0,05 кГц.
РИСУНОК 8 . Обратный поток масла с разными частотами движения. Масло могло сохранять стабильность на частоте 0,05 кГц. Форма сигнала возбуждения на частоте 0,5 кГц имела хорошее явление обратного потока, и апертуру нельзя было увеличить. Форма сигнала возбуждения на частоте 5 кГц имела серьезное явление обратного потока. Управляющий сигнал на частоте 50 кГц имел явление обратного потока и мог уменьшить апертуру.Форма волны возбуждения на частоте 500 кГц имела такой же возбуждающий эффект, что и 50 кГц.
Нулевое напряжение помогает отсрочить явление захвата заряда, и явление захвата заряда постепенно увеличивается по мере постепенного увеличения частоты возбуждения. Поскольку время при нулевом напряжении слишком мало, захваченный заряд не может быть высвобожден.
Рабочий цикл является важным параметром при разработке формы сигнала переменного тока. Эффективное значение напряжения также отличается при другом рабочем цикле.Согласно уравнению Липпмана контактный угол можно регулировать рабочим циклом. Мы использовали напряжение 30 В постоянного тока в течение 100 мс, чтобы открыть пиксели для получения той же апертуры, а затем влияние различных рабочих циклов на обратный поток масла и время отклика было исследовано с помощью формы сигнала переменного тока, как показано на рисунке 9.
РИСУНОК 9 . Обратный поток масла и время отклика при различных рабочих циклах. Форма волны имела наименьшее время отклика, когда нагрузка = 70%. Чем меньше рабочий цикл, тем меньше эффективное напряжение и меньше значение яркости EWD.
Рабочий цикл напрямую влияет на высвобождение захваченных зарядов. Рабочий цикл может эффективно контролировать количество захваченного заряда и количество высвобожденного захваченного заряда. Количество захваченного заряда равно нулю за счет регулировки рабочего цикла. Таким образом, обратный поток можно подавить.
Электрод ITO окисляется и восстанавливается до металлического элемента. В результате электрическое поле не может быть сформировано из-за отключения верхнего ITO, как показано на рисунке 10. Максимальное значение обратного напряжения было оценено по падающей кривой на вольтамперометрии.Как показано на рисунке 11, метод измерения использует диапазон напряжения от -4 до 0 В, а значение тока записывается через 2 секунды после выходного напряжения.
РИСУНОК 10 . Электрохимическая реакция между ITO и водой. После реакции часть ITO восстанавливалась до металла Sn, который постепенно снижал проводимость ITO до тех пор, пока он не стал полностью непроводящим.
РИСУНОК 11 . Спадающая кривая напряжения и тока, амплитуда скачка напряжения -0,1 В, время шага 1 с.По мере того, как напряжение постепенно уменьшалось, ток устройства постепенно уменьшался.
На Рисунке 12 видно, что чем больше обратное напряжение, тем быстрее обратный ток масла. Чтобы анализировать скорость обратного потока более интуитивно, мы упростили кривую обратного потока до прямой линии. Мы можем интуитивно увидеть тенденцию обратного потока масла, как показано в Таблице 2. Лучшая производительность была при обратном напряжении -1 В.
РИСУНОК 12 . Обратный поток масла с разными обратными напряжениями.Более высокое обратное напряжение могло уменьшить начальную апертуру, а явление обратного тока усиливалось высоким обратным напряжением.
ТАБЛИЦА 2 . Таблица крутизны прямой линии при различных обратных напряжениях.
ШИМ часто использовался для управления EWD. Но время отклика было слишком большим для сигнала ШИМ, поэтому мы сравнили время отклика сигнала постоянного тока, как показано на рисунке 13. Время отклика смешанного сигнала постоянного и переменного тока составляло менее 300 мс, а время отклика сигнала постоянного тока было примерно 2.5 с. В традиционной форме волны ШИМ пиксели периодически включались и выключались, что было основной энергией для выталкивания масла и поддержания состояния. Форма волны ШИМ оказывала определенное ингибирующее действие на обратный поток масла. Традиционный сигнал ШИМ был подобен сигналу переменного тока с обратным напряжением 0 В, а линейный наклон составлял -0,0162. В смешанной форме волны постоянного и переменного тока масло выталкивается формой волны постоянного тока, и состояние поддержания масла зависит от формы волны переменного тока. После добавления обратного напряжения (-1 В) и использования 70% рабочего цикла к форме сигнала переменного тока явление обратного потока масла было лучше, чем форма сигнала ШИМ, и линейный наклон составил -0.0043.
РИСУНОК 13 . Сравнение времени отклика и явления обратного потока с различными формами управляющих сигналов. Форма волны переменного тока может препятствовать медленному увеличению апертуры и приостанавливать явление обратного потока.
Заключение
В этой статье анализируется принцип действия EWD. Затем сравнил обратный поток масла и время отклика среди существующих сигналов возбуждения. По полярному раствору воды был предложен расчетный метод добавления безопасного обратного напряжения. Мы разделили форму сигнала возбуждения на постоянный и переменный ток в соответствии с различными функциями, что улучшило время отклика и явление обратного потока масла.Форма управляющего сигнала лучше подходит для статического и динамического отображения в EWD.
Заявление о доступности данных
Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок.
Вклад авторов
ZW и TZ провели большую часть экспериментов и анализ данных. WL и SL помогали в написании этой статьи. LW и PB предоставили теоретическое руководство для этой статьи.
Финансирование
При поддержке Национальной программы ключевых исследований и разработок Китая (2016YFB0401502), научно-исследовательский проект Департамента образования провинции Гуандун (No.2020ZDZX3083), Программа исследований и разработок в ключевых областях провинции Гуандун (№ 2019B010924002) и Программа для инновационных и предпринимательских команд провинции Гуандун (№ 2019BT02C241), Ключевая лаборатория оптических информационных материалов и технологий провинции Гуандун (№ 2017B030301007) и 111 Проект.
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Ссылки
1. Bai PF, Hayes RA, Jin ML, Shui LL, Yi ZC, Wang L, et al. Обзор технологий бумажных дисплеев (приглашенный обзор). Prog Electromagn Res (2014) 147: 95–116. doi: 10.2528 / PIER13120405
CrossRef Полный текст | Google Scholar
2. Yi ZC, Bai PF, Wang L, Zhang X Электрофоретический дисплей, управляющий формой волны, основанный на улучшении модели активации. J Cent South Univ (2014) 21 (8): 3133–7. doi: 10.1007 / s11771-014-2285-9
CrossRef Полный текст | Google Scholar
3.Ван Л., Йи З.С., Цзинь М.Л., Шуй Л.Л., Чжоу Г.Ф. Улучшение воспроизведения видео на электрофоретических дисплеях за счет оптимизированных форм сигналов с сокращенным временем обновления. Дисплеи (2017) 49: 95–100. doi: 10.1016 / j.displa.2017.07.007
CrossRef Полный текст | Google Scholar
4. Рокес Т.Т., Хейс Р.А., Фенстра Б.Дж., Шланген Л. Поведение жидкости внутри отражающего пикселя дисплея на основе электросмачивания. J Appl Phys (2004) 95 (8): 4389–96. doi: 10.1063 / 1.1667595
CrossRef Полный текст | Google Scholar
5.Feenstra BJ, Hayes RA, Dijk R, Boom RGH, Wagemans MMH, Camps IGJ и др. Дисплеи на основе электросмачивания: отображение микрофлюидов на экране. В: 19-я международная конференция IEEE по микромеханическим системам; 2006 22–26 января; Стамбул, Турция. IEEE (2006). п. 48–53. doi: 10.1109 / MEMSYS.2006.1627733
CrossRef Полный текст | Google Scholar
6. Yi ZC, Feng HQ, Zhou X, Shui LL. Разработка открытого электросмачивания диэлектрического устройства на печатной плате с использованием парапленки М. Передняя Физика (2020) 8: 193. doi: 10.3389 / fphy.2020.00193
CrossRef Полный текст | Google Scholar
7. Ли В., Ван Л., Чжан Т.Ю., Лай С.Ф., Лю Л.В., Хе В.Й. и др. Управляемая форма волны с растущим градиентом и пилообразной волной дисплеев электросмачивания для сверхнизкого энергопотребления. Микромашины (2020) 11: 145. doi: 10.3390 / mi11020145
CrossRef Полный текст | Google Scholar
8. Йи З.С., Лю Л., Ван Л., Ли В., Шуй Л.Л., Чжоу Г.Ф. Система управления для быстрого и точного отклика по шкале серого на основе амплитудно-частотной смешанной модуляции в дисплеях с электросмачиванием tft. Микромашины (2019) 10: 732. doi: 10.3390 / mi10110732
CrossRef Полный текст | Google Scholar
9. He WY, Yi ZC, Shen ST, Huang ZY, Liu LW, Zhang TY и др. Схема формы волны электрофоретического дисплея, основанная на оптимизированной активации частиц для быстрой реакции. Микромашины (2020) 11: 498. doi: 10.3390 / mi11050498
CrossRef Полный текст | Google Scholar
10. Ван Л., Йи З.С., Пэн Б., Чжоу Г.Ф. Улучшенная шкала серого эталонного сигнала возбуждения электрофоретических дисплеев. Proc SPIE (2015) 9672: 967204. doi: 10.1117 / 12.2199212
CrossRef Полный текст | Google Scholar
11. Цзян С.Д., Тан Б., Сюй Б.Дж., Гроенволд Дж., Чжоу Г.Ф. Электропроводность масла, эффекты межфазного заряда, индуцированные электрическим полем, и их влияние на электрооптический отклик устройств отображения электросмачивания. Микромашины (2020) 11: 702. doi: 10.3390 / mi11070702
CrossRef Полный текст | Google Scholar
12. Шен С.Т., Гонг YX, Цзинь М.Л., Ян З.Б., Сюй Ц., Йи З.С. и др.Улучшение управления движением электрофоретических частиц в электрофоретических дисплеях за счет устранения эффекта окантовки за счет разработки формы волны возбуждения. Микромашины (2018) 9 (4): 143. doi: 10.3390 / mi
43
CrossRef Полный текст | Google Scholar
13. Giraldo A, Massard R, Mans J, Derchx E, Aubert J, Mennen J, 10.3: дисплеи со сверхмалым энергопотреблением на основе электросмачивания с динамическим управлением частотой кадров (2011). Оксфорд, Великобритания: Blackwell Publishing Ltd. SID Symposium Digest of Technical Papers 42.п. 114–7. doi: 10.1889 / 1.3621027
CrossRef Полный текст | Google Scholar
14. Цзян С.Д., Тан Б., Сюй Б.Дж., Гроенвольд Дж., Чжоу Г.Ф. Электропроводность масла, эффекты межфазного заряда, индуцированные электрическим полем, и их влияние на электрооптический отклик устройств отображения электросмачивания. Микромашины (2020) 11 (7): 702. doi: 10.3390 / mi11070702
CrossRef Полный текст | Google Scholar
15. Yi ZC, Huang ZY, Lai SF, He WY, Wang L, Chi F и др. Схема формы сигнала для дисплеев с электросмачиванием на основе экспоненциальной функции для стабильной шкалы серого и короткого времени вождения. Микромашины (2020) 11 (3): 313. doi: 10.3390 / mi11030313
CrossRef Полный текст | Google Scholar
16. You H, Steckl AJ. Легкий электросмачиваемый дисплей на ультратонкой стеклянной подложке. J Soc Inf Disp (2013) 21 (5): 192–7. doi: 10.1002 / jsid.169
CrossRef Полный текст | Google Scholar
17. Roques CT, Palmier S, Hayes RA, Schlangen L. Влияние межфазного натяжения нефть / вода на движение жидкости под действием электросмачивания. Коллоидная поверхность Physicochem Eng Aspect (2005) 267 (1–3): 56–63.doi: 10.1016 / j.colsurfa.2005.06.056
CrossRef Полный текст | Google Scholar
18. Мун Х., Чо С.К., Гаррелл Р. Низковольтное электросмачивание диэлектрика. J Appl Phys (2002) 92 (7): 4080–7. doi: 10.1063 / 1.1504171
CrossRef Полный текст | Google Scholar
19. Murade CU, Oh JM, Ende D, Mugele F. Оптический переключатель, управляемый электросмачиванием, и настраиваемая диафрагма. Optic Express (2011) 19 (16): 15525–31. doi: 10.1364 / OE.19.015525
CrossRef Полный текст | Google Scholar
20.Барман Дж., Пант Р., Нагараджан А. К., Кхаре К. Электросмачивание диэлектриков на гладких / шероховатых поверхностях, наполненных смазочной жидкостью, с незначительным гистерезисом. J Adhes Sci Technol (2017) 31 (2): 159–70. doi: 10.1080 / 01694243.2016.1205245
CrossRef Полный текст | Google Scholar
21. Massard R, Mans J, Adityaputra A, Leguijt R, Staats C, Giraldo A. Цветное масло для электросмачивания дисплеев. J Inf Disp (2013) 14 (1): 1–6. doi: 10.1080 / 15980316.2012.751939
CrossRef Полный текст | Google Scholar
22.Chiu YH, Liang CC, Chen YC, Lee WY, Chen HY, Wu SH. Методы управления с точным уровнем серого и быстрым откликом для высокопроизводительных дисплеев с электросмачиванием. J Soc Inf Disp (2011) 19 (11): 741–8. doi: 10.1889 / JSID19.11.741
CrossRef Полный текст | Google Scholar
23. Йи З.С., Шуй Л.Л., Ван Л., Цзинь М.Л., Хейс Р.А., Чжоу Г.Ф. Новый драйвер для дисплеев с активной матрицей электросмачивания. Дисплеи (2015) 37: 86–93. doi: 10.1016 / j.displa.2014.09.004
CrossRef Полный текст | Google Scholar
24.Ло ЗДЖ, Чжан В.Н., Лю Л.В., Се С.Т., Чжоу Г.Ф. Портативная схема воспроизведения видео с несколькими оттенками серого для высокопроизводительных дисплеев с электросмачиванием. J Soc Inf Disp (2016) 24 (6): 345–54. doi: 10.1002 / jsid.444
CrossRef Полный текст | Google Scholar
25. Yi ZC, Feng WY, Wang L, Liu LM, Lin Y, He WY, et al. Улучшение светосилы за счет оптимизации крутизны напряжения и обратного импульса в форме волны возбуждения для дисплеев с электросмачиванием. Микромашины (2019) 10 (12): 862.doi: 10.3390 / mi10120862
CrossRef Полный текст | Google Scholar
26. Jin ML, Shen ST, Yi ZC, Zhou GF, Shui LL. Светоотражающие дисплеи на основе оптофлюидов. Микромашины (2018) 9 (4): 159. doi: 10.3390 / mi
59
CrossRef Полный текст | Google Scholar
28. Цзэн А.П., Лю Э.К., Тан С.Н., Чжан С., Гао Дж. Циклические вольтамперометрические исследования алмазоподобных углеродных пленочных электродов, легированных азотом. Электроанализ (2002) 14 (15–16): 1110–5. DOI: 10.1002 / 1521-4109 (200208) 14: 15/16 <1110 :: AID-ELAN1110> 3.0.CO; 2-E
CrossRef Полный текст | Google Scholar
29. Шао YH, Стюарт AA, Girault HH. Определение полуволнового потенциала вида, ограничивающего потенциальное окно. Измерение энергии переноса Гиббса на границе вода / 1,2-дихлорэтан. J Chem Soc Faraday Trans (1991) 87 (16): 2593–7. doi: 10.1039 / FT9918702593
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Оценка переходной устойчивости систем переменного / постоянного тока с учетом характеристик переключения HVDC на основе метода полиномиальной функции Ляпунова
https: // doi.org / 10.1016 / j.ijepes.2021.106875Получить права и контентОсновные моменты
Abstract
Анализ устойчивости к переходным процессам — традиционная, но важная тема в энергосистемах. Схемы управления переключением преобразовательной подстанции HVDC после отказа ставят новые задачи в отношении прямого метода анализа устойчивости при переходных процессах в энергосистемах переменного / постоянного тока. Чтобы применить прямой метод для исследования переходной устойчивости энергосистем с учетом коммутационных характеристик линейного коммутируемого преобразователя (LCC) HVDC, построены непрерывные кусочные функции Ляпунова для всей модели системы переменного / постоянного тока, включая несколько классических режимов управления LCC-HVDC, исследуется и гарантируется непрерывность функций Ляпунова при переходах между режимами управления.