Присоединяйтесь к нам и мы всегда будем Вам рады!

Всем доброго времени суток!

Сегодня мы рассмотрим очень важный материал, который некоторым возможно покажется лишним, но уверяю Вас, что это не так! При проектировании высокочастотных цепей (схем и АНТЕНН) очень важно правильно СОГЛАСОВЫВАТЬ отдельные узлы, для значительного уменьшения «паразитных» потерь МОЩНОСТИ между ними. Но, для подробного понимания всех процессов, нам сначала необходимо будет определиться с тем, что такое МОЩНОСТЬ и РАЗНОСТЬ ФАЗ. В целом, УРОК 4 предстоит не маленький, поэтому предлагаю не терять времени и перейти непосредственно к УРОКУ 4.

МОЩНОСТЬ – это количество выделяемой (затрачиваемой) ЭНЕРГИИ (работы по перемещению электрического заряда) за единицу времени (вспомните электросчётчик: потреблённая электроэнергия измеряется в килоВатт-часах, где, разумеется, приставка «кило» означает x1000, т.е. 1килоВатт=1000Ватт). Например, чем больше МОЩНОСТИ потребляет осветительная лампочка (накаливания), тем больше ЭНЕРГИИ она выделяет на освещение и тепло. И здесь, хочу акцентировать Ваше внимание на том, что слова «выделение» и «поглощение» встречаются совместно. Это связано с действием ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ! Другими словами говоря: сколько ЭНЕРГИИ нашей системой (конкретным устройством) получено столько и (будет) потрачено (отдано в том же виде или преобразовано в другие). ЭНЕРГИЯ никогда не возникает с ниоткуда и никуда бесследно не исчезает! Из этого следует, что идеальные РЕАКТИВНЫЕ элементы (ЁМКОСТЬ и ИНДУКТИВНОЛСТЬ) не выполняют поглощения ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ с последующим преобразованием в тепловую, поскольку они являются временно-накопительными элементами (см. УРОК 2). В отличии, от РЕАКТИВНЫХ элементов, РЕЗИСТОР (СОПРОТИВЛЕНИЕ) выполняет роль преобразователя ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ в тепловую (в примере с жидкостями это трение жидкости о стенки соединительной трубки, а трение, в свою очередь, это и есть процесс преобразования кинетической энергии в тепловую). И самое главное: если Вы однажды, прислонив палец к КОНДЕНСАТОРУ, например, материнской платы компьютера (ПОМНИТЕ О ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ!) почувствуете, что он греется – не забывайте, что он неидеальный! Т.е., на практике (в реальной жизни), его эквивалентная электрическая схема состоит из таких идеальных компонентов, как последовательно включенные КОНДЕНСАТОР (ЁМКОСТЬ) и «паразитный» РЕЗИСТОР (СОПРОТИВЛЕНИЕ)! Но, не пугайтесь – всё не так уж и сложно! Важно понимать, что длинные выводы компонентов или проводников – это (значительная для относительно высоких частот) «паразитная» ИНДУКТИВНОСТЬ, между проводниками присуща «паразитная» ЁМКОСТЬ, а каждый проводник имеет, хоть и очень низкое, но «паразитное» СОПРОТИВЛЕНИЕ. Внимание, если для Вас это кажется, на данном этапе сложным – НЕ ПУГАЙТЕСЬ! Я не преследую цель – Вас запутать, просто, очень важно, чтобы эти тонкости были (пусть даже бессознательно :) ) Вами прочитаны и находились подсознательно в голове до определённого момента. Так вот, хочу обратить Ваше внимание на то, что электронные компоненты любой схемы греются не от НАПРЯЖЕНИЯ, ТОКА, ЁМКОСТИ или ИНДУКТИВНОСТИ, а исключительно от РАССЕИВАЕМОЙ МОЩНОСТИ на элементах СОПРОТИВЛЕНИЯ или «паразитного» СОПРОТИВЛЕНИЯ. Это важно понимать при выборе компонентов для использования в электронных схемах, поскольку выбор компонента с заниженным значением его предельно допустимой рассеиваемой мощности, скорее всего, приведёт к выходу его со строя (как следствие перегрева).

Что же такое МОЩНОСТЬ, в наших изначальных примерах? Если, рассмотреть пример, приведённый в УРОКЕ 1, то очевидно, что ЭНЕРГИЮ заложенную в приведённой системе, а значит и МОЩНОСТЬ, будут определять основные показатели – это РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ (U) и СИЛА ТОКА (I). И, чем больше значение этих параметров, тем больше ЭНЕРГИИ этой системы затрачивается на трение жидкости о стенки соединительной трубки, а значит и её РАССЕИВАИМАЯ (выделяемая на нагревание от трения) МОЩНОСТЬ (P). Математически это выглядит так:

«МОЩНОСТЬ» = «НАПРЯЖЕНИЕ» x «ТОК» (P=U*I)

Думаю, что с понятием «МОЩНОСТЬ», для цепей с постоянным током всё ясно. Теперь усложним задачу. Рассмотрим понятие «МОЩНОСТЬ» или, более правильно будет сказать «РАССЕИВАЕМАЯ МОЩНОСТЬ», для цепей с переменным током (УРОК 2). Но, для начала, разберёмся с, упомянутой ранее (в предыдущих уроках), РАЗНОСТЬЮ ФАЗ.

phase

Как я уже упоминал, на РЕАКТИВНЫХ элементах МОЩНОСТЬ не рассеивается, поскольку ЭНЕРГИЯ в них временно накапливается с последующим возвратом её в том же виде ЭНЕРГИИ в схему (УРОК 2). Хотя, учитывая не идеальность поверхности соединительной трубки (наличие «паразитного» СОПРОТИВЛЕНИЯ), колебания в этом КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ будут постепенно «затухать», по мере расхода ЭНЕРГИИ на трение жидкости о внутренние стенки соединительной трубки (на нагревание). Тем не менее, глядя на график РАЗНОСТИ ФАЗ для каждого определённого элемента можно сделать вывод, что учитывая значения ТОКА, НАПРЯЖЕНИЯ и РАЗНОСТИ ФАЗ между ними можно определить состав элементов испытательной (тестируемой) цепи. Эта особенность на практике широко используется в приборах по измерению КСВ (коэффициента стоячей волны) АНТЕНН, ESR- метрах (приборах для измерения паразитного сопротивления электролитических конденсаторов) и т.д.

Для РЕАКТИВНЫХ (L,C) элементов, как и для АКТИВНЫХ (R) есть понятие СОПРОТИВЛЕНИЯ. Но важно то, что в РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ происходит временное накопление ЭНЕРГИИ с последующим её возвратом в схему. РЕЗИСТОР же, в отличии от РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, выполняет поглощение (потребление) электрической ЭНЕРГИИ (преобразование её в тепловую). Из этого следует, что при рассмотрении РЕАКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, подразумевается процесс чем-то похожий на СОПРОТИВЛЕНИЕ РЕЗИСТОРА, но вызванный запаздыванием или опережением ФАЗЫ ТОКА относительно ФАЗЫ НАПРЯЖЕНИЯ (СДВИГОМ ФАЗ), а также, пределом возможности накопления электрической ЭНЕРГИИ реактивным элементом. Например, КОНДЕНСАТОР не может зарядиться до НАПРЯДЕНИЯ большего, чем подано на его выводы, а ТОК будет протекать только в процессе его заряда (разряда), т.е., когда КОНДЕНСАТОР заряжен до уровня НАПРЯЖЕНИЯ источника, то ТОК уже не течёт. Полученная, же, КОНДЕНСАТОРОМ ЭНЕРГИЯ не идёт на его нагревание и готова к возврату с КОНДЕНСАТОРА путём его разряда. Поэтому, когда идёт речь о РЕАКТИВНОМ СОПРОТИВЛЕНИИ, то подразумевается процесс не вызывающий поглощения ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ (нет трения — нет преобразования ЭНЕРГИИ в тепловую). Поэтому обычное АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ и РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ не стоит путать! Их, также, нельзя просто складывать как две математические величины, например, как при расчёте результирующего СОПРОТИВЛЕНИЯ при последовательном включении РЕЗИСТОРОВ. В принципе, понятие РЕАКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ есть мнимой величиной и используется, обычно, для проведения различных расчётов. На практике, же, имеют дело с КОМПЛЕКСНЫМ (результирующим) СОПРОТИВЛЕНИЕМ. То есть, если учесть, что РАЗНОСТЬ ФАЗ между направлениями их векторов (АКТИВНОГО и РЕАКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ при последовательном включении) 90 градусов, то ничто не помешает посчитать КОМПЛЕКСНОЕ (результирующее) СОПРОТИВЛЕНИЕ вспомнив ТЕОРЕМУ ПИФАГОРА, со школьного курса геометрии (сума квадратов катетов равна квадрату гипотенузы), т.е. КОМПЛЕКСНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (при последовательном включении АКТИВНОГО и РЕАКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ) будет гипотенузой, а АКТИВНОЕ и РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ – катетами прямоугольного треугольника. Далее, если рассматривать этот прямоугольный треугольник, то будет понятно, что угол наклона вектора КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (гипотенузы) будет зависеть от соотношения величин катетов. Из этого следует то, что упоминалось выше, когда речь шла о КСВ АНТЕНН и ESR–метрах

РЕАКТИВНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ определяются по формулам приведённым здесь.

Далее, из изложенного выше, следует (если Вы внимательно читали :) ), что СОПРОТИВЛЕНИЕ двух РЕАКТИВНЫХ компонентов (C и L) противоположные по знаку (подсказка: связано с тем, что в одном ТОК опережает НАПРЯЖЕНИЕ, а в другом запаздывает относительно него). Это значит, что при последовательном включении этих двух РЕАКТИВНЫХ элементов с одинаковым значением РЕАКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (для определённой частоты колебаний) мы получим эффект ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО РЕЗОНАНСА (ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР), когда на ЧАСТОТЕ РЕЗОНАНСА СОПРОТИВЛЕНИЕ последовательной цепи из L и C будет равно 0 (нолю), обеспечивая максимальную ПРОВОДИМОСТЬ. Если же, рассматривать параллельное включение этих элементов, то ситуация будет обратная: на ЧАСТОТЕ РЕЗОНАНСА СОПРОТИВЛЕНИЕ будет стремиться к бесконечности из-за попытки деления на 0 (ноль). В Этом случае, мы будем наблюдать эффект классического РЕЗОНАНСА (УРОК 3) или, если говорить о конкретном случае, то ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ РЕЗОНАНС. Здесь, хочу обратить Ваше особое внимание на то, что если, разъединить параллельно включенные ЁМКОСТЬ и ИНДУКТИВНОСТЬ (разумеется на ЧАСТОТЕ РЕЗОНАНСА), то получиться цепь ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА с СОПРОТИВЛЕНИЕМ равным 0 (нолю). Таким образом, мы получаем эффект трансформации высокого СОПРОТИВЛЕНИЯ в низкое. Более подробно о ТРАНСФОРМАТОРАХ и СОГЛАСОВАНИИ СОПРОТИВЛЕНИЙ мы поговорим в УРОКЕ 5.

Ну, и, если Вы, так и не поняли, что такое РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, то приведу ещё такое объяснение. Отсутствие РЕЗОНАНСА означает колебания в системе «невпопад» подводимым к ней колебаниям. Тем самым, это вызывает эффект противодействия колебательной системы (СОПРОТИВЛЕНИЕ) внешним колебаниям. Может так кому-то будет и понятней… :)

Ну и, напоследок, о МОЩНОСТИ. На самом деле всё просто: МОЩНОСТЬ рассеивается исключительно, как я уже говорил, на АКТИВНОМ СОПРОТИВЛЕНИИ. Что касается подводимой к системе МОЩНОСТИ, то тут важно понимать, что если источник обладает не только АКТИВНЫМИ показателями, но и РЕАКТИВНЫМИ, то его РЕАКТИВНОСТЬ станет частью КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА. А это значит, что по линии связи между источником и потребителем будут присутствовать дополнительные РЕАКТИВНЫЕ ТОКИ, которые будут перетекать по соединительной линии впустую, а если учесть, что эта линия не идеальна и имеет «паразитное» АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, то эта РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ будет попусту рассеиваться на нагревание соединительной линии, вместо того, чтобы быть доставленной до потребителя, при правильном СОГЛАСОВАНИИ этих устройств и соединительной линии.

Ну вот, на сегодня, и всё. Приношу извинения за столь длинный урок. :) Просто, хотелось максимально всё донести…

До встречи в УРОКЕ 5.

73!

Один комментарий »

  1. tnx for info!!..

Оставить комментарий или два


WWW-Радио

Погода

Прогноз погоды в Киеве

Курсы валют

Опрос

Как Вам мой сайт?

Просмотреть результаты

Loading ... Loading ...

Архив по дате

Ноябрь 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Ноя    
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  
Инициативная группа вкладчиков и клиентов банк Форум SOS Анализ сайта Рейтинг@Mail.ru