Amozeshelectronic.com

Tag Archives: سیم پیچ یا سلف

اختلاف فاز

اکنون به مسئله فاز(مرحله) در مدارات الکترونی می پردازیم گفتیم که مدارات الکترونی در برابرسیگنال ورودی از خود واکنشهای متفاوتی بروز می دهند؛ به شکل زیر نگاه کنید:

phase shift1

شکل بالا سمت چپ ،یک مدار ساده را نشان می دهد که از یک ورودی ولتاژ متناوب و یک مقاومت تشکیل شده است و در سمت راست نمودار ولتاژ و جریان ان مدار دیده می شود،می بینید که نمودار جریان و ولتاژ از نظر مرحله و فاز یکسان هستند و تنها جریان در سطح پایین تری از ولتاژ قرار دارد که انهم به خاطر وجود مقاومت کاهنده جریان است و در نتیجه بین موج ورودی و خروجی این مدار تفاوت مرحله ای وجود ندارد، واکنش این مدار تنها مقاومتی یا رزیستانس است.
اکنون به شکل زیر که مرکب از یک خازن و ولتاز متناوب ورودی است نگاه کنید:

phase shift 3

 

 

گفتیم که خازن در مقابل جریان متناوب مانند یک اتصال کوتاه عمل کرده و متناسب با ظرفیت خود شروع به پر شدن می کند، هنگامی که ولتاژ به بالا ترین حد خود رسیده باشد خازن عملاٌ پر شده و میزان جریان صفر خواهد شد ، پس ازان ولتاژ رو به کاهش گذاشته ولی جریان ذخیره شده در خازن در جهت عکس جاری شده و منفی می شودو هنگامی که ولتاژ اعمال شده به مدار به صفر می رسد جریان ایجاد شده به وسیله خازن به حد اکثر خود می رسد و به این ترتیب جریان خازن نود درجه از ولتاژ ورودی پیش می افتد، مقاومت این مدار در برابر جریان به فرکانس ولتاژ ورودی نیز وابسته است ،با بالا رفتن فرکانس مقاومت مدار کمتر می شود، مقاومت و واکنش این مدار را نسبت به ولتاژ متناوب راکتانس می نامند و انرا با این علامت نشان می دهند: Xc مدار زیر نیز از یک ولتاژ ورودی متناوب و یک سلف(سیم پیچ) تشکیل شده است به شکل با دقت نگاه کنید:

 

 

phase shift2

 

 

 

در بخش مربوط به القا گفتیم که ولتاژی که رو به افزایش است( و جریان بوجود امده به وسیله ان نیز در حال افزایش است) در سیم پیچ سبب واکنشی به شکل مقاومت بسیار زیاد می شود که از عبور جریان جلو گیری می کند، پس عملاٌ تا بالاترین نقطه ولتاژ جریانی نخواهیم داشت چون تا ان نقطه جریان مدام در حال افزایش است و میدان مغناطیسی مرتباٌ در حال شکل گیری است هنگامی که ولتاژ ورودی از میزان حد اکثر خود شروع به کم شدن می کند میدان مغناطیسی مانند یک منبع مستقل عمل کرده و با کاهش جریان مخالفت می کند وهنگامی که ولتاژ ورودی به پایین ترین حد خود برسد جریان سیم پیچ به بیشترین حد ممکن می رسد ، و می بینید که جریان از ولتاژ نود درجه عقب می افتد ، به واکنش این مدارراکتانس گفته می شودو انرا با Xl نشان می دهند.
اکنون به بررسی مداری که مرکب از یک مقاومت و یک خازن است، می پردازیم، به شکل زیر نگاه کنید:

 

 

 

phase shift 5

 

ولتاژ دو سر مقاومت دیگر تنها به ولتاژ متناوب ورودی بستگی ندارد، چون جریانی که از خازن عبور می کنددر دو سر ان ولتاژ و اختلاف پتانسیل ایجاد می کند و بنابر این ولتاژ دو سر مقاومت از ولتاژ ورودی جلو افتاده و به فرکانس نیزبستگی دارد، بردارهای مرحله نما نیز این مسئله را نشان می دهند.
مدار دیگری را در شکل زیر به شما نشان می دهیم که مرکب از یک مقاومت و یک سلف است:

 

 

phase shift 4

همانطور که می بینید اختلاف فشار الکتریکی دو سر مقاومت به میزان جریانی که ازسیم پیچ می گذرد بستگی دارد و چون این جریان از سیم پیچ می گذرد به ان وابسته شده و تابع ان می شود، مادام که ولتاژ در حال افزایش است سیم پیچ با عبور جریان مخالفت می کند؛ چون مرتباٌ بر میزان میدان مغناطیسی افزوده می شود، اما هنگامی که ولتاژ به بالاترین حد خود رسید وبتدریج از میزان ان کاسته شد سیم پیچ با کاهش ان مخالفت کرده و تلاش می کند تا از کم شدن جریان جلو گیری کند و با مصرف میدان مغناطیسی مانند یک منبع مستقل عمل کرده وشروع به عبور دادن جریان از خود می کند و ولتاژ دو سر مقاومت نیز به این جریان وابسته بوده و با ولتاژ ورودی نود درجه اختلاف مرحله ای پیدا کرده و عقب می افتد.
اکنون که با مدارات مرکب از یک مقاومت، یک خازن ، یک سیم پیچ ، یک مقاومت وخازن ، و یک مقاومت و سیم پیچ اشنا شدیم به مداراتی می پردازیم که مرکب از مقاومت و سیم پیچ و خازن هستند و به عنوان فیلتر و مدارات تشدید کاربردهای زیادی دارند.

 

ثابت زمانی مدارها

پیش از درک کامل مدارات تشدید و نوسان سازها ،نخست باید ثابت زمانی مدارها و نحوه پر شدن وخالی شدن خازنها وسلفها را درک کرد پس اول به این مسئله می پردازیم.
همه مدارات الکترونی یا الکتریکی مانند سیستمهای واکنشی عمل کرده و بین سیگنال ورودی و سیگنالی که از انها خارج می شود تاخیر زمانی ایجاد می کنند که به ان ثابت زمانی گفته می شود.
اگر مداری مرکب از یک خازن و یک مقاومت داشته باشیم و به این مدار ولتاژی معین در حد یک ولت، اتصال دهیم ولتاژ دو سر خازن بتدریج در امتداد ولتاژاعمال شده بالا می رود تا زمانی که به سطح ان ولتاژ برسد به شکل زیر نگاه کنید:

ثابت زمانی1

یک خازن از راه یک مقاومت به ولتاژ یک ولتی وصل شده است وبتدریج در حال پر شدن است و در فاصله زمانی مشخصی تقریباٌ کاملاٌ پر می شود، هر اندازه ظرفیت خازن بیشتر باشد این زمان طولانی تر است و همچنین هر اندازه مقدار مقاومت بیشتر باشد زمان پر شدن طولانی ترمی شود، به مثال اشنای خود یعنی اب بر گردیم؛ اگر بخواهیم مخزنی را پر کنیم ،هر اندازه بزرگتر باشد زمان پر شدن طولانی ترخواهد شد و هر اندازه مجرای عبور اب تنگتر باشد زمان پر شدن هم طولانی تر خواهد شد.

ثابت زمانی

محور عمودی نشان دهنده سطح ولتاژ و محور افقی نشان دهنده گذر زمان است،این نمودارها را از راه های تجربی بدست اورده اند و اگر دقت کنید متوجه می شوید که تا زمانی که ولتاژ خازن به سطح ۶۳% ولت نرسیده است نمودار پر شدن، شیب تندی که تقریباٌ خطی است را نشان می دهد و از ان به بعد ناگهان از شیب کاسته می شود، این نقطه را یک واحد حساب کرده و معیار گرفته اند و با محاسبه در یافته اند که خازن در پنج واحد زمانی پر می شود، در شکل بالا ،نمودار دوم ،جریان پر شدن خازن را نیز می بینید که در یک واحد زمانی یا ثابت زمانی میزان جریان به۳۷%میزان اولیه خود تنزل می کند.
ثابت زمانی مدار را با ضرب مقدار مقاومت در میزان ظرفیت خازن بدست می اورند یعنی :
T=R×C
T=زمان
R= مقاومت
C=خازن
و خازن در ۵ ثابت زمانی پر می شود ،فهم ثابت زمانی و نحوه پر شدن خازنها و سلفها و بطور کلی واکنش این مدارات در رابطه با جریان و ولتاژ و فرکانس بسیار مهم است و بدون فهمیدن انها شناخت مدارات تشدید و نوسانسازها غیر ممکن است اکنون به واکنش مداری مرکب از سلف و مقاومت می پردازیم.
شکل زیر مداری را نشان می دهد که یک مقاومت و سیم پیچ بطور سری قرار گرفته اند و با یک منبع تغذیه یک ولتی یک حلقه بسته را تشکیل می دهند تا زمانی که سویچ باز است از این مدار جریانی عبور نخواهد کرد، اما با بسته شدن سویچ جریان براه افتاده و در سیم پیچ نیز جاری خواهد شد:

rl circuit

rl constant diagram

 

 

با بسته شدن سویچ جریان از صفر شروع شده و بسرعت افزایش می یابد ، در بخش سیم پیچها گفتیم که رفتار سیم پیچها در رابطه با جریان مستقیم و متناوب متفاوت است؛ هنگامی که جریان شروع می شود نخست صرف تشکیل خطوط الکترومغناطیسی می شود و این مسئله مقاومت القایی سیم پیچ یعنی راکتانس را بیشتر می کند واز عبور ناگهانی و یکباره جریان جلوگیری می کند؛ یعنی جریان بتدریج زیاد شده و به میران۶۳ % می رسد و همانطور که می بینید تا این زمان شیب افزایش تقریباٌ خطی است این فاصله را یک واحد زمانی حساب کرده و با محاسبات بعدی دانسته شده است که پس از پنج برابر این مقدار میزان جریان تقریباٌ به حد اکثر خود می رسد.