इलेक्ट्रिक सर्किटची वेळ स्थिरता - ते काय आहे आणि ते कुठे वापरले जाते
नियतकालिक प्रक्रिया निसर्गात अंतर्भूत असतात: दिवसानंतर रात्र येते, उबदार ऋतू थंडीने बदलला जातो, इ. या घटनांचा कालावधी जवळजवळ स्थिर असतो आणि म्हणूनच काटेकोरपणे निर्धारित केले जाऊ शकते. शिवाय, आम्हाला असा दावा करण्याचा अधिकार आहे की उदाहरण म्हणून उद्धृत केलेल्या नियतकालिक नैसर्गिक प्रक्रियांचे अवमूल्यन होत नाही, किमान एखाद्या व्यक्तीच्या आयुष्याच्या दृष्टीने.
तथापि, तंत्रज्ञानामध्ये, इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकी आणि इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये, विशेषतः, सर्व प्रक्रिया नियतकालिक आणि निरंतर नसतात. सहसा, काही इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रक्रिया प्रथम वाढतात आणि नंतर कमी होतात. बर्याचदा पदार्थ केवळ दोलनाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यापर्यंत मर्यादित असतो, ज्याला खरोखर वेग पकडण्यासाठी वेळ नसतो.
बर्याचदा इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये तुम्हाला तथाकथित घातांकीय ट्रान्झिएंट्स सापडतात, ज्याचा सार असा आहे की सिस्टम फक्त काही समतोल स्थिती गाठण्याचा प्रयत्न करते, जी अखेरीस विश्रांतीच्या स्थितीसारखी दिसते. असे संक्रमण एकतर वाढत किंवा कमी होऊ शकते.
बाह्य शक्ती प्रथम डायनॅमिक सिस्टमला समतोलतेतून बाहेर आणते आणि नंतर या प्रणालीला त्याच्या मूळ स्थितीत परत येण्यास प्रतिबंध करत नाही. हा शेवटचा टप्पा तथाकथित संक्रमणकालीन प्रक्रिया आहे, जी विशिष्ट कालावधीद्वारे दर्शविली जाते. याव्यतिरिक्त, प्रणाली असंतुलित करण्याची प्रक्रिया देखील वैशिष्ट्यपूर्ण कालावधीसह एक क्षणिक प्रक्रिया आहे.
एक ना एक मार्ग, क्षणिक प्रक्रियेच्या स्थिर कालावधीला, आम्ही त्याच्या वेळेचे वैशिष्ट्य म्हणतो, जे या प्रक्रियेचे विशिष्ट पॅरामीटर किती वेळा बदलेल हे निर्धारित करते, म्हणजेच ते 2.718 पटीने वाढेल किंवा कमी होईल. प्रारंभिक स्थितीच्या तुलनेत.
उदाहरणार्थ, डीसी व्होल्टेज स्त्रोत, कॅपेसिटर आणि रेझिस्टर असलेल्या इलेक्ट्रिकल सर्किटचा विचार करा. या प्रकारच्या सर्किटमध्ये जेथे रेझिस्टर कॅपेसिटरसह मालिकेत जोडलेले असते त्याला आरसी इंटिग्रेटिंग सर्किट म्हणतात.
अशा सर्किटला वीज पुरवठा करण्यासाठी वेळेच्या सुरुवातीच्या क्षणी, म्हणजे इनपुटवर स्थिर व्होल्टेज Uin सेट करणे, तर Uout - कॅपेसिटरमधील व्होल्टेज, वेगाने वाढू लागेल.
वेळ t1 नंतर, कॅपेसिटर व्होल्टेज इनपुट व्होल्टेजच्या 63.2% पर्यंत पोहोचेल. तर, प्रारंभिक झटपट ते t1 पर्यंतचा वेळ मध्यांतर हा या RC सर्किटचा वेळ स्थिरांक आहे.
या साखळी स्थिरांकाला "टाऊ" म्हणतात, सेकंदात मोजले जाते आणि त्याच्या संबंधित ग्रीक अक्षराने सूचित केले जाते. संख्यात्मकदृष्ट्या, RC सर्किटसाठी, ते R * C च्या बरोबरीचे आहे, जेथे R ohms मध्ये आहे आणि C फॅराडमध्ये आहे.
इंटिग्रेटिंग आरसी सर्किट्सचा वापर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये लो-पास फिल्टर म्हणून केला जातो जेव्हा उच्च फ्रिक्वेन्सी कापल्या गेल्या (दडपल्या गेल्या) आणि कमी फ्रिक्वेन्सी पार केल्या गेल्या.
सराव मध्ये, अशा गाळण्याची यंत्रणा खालील तत्त्वावर आधारित आहे. अल्टरनेटिंग करंटसाठी, कॅपेसिटर कॅपेसिटिव्ह रेझिस्टन्स म्हणून काम करतो, ज्याचे मूल्य वारंवारतेच्या व्यस्त प्रमाणात असते, म्हणजेच वारंवारता जितकी जास्त असेल तितकी ओममधील कॅपेसिटरची प्रतिक्रिया कमी असेल.
म्हणून, जर आरसी सर्किटमधून पर्यायी विद्युत् प्रवाह गेला असेल, तर, व्होल्टेज डिव्हायडरच्या हाताप्रमाणे, एक विशिष्ट व्होल्टेज कॅपेसिटरच्या ओलांडून खाली येईल, जो विद्युत प्रवाहाच्या वारंवारतेनुसार त्याच्या कॅपेसिटन्सच्या प्रमाणात असेल.
जर इनपुट अल्टरनेटिंग सिग्नलची कट-ऑफ वारंवारता आणि मोठेपणा ज्ञात असेल, तर डिझाइनरला आरसी सर्किटमध्ये असे कॅपेसिटर आणि रेझिस्टर निवडणे कठीण होणार नाही, जेणेकरून किमान (कट-ऑफ) व्होल्टेज कट-ऑफ फ्रिक्वेंसी — फ्रिक्वेन्सीची वरची मर्यादा) कॅपेसिटरवर पडते, कारण अभिक्रिया रेझिस्टरसह विभाजकात प्रवेश करते.
आता तथाकथित भिन्नता सर्किटचा विचार करा. हे एक सर्किट आहे ज्यामध्ये रेझिस्टर आणि इंडक्टर जोडलेले आहे, एक आरएल सर्किट. त्याची वेळ स्थिरांक संख्यात्मकदृष्ट्या L/R च्या समान आहे, जेथे L हे हेन्रीजमधील कॉइलचा इंडक्टन्स आहे आणि R हा ओममधील रेझिस्टरचा प्रतिकार आहे.
अशा सर्किटला स्त्रोताकडून स्थिर व्होल्टेज लागू केल्यास, काही काळानंतर कॉइलचा व्होल्टेज U च्या तुलनेत 63.2% ने कमी होईल, म्हणजेच या इलेक्ट्रिक सर्किटच्या वेळेच्या स्थिरतेच्या मूल्यानुसार. .
AC सर्किट्समध्ये (पर्यायी सिग्नल), LR सर्किट्स उच्च-पास फिल्टर म्हणून वापरले जातात जेव्हा कमी फ्रिक्वेन्सी कापली जाणे आवश्यक असते (दडपून) आणि वरील फ्रिक्वेन्सी (कट-ऑफ फ्रिक्वेन्सीच्या वर — कमी वारंवारता मर्यादा) — वगळल्या जातात.तर, कॉइलची अधिष्ठाता जितकी जास्त असेल तितकी वारंवारता जास्त.
वर चर्चा केल्याप्रमाणे आरसी सर्किटच्या बाबतीत, येथे व्होल्टेज विभाजक तत्त्व वापरले आहे. RL सर्किटमधून जाणाऱ्या उच्च वारंवारता प्रवाहामुळे इंडक्टन्स L वर मोठ्या प्रमाणात व्होल्टेज ड्रॉप होईल, जसे की रेझिस्टरसह व्होल्टेज डिव्हायडरचा भाग असलेल्या प्रेरक प्रतिरोधाप्रमाणे. डिझाइनरचे कार्य असे आर आणि एल निवडणे आहे जेणेकरुन कॉइलचे किमान (सीमा) व्होल्टेज सीमेच्या वारंवारतेवर प्राप्त होईल.