इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये क्षणिक प्रक्रिया
क्षणिक प्रक्रिया असामान्य नाहीत आणि केवळ इलेक्ट्रिकल सर्किट्सचेच वैशिष्ट्य नाही. भौतिकशास्त्र आणि तंत्रज्ञानाच्या विविध क्षेत्रांमधून अनेक उदाहरणे उद्धृत केली जाऊ शकतात जिथे अशा घटना घडतात.
उदाहरणार्थ, कंटेनरमध्ये ओतलेले गरम पाणी हळूहळू थंड केले जाते आणि त्याचे तापमान प्रारंभिक मूल्यापासून सभोवतालच्या तापमानाच्या समतुल्य मूल्यामध्ये बदलते. विश्रांतीच्या स्थितीतून आणलेला पेंडुलम ओलसर दोलन करतो आणि शेवटी त्याच्या मूळ स्थिर स्थिर स्थितीकडे परत येतो. जेव्हा विद्युत मापन यंत्र जोडलेले असते, तेव्हा त्याची सुई, संबंधित स्केल डिव्हिजनवर थांबण्यापूर्वी, स्केलवर या बिंदूभोवती अनेक दोलन करते.
इलेक्ट्रिक सर्किटचा स्थिर आणि क्षणिक मोड
मध्ये प्रक्रियांचे विश्लेषण करताना इलेक्ट्रिकल सर्किट्स तुम्हाला ऑपरेशनच्या दोन पद्धतींचा सामना करावा लागेल: स्थापित (स्थिर) आणि क्षणिक.
स्थिर व्होल्टेज (वर्तमान) च्या स्त्रोताशी जोडलेल्या इलेक्ट्रिकल सर्किटचा स्थिर मोड हा एक मोड आहे ज्यामध्ये सर्किटच्या वैयक्तिक शाखांमधील प्रवाह आणि व्होल्टेज कालांतराने स्थिर असतात.
वैकल्पिक विद्युत् प्रवाहाशी जोडलेल्या विद्युत सर्किटमध्ये, स्थिर स्थिती शाखांमधील प्रवाह आणि व्होल्टेजच्या तात्कालिक मूल्यांच्या नियतकालिक पुनरावृत्तीद्वारे दर्शविली जाते... स्थिर मोडमध्ये सर्किट्सच्या ऑपरेशनच्या सर्व प्रकरणांमध्ये, जे सैद्धांतिकदृष्ट्या चालू ठेवू शकतात. अनिश्चित काळासाठी, असे गृहीत धरले जाते की सक्रिय सिग्नलचे मापदंड (व्होल्टेज किंवा वर्तमान), तसेच सर्किटची रचना आणि त्यातील घटकांचे पॅरामीटर्स बदलत नाहीत.
स्थिर मोडमधील प्रवाह आणि व्होल्टेज बाह्य प्रभावाच्या प्रकारावर आणि विद्युत लक्ष्याच्या पॅरामीटर्सवर अवलंबून असतात.
क्षणिक मोड (किंवा क्षणिक प्रक्रिया) याला मोड म्हणतात जो एका स्थिर स्थितीतून दुसर्या स्थितीत संक्रमणादरम्यान विद्युत सर्किटमध्ये उद्भवतो, जो पूर्वीच्या स्थितीपेक्षा कसा तरी वेगळा असतो आणि या मोडसह असलेले व्होल्टेज आणि प्रवाह - क्षणिक व्होल्टेज आणि विद्युत् प्रवाह... बाह्य प्रभावाचा स्त्रोत चालू किंवा बंद करणे यासह बाह्य सिग्नल बदलल्यामुळे सर्किटच्या स्थिर स्थितीत बदल होऊ शकतो किंवा तो सर्किटमध्येच स्विच केल्याने होऊ शकतो.
इलेक्ट्रिक सर्किटचे स्विचिंग - इलेक्ट्रिक सर्किटच्या घटकांचे इलेक्ट्रिकल कनेक्शन स्विच करण्याची प्रक्रिया, सेमीकंडक्टर डिव्हाइस डिस्कनेक्ट करणे (GOST 18311-80).
बहुतेक प्रकरणांमध्ये, हे गृहीत धरणे सैद्धांतिकदृष्ट्या परवानगी आहे की स्विचिंग त्वरित होते, म्हणजे. सर्किटमधील विविध स्विच जास्त वेळ न घेता केले जातात. डायग्राममधील स्विचिंग प्रक्रिया सामान्यतः स्विचच्या जवळ असलेल्या बाणाने दर्शविली जाते.
वास्तविक सर्किट्समधील क्षणिक प्रक्रिया जलद असतात... त्यांचा कालावधी सेकंदाचा दहावा, शंभरावा आणि बर्याचदा दशलक्षांश असतो. तुलनेने क्वचितच, या प्रक्रियांचा कालावधी काही सेकंदांपर्यंत पोहोचतो.
साहजिकच, प्रश्न उद्भवतो की अशा अल्प कालावधीच्या क्षणिक राजवटी विचारात घेणे आवश्यक आहे का? उत्तर फक्त प्रत्येक विशिष्ट प्रकरणासाठी दिले जाऊ शकते, कारण वेगवेगळ्या परिस्थितीत त्यांची भूमिका समान नसते. इलेक्ट्रिकल सर्किटवर कार्य करणार्या सिग्नलचा कालावधी क्षणिक मोडच्या कालावधीशी सुसंगत असतो तेव्हा पल्स सिग्नलचे प्रवर्धन, निर्मिती आणि रूपांतरण यासाठी डिझाइन केलेल्या उपकरणांमध्ये त्यांचे महत्त्व विशेषतः मोठे आहे.
रेषीय सर्किट्समधून जाताना क्षणिकांमुळे डाळींचा आकार विकृत होतो. ऑटोमेशन उपकरणांची गणना आणि विश्लेषण, जेथे इलेक्ट्रिकल सर्किट्सच्या स्थितीत सतत बदल होत असतात, क्षणिक मोड विचारात घेतल्याशिवाय अकल्पनीय आहे.
बर्याच उपकरणांमध्ये, क्षणिक प्रक्रियेची घटना सामान्यतः अवांछित आणि धोकादायक असते. या प्रकरणांमध्ये क्षणिक मोडची गणना केल्याने संभाव्य ओव्हरव्होल्टेज आणि वर्तमान वाढ निश्चित करणे शक्य होते, जे स्थिर व्होल्टेज आणि प्रवाहांपेक्षा अनेक पट जास्त असू शकतात. मोड हे विशेषतः महत्त्वपूर्ण इंडक्टन्स किंवा उच्च कॅपेसिटन्स असलेल्या सर्किट्ससाठी महत्वाचे आहे.
संक्रमण प्रक्रियेची कारणे
एका स्थिर मोडमधून दुसर्यामध्ये संक्रमणादरम्यान इलेक्ट्रिक सर्किट्समध्ये घडणाऱ्या घटनांचा विचार करूया.
आम्ही रेझिस्टर R1, एक स्विच बी आणि स्थिर व्होल्टेज स्रोत ई असलेल्या मालिका सर्किटमध्ये इनॅन्डेन्सेंट दिवा समाविष्ट करतो.स्विच बंद केल्यानंतर, दिवा ताबडतोब उजळेल, कारण फिलामेंट गरम करणे आणि त्याची चमक वाढणे डोळ्यांना अदृश्य आहे. सशर्त, असे गृहीत धरले जाऊ शकते की अशा सर्किटमध्ये स्थिर प्रवाह Azo =E / (R1 + Rl) च्या बरोबरीचा असतो, तो जवळजवळ लगेच स्थापित केला जातो, जेथे Rl - दिव्याच्या फिलामेंटचा सक्रिय प्रतिकार असतो.
ऊर्जा स्त्रोत आणि प्रतिरोधक असलेल्या रेखीय सर्किट्समध्ये, संचयित ऊर्जेतील बदलाशी संबंधित ट्रान्झिएंट्स अजिबात होत नाहीत.
तांदूळ. 1. क्षणिक प्रक्रिया स्पष्ट करण्यासाठी योजना: a — प्रतिक्रियाशील घटकांशिवाय सर्किट, b — इंडक्टरसह सर्किट, c — कॅपेसिटरसह सर्किट.
रेझिस्टरला एल कॉइलने बदला ज्याचे इंडक्टन्स पुरेसे मोठे आहे. स्विच बंद केल्यानंतर, आपण दिव्याच्या ग्लोच्या ब्राइटनेसमध्ये वाढ हळूहळू होत असल्याचे लक्षात घेऊ शकता. हे दर्शविते की कॉइलच्या उपस्थितीमुळे, सर्किटमधील विद्युत् प्रवाह हळूहळू त्याच्या स्थिर स्थितीच्या मूल्यापर्यंत पोहोचतो. I'about =E / (rDa se + Rl), जेथे rk — कॉइल वाइंडिंगचा सक्रिय प्रतिकार.
पुढील प्रयोग एका सर्किटसह केला जाईल ज्यामध्ये स्थिर व्होल्टेजचा स्त्रोत, प्रतिरोधक आणि एक कॅपेसिटर असेल, ज्याच्या समांतर आपण व्होल्टमीटर (चित्र 1, c) जोडतो. जर कॅपेसिटरची क्षमता पुरेशी मोठी असेल (अनेक दहा मायक्रोफॅरॅड्स) आणि प्रत्येक प्रतिरोधक R1 आणि R2 चे प्रतिकार अनेक शंभर किलो-ओहम असेल, तर स्विच बंद केल्यानंतर, व्होल्टमीटरची सुई सहजतेने विचलित होऊ लागते आणि त्यानंतरच काही सेकंद ते स्केलच्या योग्य विभागणीवर सेट केले जाते.
म्हणून, कॅपेसिटरमधील व्होल्टेज, तसेच सर्किटमधील विद्युत् प्रवाह, तुलनेने दीर्घ कालावधीसाठी स्थापित केला जातो (या प्रकरणात स्वतः मोजमाप यंत्राच्या जडत्वाकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकते).
काय अंजीर च्या सर्किट मध्ये एक स्थिर मोड तात्काळ स्थापना प्रतिबंधित करते. 1, b, c आणि संक्रमण प्रक्रियेचे कारण?
याचे कारण म्हणजे ऊर्जा संचयित करण्यास सक्षम इलेक्ट्रिक सर्किट्सचे घटक (तथाकथित प्रतिक्रियाशील घटक): प्रेरक (चित्र 1, ब) आणि कॅपेसिटर (चित्र 1, क).
सी क्षमतेच्या कॅपेसिटरच्या विद्युत क्षेत्रात जमा होणारी ऊर्जा ti° C ला चार्ज केलेल्या व्होल्टेजच्या बरोबरीची असते: W° C = 1/2 (Cu° C2)
चुंबकीय ऊर्जा WL चा पुरवठा कॉइल iL मधील विद्युत् प्रवाह आणि विद्युत उर्जा W° C — कॅपेसिटर ti° C मधील व्होल्टेज द्वारे निर्धारित केला जात असल्याने, सर्व इलेक्ट्रिक सर्किट्समध्ये, कोणतेही तीन रूपांतर, दोन मूलभूत तरतुदी पाळल्या जातात: कॉइल प्रवाह आणि कॅपेसिटर व्होल्टेज ते झपाट्याने बदलू शकत नाहीत... काहीवेळा हे नियम वेगळ्या पद्धतीने तयार केले जातात, म्हणजे: कॉइल फ्लक्स आणि कॅपेसिटर चार्ज यांचा संबंध फक्त उडी न घेता सहजतेने बदलू शकतो.
भौतिकदृष्ट्या, संक्रमण मोड ही सर्किटच्या ऊर्जा स्थितीच्या प्री-कम्युटेशन मोडपासून पोस्ट-कम्युटेशन मोडमध्ये संक्रमणाची प्रक्रिया आहे. प्रतिक्रियाशील घटकांसह सर्किटची प्रत्येक स्थिर स्थिती विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रांच्या विशिष्ट उर्जेशी संबंधित असते.नवीन स्थिर मोडमध्ये संक्रमण या फील्डच्या ऊर्जेमध्ये वाढ किंवा कमी होण्याशी संबंधित आहे आणि एक क्षणिक प्रक्रिया दिसून येते जी ऊर्जा पुरवठ्यातील बदल थांबताच समाप्त होते. जर स्विचिंग दरम्यान सर्किटची उर्जा स्थिती बदलली नाही, तर कोणतेही संक्रमण होत नाही.
अ) सर्किट चालू आणि बंद करणे,
ब) शॉर्ट सर्किट वैयक्तिक शाखा किंवा साखळीचे घटक,
c) शाखा किंवा सर्किट घटकांचे डिस्कनेक्शन किंवा कनेक्शन इ.
याव्यतिरिक्त, जेव्हा इलेक्ट्रिकल सर्किट्सवर पल्स सिग्नल लागू केले जातात तेव्हा क्षणिक घडतात.