Активная, реактивная и полная мощности.

законы изменения тока и напряжения , , то их произведение .

Мгновенная мощность

График этой функции - результат графического умножения графиков тока и напряжения.

активной мощностью Р -среднее значение мгн мощности за период: .

Активная мощность физически представляет собой энергию, которая выделяется в единицу времени в виде теплоты на участке цепи с сопротивлением R . Следовательно: .

Единица активной мощности - 1Вт (Ватт).

Под реактивной мощностью Q принимают произведение напряжения на участке цепи на ток, протекающий по этому участку, и на синус угла φ между напряжением и током. . Единица реактивной мощности – вольт-ампер реактивный (ВАр).

Величина, объединяющая активные реактивные мощности, называется полной мощностью. . Единица полной мощности - вольт-ампер (ВА).

Для того, чтобы вычислить полную мощность нужно комплекс напряжения умножить на сопряженный комплекс тока: .

. (3.41)

 

мощности P, Q, S связаны следующей зависимостью: .

Графически эту связь можно представить в виде прямоугольного треугольника– треугольника мощности, у которого имеются катет, равный Р, катет равный Q и гипотенуза S.

Отношение Р к S, равное , называется коэффициентом мощности. . На практике всегда стремятся увеличить , так как реактивная мощность, которая всегда существует в цепи R, L, C, не потребляется, а используется лишь активная. Из этого можно сделать вывод, что реактивная мощность является лишней и ненужной.

 

В общем случае резонансная частота ,

В теоретическом случае при токи и сдвинуты по фазе относительно напряжения на углы (рис. 3.23б) и суммарный ток . Входное сопротивление цепи при этом бесконечно велико.

резонанс возможен, если сопротивления оба больше или оба меньше ρ.

Если , то резонансная частота имеет любое значение, то есть резонанс наблюдается на любой частоте.

На рис. 3.24 показаны частотные характеристики проводимостей ветвей и , и входной проводимости цепи .

При изменении частоты от 0 до эквивалентная проводимость , то есть индуктивная и изменяется от до 0. При наступает резонанс токов, .

При возрастании частоты от до входная проводимость , то есть имеет емкостной характер и изменяется от 0 до .


Резонанс напряженийУсл возн резонанса напр в послед RLC - контуре является равенство реактивных сопротивлений катушки и конденсатора.При значения противоположных по фазе напр на индуктивности и на емкости равны, поэтому резонанс в рассматриваемой цепи называют резонансом напряжений.

Полное сопротивление послед контура при резонансе минимально и равно активному сопротивлению. .

Из закона Ома при ток в контуре макс и, ввиду чисто акт сопротивления цепи, совпадает по фазе с приложенным напряжением: . Напр на индук и на емкости равны и в Q раз превышают приложенное напряжение: .

Величина Q называется добротностью контура и показывает во сколько раз напряжение на реактивном (индуктивном или емкостном) элементе превышает напряжение на входе схемы в резонансном режиме. В радиотехнических устройствах Q может достигать 300 и более.

Для добротности контура ,

ρ – волновое сопр контура: .

резонансной угловой частотой: .

соответственно резонансной частотой. .


Резонанс токов

       
   
 

Такую цепь часто называют параллельным контуром. Условием возникновения резонанса является равенство реактивных проводимостей:


, . .

При противоположные по фазе реактивные составляющие токов равны, поэтому резонанс в рассматриваемой цепи получил название резонанса токов.

 

Из вект диаграммы видно, что при резонансе ток на выходных выводах контура может быть значительно меньше токов в отдельных ветвях.

При резонансе общий ток в параллельном контуре по фазе совпадает с приложенным напряжением.

Добротность контура показывает во сколько раз ток в ветви превышает питающий ток , , - экви акт сопр - если .


Характерной особ полупроводников явл ярко выраж темп зав удело электр сопротивления. С повыш температу­ры оно, как правило, умен на 5...6% на градус, в то время как у металлов удельное эл сопр с повыш температуры растет на десятые доли процента на градус. Удельное сопр п/п также резко умен при введении в него незнач кол-ва примеси.

Большинство прим в настоящее время полупро­водников относится к крист телам, атомы кото­рых образуют простр решетку. Взаимное при­тяжение атомов крист решетки осущ за счет ков связи, т. е. общей пары вал электронов, вращ по одной орбите вокруг этих атомов. Согласно принципу Паули, общую орбиту могут иметь К п/п отн вещества, кот по своим эл свойствам занимают промежуточное полож между провод и диэлектриками.

Отлич признаком п/п явл сильная завис их электропроводности от темпера­туры, концентрации примесей, воздействия светового и иониз изл-й.

Особенности собственных полупроводников:При температуре равной относительному нулю все атомы полупроводника находятся в невозбужденном состоянии и концентрация носителей зарядов равна нулю.При повышении температуры концентрация увеличивается, но концентрация электронов равна концентрации дырок.

Полупроводник n – типа образуется при добавлении донорной примеси.

Вал элементы атомов мышьяка образуют ков связь с вал элементами атомов кремния при этом остаётся один свободный электрон. Этот электрон находится вне валентной зоны и легко может перейти а зону проводимости.

Полупроводник p – типа образуется путём добавления акцепт примеси. Атом гелия имеет три вал элемента. Они образуют ковалентную связь с тремя атомами кремния, при этом остаётся свободным один энерг уровень в валентной зоне. Электронно-дырочный переход – это переход образ при соед двух полупроводников разного типа проводимости.

Под действием градиента концентрации электронов из n – области переходят в р – область. В результате в р – области на границе р – n перехода возн объемный отриц заряд, а в n – области – объёмный полож заряд. Взаимодействие этих зарядов создаёт диффузионное эл поле. Разность пот-в возн на границе наз - контактной разностью потенциалов

Собств эл поле явл торм для основных носителей заряда и ускор для неосновных. Электроны p-области и дырки n-области, со­вершая тепле движение, попадают в пределы дифф эл поля, увлекаются им и перебрасы­ваются в противопол области, образуя ток дрейфа, или ток проводимости.

Классификация п/п диодов производится по следующим признакам:

методу изготовления перехода: сплавные, диффузионные, планарные, точечные, диоды Шоттки и др.; материалу: германиевые, кремниевые, арсенидо-галлиевые и др.;

- физическим процессам, на использовании которых основана работа диода: туннельные, лавинно-пролетные, фотодиоды, светодиоды. диоды Ганна др.;

- назначению: выпрямительные, универсальные, импульс­ные, стабилитроны, детекторные, параметрические, смеситель­ные, СВЧ-диоды

 

Выпрямительными диоды, предн для преобр перем напр пром час­тоты в пост. Основой диода является обыч­ный p-n переход. В практ случаях p-n переход диода имеет достаточную площадь для того, чтобы обеспечить большой прямой ток. Для получения больших обратных напр ди­од обычно выпол из высокоомного материала. Осн параметрами, характ выпрям диоды максимальный прямой ток Iпр max; падение напряжения на диоде при заданном значении прямого тока Iпр (Uпр » 0.3...0,7 В для германиевых диодов и Uпр » 0,8...1,2 В -для кремниевых); максимально допустимое постоянное обратное напряже­ние диода Uобр max ;обратный ток Iобр при заданном обратном напряжении Uобр .барьерная емкость диода при подаче на него обратного напр некот величины;- диапазон частот, в кот возможна работа диода без сущ снижения выпр тока; рабочий диапазон температур (германиевые диоды работают в диапазоне -60...+70°С, кремниевые - в диапазоне -60...+150°С, что объясняется малыми обратными токами кремниевых диодов).Выпре диоды обычно подразд на диоды ма­лой, средней и большой мощности, рассчитанные на выпрямленный ток до 0.3, от 0,3 до 10 и свыше 10 А Для работы на высоких напряжениях (до 1500 В) предназначе­ны выпрям столбы, предст собой послед соед p-n переходы, конструктивно объед в одном корпусе. Выпускаются выпр матрицы и блоки, имеющие в одном корпусе по четыре или восемь диодов, соед по мостовой схеме выпрямителя и имеющие Iпр max до 1 А и Uo6p max до 600 В.

При протекании больших прямых токов Iпр и опред паде­нии напряжения на диоде Uпp B нем выделяется большая мощность. Для отвода данной мощности диод должен иметь большие размеры p-n перехода, корпуса и выводов. Для улучш теплоотвода ис­поля радиаторы или различные способы принудительного охлаждения Среди выпрямительных диодов следует выделить особо диод с барьером Шоттки. Этот диод характеризуется высоким быстродейст­вием и малым падением напряжения (Uпp < 0,6 В). К недостаткам ди­ода следует отнести малое пробивное напряжение и большие об­ратные токи.

Стабилитроны и стабисторы Стабилитроном называется п/п диод, на об­ратной ветви ВАХ которого имеется участок с сильной зависимо­стью тока от напряжения (рисунок 2.2), т.е. с большим значением крутиз­ны DI/DU (DI= Icт max - Iст min). Если такой участок соответствует прямой ветви ВАХ, то прибор называется стабистором. Стабилитроны используются для соз­дания стабилизаторов напряжения. Напр стабилизации Uст равно напр эл пробоя p-n перехода при некотором заданном токе стабилиза­ции Iст (рисунок ). Стабил свойства ха­р дифф со­пр стабилитрона rд = DU/DI, кот должно быть возможно меньше. К параметрам стабилитрона относятся: напряжение стабилизации Ucт, мин и максимальный токи стабилизации Iст min Iст max.

Варикапом наз п/п диод, исп в качестве эл упр емкости с достаточно высокой добр в диапазоне рабочих частот. В нем испя свойство p-n-перехода изменять барьерную емкость под д-м вн напр Осн параметры варикапа: номин емкость СН при зад ном напр UН (обычно 4 В ), максимальное обратное напряжение Uобр max и добротность Q.

Расчет характеристикАД. Рассчитать сечение токопров проводов j=3 А/мм2.

РН, кВт UH, B nH, об/мин η, % cosφн ΔU, % Uсети, В
45,0 220/380 91,0 0,87 6,5 1,2 2,0

; ;

UН=220B; UЛ=220B; UН= UЛ n была наиболее близкой nH=980

P
n, об/мин

Итак n=1000 об/мин.

2.7 В промежутке n є (nкр;nH) выберем три произвольных значения

n1=940 об/мин; n2=965 об/мин; n3=970 об/мин;