á 2024/06/14 1,054

Núverandi skilarrásir og árangursrík notkun skiljunarformúlunnar

Rannsóknir á rafrásum, einkum gangverki straums og spennudreifingar í samhliða stillingum, er hornsteinn rafmagnsverkfræði og eðlisfræði.Þessi grein kannar ranghala samhliða hringrásar með áherslu á grundvallarreglurnar sem stjórna dreifingu núverandi milli ýmissa greina.Með ítarlegri athugun á núverandi skiljureglu (CDR) og samanburði hennar við spennuskiptaregluna lýsir þessi umræða upp á því hvernig verkfræðingar og tæknimenn nýta þessar meginreglur til að hanna og greina rafrásir á skilvirkan hátt.Með því að beita stærðfræðilegum líkönum, hagnýtum dæmum og fræðilegum ramma leitast greinin til að veita yfirgripsmikinn skilning á því hvernig núverandi skiptir í samsíða hringrásum og afleiðingum þessara sviða í hagnýtum forritum, allt frá því að hanna öruggari rafkerf til að hámarka virkni hringrásar.

Vörulisti

Mynd 1: Núverandi hlutföll í hringrásum

Greina straumhlutföll í rafrásum

Samhliða hringrás skiptir straumurinn á milli ýmissa greina sem byggjast á viðnám hverrar greinar.Þetta hugtak líkist spennuskiptum en á við um strauma í staðinn.Straumurinn sem streymir í gegnum hvaða viðnám sem er í hringrásinni, svo sem R1 samanborið við R3, heldur fast hlutfall, jafnvel þó að spennuspennan breytist.Til dæmis, ef straumurinn í gegnum R1 er alltaf tvöfalt hærri en R3, er þetta hlutfall stöðugt óháð sveiflum í uppsprettunni.Þessi fyrirsjáanlega hegðun skýrist með lögum Ohm, sem segir að straumurinn í gegnum viðnám í samhliða hringrás sé öfugt í réttu hlutfalli við mótstöðu hans.

Samhliða hringrásir þjóna sem núverandi skiptir og skiptir heildarstraumnum frá uppruna í hluta sem eru öfug tengdir viðnámunum.Þetta er hægt að tjá stærðfræðilega sem
hvarer straumurinn í gegnum viðnámOg er stöðug spenna yfir alla samhliða hluti.Þetta samband sýnir að núverandi skipting í samhliða hringrás fer ekki aðeins eftir viðnámsgildum heldur einnig af meginreglunni um núverandi náttúruvernd, sem ræður því að heildarstraumurinn sem fer í mótum jafngildir heildarstraumnum sem skilur hann eftir.

Mynd 2: Núverandi skiljuformúla

Ná tökum á núverandi skiljuformúlu

Núverandi skiljuformúla er grundvallarhugtak í rafmagnsverkfræði til að greina straumstreymi í samsíða viðnámsrásum.Það sýnir að straumurinn í gegnum hvaða grein sem er í samsíða hringrás er öfugt í réttu hlutfalli við viðnám þeirrar greinar, samanborið við heildarþol allra greina.Þetta hjálpar til við að einfalda ferlið við að ákvarða hvernig straumi dreifist á milli mismunandi ferla í hringrás.

Til að tjá þetta megindlega er straumurinn í gegnum viðnám í samsíða hringrás reiknaður með:

Hér, er heildarstraumurinn sem kemur inn í samhliða netið, er samsvarandi viðnám samhliða netsins ogtáknar viðnám hverrar greinar., Reiknuð með:

Þessi formúla er nauðsynleg fyrir verkfræðinga og tæknimenn vegna þess að hún gerir þeim kleift að spá fyrir um strauminn í hvaða útibúi samsíða hringrásar án þess að mæla spennuna yfir hvern íhlut.Fyrir utan að einfalda útreikninga hjálpar það að hanna hringrásir með viðeigandi núverandi einkenni.Þessi hagræðing er kraftmikil til að auka afköst kerfa eins og aflgjafa og tryggja öryggi með því að tryggja að íhlutir starfi innan núverandi marka.

Mynd 3: Núverandi skilju- og spennuskiljunarformúlur

Samanburður á núverandi skiljuformúlu samanborið við spennuskiptaformúlu

Að skilja muninn og líkt á milli spennu og núverandi skiljajöfnur getur hjálpað til við að koma í veg fyrir mistök eins og að beita ónæmishlutföllum ranglega.Báðar formúlurnar dreifa heildarinntaki (straumi eða spennu) yfir íhluti út frá viðnám þeirra, en þær starfa við mismunandi aðstæður og nota mismunandi aðferðir við viðnám.

Núverandi skiljuformúla er notuð í samsíða hringrásum til að finna strauminn í gegnum tiltekna grein.Það sýnir að straumurinn í útibúi er öfugt í réttu hlutfalli við viðnám hans samanborið við heildar samsíða mótstöðu.Þetta þýðir að útibú með lægri viðnám mun bera hærra hlutfall af heildstraumnum.Spennuskiljunarformúlan á við um röð hringrásar og reiknar spennuna yfir ákveðinn íhlut.Það bendir til þess að spenna yfir íhlut sé í réttu hlutfalli við viðnám hans samanborið við heildarþolið.Þess vegna munu íhlutir með hærri viðnám hafa stærri hlut af heildar spennufallinu.

Báðar formúlurnar búa til hlutföll á lykli, minna en ein, sem varpa ljósi á virkni þeirra sem skiljara.Þeir skiptu inntaki (straumi eða spennu) í minni, hlutfallslega hluta frekar en að auka gildin.Að bera kennsl á hvort hringrás er í röð eða samsíða er nauðsynleg til að nota rétta formúlu.Þessi aðgreining ákvarðar hvernig inntakinu er skipt - hækkandi meðal samsíða slóða eða spennu meðfram röð.

Að kanna notkun núverandi skilja í rafmælingu

Núverandi skiljunaraðilar eru nauðsynlegir í rafmælingum, sem gerir kleift að ná nákvæmri stjórnun á straumstreymi til að mæla rafmagnsnotkun nákvæmlega.Þessar hringrásir þurfa oft að beina tilteknu broti af straumnum í gegnum viðkvæmt tæki, sem er náð með því að nota shunt viðnám reiknað með núverandi skiljuformúlu.

Hugleiddu rafmagnsmælir sem hannaður er til að mæla stóra strauma sem staðalstæki geta ekki sinnt beint.Með því að setja shunt viðnám samhliða mælibúnaðinum tryggir núverandi skiljuformúla að aðeins öruggt, fyrirfram ákveðið brot af straumnum rennur í gegnum mælinn.

Útreikningurinn felur í sér að velja shunt viðnám gildi sem, ásamt viðnám mælisins, skiptir straumnum á viðeigandi hátt.Hér, er heildarstraumurinn,er viðnám mælisins og er mótspyrna shunt viðnámsins.Með því að velja vandlega , verkfræðingar geta stjórnað straumnum sem flæðir í gegnum mælinn og tryggt að hann sé áfram innan öruggra rekstrarmörk en gefin eru nákvæm gögn fyrir heildarútreikninga á orku notkun.

Mynd 4: Regla núverandi skilja

Ítarlegar aðferðir til að nota núverandi skiljureglu í útreikningum

Útreikningur á núverandi dreifingu í samsíða hringrásum með því að nota núverandi skiljureglu (CDR) krefst kerfisbundinnar nálgunar til að tryggja nákvæmni og áreiðanleika.

Skref 1: Staðfestu stillingar hringrásar

Staðfestu fyrst að hringrásinni sé raðað samhliða.CDR á aðeins við um samsíða hringrás þar sem spenna yfir alla íhluti er sú sama, en straumarnir geta verið breytilegir út frá viðnámsgildum.

Skref 2: Ákveðið heildarstraum

Næst skaltu bera kennsl á heildarstrauminn sem kemur inn í samhliða hringrásina.Þetta er hægt að mæla beint úr tilraunagögnum eða fengin með lögum OHM.Ef lög Ohm notar skaltu reikna heildarstrauminn með því að deila heildarspennunni með samsvarandi viðnám hringrásarinnar.

Skref 3: Reiknaðu samsvarandi viðnám

Reiknið heildarviðnám samhliða útibúanna.Þetta er gert með því að finna gagnkvæmni summan af gagnkvæmni allra einstaka viðnáms:

Skref 4: Reiknið straum fyrir hverja grein

Notaðu CDR uppskriftina fyrir hverja útibú í hringrásinni til að ákvarða einstaka strauma:hvarer viðnám útibúsins sem er greind.

Skref 5: Endurtaktu fyrir margar greinar

Ef hringrásin er með margar greinar skaltu endurtaka útreikninginn fyrir hvern og einn.Gakktu úr skugga um að öll viðnám og straumar séu reiknuð nákvæmlega.

Skref 6: Staðfestu og staðfestar

Að lokum, staðfestu útreikningana með því að athuga að summan af straumunum í öllum greinum jafngildir heildarstraumnum sem fer inn í hringrásina.Þetta er í takt við meginregluna um varðveislu straumsins.Að auki, staðfestu fyrirhugaðar pólarar og núverandi leiðbeiningar til að koma í veg fyrir villur í mælingu eða túlkun.

Flokkun horfur til að beita núverandi skiljureglu í hringrásarhönnun

Núverandi skilaregla (CDR) er nauðsynleg til að fá nákvæma núverandi dreifingu í ýmsum rafverkfræðiforritum og gegna verulegu hlutverki í skilvirkri hringrásarhönnun og stjórnun.Það er sérstaklega dýrmætt við meðhöndlun misjafnrar hleðslu í samsíða hringrásum, þar sem það veitir nákvæmar spár um straumstreymi í hverri grein.Þetta tryggir að íhlutir séu rétt metnir og geti séð um sérstaka strauma sína án þess að hætta sé á ofhleðslu, sem er alvarlegt í hringrásum með greinar sem upplifa mismunandi straumálag.Að auki er CDR lykilhlutverk í að stjórna afldreifingu í hringrásum þar sem ofhitnun gæti valdið skemmdum, sem hjálpar til við stöðugleika og skilvirkni hágæða forrita eins og aflgjafaeininga og mótorstjórnunarkerfi.

CDR hefur einnig kosti í flóknum hringrásum með mörgum greinum.Það gerir verkfræðingum kleift að skilja hvernig straumur dreifist á ýmsar slóðir, sem er gagnlegt til að hámarka skipulag hringrásar og velja viðeigandi íhluti.Þessi djúpa innsýn hjálpar til við að tryggja að hver hluti hringrásarinnar starfar innan öruggra marka, nauðsyn á hönnunarstiginu, viðhaldi og úrræðaleit.Á heildina litið stuðlar getu CDR til að spá og stjórna straumum verulega að áreiðanleika og öryggi rafkerfa.

Mynd 5: Viðnámsstraumur

Hönnun og virkni viðnáms straumskipta

Viðnám straumskipta er grundvallaratriði í rafmagnsverkfræði og sýnir hvernig straumar dreifast í samhliða uppsetningum.Þessar hringrásir fela venjulega í sér tvo eða fleiri viðnám samhliða, sem hver og einn fær hluta af heildarinntakstraumnum, sem síðan sameinast við afturpunktinn að upprunanum.

Virkni byggð á lögum Kirchhoff og Ohm

Rekstur viðnáms núverandi skilja treystir á núverandi lög Kirchhoff, þar sem segir að heildarstraumurinn sem kemur inn í mótum jafngildir heildarstraumnum sem skilur það eftir.Þetta tryggir að summan af straumum í gegnum hverja samsíða leið er jafngildir upphafsstraumnum sem fer inn í hringrásina.

Lög Ohm eru einnig mikilvæg í þessum hringrásum og veita aðferðina til að reikna strauminn í gegnum hverja viðnám.Þar sem spenna yfir alla viðnám í samhliða hringrás er stöðug, gera lög Ohm kleift að auðvelda útreikning á straumnum í hverri grein: hvarV er spenna yfir viðnámunum og R_x er viðnám tiltekinnar greinar.

Viðnámsstraumsrásir eru einföld dæmi um núverandi skiptingu.Hagnýtt er þörf á því að greina hvernig á að stjórna þessum straumum til að hanna hringrás sem krefst nákvæmra straumstigs í gegnum ýmsa íhluti.Til dæmis, í kerfum þar sem mismunandi íhlutir þurfa sérstök straumstig til að virka sem best, getur viðnámsstraumur skipt réttu straumum út frá viðnámsgildum.

Að skilja núverandi skiptingu með leiðni

Skilvirk leið til að greina núverandi skilrunarrásir er með því að nota leiðni í stað viðnáms.Leiðni, gagnkvæm viðnám, einfaldar ferlið við að skilja núverandi dreifingu í samsíða viðnámsrásum.

Leiðni í samhliða hringrásum

Í samsíða hringrásum er það einfalt að reikna heildarleiðni.Heildar leiðniG_Alls er summan af leiðni hvers samsíða viðnáms: hvareru leiðni samsíða viðnámanna.

Útreikningur strauma með leiðni

Þegar þú þekkir heildarleiðni verður auðveldara að finna strauminn í gegnum hverja grein.Strauminn I_xÍ útibúi með leiðniG_x er gefið af:

Þessi formúla gerir kleift að reikna út greiningarstrauma með leiðni og komast framhjá nauðsyn þess að reikna fyrst samsvarandi viðnám og beita síðan hefðbundinni núverandi skiljureglu.

Notkun leiðni er sérstaklega gagnleg í flóknum hringrásum þar sem útreikningur einstaklinga og heildarviðnám getur verið leiðinlegur.Að umbreyta viðnám við leiðni einfaldar fjárhæðirnar, gera núverandi útreikninga beinari og draga úr mögulegum villum.Að nota leiðni fyrir núverandi deild eykur sveigjanleika og skilvirkni greiningar á hringrás.

Hvernig á að beita núverandi skilrunarreglu með leiðni

Með því að nota leiðni til að beita núverandi skiljureglu veitir skýrari leið til að greina núverandi flæði í samsíða hringrásum.Þessi aðferð er í takt við eiginleika rafleiðni og býður upp á leiðandi tök á því hvernig straumar dreifast um mismunandi greinar.

Í samanburði við hefðbundnar ónæmisaðferðir, með því að nota leiðni einfaldar núverandi útreikninga á dreifingu.Í þessari nálgun er leiðni hverrar greinar í tölunni og undirstrikar að hærri leiðni (lægri viðnám) leiðir til hærri straumstreymis.Straumurinn í gegnum hvaða grein sem er í samhliða hringrás er gefin með:

Hér,G_x er leiðni útibúsins,G_Alls er summan af leiðni allra útibúa ogI_Alls er heildarstraumurinn sem kemur inn í hringrásina.Þessi leiðni byggð aðferð veitir skýrari mynd af straumstreymi í hringrásum með mörgum samsíða slóðum.Það er sérstaklega gagnlegt í flóknum kerfum, þar sem leiðni gildi mæla beint hversu auðveldlega straumur rennur í gegnum hvern íhlut.

Lykilatriði til að nýta núverandi skilrunarreglu

Núverandi skiljuregla er lykilatriði til að greina straumstreymi í flóknum rafrásum, sérstaklega í samsíða greinum með mörgum viðnámum.Þessari reglu er þörf til að ákvarða einstaka strauma í gegnum hverja viðnám, sérstaklega í flóknum netum þar sem bein mæling er krefjandi eða óframkvæmanlegt.

Samhliða viðnám: Þessi regla er sérstaklega hönnuð fyrir samhliða fyrirkomulag viðnáms.Til dæmis, í hringrás þar sem viðnám R1 og R2 eru samhliða, er heildarstraumurinn sem kemur inn í hnútinn sem deilt er um R1 og R2 skiptingu á milli þeirra öfugt í réttu hlutfalli við viðnám þeirra.Þessi skipting einfaldar að reikna strauma í hverri grein, sem gerir hringrásagreiningu skilvirkari og áreiðanlegri fyrir ýmis forrit, frá grunn rafeindatækni til háþróaðra verkfræðikerfa.

Samræmd spennukröfu: Lykilástand til að beita núverandi skiljureglu er að hafa sömu spennu yfir hverri samsíða grein.Þessi samræmda spenna tryggir nákvæma útreikninga, miðað við sams konar spennu fyrir hvern viðnám.Ef það eru spennu misræmi, geta breytingar á hringrásum eins og umbreytingum uppruna - að breyta spennuuppsprettum við samsvarandi núverandi uppsprettur og öfugt - krafist til að endurheimta aðstæður sem henta fyrir núverandi skiljureglu.

Takmörkun á línulegum íhlutum: Núverandi skiljuregla virkar aðeins með línulegum íhlutum sem fylgja lögum Ohm, sem þýðir að straumurinn í gegnum hluti er í réttu hlutfalli við spennuna yfir hann og öfugt í réttu hlutfalli við mótstöðu hans.Þessi regla á ekki við um ólínulega þætti eins og díóða eða smára, þar sem viðnám er breytilegt með beittu spennunni.Fyrir hringrás með slíkum þáttum þurfa sérfræðingar aðrar aðferðir sem eru sniðnar að ólínulegum einkennum, svo sem línuleg greining eða sérhæfður uppgerð hugbúnaðar.

Stöðugt ástand: Núverandi skilrunarregla gerir ráð fyrir að hringrásin sé í stöðugu ástandi, þar sem öll spenna og straumar eru áfram stöðugir með tímanum.Þetta ástand er marktækt vegna þess að tímabundin fyrirbæri - eins og að kveikja eða slökkva á íhlutum - geta valdið tímabundnum sveiflum í straumi eða spennu, hugsanlega skekkja greininguna.Við kraftmiklar aðstæður eru lengra komnar aðferðir, svo sem mismunadreifingarmyndun eða umbreytingar á Laplace, betur til þess fallnar að fanga og greina tímabundna hegðun, sem veitir nákvæma skilning á tímabundinni gangverki hringrásarinnar.

Að kanna núverandi skiljureglu yfir ýmsar sviðsmyndir

Núverandi skiljuregla er mikið notuð í ýmsum raunverulegum atburðarásum, allt frá einföldum hringrásum með tveimur viðnámum fyrir flókin kerfi með mörgum viðnámum og aflgjafa.Þessi dæmi sýna hvernig reglan tryggir árangursríka og skilvirka hringrás.

Mynd 6: Grunn tveggja ónæmisrás

Hugleiddu einfalda samsíða hringrás með samtals 10 amper sem streymir í hnút og klofnar á milli tveggja viðnáms,
Núverandi skiljuregla reiknar strauminn í gegnum hvern viðnám á eftirfarandi hátt:

Þetta dæmi sýnir hvernig straumi er skipt hlutfallslega byggt á viðnámsgildum, með lægri viðnám sem dregur meira straum.

Mynd 7: Flókin fjölþætta hringrás

Fyrir flóknari atburðarás skaltu íhuga hringrás með mörgum viðnámum og samtals 15 amper.Viðnám
eru tengdir samhliða.Notkun núverandi skilrunarreglu:

Straumurinn í gegnum hverja viðnám er að finna með:

Þessi útreikningur sýnir hvernig mismunandi viðnám hafa áhrif á núverandi dreifingu.

Áhrif núverandi skilja í nútíma rafeindakerfi

Núverandi skilar gegna ríkjandi hlutverki í ýmsum forritum innan rafeindatækni og rafmagnsverkfræði.Þeir eru nauðsynlegir fyrir virkni, allt frá hlutdrægni í hluti til eftirlits kerfisins.

Mynd 8: Biasing Transistors í rafrásum

Núverandi skiljunaraðilar eru nauðsynlegir til að hlutdræga smára.Með því að deila straumnum sem streymir í grunninn í smári, hjálpa þeir að setja rekstrarstað sinn á virka svæðið.Þetta tryggir stöðugan árangur magnara og skilvirka skiptingu í stafrænum hringrásum.

Mynd 9: Núverandi dreifing aflgjafa

Í aflgjafa hringrásum dreifir núverandi skiljunarstraumur núverandi milli ýmissa íhluta á öruggan og skilvirkan hátt.Þetta kemur í veg fyrir ofhleðslu íhluta og viðheldur stöðugum framleiðsluspennu við mismunandi álagsskilyrði og eykur áreiðanleika og skilvirkni aflgjafa.

Mynd 10: Núverandi skynjunarkerfi

Núverandi skiljunaraðilar eru óyggjandi í núverandi skynjunarforritum.Þeir beina viðráðanlegu magni af straumi í gegnum skynjara, sem er yfirmaður í miklum straumum umhverfi eins og vélknúin stjórnkerfi.Að mæla lítinn, hlutfallslegan straum gerir nákvæmlega kleift að fylgjast með og stjórna kerfinu.

Mynd 11: Breyting á spennu til núverandi

Í umbreytingarferlum spennu-til-strauma stilla núverandi skiljunarstraumur framleiðsla straumur byggður á tiltekinni inntaksspennu.Þetta er lykillinn í viðmóti transducer, þar sem þarf að breyta skynjara merki í straum fyrir flutning á langri fjarlægð án þess að missa heiðarleika merkja.

Mynd 12: Dreifing merki í rafrænu kerfum

Núverandi skiljunaraðilar dreifa einnig merkjum innan rafrænna kerfa og tryggja að merkjum sé deilt á milli samhliða ferla með lágmarks tapi eða röskun.

Niðurstaða

Rannsóknir á núverandi hlutföllum og núverandi skiljuregla í samsíða hringrásum skýrir grundvallarþátt rafmagnsverkfræði með víðtækum forritum.Með því að skilja hvernig straumur er dreift yfir mismunandi greinar út frá viðnám þeirra geta verkfræðingar hannað hringrásir sem eru bæði duglegar og öruggar.Tæknilegar meginreglur sem fjallað er um, svo sem lög Ohm og núverandi lög Kirchhoff, eru ekki bara fræðileg smíði heldur eru lykilatriði fyrir hagnýt forrit, svo sem í hlutdrægni smára, hönnun aflgjafa og útfærslu í núverandi skynjunaraðferðum.

Algengar spurningar [FAQ]

1. Hver er formúlan fyrir núverandi skilju þétti?

Í hringrás sem inniheldur þétta er núverandi skiljuregla byggð á viðnám (sem eru háð tíðni vegna þétta sem hafa tíðniháð viðbrögð).Formúlan fyrir strauminn í gegnum þétti í samhliða neti er:

Hvar Ier heildarstraumurinn sem kemur inn í netiðZ_C. er viðnám þéttarins og Z_Allser samsvarandi viðnám samhliða netsins.

2. Hvað er spennuskil og straumskilningur í hringrás?

Spenna skilur er hringrás sem gefur út brot af innspennu þess yfir tiltekið álag.Það samanstendur venjulega af tveimur viðnámum í röð, með framleiðsluspennunni tekin yfir einn þeirra.

Núverandi skilningur er stilling þar sem komandi straumur klofnar í margar slóðir í hringrás með mismunandi greinum sem hafa viðnám þeirra.Dreifing straumsins fer eftir viðnám hverrar greinar.

3. Hver er stærðfræðileg tjáning núverandi skilrunarrásar?

Fyrir grunnstraumsskilrunarrás með tveimur greinum sem hafa viðnámZ₁ Og Z₂ strauminn í gegnumZ₁ er gefið af:

Þessi formúla gildir um hvaða óvirkan hluti sem er (viðnám, þéttar, inductors), aðlaga viðnám á viðeigandi hátt.

4. Hvernig á að leysa fyrir núverandi?

Til að leysa fyrir straum í hringrás notarðu venjulega lög Ohm,
hvarV er spenna,I er straumurinn og R er viðnám.Í flóknari hringrásum gætirðu notað núverandi lög Kirchhoff (KCL) og spennulög Kirchhoff (KVL) ásamt viðnámsgildum fyrir þétta og inductors ef það er til staðar.

5. Hver er reglan um spennu og straum í hringrás?

Lög Ohm eru grundvallaratriði til að skilja tengsl í rafrásum, þar sem fram kemur að straumurinn í gegnum leiðara milli tveggja punkta sé í beinu hlutfalli við spennuna yfir tvö stig og öfugt í réttu hlutfalli við viðnám.

Núverandi lög Kirchhoff (KCL) segja að heildarstraumurinn sem kemur inn í mótum verði að jafna heildarstrauminn sem yfirgefur mótum.

Spennulög Kirchhoff (KVL) segja að summan af rafmöguleikum á hverju lokuðu neti sé núll.