विद्युत सर्किट में क्षणिक प्रक्रियाएं
क्षणिक प्रक्रियाएं असामान्य नहीं हैं और न केवल विद्युत परिपथों की विशेषता हैं। भौतिकी और प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों से कई उदाहरण दिए जा सकते हैं जहाँ ऐसी घटनाएँ घटित होती हैं।
उदाहरण के लिए, एक कंटेनर में डाला गया गर्म पानी धीरे-धीरे ठंडा हो जाता है और इसका तापमान प्रारंभिक मान से परिवेश के तापमान के बराबर संतुलन मान में बदल जाता है। आराम की स्थिति से लाया गया एक पेंडुलम अवमंदन दोलन करता है और अंततः अपनी मूल स्थिर स्थिति में लौट आता है। जब एक विद्युत मापने वाला उपकरण जुड़ा होता है, तो उसकी सुई, स्केल के संबंधित विभाजन पर रुकने से पहले, स्केल पर इस बिंदु के आसपास कई दोलन करती है।
इलेक्ट्रिक सर्किट का स्थिर और क्षणिक मोड
में प्रक्रियाओं का विश्लेषण करते समय इलेक्ट्रिक सर्किट्स आपको ऑपरेशन के दो तरीकों का सामना करना चाहिए: स्थापित (स्थिर) और क्षणिक।
निरंतर वोल्टेज (वर्तमान) के स्रोत से जुड़े विद्युत सर्किट का स्थिर मोड एक ऐसा तरीका है जिसमें सर्किट की अलग-अलग शाखाओं में धाराएं और वोल्टेज समय के साथ स्थिर होते हैं।
एक वैकल्पिक चालू स्रोत से जुड़े एक विद्युत परिपथ में, स्थिर स्थिति को शाखाओं में धाराओं और वोल्टेज के तात्कालिक मूल्यों की आवधिक पुनरावृत्ति की विशेषता है... स्थिर मोड में सर्किट के संचालन के सभी मामलों में, जो सैद्धांतिक रूप से जारी रह सकता है अनिश्चित काल तक, यह माना जाता है कि सक्रिय सिग्नल (वोल्टेज या करंट) के पैरामीटर, साथ ही सर्किट की संरचना और इसके तत्वों के पैरामीटर नहीं बदलते हैं।
स्थिर मोड में धाराएं और वोल्टेज बाहरी प्रभाव के प्रकार और विद्युत लक्ष्य के मापदंडों पर निर्भर करते हैं।
एक क्षणिक मोड (या एक क्षणिक प्रक्रिया) एक ऐसी विधा कहलाती है जो विद्युत परिपथ में एक स्थिर अवस्था से दूसरे में संक्रमण के दौरान होती है, जो किसी तरह पिछले एक से भिन्न होती है, और इस मोड के साथ आने वाले वोल्टेज और धाराएँ - क्षणिक वोल्टेज और धाराएं... सर्किट की स्थिर स्थिति में बदलाव बाहरी संकेतों को बदलने के परिणामस्वरूप हो सकता है, जिसमें बाहरी प्रभाव के स्रोत को चालू या बंद करना शामिल है, या यह सर्किट में ही स्विच करने के कारण हो सकता है।
एक विद्युत परिपथ का स्विचिंग - विद्युत परिपथ के तत्वों के विद्युत कनेक्शन को बदलने की प्रक्रिया, एक अर्धचालक उपकरण को डिस्कनेक्ट करना (GOST 18311-80)।
ज्यादातर मामलों में, सैद्धांतिक रूप से यह मानने की अनुमति है कि स्विचिंग तत्काल होती है, यानी सर्किट में विभिन्न स्विच अधिक समय लिए बिना किए जाते हैं। आरेखों में स्विचिंग प्रक्रिया को आमतौर पर स्विच के पास एक तीर द्वारा दिखाया जाता है।
वास्तविक परिपथों में क्षणिक प्रक्रियाएं तेज होती हैं... उनकी अवधि एक सेकंड के दसवें, सौवें और अक्सर लाखवें हिस्से में होती है। अपेक्षाकृत कम, इन प्रक्रियाओं की अवधि कुछ सेकंड तक पहुंचती है।
स्वाभाविक रूप से, यह सवाल उठता है कि क्या आमतौर पर इतनी छोटी अवधि के क्षणिक शासनों को ध्यान में रखना आवश्यक है। उत्तर केवल प्रत्येक विशिष्ट मामले के लिए दिया जा सकता है, क्योंकि विभिन्न परिस्थितियों में उनकी भूमिका समान नहीं होती है। पल्स सिग्नल के प्रवर्धन, गठन और रूपांतरण के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों में उनका महत्व विशेष रूप से महान है, जब विद्युत सर्किट पर काम करने वाले संकेतों की अवधि क्षणिक मोड की अवधि के अनुरूप होती है।
जब वे रेखीय परिपथ से गुजरते हैं तो ट्रांजिस्टर दालों के आकार को विकृत कर देते हैं। स्वचालन उपकरणों की गणना और विश्लेषण जहां विद्युत सर्किट की स्थिति में निरंतर परिवर्तन होता है, क्षणिक मोड को ध्यान में रखे बिना अकल्पनीय है।
कई उपकरणों में, क्षणिक प्रक्रियाओं की घटना आम तौर पर अवांछनीय और खतरनाक होती है। इन मामलों में क्षणिक मोड की गणना संभव ओवरवॉल्टेज और वर्तमान वृद्धि को निर्धारित करना संभव बनाती है, जो स्थिर वोल्टेज और धाराओं की तुलना में कई गुना अधिक हो सकती है। तरीका। यह महत्वपूर्ण अधिष्ठापन या उच्च समाई वाले सर्किट के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
संक्रमण प्रक्रिया के कारण
आइए एक स्थिर मोड से दूसरे में संक्रमण के दौरान विद्युत परिपथों में होने वाली घटनाओं पर विचार करें।
हम गरमागरम दीपक को एक श्रृंखला सर्किट में शामिल करते हैं जिसमें एक प्रतिरोधक R1, एक स्विच B और एक स्थिर वोल्टेज स्रोत E होता है।स्विच बंद होने के बाद, दीपक तुरंत प्रकाश करेगा, क्योंकि फिलामेंट का ताप और इसकी चमक में वृद्धि आंख के लिए अदृश्य है। सशर्त रूप से, यह माना जा सकता है कि ऐसे सर्किट में स्थिर धारा Azo =E / (R1 + Rl) के बराबर होती है, यह लगभग तुरंत स्थापित हो जाती है, जहाँ Rl — दीपक के फिलामेंट का सक्रिय प्रतिरोध।
ऊर्जा स्रोतों और प्रतिरोधों से युक्त रैखिक परिपथों में, संग्रहित ऊर्जा में परिवर्तन से जुड़े क्षणिक बिल्कुल नहीं होते हैं।
चावल। 1. क्षणिक प्रक्रियाओं को चित्रित करने के लिए योजनाएँ: प्रतिक्रियाशील तत्वों के बिना एक सर्किट, बी - एक प्रारंभ करनेवाला के साथ सर्किट, एक संधारित्र के साथ सी - सर्किट।
प्रतिरोध को L कुंडली से बदलें जिसका अधिष्ठापन पर्याप्त रूप से बड़ा हो। स्विच बंद करने के बाद, आप देख सकते हैं कि लैम्प की चमक धीरे-धीरे बढ़ रही है। इससे पता चलता है कि एक कुंडली की उपस्थिति के कारण परिपथ में धारा धीरे-धीरे अपने स्थिर अवस्था मान तक पहुंच जाती है। मैं'के बारे में =ई / (आरडीए से + आरएल), जहां आरके - कॉइल वाइंडिंग का सक्रिय प्रतिरोध।
अगला प्रयोग एक सर्किट के साथ किया जाएगा जिसमें निरंतर वोल्टेज, प्रतिरोधों और एक संधारित्र का एक स्रोत होता है, जिसके साथ हम एक वोल्टमीटर (चित्र 1, सी) को जोड़ते हैं। यदि संधारित्र की क्षमता काफी बड़ी है (कई दसियों माइक्रोफ़ारड) और प्रत्येक प्रतिरोधों R1 और R2 में कई सौ किलो-ओम का प्रतिरोध है, तो स्विच बंद करने के बाद, वाल्टमीटर की सुई सुचारू रूप से विचलित होने लगती है और उसके बाद ही कुछ सेकंड के बाद यह स्केल के उपयुक्त विभाजन पर सेट हो जाता है।
इसलिए, संधारित्र में वोल्टेज, साथ ही साथ सर्किट में वर्तमान, अपेक्षाकृत लंबी अवधि के लिए स्थापित होता है (इस मामले में मापने वाले उपकरण की जड़ता को ही उपेक्षित किया जा सकता है)।
अंजीर के सर्किट में एक स्थिर मोड की तात्कालिक स्थापना को क्या रोकता है। 1, बी, सी और संक्रमण प्रक्रिया का कारण?
इसका कारण बिजली के सर्किट के तत्व हैं जो ऊर्जा भंडारण में सक्षम हैं (तथाकथित प्रतिक्रियाशील तत्व): प्रारंभ करनेवाला (चित्र 1, बी) और संधारित्र (चित्र 1, सी)।
क्षमता C के एक संधारित्र के विद्युत क्षेत्र में एक वोल्टेज ti° C पर आवेशित ऊर्जा के बराबर है: W° C = 1/2 (Cu° C2)
चूँकि चुंबकीय ऊर्जा WL की आपूर्ति कॉइल iL और विद्युत ऊर्जा W° C - कैपेसिटर ti° C में वोल्टेज द्वारा निर्धारित की जाती है, तो सभी विद्युत परिपथों में, किन्हीं तीन कम्यूटेशनों में, दो बुनियादी प्रावधान देखे जाते हैं: कॉइल करंट और कैपेसिटर वोल्टेज वे तेजी से नहीं बदल सकते... कभी-कभी इन नियमों को अलग तरह से तैयार किया जाता है, अर्थात्: कॉइल फ्लक्स और कैपेसिटर चार्ज का संबंध केवल छलांग के बिना आसानी से बदल सकता है।
शारीरिक रूप से, संक्रमण मोड पूर्व-कम्यूटेशन मोड से पश्च-कम्यूटेशन मोड तक सर्किट की ऊर्जा स्थिति के संक्रमण की प्रक्रिया है। प्रतिक्रियाशील तत्वों वाले सर्किट की प्रत्येक स्थिर स्थिति विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की ऊर्जा की एक निश्चित मात्रा से मेल खाती है।एक नए स्थिर मोड में संक्रमण इन क्षेत्रों की ऊर्जा में वृद्धि या कमी के साथ जुड़ा हुआ है और एक क्षणिक प्रक्रिया की उपस्थिति के साथ होता है जो ऊर्जा आपूर्ति में परिवर्तन बंद होते ही समाप्त हो जाता है। यदि स्विचिंग के दौरान सर्किट की ऊर्जा स्थिति नहीं बदलती है, तो कोई संक्रमण नहीं होता है।
ए) सर्किट को चालू और बंद करना,
बी) शार्ट सर्किट व्यक्तिगत शाखाएं या श्रृंखला के तत्व,
ग) शाखाओं या सर्किट तत्वों आदि का वियोग या कनेक्शन।
इसके अलावा, क्षणिक तब होते हैं जब पल्स सिग्नल विद्युत सर्किट पर लागू होते हैं।