Импульс электрический : энциклопедия бсэ

Особенности монтажа

Как правило, установку теплового реле производят совместно с магнитным пускателем, который и осуществляет коммутацию и запуск электропривода. Однако существуют также и приборы с возможностью установки как отдельное устройство рядом на монтажной панели или DIN рейке, такие как ТРН и РТТ. Все зависит от наличия нужного номинала в ближайшем магазине, складе или в гараже в «стратегических запасах».

Наличие у теплового реле ТРН только двух входящих подключений не должно вас пугать, поскольку фазы три. Неподключенный провод фазы уходит с пускателя на двигатель, минуя реле. Ток в электродвигателе меняется пропорционально во всех трех фазах, поэтому контролировать достаточно любые две из них. Собранная конструкция, пускатель с теплушкой ТРН будет выгладить так: Или так с РТТ:

Рассмотрим схему из статьи в которой трехфазный двигатель вращается в одну сторону и управление включением осуществляется с одного места двумя кнопками СТОП И ПУСК.

Автомат включен и на верхние клеммы пускателя поступает напряжение. После нажатия на кнопку ПУСК, катушка пускателя А1 и А2 оказывается подключена к сети L2 и L3. В данной схеме используется пускатель с катушкой на 380 вольт, вариант подключения с однофазной катушкой 220 вольт ищите в нашей отдельной статье (ссылка выше).

Катушка включает пускатель и замыкаются дополнительные контакты No(13) и No(14), теперь можно отпустить ПУСК, контактор останется включенным. Данная схема называется «пуск с самоподхватом». Теперь для того чтобы отключить двигатель от сети необходимо обесточить катушку. Проследив по схеме путь тока, видим что это может произойти при нажатии СТОП или размыкании контактов теплового реле (выделен красным прямоугольником).

То есть, при возникновении внештатной ситуации, когда теплушка сработает, она разорвет цепь схемы и снимет пускатель с самоподхвата, обесточив двигатель от сети. При срабатывании данного устройства контроля тока, перед повторным запуском необходимо осмотреть механизм, для выяснения причины возникновения отключения, и не включать до ее устранения. Часто причиной срабатывания является высокая внешняя температура окружающего воздуха, данный момент необходимо учитывать при эксплуатации механизмов и их настройке.

Сфера применения в домашнем хозяйстве тепловых реле не ограничивается только самодельными станками и прочими механизмами. Правильно было бы использовать их в системе контроля тока насоса системы отопления. Специфика работы циркуляционного насоса в том, что на лопастях и улитке образуется известковый налет, который может стать причиной заклинивания мотора и выхода его из строя. Используя приведенные схемы подключения, можно собрать блок контроля и защиты насоса. Достаточно установить в цепи питания нужный номинал теплушки и подключить контакты.

Кроме того будет интересна схема подключения теплового реле через трансформаторы тока, для мощных двигателей, таких как насос системы водополива для дачных поселков или фермерских хозяйств. При установке трансформаторов в цепи питания, учитывается коэффициент трансформации, к примеру 60/5 это при токе через первичную обмотку в 60 ампер, на вторичной обмотке он будет равен 5А. Применение такой схемы позволяет сэкономить на комплектующих, при этом не потеряв в эксплуатационных характеристиках.

Как видно, красным цветом выделены трансформаторы тока, который подключены к реле контроля и амперметру для визуальной наглядности происходящих процессов. Трансформаторы подключены схемой звезда, с одной общей точкой. Такая схема не представляет из себя больших трудностей в реализации, поэтому вы можете самостоятельно ее собрать и подключить к сети.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно показывается процесс подключения теплового реле к магнитному пускателю для защиты электродвигателя:

Вот и все, что вы должны знать о подключении теплового реле своими руками. Как вы видите, монтаж не представляет особой сложности, главное правильно составить схему подсоединения всех элементов в цепи!

Будет интересно прочитать:

Как избавить себя от опасности

Сперва, конечно же, нужно выяснить причину «агрессивности» домашней утвари. Если дело в неисправности проводки, следует немедленно вызвать электрика. До его приезда лучше покинуть квартиру либо хотя бы надеть резиновые перчатки.

При слишком сухом воздухе рекомендуется чаще проводить влажную уборку помещений

Важно и не допускать, чтобы предметы в комнате покрывались пылю. Комфортный уровень влажности для дома составляет 50-60%

Дабы достичь его, можно и просто купить увлажнитель воздуха.

Ну а если дело в скоплении электричества, следует протирать все бытовые приборы специальными антистатическими салфетками

Не менее важно, чтобы на поверхности корпуса не оседала пыль

А вот с синтетическими вещами всё немного сложнее

Меры предосторожности с ними таковы:

Натуральные и синтетические ткани должны сушиться отдельно.
Нужно чаще применять специальный кондиционер для одежды и белья, работающий как антистатик.
Рекомендуется также регулярно увлажнять кожу, активно пользоваться лосьоном или кремом. При трении неизбежно возникает статическое электричество. Поэтому кожа должна быть увлажнённой и мягкой.
В конце концов, можно ежедневно использовать обычный спрей-антистатик.

Дифференцирующие цепи

Довольно часто в электронике вообще, а в импульсной в частности требуется преобразовать один вид импульсов в другой (например, прямоугольный преобразовать в треугольный). Для этой цели используют различные схемы, в основе которых простейшие RC- и RL-цепи. Такие цепи называются дифференцирующими и интернирующими цепями. Для начала рассмотрим дифференцирующие цепи, которые показаны на изображении ниже.

Своё название дифференцирующие цепи получили от того, что напряжение на выходе такой цепи пропорционально производной входного напряжения, а нахождение производной в математике называется дифференцирование. В случае RC-цепи напряжение снимается с резистора, а в случае RL-цепи – с индуктивности.

Простейшие

В настоящее время большинство дифференцирующих цепей основаны на RC-цепях, поэтому будем рассматривать их, но все основные выкладки соответствуют также и RL-цепям.

Рассмотрим, как дифференцирующая цепь будет реагировать на прямоугольный импульс. Прямоугольный импульс представляет собой как бы два скачка напряжения. Реакцию RC-цепи на скачкообразное изменение напряжения рассматривалась выше, а в случае прямоугольного импульса выходное напряжение с дифференцирующей цепи будет в виде двух коротких импульсов различной полярности, длительность которых соответствует 3τ = 3RC

и3τ = 3L/R , в случае RL-цепи.

Реакция дифференцирующей цепи на прямоугольный импульс. Из величины и формы выходного напряжения можно сделать вывод, что дифференциальные цепи вполне могут применяться для уменьшения длительности импульсов, что довольно часто применяется на практике и ранее такие цепи иногда называли укорачивающими.

Некоторые примеры применения импульсов

Одиночные импульсы

Разовые команды для управления каким-либо устройством (обычно прямоугольные)
Разовые сигналы, генерируемые устройством при наступлении какого-либо события

Периодические последовательности

Тактовые импульсы — для синхронизации событий в системе
Стробирующие импульсы — для периодического разрешения / запрета процессов
Пилообразные импульсы развёртки (в телевизорах, мониторах, радиолокаторах, осциллографах и т. д.)
Телевизионный синхросигнал — составляющая аналогового видеосигнала, предназначенная для синхронизации разверток передающего и приемного устройств.
Импульсы с образцовыми параметрами (амплитуда, длительность, частота и т. д.) на выходе калибраторов средств измерений
Стимулирующие импульсные сигналы для проверки работоспособности аппаратуры или её узлов
Стимулирующие сигналы, вырабатываемые медицинскими приборами

Непериодические последовательности

Импульсные сигналы измерительной информации
Псевдослучайные (хаотические) импульсные последовательности для тестирования аппаратуры или каналов связи

Одиночные посылки (серии)

Набор номера в импульсном телефонном аппарате
Коды идентификации, аутентификации для электронных замков и т. д.
Разовая информация в системах сигнализации

Последовательности посылок

Сигнал, представленный в цифровой форме в виде групп прямоугольных импульсов
Группы импульсов, непрерывно излучаемых импульсными радиомаяками
Посылки с время-импульсным кодированием в диалогах запросчик-ответчик в системах активной радиолокации и дальномерных каналах радионавигации

Видеоимпульсы

Аналоговый сигнал изображения в телевизорах, видеомагнитофонах, мониторах
Эхо-сигнал в приёмных устройствах радиолокаторов и импульсных дефектоскопов

Достоинства и недостатки

Плазменные ракетные двигатели за десятилетия своего использования зарекомендовали себя следующими преимуществами в сравнении с традиционными реактивными двигателями на «химической» тяге:

Высокий импульс;
Малая масса расходуемого рабочего тела;
Малые габариты самого двигателя.

В то же время свойственные таким двигателем недостатки сводятся к главному: слишком малой тяге. Они существенно уступают по данным показателям обычным ракетным двигателям, что делает их использование крайне неэффективным. Кроме того, весьма высоки затраты энергии на ионизацию. К тому же в условиях земной атмосферы высвобождаемые ионы крайне химически активны, образуя весьма агрессивные соединения.

Таким образом, ближайшее будущее плазменных ракетных двигателей будет связано исключительно с их применением на достаточно дальних космических маршрутах и уже сложившейся ролью дополнительных двигателей на околоземных спутниках, которым требуется совершать манёвры в космосе. В последнем варианте перспективным направлением для использования ионных двигателей может стать уборка орбитального «космического мусора», проблема с которым ежегодно обостряется.

Как русский инженер дал подсказку Тесле

В 1895 году компанией Вестингауза была пущена первая в мире гидроэлектростанция — Ниагарская ГЭС. Не вижу никакой проблемы в том, чтобы признать и ошибки Теслы. На сегодняшний день по всему миру используется трехфазная система тока, которую изобрел в 1890 году русский инженер, один из основоположников электротехники Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Тесла же считал наиболее экономичной двухфазную систему.

На выставке 1891 года во Франкфурте-на-Майне Тесла познакомился с изобретением Доливо-Добровольского и, осознав бесспорные преимущества трехфазной системы, отправился обратно в США — переделывать систему Ниагарской ГЭС. Доливо-Добровольский несправедливо забыт на фоне громкой полумифической славы Теслы, поэтому считаю важным его упомянуть. Но этот факт нельзя относить к унизительным по отношению к Тесле, это абсолютно нормальный путь развития изобретений человечества. Таким образом, к заслугам Теслы уверенно можно приписать достаточно быстрое усвоение европейской концепции трехфазной передачи тока и трехфазных электромоторов и построение указанных систем в США.

С 1889 года Никола Тесла приступил к исследованиям токов высокой частоты и высоких напряжений. Как мы говорили в начале, он изобрел первые образцы электромеханических генераторов высоких частот и высокочастотный трансформатор, создав тем самым предпосылки для развития новой отрасли электротехники — техники ВЧ.

Фото: NIKOLA TESLA MUSEUM/Science Photo Library/East News

В ходе исследований токов высокой частоты Тесла, разумеется, уделял внимание и вопросам техники безопасности

Впоследствии многим исследователям и инженерам крайне пригодился богатый накопленный опыт Теслы в этой очень важной теме. Исследуя вопросы безопасности, Николе Тесле приходилось экспериментировать и с собственным телом, чтобы лучше понять, как переменные токи различной частоты и амплитуды воздействуют на человеческий организм

Им были впервые сформулированы правила при работе с ВЧ-токами, которые применяются и сегодня. Например, Тесла на личном примере убедился, что электрический ток частотой выше 700 Гц безболезненно протекает по поверхности тела и не вредит тканям. Кроме того, инженер разработал первые электротехнические аппараты для медицинских исследований, которые стали популярны во всем мире. Электротерапия используется до сих пор: например, для очищения пор, удаления сыпи и пр. Бактерии, как оказалось, быстро погибают под воздействием электричества, и Тесла первым обнаружил, что таким образом можно легко и просто очищать загрязненные поверхности

Исследуя вопросы безопасности, Николе Тесле приходилось экспериментировать и с собственным телом, чтобы лучше понять, как переменные токи различной частоты и амплитуды воздействуют на человеческий организм. Им были впервые сформулированы правила при работе с ВЧ-токами, которые применяются и сегодня. Например, Тесла на личном примере убедился, что электрический ток частотой выше 700 Гц безболезненно протекает по поверхности тела и не вредит тканям. Кроме того, инженер разработал первые электротехнические аппараты для медицинских исследований, которые стали популярны во всем мире. Электротерапия используется до сих пор: например, для очищения пор, удаления сыпи и пр. Бактерии, как оказалось, быстро погибают под воздействием электричества, и Тесла первым обнаружил, что таким образом можно легко и просто очищать загрязненные поверхности.

130 лет назад, 10 марта 1891 года, инженер запатентовал надежный способ получения токов «Метод управления дуговыми лампами». Это изобретение очень пригодилось в радиосвязи для устранения помех от шумно работающей дуговой лампы.

Дифференцирующие цепи

Простейшие

и3τ = 3L/R , в случае RL-цепи.

Можно ли собрать плазменный двигатель своими руками

В качестве демонстрационного образца «ионного двигателя» используется достаточно простое устройство, известное среди радиолюбителей под названием «качер Бровина». С его помощью можно наблюдать эффектные коронные разряды, молнии, а также плазменные дуги. Устройство было изобретено в 1987 году советским радиоинженером Владимиром Бровиным. Оно настолько простое, что изготовить его своими руками сможет даже начинающий радиолюбитель.

Качер Бровина питается от модифицированного сетевого адаптера 12 В, 2 А, потребляет 20 Вт. Он преобразует электрический сигнал в поле частотой 1 Мгц с эффективностью 90%. Для сборки устройства также потребуется пластиковая труба 80х200 мм — на неё будут намотаны первичные и вторичные обмотки резонатора. Вся электронная часть устройства размещается в середине этой трубы. Эта схема полностью стабильна, она может работать сотни часов без перерыва.

Демонстрационный образец работы «ионного двигателя» достигается последовательным повышением напряжения, подаваемого на качер Бровина. Если схема была собрана на транзисторе КТ902А, то стример на конце иглы должен появиться на 4 вольтах. С повышением напряжения он будет возрастать. При достижении 16 вольт он превратится в визуальный аналог фантастического «репульсорного» луча, а при 18 В увеличится примерно до 17 мм. Далее под напряжением 20 В электрические разряды будут напоминать в работе настоящий ионный двигатель.

Реальная двигательная установка, обеспечивающая заметную реактивную тягу при истечении плазмы, более известна как СМОЛА (Спиральная Магнитная Открытая ЛовушкА). Фактически она представляет собой собранный своими руками плазменный двигатель с небольшими по мощности характеристиками. Установка СМОЛА в целом представляет собой трубу с винтовым магнитным полем, которая заканчивается парой расширителей. Оптимальной считается комбинация из общей длины устройства (6 метров), величины магнитного поля (до 0,3 Тесла) и плотности плазмы (10^19 частиц в кубометре).

Оптимизированная система СМОЛА (отмечены два винтовых проводника с током и пачка плоских катушек)

Реально действующая установка СМОЛА требует наличия достаточно серьёзной техники, в составе которой требуется:

Вакуумная система (в том числе турбомолекулярные роторные насосы), обеспечивающая давление ниже 10^-4 Па (одна миллиардная атмосферы);
Магнитная система, представляющая собой шину сечением 15 мм из твёрдой меди;
Суперконденсаторные сборки, выдающие от 200 кДж накопленной энергии.

Получившаяся плазма растекается вдоль силовых линий магнитного поля, проходит через трубу с винтовым полем, после чего, расширяясь, попадает на плазмоприёмник из изолированных друг от друга молибденовых пластин. Между пластинами можно подавать любые желаемые напряжения, чтобы раскрутить плазму радиальным электрическим полем.

Изменение импульса тела

Определение
Изменение импульса тела — векторная разность между конечным и начальным импульсом тела:

∆p = p – p = p + (– p)

∆p — изменение импульса тела, p — конечный импульс тела, p — начальный импульс тела

Частные случаи определения изменения импульса тела


	Конечная скорость после удара: v = 0. Конечный импульс тела: p = 0. Модуль изменения импульса тела равен модулю его начального импульса: ∆p = p0.

	Модули конечной и начальной скоростей равны: v = v. Модули конечного и начального импульсов равны: p = p. Модуль изменения импульса тела равен удвоенному модулю начального (конечного) импульса: ∆p = 2p = 2p.

	Модуль изменения импульса тела равен разности модулей начального и конечного импульсов: ∆p = p – p = m(v – v)

	Модуль изменения импульса тела равен удвоенному модулю начального (конечного) импульса: ∆p = 2p = 2p = 2mv

	Модули конечной и начальной скоростей равны: v = v. Модули конечного и начального импульсов равны: p = p. Угол падения равен углу отражения: α = α’ Модуль изменения импульса в этом случае определяется формулой:

Пример №3. Шайба абсолютно упруго ударилась о неподвижную стену. При этом направление движения шайбы изменилось на 90 градусов. Импульс шайбы перед ударом равен 1 кг∙м/с. Чему равен модуль изменения импульса шайбы в результате удара? Ответ округлите до десятых.

В данном случае 90 градусов и есть 2α (угол между векторами начального и конечного импульсов), в то время как α — это угол между вектором импульса и нормалью. Учтем, что при абсолютно упругом отражении модули конечного и начального импульсов равны.

Импульс силы

Теперь нам надо поговорить об импульсе силы. Вспомним 2-й закон Ньютона:

F⃗=m⋅a⃗\vec{F}=m\cdot\vec{a}F⃗=m⋅a⃗.

Немного преобразуем его, используя определение ускорения:

F⃗=m⋅a⃗=m⋅V⃗2−V⃗1Δt=mV⃗2−mV⃗1Δt=p⃗2−p⃗1Δt=Δp⃗Δt\vec{F}=m\cdot\vec{a}=m\cdot\frac{\vec{V}_2-\vec{V}_1}{\Delta t}=\frac{m\vec{V}_2-m\vec{V}_1}{\Delta t}=\frac{\vec{p}_2-\vec{p}_1}{\Delta t}=\frac{\Delta\vec{p}}{\Delta t}F⃗=m⋅a⃗=m⋅ΔtV⃗2−V⃗1=ΔtmV⃗2−mV⃗1=Δtp⃗2−p⃗1=ΔtΔp⃗.

Или:

F⃗⋅Δt=Δp⃗\vec{F}\cdot\Delta t=\Delta\vec{p}F⃗⋅Δt=Δp⃗.

Величина F⃗⋅Δt\vec{F}\cdot\Delta tF⃗⋅Δt носит название импульс силы. Редкая штука. Очень редко используется, но составители ЕГЭ, бывает, подлавливают недотошных школьников именно на задачах на импульс силы.

Из формулы видно, что действие силы изменяет импульс тела: изменение импульса тела равно импульсу силы, действующей на тело.

Формула F⃗⋅Δt=Δp⃗\vec{F}\cdot\Delta t=\Delta\vec{p}F⃗⋅Δt=Δp⃗ очень логичная. Представьте, что вы хотите ускорить тело — то есть увеличить его скорость, или (что в данном случае то же самое) увеличить импульс тела. Согласно формуле F⃗⋅Δt=Δp⃗\vec{F}\cdot\Delta t=\Delta\vec{p}F⃗⋅Δt=Δp⃗ вы можете сделать это двумя способами

подействовать большой силой F⃗\vec{F}F⃗ в течение короткого периода Δt\Delta tΔt; фактически это получается «удар»;
или же подействовать слабой силой F⃗\vec{F}F⃗, но уже в течение длительного времени Δt\Delta tΔt: тело придется долго и нудно толкать, если сила у вас «слабенькая».

Электромагнитные волны

Увы, мы не можем потрогать руками электромагнитные волны. Осталось разобраться, как это так: волна есть, а возможности пощупать ее — нет.

Электромагнитная волна появляется благодаря электромагнитному полю.

Вот есть электрическое поле — его создает любой электрический заряд. Есть магнитное поле — оно возникает из-за движущегося заряда. А их взаимодействие — это электромагнитное поле.

Если совсем честно, то электрическое и магнитное поле не могут существовать в отдельности, потому что частицы всегда есть электрическое поле и она всегда худо-бедно да движется. Рассмотрение в отдельности электрических и магнитных полей может быть только в теоретической физике. В реальных инженерных задачах рассматривается обязательно электромагнитное поле.

Электромагнитная волна — это распространение электромагнитного поля. А если конкретнее, то электрическое поле колеблется, магнитное поле колеблется, эти колебания распространяются, и получается электромагнитная волна.

К электромагнитным волнам относятся радио, Wi-Fi и даже свет.

Разве свет не из частиц состоит?

Ничего от вас не скроешь. Дело в том, что свет — это как Гермиона с маховиком времени в двух местах сразу — одновременно и частица и волна.

Можете перечитать фразу выше, чтобы с ней смириться. Это не шутка. Экспериментально давно обнаружено, что свет в одних экспериментах ведет себя, как частица, а в других, как волна.

Все это безумство называется корпускулярно-волновым дуализмом. И это работает не только со светом, но и с другими волнами. В общем, у физики тоже бывает раздвоение личности.

Переходный процесс

Рассмотрение импульсных устройств и схем не возможно без представлении о переходном процессе. Он возникает в цепях при различных коммутациях, то есть при включении или выключении элементов схемы, источников напряжения, при коротких замыканиях отдельных цепей и т.д. Переходный процесс объясняется тем, что энергия электромагнитных полей, связанных с цепью, в разные промежутки времени неодинакова, а резкое изменение энергии невозможно из-за ограниченной мощности источников питания.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что напряжение на ёмкости и ток в индуктивность не могут изменяться скачкообразно, так как данные параметры определяют энергию электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки индуктивности.

Таким образом, можно сделать вывод, что при рассмотрении импульсных схем наибольшее внимание необходимо обратить на цепи, представляющие собой комбинации резисторов и конденсаторов или резисторов и катушек индуктивностей (RC- и RL-цепей). Такие цепи применяются непосредственно для формирования импульсов, а также являются важнейшими элементами релаксационных генераторов, триггеров и других устройств

Поэтому ниже рассмотрим основные свойства элементарных RC- и RL-цепей, а также изменение формы импульсов при прохождении через эти цепи.

Влияние RC- и RL-цепей на импульсы различной формы

Несмотря на то, что формы электрических импульсов довольно разнообразны, их можно представить в виде суммы элементарных (типовых) напряжений трёх форм: скачкообразного, линейно изменяющегося и экспоненциального. Поэтому рассмотрим воздействие различных форм напряжений на RC- и RL-цепи.

Изображение RC- и RL-цепей.

Элементарные формы напряжения (сверху вниз): ступенчатое, линейно-изменяющееся, экспоненциальное.

Ступенчатое изменение напряжения

. При подключении RC-цепи к источнику постоянного напряжения uвх = Е = const, напряжения на конденсаторе и резисторе будет изменяться по экспоненциальному закону:

где е – математическая постоянная, е = 2,72; t – время, с; τ

– постоянная времени, с.τ = RC .

С определением напряжения всё понятно, но в практике чаще возникает вопрос о времени установления напряжения. Например, необходимо вычислить время за которое на конденсаторе установится напряжение равное uС = 0,95 Е. Простым преобразованием формулы напряжения получим

Аналогично при подключении RL-цепи к источнику постоянного напряжения uвх = Е = const

где τ

– постоянная времени, с.τ = L/R .

Линейно изменяющееся напряжение

. При подключении RC-цепи к источнику линейно изменяющегося напряжения uВХ = kt, напряжения на резисторе и конденсаторе будут изменяться согласно следующей формуле

Для RL-цепи подключённой к источнику с линейно изменяющимся напряжением uВХ = kt, напряжения на элементах соответственно будут такими

Временные диаграммы напряжений при линейно изменяющемся напряжении в RC- и RL-цепях.

Экспоненциально изменяющееся напряжение. При подключении RC-цепи к источнику экспоненциально изменяющегося напряжения , напряжения на резисторе и конденсаторе будут изменяться согласно следующей формуле

где q = τ/τ1.

Соответственно напряжение на конденсаторе будет равно разности напряжений источника и напряжения на резисторе

Временные диаграммы для uR представлены ниже при различных значениях q. При больших значениях q, то есть постоянной времени цепи τ, формы напряжений uR близки к формам, соответствующим ступенчатому изменению входного напряжения. При уменьшении τ, кроме сокращения длительности спада напряжения uR, уменьшается и максимальное значение uR.