תהליך תנודה בהנדסת חשמל ואלקטרוניקה, סוגי תנודות
תהליך נדנוד - תהליך עם דרגות שונות של חזרה. כל התהליכים התנודתיים מחולקים ל-2 מחלקות: תקופתיים ולא תקופתיים. בתיאוריה, הם משתמשים גם במעמד ביניים - תנודות כמעט תקופתיות.
תהליך תנודה נקרא מחזורי, שבו הערך המאפיין תהליך זה, הנלקח בכל זמן, לאחר פרק זמן מסוים T הוא בעל ערך זהה.
הפונקציה f (t), שהיא ביטוי מתמטי לתהליך התנודה, נקראת מחזורית עם תקופה T אם היא עומדת בתנאי f (t + T) = f (t).
בין מחלקה של תהליכי תנודה תקופתיים, התפקיד העיקרי הוא תנודות הרמוניות או סינוסואידיות, שבהן מתרחש שינוי בכמות פיזית עם הזמן על פי חוק הסינוס או הקוסינוס. הרקורד הכולל שלהם הוא:
y = f (t) = aCos ((2π / T) t — φ),
כאשר a - משרעת של תנודות, φ הוא שלב התנודה, 1 /T = f - תדר ו-2πf = ω - תדירות של רעידות מחזוריות או מעגליות.
יישום של תנודות סינוסואידיות ומאפייניהן:
דרכים גרפיות להצגת זרם חילופין
פונקציה כמעט מחזורית המקבילה לקריאה של תנודות מחזוריות מוגדרת על ידי התנאי:
| f · (t + τ) — f (t) | <= ε שבו ε - הקצה ערך לכל ערך T.
הכמות τ במקרה זה נקראת כמעט נקודה. אם הערך ε קטן מאוד בהשוואה לערך הממוצע של f (t) בזמן T, אז הפונקציה הכמו-מחזורית תהיה קרובה למחזורית.
תנודות לא מחזוריות מגוונות הרבה יותר מאשר מחזוריות. אבל לרוב באוטומציה יש לפגוש שיכוך או תנודות סינוסואידיות מתגברות.
ניתן לייצג תנודות על פי חוק הסינוסואיד המעוות או כפי שהן נקראות לפעמים, תנודות הרמוניות מעוכות, בצורה כללית:
x = Ae-δTcos·(ω + φ),
כאשר t הוא זמן, A ו-φ הם קבועים שרירותיים. הסימון הכללי של חוק הגדלת התנודות הרמוניות שונה רק בסימן של גורם השיכוך δ[1 שנייה].
תאנה. 1 - תהליך נדנוד, איור. 2. - תהליך תקופתי, איור. 3. - תנודות הרמוניות מתכלות, איור. 4. - עלייה בתנודות הרמוניות.
דוגמה ליישום של תהליך התנודה הוא המעגל המתנודד הפשוט ביותר.
מעגל מתנד (מעגל חשמלי) - מעגל חשמלי פסיבי שבו יכולות להתרחש תנודות חשמליות בתדירות שנקבעת על ידי הפרמטרים של המעגל עצמו.
מעגל התנודות הפשוט ביותר מורכב מהקיבול C והשראות L. בהיעדר השפעה חיצונית, שיכוך תנודות בתדר εО = 1/2π√LC.
משרעת הרעידות פוחתת עם למשל-δT, כאשר δ הוא מקדם השיכוך. אם δ> = eO, אזי התנודות המעוכות במעגל הופכות ללא מחזוריות.
באלקטרוניקה, איכות המעגל המתנודד נקבעת לפי גורם האיכות: Q = nf/δ... כאשר כוח מחזורי חיצוני פועל על המעגל המתנודד, מתרחשות בו תנודות מאולצות. המשרעת של תנודות מאולצות גדלה באופן משמעותי עבור מעגלי Q גבוה אם תדירות ההשפעה החיצונית קרובה ל-eo (תהודה). מעגל תנודה הוא אחד החלקים העיקריים במגברים תהודה, גנרטורים ומכשירים אלקטרוניים אחרים.
ראה גם בנושא זה: יישום של תהודה מתח ותהודה זרם