Kompiuterio grandinių elementai

1. Kompiuterio grandinių elementai (Pirminiai šaltiniai, rezistoriai, induktoriai, kondensatoriai, nuolatinės srovės varikliai, žingsniniai varikliai, transformatoriai, ilgosios linijos). Bazinės sąvokos Specifinė varža - - dydis , priklausantis tik nuo laidininko medžiagos. Varža - medžiagos savybė mažinti tvarkingo elektros krūvių judėjimo greitį Superlaidumas – reiškinys, kai labai žemoje temperatūroje (1-7º pagal absoliutinę skalę) kai kurių metalų ir lydinių varža staigiai mažėja iki labai mažo dydžio. Puslaidininkai - medžiagos, kurių elektrinės savybės skiriasi nuo dielektrikų bei metalų. Rezistoriai - prietaisai, naudojami grandinės varžai keisti. Induktyvumas - proporcingumo koeficientas, tarp srovės stiprio kontūre ir šios srovės sukurto, šio kontūro ribojamą plotą kertančio, magnetinio lauko. elektrinis kondensatoriuss - dviejų laidininkų (plokštelių), atskirtų dielektriku, sistema Kondensatoriaus elektrine talpa - dydis C, lygus vienos kondensatoriaus plokštelės krūvio ir įtampos tarp plokštelių santykiui. Transformatorius - statinis elektromagnetinis aparatas, skirtas vienai – pirminei kintamosios srovės sistemai – versti kita – antrine, kitokios įtampos ir srovės, bet to paties dažnio Žingsninis variklis - m fazių elektros mašina su dviejų pusių danteliais Meandro Signalas – jį sudaro nesibaigiantis bitų srautas 10101010... Vienalytė ilgoji linija – kai arti linijos nėra kitų kūnų, bet kurio ilgio vieneto parametrai yra vienodi. Saviindukcija - indukcinės EVJ atsiradimas elektrinėje grandinėje, kintant srovės stiprumui joje. Diskretinis Signalas – signalas, kurį sudaro baigtinis reikšmių skaičius per laiko vienetą. Elektrinis kondensatorius - dviejų laidininkų (plokštelių), atskirtų dielektriku, sistema. Reostatai – rezistoriai, naudojami stumdomo kontakto laboratorinėje praktikoje nedidelėms srovėms. 1.1. Rezistoriai 1.1.1. Idealaus rezistoriaus (rezistor) varžos (resistance) modelis Laidininkų varža. Laidininko dalies varža priklauso nuo laidininko medžiagos, nuo jo matmenų ir formos. Pasirodo, kad pastovaus skerspjūvio S ir ilgio l laidininko atkarpos varža yra lygi:  čia - dydis , priklausantis tik nuo laidininko medžiagos, jis vadinamas medžiagos specifine varža. Tuo būdu, laidininko atkarpos varža tiesiog proporcinga jos ilgiui l ir atvirkščiai proporcinga jos skerspjūvio plotui S. Iš formulės turime: =R*S/l, kur matyti ,kad specifinė varža  skaitmeniškai lygi laidininko, turinčio vienetinį ilgį ir skerspjūvio plotą, lygų ploto vienetui. CGSE sistemoje varžos vienetu laikoma varža laidininko, kuriuo, kai galų potencialų skirtumas yra vienas CGSE vienetas, teka vieno CGSE vieneto stiprumo srovė. Kadangi šis vienetas praktiniams reikalams per didelis, tai praktiniu varžos vienetu yra paimta varža laidininko, kuriame atsiranda vieno ampero srovė, kai potencialų skirtumas yra vienas voltas. Šis vienetas vadinamas omu ir žymimas .Ryšį tarp omo ir varžos CGSE vieneto gausime, pasinaudodami sąryšiu, išplaukiančiu iš Omo dėsnio:1omas=1 voltas/1 amperas=1/300potencialo CGSE vieneto/3*109 srovės stiprumo CGSE vienetų =1/9*1011varžos CGSE vieneto. Milijonas omų yra vadinamas megomu. Varžos dimensija gausime remdamiesi lygybe:[R] =[V]/[A] =TL-1.Specifinę varžą  praktinėje sistemoje įprasta matuoti vienetais, nustatomais remiantis jos formule, išreiškiant varžą R omais, skerspjūvio plotą S -kvadratiniais centimetrais, o ilgį – centimetrais, gautasis specifinės varžos vienetas – omas-centimetru(cm). Tuo būdu, specifinės varžos vienetu laikoma specifinė varža tokios medžiagos, iš kurios pagamintas kubas su 1cm ilgio briauna turi 1 varžą, kai srovė teka nuo to kubo vienos sienos prie priešingos sienos. Be specifinės varžos ,dažnai įvedamas atvirkščias dydis: σ =1/, vadinamas specifiniu laidumu arba elektros laidumu. Specifinė varža priklauso nuo laidininko temperatūros. Beveik visų metalų specifinė varža įprastoje temperatūroje kinta tiesiškai, priklausydama nuo temperatūros: =0(1+αt),čia t - temperatūra pagal Celsijaus skalę, 0 –specifinė varža esant 0ºC, α - pastovus koeficientas. Be to, varža padidėja metalams lydantis. Žemoje temperatūroje α mažėja. Labai žemoje temperatūroje (1-7º pagal absoliutinę skalę) kai kurių metalų ir lydinių varža staigiai mažėja iki labai mažo dydžio. Šis reiškinys, pirmą kartą atrastas olandų fiziko Kamerling-Oneso 1911m.,vadinamas superlaidumu. Praktiškai varža superlaidumo atveju lygi nuliui. Dabar yra nustatytas daugelio grynų metalų ir tų metalų elementų tarpusavio lydinių bei jų lydinių su kitais elementais superlaidumas. Superlaidumo būsena išnyksta esant, veikiant kelių šimtų estedų magnetiniam laukui. Pastaruoju metu superlaidumą teoriniu ir eksperimentiniu požiūriu labai smulkiai ištyrė fizikai L.D.Landau, A.I.Šalnikovas ir kt. Šalnikovas pastebėjo, kad laidininke, kai jis pereina iš superlaidumo būsenos į paprastąją, susidaro atskiri superlaidūs sluoksniai, besikaitaliojantieji su paprastais sluoksniais. Bet vis dėlto išsamios informacijos apie superlaidumą iki šiol nėra. Be metalų, kurie yra labai geri laidininkai, yra kūnų su daug mažesniu laidumu, pvz. selenas, vienvalenčio vario oksidas ir kt. Tie kūnai vadinami puslaidininkiais. Puslaidininkiai skiriasi nuo metalų ne tik žymiai mažesniu laidumu, bet ir kitokia σ priklausomybe nuo temperatūros. Jei metalų atveju σ mažėja, didėjant temperatūrai, tai puslaidininkių atveju jis, didėjant temperatūrai, didėja pagal dėsnį: kur T - absoliutinė temperatūra, o b - konstanta, skirtinga įvairiems puslaidininkiams. Kai kurių puslaidininkių susilietimo su metalais vietoje pastebimi ypatingi reiškiniai: susidaro užveriamasis sluoksnis, praleidžiantis srovę tik viena kryptimi. Pvz., vienvalenčio vario oksido atveju elektros srovė yra tūkstančius kartų didesnė, kai ji teka nuo metalo į vario oksidą, negu atvirkščia kryptimi. Šis Visos reiškinys sudaro šiuolaikinių kietųjų kintamosios srovės lygintuvų konstrukcijos pagrindą. Elektrinių jėgų darbo, pernešant krūvį, ryšys su laidininko varža: A=I²Rt. Šilumos kiekio sąryšis su varža toks:Q=0,24 I²Rt. Tai Lenco-Džaulio dėsnis. Kuo mažesnė laidininko specifinė varža, tuo mažesnis šilumos kiekis (esant tokiai pat srovei) jame išsiskiria. Superlaidumo būsenoje, kai specifinė varža pasidaro neišmatuojamai maža, tekant srovei laidininke, neišsiskiria bent kiek pastebimo šilumos kiekio. Kadangi šiuo atveju srovės energija niekur neeikvojama, tai uždarame superlaidininke srovė, kartą sužadinta, teka neribotai ilgai, neeikvodama energijos iš išorės. Nuosekliame jungime bendroji varža lygi ir . Lygiagrečiai sujungus bus taip , o bei . Grandinės varžai keisti naudojami prietaisai - rezistoriai. Laboratorinėje praktikoje nedidelėms srovėms naudojami stumdomo kontakto rezistoriai - reostatai. Tokį rezistorių sudaro viela, apvyniota ant porcelianinio cilindro. Stumdant kontaktą, galima keisti įjungiamų į grandinę vielelės vijų skaičių, o tuo pačiu ir įjungiamos varžos didumą. Vielelė daroma iš lydinių, turinčių gana aukštą specifinę varžą ir mažą temperatūrinį koeficientą. Silpna varžos priklausomybė nuo temperatūros reikalinga tam, kad nuo srovės kaistančio rezistoriaus varža pastebimai nepakistų. Tokie rezistoriai labai patogūs, tačiau jų konstrukcija negarantuoja pakankamai gero šilumos atidavimo, o dėlto jie stipriai įkaista, ir jais negalima naudotis, kai turime reikalą su stipriomis srovėmis. Didelėms srovėms naudojami rezistoriai, pagaminti iš storų vielų, suvyniotų į spirales. Laidininko varžą lengvai galima išmatuoti ampermetru ir voltmetru. Standartinės varžos paprastai gaminamos vadinamųjų kištukinių rezistorių pavidalo, t.y. rezistorių sudaro eilė ričių. Viso grandinėje išsiskiriančio galingumo priklausomybė nuo varžos atrodys taip: t.y. didėjant R, galingumas krinta, asimptoniškai artėdamas prie nulio, neribotai didėjant R. Uždaroje grandinėje visa varža susideda iš išorinės grandinės dalies varžos R ir vidinės grandinė dalies varžos R0 iš čia 1.2. Induktoriai Induktyvumas - tai proporcingumo koeficientas tarp srovės stiprio kontūre ir šios srovės sukurto šio kontūro ribojamą plotą kertančio magnetinio: =LI. Induktyvumo SI vienetas yra henris(H) 2.1.pav. pateiktame modelyje įtampos kritimo induktyvume L priklausomybę nuo per jį tekančios srovės i apsprendžia Faradėjaus dėsnis (Faraday’s Law); , , čia L yra matuojamas henriais. 2.1.pav. 2.1.pav. Induktyvumo modelis: a) laiko terpėje: , arba ; b) kompleksinėje terpėje: arba ; c) charakteristika, kurios posvyris (slope). Induktyvumas L sukaupia dinaminę (kinetinę) energiją srovės pavidalu. 1.3. Kondensatoriai Dviejų laidininkų (plokštelių), atskirtų dielektriku, sistema sudaro elektrinį kondensatorių. Natūralūs kondensatoriai yra, pavyzdžiui, du elektros tinklo laidai, dvi kabelio gyslos, kabelio gysla ir šarvas, perėjimo izoliatorius (izoliuojantis laidą nuo sienos arba metalinio korpuso sienelės). Naudojami įvairių konstrukcijų kondensatoriai, gana dažnai – plokštieji, kuriuos sudaro dvi lygiagrečios metalinės, izoliuotos viena nuo kitos plokštelės. Sutartinai grafiniai kondensatorių žymėjimai yra:                              a) Pastovios talpos b) Kintamos talpos  Kondensatoriai kaupia ir išlaiko savo plokštelėse vienodo didumo ir priešingų ženklų elektros krūvius. Kiekvienos kondensatoriaus plokštelės elektros krūvis Q proporcingas įtampai U tarp plokštelių, taigi: Dydis C, lygus vienos kondensatoriaus plokštelės krūvio ir įtampos tarp plokštelių santykiui, vadinamas kondensatoriaus elektrine talpa ir yra vienas iš jo parametrų. Vadinasi, talpa Kadangi SI sistemoje krūvio vienetas yra kulonas, o įtampos vienetas – voltas, tai talpos vienetas yra kulonas, padalytas iš volto. Jis vadinamas faradu (F): Paprastai vartojami smulkesni vienetai – mikrofaradas (1F = 10-6 F) arba pikofaradas (1pF= 10-12 F). priklauso nuo jo plokštelių – elektrodų – formos ir matmenų, jų tarpusavio padėties, taip pat nuo dielektriko, skiriančio tas plokšteles, savybių . Pavyzdžiui, plokščiojo kondensatoriaus, tarp kurio plokštelių yra vakuumas, talpa Čia S – vienos plokštelės plotas m2, d – atstumas tarp plokštelių m, 0 – elektrinė konstanta, nusakanti elektrinį lauką tuštumoje (vakuume). Elektrinės konstantos matavimo vienetas randamas šitaip: Vadinasi, elektrinė konstanta išreiškiama faradais metrui. Elektrinė konstanta priklauso nuo vienetų sistemos. Jos vertė SI vienetų sistemoje šitokia:  Įvairių medžiagų dielektrines savybes galima palyginti su vakuumo savybėmis. Erdvę tarp kondensatoriaus plokštelių užpildžius kokia nors medžiaga – dielektriku, kondensatoriaus talpa padidės  kartų. Tuomet ją bus galima rasti iš formulės Daugiklis , vadinamas medžiagos santykine dielektrine skvarba, yra bematis dydis. Kai kurių dielektrikų santykinės dielektrinės skvarbos vertės pateikiamos lentelėse. Santykinės dielektrinės skvarbos ir elektrinės konstantos sandauga vadinama absoliutine dielektrine skvarba Pramonė išleidžia įvairios konstrukcijos bei paskirties, įvairios talpos (1 pF – 1000 F) kondensatorius iki 10 kV vardinės įtampos. Kintamosios srovės grandinėse naudojami popieriniai, žėrutiniai, keraminiai kondensatoriai, o elektrolitiniai kondensatoriai naudojami tiktai nuolatinės srovės grandinėse. Popierinį kondensatorių sudaro dvi ilgos aliuminio folijos juostos, izoliuotos parafinuoto popieriaus juostomis. Elektrolitinio kondensatoriaus viena plokštelė yra aliuminio folija, o kita – popierius ar audinys, impregnuotas tirštu elektrolito tirpalu; dielektrikas – labai plonas oksido sluoksnis ant aliuminio folijos. 1.3.1. Kondensatorių rūšys 1.3.1.1. Vakuuminiai pastovios talpos kondensatoriai Tokio tipo kondensatoriai naudojami darbui su kintamos ir pastovios srovės grandinėmis. Bendra techninė charakteristika. 1)     Leidžiami talpos didumo nukrypimai yra +(-)5; +(-)10; +(-)20% 2)     Kondensatoriaus patvarumas – 2000 val. 3)     Kondensatoriaus laikymas sandėlių sąlygomis – 12 metų. 4)     Baigiantis galiojimui talpos pakeitimas virš nustatyto leidžiamo nukrypimo ne daugiau +(-)20%. 1.3.1.2. Pastovios talpos kondensatoriai su organiniu sintetiniu dielektriku. Tokio tipo kondensatoriai naudojami nuslopinti radijo ryšio trukdžiams. Bendra techninė charakteristika. 1)     Leidžiami talpos didumo nukrypimai yra +100% ir –10% 2)     Leidžiami talpos pakeitimai kraštutinėmis sąlygomis dirbamoje temperatūroje  atžvilgiu  išmatuotos  normaliomis  sąlygomis  yra +(-)10%. 3)     Kintamos talpos bandomosios įtampos dažnumas – 1000 4)     Izoliacijos pasipriešinimas tarp išvedimų: normaliomis sąlygomis ne mažiau 10000 MΩ; esant +1250 C temperatūrai ne mažiau 500 MΩ. 5)     Garantinis kondensatoriaus galiojimo laikas 500 val. 6)     Garantinis saugojimo laikas 8,5 metai. 7)     Baigiantis laikymo laikotarpiui izoliacijos pasipriešinimas ne mažiau 5000 MΩ. 1.3.1.3. Kombinuoti kondensatoriai. Šio tipo kondensatoriai su įtampos nukrypimais nuo 3 iki 20 kV naudojami darbui pastovios ir pulsuojančios srovės grandinėse. Priklausomai nuo kondensatoriaus konstrukcijos korpuso kondensatoriai gaminami keraminiuose cilindriniuose korpusuose.  Bendra techninė charakteristika. 1) Talpos didumo leidžiami nukrypimai - +(-)5; +(-)10; +(-)20% 2) Leidžiami talpos pakeitimai kraštutinėmis sąlygomis dirbamoje temperatūroje atžvilgiu išmatuotos  normaliomis  sąlygomis  yra +(-)10%. 3) Izoliacijos pasipriešinimas +200 C temperatūroje: tarp sujungtų kartu išvedimų ir korpuso ne mažiau 5000 MΩ; tarp išvedimų, dėl kondensatoriaus nukrypimų iki 0,1 F ne daugiau 10000 MΩ. 0,2  F ir virš ne daugiau 2000 MΩ . 1000 C temperatūroje: tarp išvedimų dėl kondensatoriaus nukrypimų iki 0,1 F ne daugiau 1000 MΩ. 0,2 F ir virš  ne daugiau 200 MΩ·F 4) Garantinis kondensatoriaus galiojimo laikas +700 C temperatūroje – 5000 val. 5) Garantinis laikymo sandėliuose laikas – 12 metų. 6) Baigiantis galiojimo laikui: talpos pakeitimas virš nustatytų nukrypimų ne daugiau +(-) 10 izoliacijos pasipriešinimas ne mažiau 50% 1.3.1.4. Vakuuminiai (polikarbonatiniai) kondensatoriai. Šio tipo kondensatoriai su įtampos nukrypimais nuo 63 iki 400 V naudojami darbui pastoviose, kintamose ir pulsuojančiose grandinėse. Šie kondensatoriai gaminami darbui sauso ir drėgno klimato sąlygomis. 1.3.1.5. Vakuuminiai kintamos talpos kondensatoriai. Tokio tipo kondensatoriai gaminami nominalios įtampos 25 kV ir naudojami darbui pastovios ir kintamos srovės, dažniu iki 60 MHz, grandinėse. Bendra techninė charakteristika. 1) Leidžiami talpos didumo nukrypimai pagal nominalią vertę: Minimali talpa +10%; Maksimali talpa –10%. 2) talpos temperatūrinis koeficientas 10 C temperatūros intervale nuo –60 iki +1250 C, priklausomai nuo drėgnumo iki 80 %, yra +30 (+(-)10)·10-6 . 3) Bandomoji įtampa pastovios ar kintamos srovės, dažniu 50Hz, yra 30kV. 4) Izoliacijos pasipriešinimas normaliomis sąlygomis ne mažiau 10000 GΩ. 5) Sukimosi momentas ne daugiau 0,05 KHz·m 6) Leidžiamas pertvarkymų skaičius nuo minimalios iki maksimalios talpos ir atvirkščiai ne daugiau 2000. 7) Pilnų talpos pertvarkymų ciklų per minutę skaičius ne daugiau 5. 8) Ilgaamžiškumas – 1000 val. 9) Garantinis kondensatoriaus laikymas 5 metai. 1.3.1.6. Kondensatoriai su oro dielektrikais. Jie naudojami darbui pastovios ir kintamos srovės grandinėse.  Bendra techninė charakteristika. 1) Pastovios srovės leidžiama darbinė įtampa 160V. 2) talpos temperatūrinis koeficientas 10 C temperatūros intervale nuo –60 iki +1250 C, priklausomai nuo drėgnumo iki 80 %, yra ne daugiau +300 · 10-6 3) Pastovios srovės bandomoji įtampa 500V. 4) Izoliacijos pasipriešinimas: normaliomis sąlygomis ne mažiau 1000 MΩ; kai temperatūra +1250 C ne mažiau 500 MΩ. 5) Sukimosi momentas nuo 60 iki 400 Hz·m. 6) Pilnas sukimosi kampas 3600 . 7) Kondensatoriaus ilgaamžiškumas veikiant 160V įtampai – 5000val. 8) Kondensatoriaus laikymas sandėliuose 12 metų. Daugiau ar mažiau panašūs yra šie kondensatorių tipai: kondensatoriai su kietais dielektrikais, kondensatoriai su žėrutiniais dielektrikais, kondensatoriai su popieriniu dielektriku, kondensatoriai su dielektriku iš oksidinio sluoksnio ant ventilinio metalo ir t.t.  Dažniausiai naudojamas kondensatorių žymėjimas: K61-3;KT-2ir t.t. 1.4. Nuolatinės srovės varikliai 1.4.1. Nuolatinės srovės variklio dinamikos lygtis   Tai nuolatinės srovės variklio (4.1.. pav.) atveju, įėjimo dydis yra variklio inkaro įtampa Uin, o išėjimo – inkaro sukimosi greitis w.     4.1.. pav. Nuolatinės srovės variklis ir jo atstojamoji schema    Variklio inkaro grandinės įtampų balanso lygtis yra: (1.27) Variklio išvystomas momentas: (1.28), čia -kontrukcinė - konstanta Pagal antrąjį Niutono dėsnį varikliui galima parašyti momentu pusiausvyros lygti: (1.29) čia Ms – apkrovos momentas, GD2 – sukimosi momentas. Mes matome dvi energijos talpas: inkaro apvijose kaupiama elektromagnetinė energija, o rotoriuje – kinetinė energija. Lygtis (1.27.) ir (1.29.) perrašome pokyčiais laikydami: Ms =const: Apjungę abi lygtis ir sutvarkę, gausime nuolatinės srovės variklio dinamikos lygtį: (1.30) čia: Jei Tem

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!