Аккумулятор вместо конденсатора в колебательном контуре

Cahes

Чтот не соображу - какова природа замены конденсатора в колебательном контуре блоком питания? Аккумулятор - тот-же конденсатор, как бы с его помощью управлять резонансом в колебательном контуре? То есть, включать его на постоянке нельзя - КЗ, типа, отключать - пропадание связи. Или пропадание связи на часть полупериода не страшно для энергии, запасённой в индуктивности? Регулировать переменным резистором или транзистором, в аналоговом режиме, криво - КПД, на больших мощностях, не радует. Прошу просветить эту тему.

Реклама

B@R5uk

Никак. Нельзя заменить конденсатор ничем, кроме конденсатора.

Реклама

Муркиз

Полный бред, и никакого просвета...

B@R5uk

Бываю ещё схемы на ОУ, эмулирующие реактивные элементы, но про это топикстартеру знать пока рано.

Конденсатор -- это реактивный элемент, ток и напряжение которого связаны дифференциальным уравнением:

Код: Выделить всё

        dU
  I = C --
        dt

Реклама

IfoR

Ну в принципе, почему нет. Если в первом приближении можно рассматривать аккумулятор как ЭДС, то в неком следующем можно попробовать его рассмотреть как полярный конденсатор с переменной ёмкостью, зависимый от степени его заряда. Но в первом приближение этого приближения, можно представить, что его ёмкость постоянна.

Ёмкость сама по себе как суть есть отношение количества заряда в элементе к напряжению на нём (или, в мгновенном случае, отношение изменения заряда к изменению напряжения). Т.е. ёмкость - это не только фарада, но и Кулон/Вольт. С другой стороны Кулон - это Ампер*cекунда. Соответственно можно поставить аналогию. Пусть будет аккумулятор 12 В 10 Ач.
Заряд в нём равен q = 10 Ач * 3600 с/ч = 36000 Кулон.
Ёмкость же его при этом будет равна: С = 36000 Кулон / 12 В = 3000 Фарад.

Если, как отметили раньше, предположить что аккумулятор у нас линейный (заряд линейно изменяется в зависимости от напряжения), То можно прикинуть скорость спада напряжения на таком аккумуляторе:
du/dt = - I/C = - U0/(R*C)
Если мы питаем нагрузку током 1 А (или подключим сопротивление 12 Ом при заряженном аккумуляторе), то скорость убывания напряжения на аккумуляторе будет равна:
du/dt = - 1/3000 = 1,2 В/ч

Т.е. (при фиксированном токе) за час напряжение на аккумуляторе упадёт только на 1.2 В.
Предположим, что зависимость разрядного тока на конденсаторе синусоидальная (подключена чисто реактивная нагрузка):
i = Ia*sin(w*t)
Тогда:
u = cos(w*t)*Ia/(w*3000) + U0
При этом коэффициент стабильности напряжения (сам придумал) равен
K = (1 - deltaUmax/U0) * 100% = (1 - Ia/(w*3000)/U0) * 100%
При токе Ia = 1 А, частоте 1 Гц, U0 = 12 В:
K = (1 - 1/(1*3000)/12) * 100% = 99,9972 %

Т.е. даже на вполне жёском режиме, напряжение на аккумуляторе меняется чуть менее, как никак. Потому он как правило и описывается как ЭДС.

Что на счёт использования его в колебательном контуре. Из-за поляризованности данного элемента использовать его напрямую в колебательном контуре не получится. Но можно теоретически раскачивать его относительно некого виртуального нуля, который пусть будет расположен на половине напряжения питания. Частота колебаний будет описываться как обычно:
f = 1/(2*pi*sqrt(LC))
Предположим, подключена некая индуктивность 1 мкГн, тогда частота будет равна
f = 1/(2*pi*sqrt(0,000001*3000)) = 2,9 Гц.
При L = 1 нГн: f = 91,9 Гц.

Теоритически можно попробовать раскачать аккумулятор (вместе с ёмкостью) на текущей его мгновенной ёмкости, однако, амплитуда таких колебаний, как видно выше, будет ну очень мала. В лучшем случае 10 мкВ. А это уровень естественных шумов. Т.ч. такое понятие как реактивность самого аккумулятора можно вовсе отбросить (на фоне всей схемы, он просто тормоз в этом плане) и рассматривать его как ЭДС.

Реклама

balmer

А меж тем колебательную систему можно сделать, правда убогенькую. Например аккумулятор через электромотор раскручивает маховик. Когда в аккумуляторе кончилась энергия - маховик пускай начинает обратный процесс преобразования энергии вращения в электрическую и заряжает аккумулятор. Даже если маховик и электромотор/электрогенератор будут идеальными, все равно будет всего несколько циклов заряда разряда, пока не кончится энергия.

Реклама

B@R5uk

balmer писал(а):Например аккумулятор через электромотор раскручивает маховик...

Зачем всё так сложно? Берём гайку, подвешиваем на нитку, отклоняем от положения равновесия, отпускаем. Вауля! Колебательная система.

IfoR

2B@R5uk, но она без аккумулятора!
Надо подвесить аккумулятор на ниточку. И частота хорошая получается, и мощность.

B@R5uk

lazudhic

Zud · Сообщение **Zud** » Чт дек 04, 2014 23:41:48

Cahes писал(а):как бы с его помощью управлять резонансом в колебательном контуре?

Очень просто, также как с ёмкостью. Надо менять ёмкость аккумулятора.
Ёмкость можно менять ступенчато, например, отсоединяя и присоединяя включённые параллельно аккумуляторы.
Можно плавно менять с помощью специальной конструкции аккумулятора.

Чтобы обойти проблему переплюсовки можно замкнуть одинаковые аккумуляторы плюсами, и использовать только минусовые выводы.

На какую частоту планируете колебательный контур ? 0.00001 Гц ?

Муркиз

Используя две тушки аккумуляторов в качестве двух обкладок - можно частоту и повыше поднять.

Cahes

IfoR, - спасибо.

Cahes

B@R5uk писал(а):Бывают ещё схемы на ОУ, эмулирующие реактивные элементы

Это не подходит, потому как натуральный конденсатор запасает в себе энергию, наподобе аккумулятора, и подпитывает ею контур, а эмулятор - резистор переменной ёмкости, который пожирает энергию.

Rokl

Cahes писал(а):Это не подходит, потому как натуральный конденсатор запасает в себе энергию, наподобе аккумулятора, и подпитывает ею контур, а эмулятор - резистор переменной ёмкости, который пожирает энергию.

Конденсатор это источник тока(Разряжается постоянным током(не изменяющимся) при снижении напряжения до нуля) и его внутреннее сопротивление стремится к бесконечности.
А Аккум - это источник напряжения (при любом разрядном токе выдает одинаковое напряжение) и его внутреннее сопротивление стремится к нулю.
Потому ваше высказывание...

Аккумулятор - тот-же конденсатор,

в корне НЕверно.
Соответственно и не будет у них взаимозаменяемости.

Meteor

Rokl писал(а):Аккум - источник тока..
..Соответственно и не будет у них взаимозаменяемости..

Остается только одно решение "гибридное".
Берем аккумулятор, катушку к нему прилабуниваем, подвешиваем на ниточке и раскачиваем.
Рядом ставим другую катушку и согласно закану Фарадея снимаем с нее колебательные колебания

COKPOWEHEU

Конденсатор это источник тока

Нет. Конденсатор - не источник ни тока, ни напржения. Внутреннего сопротивления у него тоже нет.