Мелкие вопросы по теории

[jast321]

А, понял. Я плохо работаю с интегралами. Понимая, что надо делить на весь промежуток времени и искал эту "/Т" за значком интеграла

[ПростоНуб]

jast321, для любительских расчетов достаточно понимать, что определенный интеграл есть просто площадь, ограниченная графиком функции. А уж посчитать его можно в любом математическом пакете, даже не зная правил интегрирования

[jast321]

Благодарю

[divisоr]

Вот в теме https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=21&t=163373 был задан вопрос про необходимость подключения диода встречно-параллельно катушке реле для защиты от самоиндукции при отключении ее питания. Скажите, а какой именно диод там должен использоваться?

В справочнике указано просто "защитный диод". Первая ссылка в поисковике привела на страницу "ЧИП и ДИП" Главная > Электронные компоненты > Диоды > Защитные

Читаю описание:

Диоды защитные – полупроводниковые устройства, выполняющие функцию ограничителя напряжения или супрессора, то есть они защищают электронную радиоаппаратуру от электрического перенапряжения.

Защитные диоды имеют ярко выраженную нелинейную вольт-амперную характеристику. Если амплитуда электрических импульсов превышает паспортное напряжение для конкретных диодов, то они переходят в режим лавинного пробоя. То есть такие устройства поддерживают импульсы напряжения в нормальном диапазоне, а излишнее напряжение через диод уходит на корпус (землю).

Получается, это совсем не то, что нужно?

Далее, на форуме находил сообщения, что нужно использовать быстрореагирующее диоды, но какие именно? На том же "ЧИП и ДИП" есть "Диоды импульсные" и "Диоды быстродействующие". Правильно ли я понимаю, что нужно подбирать по следующим характеристикам:
• Максимальное время обратного восстановления,мкс - смотреть Operate and Release Times of Relays, или импульс происходит еще быстрее?
• Максимальный прямой(выпрямленный за полупериод) ток,А - то есть ток питания обмотки реле, и с каким запасом?
• Максимальное постоянное обратное напряжение, В - явно больше напряжения источника питания, смотрел видео, где от 3 Вольт, при отключении напряжения, напряжение самоиндукции зажигало неоновую лампу.

Скажите, как правильно сделать расчеты, и выбрать нужный диод для защиты?

[mickbell]

divisоr писал(а):

Вот в теме https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=21&t=163373 был задан вопрос

Там и ответ есть.

divisоr писал(а):

про необходимость подключения диода встречно-параллельно катушке реле для защиты от самоиндукции при отключении ее питания. Скажите, а какой именно диод там должен использоваться?

Какой под лапу попадёт. Требований к нему немного.

divisоr писал(а):

В справочнике указано просто "защитный диод". Первая ссылка в поисковике привела на страницу "ЧИП и ДИП" Главная > Электронные компоненты > Диоды > Защитные

Получается, это совсем не то, что нужно?

Нет, у них другие задачи.

divisоr писал(а):

Далее, на форуме находил сообщения, что нужно использовать быстрореагирующее диоды,

Пишут много чего.

divisоr писал(а):

но какие именно? На том же "ЧИП и ДИП" есть "Диоды импульсные" и "Диоды быстродействующие". Правильно ли я понимаю, что нужно подбирать по следующим характеристикам:
• Максимальное время обратного восстановления,мкс - смотреть Operate and Release Times of Relays, или импульс происходит еще быстрее?

Время восстановления непроводящего состояния после протекания тока через диод. Не имеет значения.

divisоr писал(а):

• Максимальный прямой(выпрямленный за полупериод) ток,А - то есть ток питания обмотки реле, и с каким запасом?

1.5 - 2 раза будет более чем достаточно.

divisоr писал(а):

• Максимальное постоянное обратное напряжение, В - явно больше напряжения источника питания, смотрел видео, где от 3 Вольт, при отключении напряжения, напряжение самоиндукции зажигало неоновую лампу.

С диодом такого не будет. Обратное напряжение диода должно быть не меньше (тоже с запасом) максимально возможного напряжения на индуктивности, к которой он подключается - обычно это напряжение питания.

[jast321]

Цитата из статьи:

"Для нашего примера остановимся на сердечнике EFD-25 из феррита N87. Этот сердечник
доступен в трех вариантах с различными зазорами, соответствующими 160, 250 и
315nH/Виток². Чем меньше мы намотаем витков, тем больше будет индукция (и потери в
сердечнике), но меньше потери в проводах, и мы должны выбрать оптимальный вариант."

Что это за параметр такой? И почему витки² в знаменателе, ведь индуктивность пропорциональна квадрату витков?

Знаю, есть формула индуктивности: L= A_l*N², где А_l это коэф индуктивности, и витки в числителе.

[HochReiter]

Это тот самый коэффициент и есть. Витки в знаменателе, витки в числителе. Витки в квадрате, точнее. Они сокращаются, остаются наногенри, всё правильно.

[jast321]

А...
раскрывая фурмулу индуктивности. Понял

[divisоr]

mickbell, спасибо большое за развернутый ответ.

А вот еще уточнить хочу:
Правильно ли я понимаю самоиндукцию, как аналог маятника:

То есть, вначале подаем питание:


Потом отключаем (резко нажимая кнопку), и маятник из-за инерции перейдет через условную линию "0 Вольт", и дойдет практически до напряжения питания источника по модулю.


Если это правильно, интересно почему тогда тут возможно, что напряжение может быть даже выше, чем у источника питания? Имеется ввиду пример с зажиганием неоновой лампы. Маятник же наоборот может только стремиться дойти до максимальной точки отклонения (так как есть противодействие разных сил).

[mickbell]

Есть универсальная фраза, которая объясняет всё: "любая аналогия хромает". Эта, с маятником, тоже. Она не может объяснить ЭДС самоиндукции. Поэтому, я думаю, всё же лучше пытаться понять прямой физический смысл рассматриваемого явления. Поскольку физический смысл описывается формулами, то с математикой надо дружить. Но прекратим лирическое отступление и попробуем разобраться в том, что такое индуктивность и почему она способна сгенерировать напряжение больше, чем напряжение питания. Хмм, прекратим... Нет, вот ещё одно отступление. Представьте себе: у вас имеется конденсатор-электролит, скажем, 10000 мкФ на 400 В. Такая вот банка. И вы его заряжаете выпрямленным сетевым напряжением, но не непосредственно, а через резистор, скажем, 3 кОм. То есть зарядный ток конденсатора не превышает 300/3000 = 0.1 А. И вот как только он зарядился, вы ему на клеммы подтыкаете амперметр... нет, килоамперметр, и смотрите, какой бросок тока при этом будет. Вас же не удивит, что он огромный? А ЭДС самоиндукции почему-то удивляет.
Однако рассмотрим, откуда и, главное, зачем эта самая ЭДС. Нам известно, что вокруг всякого проводника с током имеется магнитное поле. Некоторым известно, что в катушке это поле гораздо больше. А что такое поле? Это некая субстанция, для возникновения которой была затрачена энергия. В данном случае - энергия источника питания. Когда мы подключили к нему катушку, ток через неё начал повышаться - но не сразу, а постепенно. По мере нарастания поля возрастает и ток. Описывается этот процесс двумя уравнениями:
E = -L*(di/dt)
i = (Uист+E)/R
Упомянутое R - сопротивление всей цепочки: обмотки, источника и прочего. Если решить эту систему, то мы получим выражение, которое описывает процесс нарастания тока, я не буду здесь его расписывать. ЭДС при этом, обратите внимание, направлена против тока (что описано минусом в первом уравнении) и поэтому препятствует мгновенному нарастанию тока до значения Uист/R. Когда ток установился, поле катушки тоже перестало увеличиваться, при этом оно впитало энергии
W = L*(Iуст)^2/2
И тут какой-то ... выключил ток. Ну и куда же деваться полю? Вот так просто взять и пропасть? Нельзя, закон сохранения энергии это запрещает. Поле без тока? Чушь какая-то. (Пока не лезем в дебри радиотехники и считаем, что поля без тока не может быть.) Ну и что делать? А вот то и делать: в соответствии с первым уравнением сгенерировать ЭДС. На сей раз ток убывает, и ЭДС будет не против источника, а однонаправленно с ним. Дальнейшее зависит от того, чем разорвана цепь. Если рубильником, то зажигается дуга, в которую вся энергия и уходит. Если полупроводниковым ключом, то он пробивается, и ток продолжается через пробитый ключ, пока не затухнет. А если обмотка зашунтирована диодом, то ток закольцовывается в него и затухает, нагревая диод и, главным образом, саму катушку.
Я рекомендую понять то, что я тут попытался рассказать, а про аналогии забудьте, и как можно скорее.

[divisоr]

mickbell,

Я рекомендую понять то, что я тут пытался рассказать, а про аналогии забудьте, и как можно скорее.

Значит так и сделаю...

Хорошо, тогда попробую еще лучше усвоить материал. Если этот ... будет отключать напряжение питания не рывком, а плавно, например, если использовать вместо выключателя потенциометр, и с его помощью довести V out до нуля, то есть обесточить катушку реле



Нужно ли все равно ставить диод (думаю, что скорее да), или же можно уже практически "безопасно" убрать эффект самоиндукции. То есть, я понимаю, что самоиндукция будет все равно, только ее потенциал не будет уже так велик, или нет?

[ypppu]

divisоr писал(а):

Если это правильно, интересно почему тогда тут возможно, что напряжение может быть даже выше, чем у источника питания? Имеется ввиду пример с зажиганием неоновой лампы. Маятник же наоборот может только стремиться дойти до максимальной точки отклонения (так как есть противодействие разных сил).

У Вас неправильная аналогия. Электрическая энергия (или работа) - это:
A = U*I*t.
Одна и та же A может быть получена при разных U, I, t. При намагничивании было маленькое U, при размагничивании большое U. Правильная аналогия - это рычаг. Допустим ты можешь поднять 100 раз по 10 кг, а рычаг позволяет поднять за 1 раз 1000 кг. Работа в обоих случаях одинаковая.

[divisоr]

ypppu, понятно, все крутится вокруг закона сохранения энергии

[HochReiter]

Есть универсальная фраза, которая объясняет всё: "любая аналогия хромает".

Аналогия с конденсатором тоже прихрамывает
Токи электрические принято сравнивать с потоками гидравлическими. Конденсатор с бочкой, в которую наливается вода через трёхкилоомную трубочку, а потом выливается через вторую, широкую трубу. А индуктивность - с длинной трубой. По ней течёт вода, внезапно закрыли задвижку и вся масса воды резко останавливается и давление возрастает. Гидроудар называется, может и выломать задвижку. Конечно, любая аналогия хромает. Почему медную трубу надо сворачивать в катушку и вставлять внутрь железную болванку, такая аналогия не объяснит.

[InvisibleKid]

Когда напряжения обозначают в виде "Uab", то это напряжение точки a относительно b или b относительно a? Какую точку в данном случае считать "землей", т.е. к какой бы из них подключался черный провод мультиметра а к какой красный?

Например, в справочнике на КП303 есть график:

Uзи тут положительное и чем оно больше, тем меньше ток стока. Однако, если я правильно разобрался с тем как работает этот транзистор, этот график по сути нужно отзеркалить относительно вертикальной оси, потому что напряжение на затворе относительно истока должно быть отрицательным и чем более оно отрицательно тем сильнее закрыт транзистор.
Так что же такое Uзи?

[divisоr]

HochReiter, само собой не объяснит тут нужно больше наверное движение электронов представлять. Только сложно представлять то, что не видишь. Как люди квантовую механику понимают, для меня вообще не объяснимо, во всяком случае пока что....

[mickbell]

divisоr писал(а):

Нужно ли все равно ставить диод (думаю, что скорее да), или же можно уже практически "безопасно" убрать эффект самоиндукции. То есть, я понимаю, что самоиндукция будет все равно, только ее потенциал не будет уже так велик, или нет?

А давайте подумаем этот случай. Когда вы потенциометром уменьшили напряжение на индуктивности, разве вы прервали путь тока? Наоборот, вы его обеспечили, причём независимо от того, с какой скоростью вы его будете выкручивать. Так что ЭДС самоиндукции будет небольшая, не опасная. Так что в этом случае диод не обязателен. Однако он точно не помешает и даже может быть полезен - хотя бы из соображения, что ползунок потенциометра может терять контакт, и, если это случится, то именно там подковка и будет подгорать. Но это уже практическое соображение, не теоретическое.

Добавлено after 5 minutes 43 seconds:

HochReiter писал(а):

Аналогия с конденсатором тоже прихрамывает

Разве что самую малость. Эта аналогия основывается на принципе дуализма цепей, который реально хорошо работает в разнообразных случаях. Единственное допущенное мной отклонение - конденсатор подключался к источнику напряжения через резистор, а не к источнику тока, как следовало бы поступить истинному приверженцу дуализма. Я это сделал намеренно, исходя из того, чтобы не усложнять понимание ещё и источником тока, который не понимают многие обучаемые.

[divisоr]

mickbell, а с практической точки зрения, если реле питается через транзистор, который в свою очередь управляется микроконтроллером, можно ведь добавить сюда еще цифровой потенциометр, и им плавно снизить напряжение питания катушки реле, и тогда мы снизим вероятность пробоя полупроводниковых компонентов? Диод параллельно катушке, конечно, будет присутствовать для подстраховки.

[ypppu]

divisоr, да, медленное снижение напряжения на катушке поможет бороться со скачками напряжения. Но чем это лучше диода? Компактнее, дешевле, проще?

[HochReiter]

Диод параллельно катушке - не подстраховка, а 100% гарантия ликвидации индуктивных выбросов. Есть ещё один аспект: в реле кроме катушки есть ещё и контакты. Если ток через катушку уменьшается медленно, контакты медленно размыкаются, пока они на небольшом расстоянии друг от друга, между ними будет гореть дуга. Чтобы уменьшить время отпускания в критичных случаях ставят высоковольтный ключ, а вместо диода ставят стабилитрон. Или ставят транзистор со встроенным стабилитроном.