Меню

Как подавать ток импульсами

Электрический импульс и импульсный ток

date image2017-12-14
views image6185

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Электрический импульс — кратковременное изменение электрического напряжения или силы тока на фоне некоторого постоянного значения.

Импульсы подразделяются на две группы:

1) видеоимпульсы — электрические импульсы постоянного тока или напряжения;

2) радиоимпульсы — модулированные электромагнитные колебания.

Видеоимпульсы различной формы и пример радиоимпульса показаны на рис. 14.7.

Рис. 14.7.Электрические импульсы

В физиологии термином «электрический импульс» обозначают именно видеоимпульсы, характеристики которых имеют существенное значение. Для уменьшения возможной погрешности при измерениях условились выделять моменты времени, при которых параметры имеют значение 0,1Umax и 0,9Umax (0,1Imax и 0,9Imax). Через эти моменты времени выражают характеристики импульсов.

Рис.14.8.Характеристики импульса (а) и импульсного тока (б)

Импульсный ток — периодическая последовательность одинаковых импульсов.

Характеристики отдельного импульса и импульсного тока указаны на рис. 14.8.

На рисунке указаны:

14.4. Импульсная электротерапия

Электросонтерапия— метод лечебного воздействия на структуры головного мозга. Для этой процедуры применяют прямоугольные

импульсы с частотой 5-160 имп/с и длительностью 0,2-0,5 мс. Сила импульсного тока составляет 1-8 мА.

Транскраниальнаяэлектроанальгезия— метод лечебного воздействия на кожные покровы головы импульсными токами, вызывающими обезболивание или снижение интенсивности болевых ощущений. Режимы воздействия показаны на рис. 14.9.

Рис. 14.9.Основные виды импульсных токов, используемых при транскраниальнойэлектроанальгезии:

а) прямоугольные импульсы напряжением до 10 В, частотой 60-100 имп/с, длительностью 3,5-4 мс, следующие пачками по 20-50 импульсов;

б) прямоугольные импульсы постоянной (б) и переменной (в) скважности продолжительностью 0,15-0,5 мс, напряжением до 20 В, следующие с частотой

Выбор параметров (частоты, длительности, скважности, амплитуды) осуществляется индивидуально для каждого больного.

Диадинамотерапияиспользует полусинусоидальные импульсы

Токи Бернара представляют собой диадинамические токи — импульсы с задним фронтом, имеющим форму экспоненты, частота этих токов 50-100 Гц. Возбудимые ткани организма быстро адаптируются к таким токам.

Электростимуляция — метод лечебного применения импульсных токов для восстановления деятельности органов и тканей, утративших нормальную функцию. Лечебный эффект обусловлен тем физиологическим действием, которое оказывают на ткани организ-

Рис. 14.10.Основные виды диадинамических токов:

а) однополупериодный непрерывный ток с частотой 50 Гц;

б) двухполупериодный непрерывный ток с частотой 100 Гц;

в) однополупериодный ритмический ток — прерывистый однополупериодный ток, посылки которого чередуются с паузами равной длительности

г) ток, модулированный разными по длительности периодами

ма импульсы с высокой крутизной фронта. При этом происходит быстрый сдвиг ионов из установившегося положения, оказывающий на легковозбудимые ткани (нервную, мышечную) значительное раздражающее действие. Это раздражающее действие пропорционально скорости изменения силы тока, т.е. di/dt.

Основные виды импульсных токов, используемых в этом методе, показаны на рис. 14.11.

Рис. 14.11.Основные виды импульсных токов, используемых для электростимуляции:

а) постоянный ток с прерыванием;

б) импульсный ток прямоугольной формы;

в) импульсный ток экспоненциальной формы;

г) импульсный ток треугольной остроконечной формы

На раздражающее действие импульсного тока особенно сильно влияет крутизна нарастания переднего фронта.

Электропунктура — лечебное воздействие импульсных и переменных токов на биологически активные точки (БАТ). По современным представлениям такие точки являются морфофункционально обособленными участками тканей, расположенными в подкожной жировой клетчатке. Они имеют повышенную электропроводность по отношению к окружающим их участкам кожи. На этом свойстве основано действие приборов для поиска БАТ и воздействия на них (рис. 14.12).

Рис. 14.12.Прибор для электропунктуры

Рабочее напряжение измерительных приборов не превышает 2 В.

Измерения проводятся следующим образом: нейтральный электрод пациент держит в руке, а оператор прикладывает к исследуемой БАТ измерительный электрод-щуп малой площади (точечные электроды). Экспериментально показано, что сила тока, протекающего в измерительной цепи, зависит от давления электрода-щупа на поверхность кожи (рис. 14.13).

Поэтому всегда имеется разброс в измеряемой величине. Кроме того, упругость, толщина, влажность кожи на различных участках тела и у различных людей разная, поэтому нельзя ввести единую норму. Следует особо отметить, что механизмы электрического раздражения

Рис. 14.13.Зависимость силы тока от давления щупа на кожу

БАТ нуждаются в строгом научном обосновании. Необходимо корректное сравнение с концепциями нейрофизиологии.

Источник

Импульсные реле для управления освещением и их использование

Часто не хватает одного выключателя для управления освещением, например, когда нужно включить свет в начале длинного коридора и выключить его, когда вы дойдете до конца. Это реализуется путём установки проходных выключателей, достаточно просто, нужно лишь проложить трехжильный кабель между ними. А вот если нужно реализовать управление освещением из большего количества мест, возникают сложности с прокладкой проводов к перекрёстным выключателям, их соединении. Гораздо проще использовать особое реле в подобных схемах. В этой статье мы рассмотрим, что такое импульсное реле и как с ним работать.

Содержание статьи

Импульсное реле

Что это?

Обычные реле работают просто, когда напряжение подано на катушку — контакты замыкаются (или размыкаются), когда нет — возвращаются в исходное положение. В импульсных реле, или как их ещё называют — бистабильных — дело обстоит иначе. Когда на реле подают импульс напряжения, оно включается, когда подают следующий импульс — выключается.

Обычные бистабильные реле используются в автоматике и охранных системах, при подаче импульса одной полярности – якорь реле переходит в одно положение, замыкая пару контактов, а при подаче импульса обратной полярности происходит обратный процесс – якорь переходит в противоположную сторону, переключая контакты.

Импульсные реле бывают:

электронными, в них установлена плата с микроконтроллером и силовой полупроводниковый ключ — симистор.

Электромагнитными — в них установлена электромагнитная катушка и переключающий механизм реле.

Принцип работы

Импульсные реле для управления освещением работают в цепях переменного тока напряжением 220В. В первую очередь его используют для реализации схемы управления освещением из разных мест. Для начала рассмотрим, как это делают без реле – с помощью проходных и перекрестных выключателей.

Схема управления светом из 2-х мест:

Схема управления светом из 2-х мест с помощью проходных выключателей

Схема управления светом из 4-х мест:

Схема управления светом из 4-х мест с помощью проходных выключателей

Главным недостатком таких схем является большое количество кабелей, которое необходимо для её реализации, а также непростой монтаж.

Чтобы решить эту проблему можно использовать импульсное реле. Обычное реле любого типа включено, когда на его катушку подано напряжение, а для импульсного достаточно кратковременной подачи напряжения, т.е. импульс.

Это вводит первое требования – для управления импульсным реле нужны выключатели без фиксации, иначе говоря – выключатели с возвратной пружиной. Также могут применяться кнопки, которые используют для дверных звонков (они же и являются кнопками без фиксации).

Импульсные реле выпускаются нескольких разновидностей: для монтажа на DIN-рейку, в дозовую (распаячную) коробку, для монтажа непосредственно в сам светильник. Некоторые производители светотехнического оборудования комплектуют свои светильники импульсными реле, в результате чего можно управлять несколькими группами ламп одним выключателем по двухпроводной линии.

Импусльсное реле BIS-409

Кроме простых импульсных реле, рассчитанных на простое включение – выключение нагрузки, существуют импульсные реле со встроенным таймером. Применять такие устройства оптимально на лестничных маршах, проходных коридорах, в помещениях, где много дверей.

Для примера, рассмотрим одну из популярных моделей такого реле – Меандр РИО-1.

Реле Меандр РИО-1

У него есть три управляющих входа, они обозначаются буквами «Y», «Y1», «Y2», расположенными в верхней части корпуса, и тремя клеммами для подачи питания и подключения нагрузки «11», «14» и «N».

Читайте также:  Семейство характеристик передачи по току

11, 14 – контактная группа, на один из них подают фазу, а к другому подключают нагрузку.

Y – «Включить/выключить». При подаче напряжения (фазы) на этот вход реле переключается из включенного в выключенное состояние и наоборот, в зависимости от текущего состояния. Не имеет приоритета перед остальными.

Y1 – «Включить». При подаче напряжения на эту клемму контакты реле замыкаются, если они уже замкнуты – ничего не происходит. Имеет приоритет перед входом Y, то есть, если на нем есть сигнал и вы подадите импульс на этот вход, то контакты реле замкнутся, если они разомкнуты.

Y2 – «Выключить». Имеет приоритет перед остальными входами, при подаче на него сигнала цепь принудительно разомкнется.

N – Нейтральный (нулевой) провод.

Контакты 11 и 14 замыкаются в момент перехода фазы через ноль, это продлевает срок службы контактов и ламп, подключенных к ним, за счет того, что при таком переключении ограничивается бросок тока. Технические характеристики импульсного реле приведены в таблице ниже.

Технические характеристики импульсного реле

Первое на что следует обратить внимание – это на то, что минимальное время удержания сигнала управления – 0.3 с. Это важно, если вы проектируете микроконтроллерную схему управления этим реле. В случае использования в классическом варианте с выключателями – это не имеет особого значения.

Следующий интересный пункт – это «количество кнопочных выключателей с индикатором тлеющего разряда», как известно для того чтобы работала подсветка на выключателях через них должен протекать ток. Если вы используете лампы накаливания – это не имеет особого значения, ведь ток пойдет по цепи – фаза, индикатор, лампа, ноль. Но если вы используете светодиодные или компактные люминесцентные лампы, то те начинают мигать в выключенном состоянии или даже светиться.

В случае же с внутренним устройством реле, то его чувствительность к входному току позволяет подключить от 5 до 20 таких выключателей, в зависимости от входа. За конкретными значениями обратитесь в таблицу выше.

РИО-1 способно коммутировать токи до 16А или лампы накаливания мощностью до 2000Вт.

Рассмотрим временную диаграмму РИО-1.

Временной диаграммой называется график, на котором отображается зависимость состояния выходов, от входных сигналов.

Временная диаграмма РИО-1

Что на ней изображено? Предположим, что реле используется по назначению и включает лампочку.

Для участка обозначенного, как «I»:

1. Подаем импульс на Y – на выходе 14 (контакт к которому подсоединяется нагрузка) появляется напряжение лампа включается.

2. Еще раз подаем импульс на Y – на выходе 14 исчезает напряжение, лампа гаснет.

Для участка «II» и «III»:

1. Подаем импульс на вход Y1 – напряжение на 14 клемме появляется, лампа включается.

2. Подаем импульс на вход Y2 – напряжение на 14 клемме исчезает, а лампа выключается.

1. Подаем импульс на вход Y – напряжение на 14 клемме появляется, лампа включает, если сейчас подать повторный импульс на эту же клемму, то она выключится.

2. Подаем импульс на вход Y2 – лампа выключается.

Зачем это нужно? Во-первых это удобно, если у вас установлено несколько таких реле, подключив одну кнопку выключения для всех ламп к контактам Y2 каждого из реле вы сможете их выключить все вместе независимо от того в каком состоянии (включено или выключено) находится каждое из них. Таким же образом можно реализовать включение групп или всех ламп в помещении от одной кнопки и поочередное выключение и прочее.

Если для управления, к примеру, светильником при помощи проходных выключателей с двух и более мест, необходимо прокладывать к выключателям три и более провода, сечением соответствующим мощности светильника но не менее 1.5 мм кв, то для управления тем же светильником с помощью импульсного реле необходимо проложить один двухжильный кабель, сечением 0.5 мм кв, в качестве управляющих механизмов (выключателей) подойдут кнопки типа звонковых, с нормально открытыми контактами.

В итоге, в процессе монтажа, получается немалая экономия на материалах, особенно если учесть, что цены на кабельную продукцию растут ежедневно, плюс к стоимости кабелей необходимо прибавить стоимость самих проходных выключателей.

Пример изображен на видео:

Чтобы сэкономить ваше время, можете сразу перемотать на 5 минуту видео, там начинается демонстрация работы цепи.

Схема подключения

Реле предполагается использовать в схемах выключения света из нескольких мест, для её реализации достаточно к каждому из выключателей без фиксации провести двухжильный тонкий провод, вплоть до 2х0.5, ведь это сигнал управления, а не силовая цепь.

Силовые питающие провода подключаются к коммутирующим контактам реле. При этом не имеет значения, сколько и со скольких мест выключателей может быть подключено. Ниже изображена простейшая схема с тремя выключателями.

Схема подключения импульсного реле

Другая схема, отличается от предыдыщей тем, что в первой группе каждая группа ламп может управляться из трёх мест. Кроме этого все лампы обеих групп могут быть включены или выключеныы из пары дополнительных выключателей одним нажатием, они подписаны на схеме, как «ВКЛ.» и «ОТКЛ.».

Это удобно, если разместить эти выключатели возле входной двери и когда вы придете домой, то сможете сразу включить свет во всей квартире, или нажать на «ОТКЛ.» чтобы весь наверняка потушить все светильники в доме.

Схема подключения импульсного реле

Если вы собираетесь использовать это реле в паре с датчиком движения, то нужно предусмотреть, что когда датчик сработает, реле включится и загорится свет, когда вы уйдете из поля зрения датчика, через какое-то время он снимет управляющий сигнал, а свет продолжит гореть. Поэтому нужно предусмотреть кнопку отключения света и принудительного включения света. Их подключают к контактам Y1 – включение и Y2 – выключение соответственно.

Импульсное секционное реле

Отдельное слово нужно сказать о секционных реле, они предназначены чтобы с одной кнопки включать по очереди разные группы ламп или все группы одновременно. Так вы можете управлять многорожковой люстрой по двум проводам, и вам не придется прокладывать дополнительную проводку к ней от выключателя.

Импульсное секционное реле

На корпусе этого реле указана и схема подключения (в конкретном случае нарисованы две кнопки, т.е. предполагается управление из двух мест) и временная диаграмма, оно рассчитано на две группы ламп:

Первое нажатие – включается 1 группа ламп;

Второе нажатие – включается 2 группа ламп, а 1 группа выключается;

Третье нажатие – вторая группа ламп остается включенной, но к ней добавляется 1 группа (все лампы включены);

Четвертое нажатие выключает все лампы.

Заключение

Мы рассмотрели импульсные реле для управления освещением. Эти приборы значительно упростят монтаж электропроводки и обеспечат нормальное функционирование светильников. Секционные реле избавят от необходимости прокладывать проводку для многорожковой люстры. Также могут использоваться в схемах умного дома и прочих автоматизациях управления освещением.

Источник

Импульсный ток

Импульсный ток — электрический ток, поступающий в цепь пациента в виде отдельных «толчков» — импульсов различной формы, частоты и длительности. Согласно А.Н. Обросову впервые такой ток, полученный с применением индукционной катушки с прерывателем питающего тока, был использован с лечебной целью русским врачом И. Кабатом в 1848 г. Этот ток, представляющий собой неравнозначные импульсы отрицательного и положительного направления, до недавнего прошлого использовался в методе фарадизации (см.). Позднее, в XX в., были введены в медицинскую практику прямоугольные импульсы постоянного тока (С. Ледюк), тетанизирующие и экспоненциальные (Н.М. Ливенцев), диадинамические (П. Бернар), интерференционные (Г. Немек), синусоидальные модулированные (В.Г. Ясногородский), флюктуирующие (Л.Р. Рубин) токи.
Основными физическими характеристиками импульсных токов являются следующие: форма, частота повторения импульсов, длительность каждого импульса и паузы, скважность, сила тока, частота и глубина модуляции. Кроме того импульсные токи делятся на выпрямленные и переменного направления.
В лечебной практике используются четыре основные формы импульсных токов.
1. Ток с импульсами прямоугольной формы (ток Ледюка). Длительность импульсов может колебаться от 0,1 до 4,0 м/с, а частота от 1 до 160 Гц. Применяют в методиках электросна, электроанальгезии и электростимуляции (в т.ч. и транскраниальной).
2. Ток с импульсами остроконечной (треугольной) формы. Раньше был известен под названием фарадического, а теперь, используемый при частоте 100 Гц и с длительностью импульсов 1-1,5 м/с, называют тетанизирующим. Применяют в электродиагностике и электростимуляции.
3. Ток с импульсами экспоненциальной формы (ток Лапика). Характеризуется пологим подъемом и спуском, имеет частоту от 8 до 80 Гц, длительность импульса — от 1,6 до 60 м/с. Используется в электродиагностике и электростимуляции.
4. Ток с импульсами синусоидальной или полусинусоидальной формы. Он характеризуется изменением амплитуды по закону синуса (по синусоиде). Токи этой формы могут быть как выпрямленными, так и переменными с различными физическими параметрами. Представителем выпрямленных синусоидальных токов являются диадинамические токи, называемые еще токами Бернара. К числу переменных токов синусоидальной формы относятся синусоидальные модулированные токи, интерференционные токи и флюктуирующие токи.
Частота импульсного тока указывает на число повторений импульсов в 1 с и измеряется в герцах (Гц). В зависимости от частоты импульсные токи делятся на токи низкой (1-1000 Гц), звуковой, или средней (1000-10000 Гц), и высокой (более 10000 Гц) частоты. С частотой тесно связан период (Т) импульсного тока. Он является величиной, обратной частоте (f): Т = 1 : f. Измеряется в секундах или миллисекундах.
Длительность импульса (t) — время, в течение которого на пациента подается ток, а длительность паузы (t0) — время, в течение которого ток в цепи пациента отсутствует. Они измеряются в секундах или миллисекундах и в сумме составляют период (Т = t0 + t). Отношение периода к длительности импульса называют скважностью (S). S = Т : t.
При использовании импульсных токов учитывают среднее (Iср.) и амплитудное (Iм) значение тока, соотношение между которыми зависит от скважности:
I с р = Iм : S;
Iм = I c p . · S.
Импульсные токи с лечебными целями используются модулированными и не модулированными. Различают модуляцию по частоте и глубине. Модуляция по частоте характеризует чередование серий импульсов с паузой, а частота модуляции указывает на число серий (пачек) импульсов в 1 мин. Глубина модуляции характеризует степень изменения импульсов по амплитуде и измеряется в % от 0 (немодулированный ток) до 100 (полная модуляция).
Физиологическое действие каждого из импульсных токов на организм имеет свои особенности, зависящие от их физических параметров. Большинство из них оказывают выраженное влияние на нервно-мышечную систему. Помимо различного по интенсивности раздражающего действия на нервно-мышечный аппарат импульсные токи могут оказывать выраженное антиспастическое, болеутоляющее, ганглиоблокирующее и сосудорасширяющее действие, способствовать повышению трофической функции вегетативной нервной системы. Воздействия импульсными токами применяют для: нормализации функционального состояния ЦНС и ее регулирующего влияния на различные системы организма; получения болеутоляющего эффекта при воздействии на периферическую нервную систему; стимуляции двигательных нервов, мышц и внутренних органов; усиления кровообращения, трофики тканей, достижения противовоспалительного эффекта и нормализации функций различных органов и систем.

Читайте также:  Электроды для инверторной сварки постоянным током

Источник

Импульсный ток

Импульсный ток — это электрический ток, периодически повторяющийся кратковременными порциями (импульсами). В медицине чаще используют импульсный ток, состоящий из ритмически повторяющихся импульсов тока постоянного направления и различной формы,— прямоугольной, трапециевидной, треугольной, экспоненциальной (токи Лапика) или импульсов синусоидального тока.
Основными характеристиками импульсного тока являются: амплитуда a, длительность t и период Т, или частота повторения, а также форма импульсов .
Действуя на нормальный двигательный нерв или на мышцу, одиночный импульс уже при небольшой продолжительности и интенсивности вызывает быстрое и кратковременное сокращение мышцы. При частично нарушенной иннервации импульсы даже в десятки раз большей продолжительности и в несколько раз большей интенсивности вызывают лишь вялое сокращение мышцы. В таких случаях применяют импульсы с постепенно нарастающей интенсивностью (экспоненциальные). Частые импульсы — более 20 в 1 сек.— вызывают тетаническое сокращение мышц. Эти особенности реакций нервно-мышечной системы на действие импульсного тока легли в основу электродиагностики и электростимуляции. Электростимуляция проводится для поддержания питания и функции мышцы на период восстановления поврежденного нерва или временного вынужденного бездействия мышцы.
Для электростимуляции выбирают такой вид импульсного тока, который вызвал бы тетаническое сокращение при минимальной силе тока и наименьшем болевом раздражении. Прежде для вызывания тетанических сокращений применяли так называемую фарадизацию, пользуясь током индукционной катушки Фарадея. С появлением электронных аппаратов фарадический ток заменен аналогичным по действию и легко измеряемым «тетанизирующим» током. При лечении этим током сокращения обязательно должны чередоваться с паузами. Аппарат УЭИ-1 предназначен для различных видов электродиагностики и для электростимуляции.
Аппараты «Амплипульс-3» (ламповые) и «Амплипульс-ЗТ» (транзисторные) генерируют переменные токи частотой 5000 Гц, модулированные по синусоидальному закону в серии колебаний низкой (от 10 до 150 Гц) частоты. Синусоидальные модулированные токи применяются при лечении радикулитов, вегетативно-трофических нарушений, невралгий, невритов, плекситов, нейромиозитов, облитерирующих эндартериитов, последствий травматических повреждений, синуситов, подострых и хронических воспалительных заболеваний женских половых органов.
Диадинамические токи (токи Бернара) — полусинусоидальные импульсы постоянной полярности с частотой 50 и 100 Гц. Эти частоты применяются раздельно либо при непрерывном чередовании в «коротких» или «длинных» периодах. Показания к применению диадинамического тока те же, что и для синусоидального модулированного тока, однако вызываемое диадинамическим током раздражение рецепторов и кожи, болезненное ощущение жжения и покалывания под электродами ограничивают его применение (противопоказан при расстройствах вегетативной нервной системы). Источниками этих токов служат аппарат СНИМ-1, а также предназначенный для оказания помощи у постели больного аппарат модели 717.
Импульсный ток с прямоугольными импульсами при частоте 100—200 Гц и соотношением длительности импульса к паузе как 1 : 10 (токи Ледюка) оказывают болеутоляющее действие и способны вызывать электронаркоз. Импульсный ток с прямоугольными импульсами применяются и в терапии электросном. См. также Электролечение.

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Источник



Пульсирующий ток

Пульсирующий токВ различных электронных устройствах, например в аппаратуре с электронными и полупроводниковыми приборами, т. е. в усилителях, выпрямителях, радиоприемниках, генераторах, телевизорах, а также в угольных микрофонах, телеграфных аппаратах и во многих других приборах, широко используются пульсирующие токи и напряжения . Чтобы не повторять рассуждения дважды, будем говорить только о токах, но все, что относится к токам, справедливо и для напряжений.

Пульсирующие токи, которые имеют неизменное направление, но меняют свое значение, могут быть различными. Иногда значение тока изменяется от наибольшего значения до наименьшего, не равного нулю. В других случаях ток уменьшается до нуля. Если цепь постоянного тока прерывается с некоторой частотой, то в течение некоторых промежутков времени ток в цепи отсутствует.

Читайте также:  Каковы основные способы защиты человека от поражения электрическим током

На рис. 1 показаны графики различных пульсирующих токов. На рис. 1, а, б изменение токов происходит по синусоидальной кривой, но эти токи не следует считать синусоидальными переменными токами, поскольку направление (знак) тока не изменяется. На рис. 1, в представлен ток, состоящий из отдельных импульсов, т. е. кратковременных «толчков» тока, разделенных друг от друга паузами большей или меньшей длительности, и его часто называют импульсным током. Различные импульсные токи отличаются друг от друга формой и длительностью импульсов, а также частотой их следования.

Пульсирующий ток любого вида удобно рассматривать как сумму двух токов — постоянного и переменного, называемых слагающими, или составляющими, токами. Всякий пульсирующий ток имеет постоянную и переменную составляющие. Многим это кажется странным. Действительно, ведь пульсирующий ток является током, идущим все время в одном направлении и изменяющим свое значение.

Как же можно говорить, что в его составе есть переменный ток, изменяющий свое направление? Однако, если по одному и тому же проводу одновременно пропустить два тока — постоянный и переменный, то оказывается, что в этом проводе будет проходить пульсирующий ток (рис. 2). При этом амплитуда переменного тока не должна превышать значения постоянного тока. Постоянный и переменный токи отдельно по проводу идти не могут. Они складываются в общий поток электронов, имеющий все свойства пульсирующего тока .

Графики различных пульсирующих токов

Рис. 1. Графики различных пульсирующих токов

Сложение постоянного и переменного токов можно показать графически. На рис. 2 изображены графики постоянного тока, равного 15 мА и переменного тока с амплитудой 10 мА. Если сложить значения этих токов для отдельных моментов времени, учитывая направления (знаки) токов, то получится график пульсирующего тока, показанный на рис. 2 жирной линией. Этот ток меняется от наименьшего значения 5 мА до наибольшего значения 25 мА.

Рассмотренное сложение токов подтверждает справедливость представления пульсирующего тока как суммы постоянного и переменного токов. Правильность такого представления подтверждается еще и тем, что с помощью некоторых приборов можно отделить друг от друга составляющие этого тока.

Получение пульсирующего тока путем сложения постоянного и переменного токов

Рис. 2. Получение пульсирующего тока путем сложения постоянного и переменного токов.

Следует подчеркнуть, что любой ток всегда можно представить в виде суммы нескольких токов. Например, ток 5 А можно считать суммой токов 2 и 3 А, протекающих в одном направлении, или суммой токов 8 и 3 А, протекающих в разных направлениях, т. е. иначе говоря, разностью токов 8 и 3 А. Нетрудно подобрать и другие комбинации двух или большего числа токов, дающих в сумме ток 5 А.

Здесь имеется полное сходство с принципом сложения и разложения сил. Если на какой-либо предмет действуют две одинаково направленные силы, то их можно заменить одной суммарной силой. Силы, действующие в противоположных направлениях, можно заменить одной разностной силой. И, наоборот, данную силу всегда можно считать суммой соответствующих одинаково направленных сил, или разностью противоположно направленных сил.

Постоянный или синусоидальный переменный ток нет необходимости разлагать на составные токи. Если же заменить пульсирующий ток суммой постоянного и переменного токов, то, применяя к этим составляющим токам известные законы постоянного и переменного токов, можно решать многие вопросы и делать необходимые расчеты, относящиеся к пульсирующему току.

Понятие о пульсирующем токе как о сумме постоянного и переменного токов является условным. Нельзя, конечно, считать, что в некоторые промежутки времени по проводу действительно протекают навстречу друг другу постоянный и переменный токи. Никаких двух встречных потоков электронов на самом деле нет.

В действительности пульсирующий ток представляет собой единый ток, изменяющий свое значение во времени. Более правильно говорить о том, что пульсирующее напряжение или пульсирующая ЭДС могут быть представлены в виде суммы постоянной и переменной составляющих.

Например, на рис. 2 показано как складываются алгебраически постоянная ЭДС одного генератора с переменной ЭДС другого генератора. В результате имеем пульсирующую ЭДС, вызывающую соответствующий пульсирующий ток. Однако, можно условно считать, что постоянная ЭДС создает в цепи постоянный ток, а переменная ЭДС — переменный ток, которые, складываясь, образуют пульсирующий ток.

Каждый пульсирующий ток можно характеризовать максимальным и минимальным значениями Iтах и Iтin, а также его постоянной и переменной составляющими. Постоянная составляющая обозначается I0. Если переменная составляющая является синусоидальным током, то ее амплитуду обозначают Iт (все эти величины показаны на рис. 2).

Не следует смешивать друг с другом Iт и Iтах. Также не следует называть амплитудой максимальное значение пульсирующего тока Iтах. Понятие амплитуды принято относить только к переменным токам. Применительно к пульсирующему току можно говорить лишь об амплитуде его переменной составляющей.

Пульсирующий ток

Постоянная составляющая пульсирующего тока может быть названа его средним значением Iср, т. е. средним арифметическим. Действительно, если рассмотреть изменения за один период пульсирующего тока, показанного на рис. 2, то хорошо видно следующее: за первый полупериод к току 15 мА добавляется ряд значений переменкой составляющей тока, изменяющихся от 0 до 10 мА и опять до 0, а во время второго полупериода точно такие же значения тока вычитаются из тока 15 мА.

Следовательно, ток 15 мА действительно является средним значением. Поскольку ток представляет собой перенос электрических зарядов через поперечное сечение провода, то Iср есть значение такого постоянного тока, который за один период (или за целое число периодов) переносит такое же количество электричества, как и данный пульсирующий ток.

У синусоидального переменного тока значение Iср за период равно нулю, так как количество электричества, прошедшее, через поперечное сечение провода за один полупериод, равно количеству электричества, которое проходит в обратном направлении за другой полупериод. На графиках токов, показывающих зависимость тока i от времени t, количество электричества, переносимое током, выражается площадью фигуры, ограниченной кривой тока, так как количество электричества определяется произведением it.

Для синусоидального тока площади положительной и отрицательной полуволн равны. У пульсирующего тока, показанного на рис.2, в первый полупериод к количеству электричества, переносимому током Iср, добавляется количество электричества, переносимое переменной составляющей тока (заштрихованная площадь на рисунке). А во второй полупериод точно такое же количество электричества вычитается. В результате за целый период переносится такое же количество электричества, как при одном постоянном токе Iср, т. е. площадь прямоугольника Iср Т равна площади, ограниченной кривой пульсирующего тока.

Таким образом, постоянная составляющая, или среднее значение тока, определяется переносом электрических зарядов через поперечное сечение провода.

Уравнение тока, показанного на рис. 2, очевидно должно быть написано в следующем виде:

Мощность пульсирующего тока следует вычислять как сумму мощностей составляющих его токов. Например, если ток, показанный на рис.2, проходит через резистор сопротивлением R, то его мощность

где I = 0,7Im — действующее значение переменной составляющей.

Можно ввести понятие о действующем значении пульсирующего тока Iд. Мощность при этом вычисляется обычным способом:

Приравнивая это выражение к предыдущему и сокращая на R, получим:

Такие же соотношения могут быть получены и для напряжений.

Источник