Elettronica di potenza - Elementi di circuiti lineari

Gli elementi del circuito lineare si riferiscono ai componenti in un circuito elettrico che mostrano una relazione lineare tra l'ingresso di corrente e l'uscita di tensione. Esempi di elementi con circuiti lineari includono:

• Resistors
• Capacitors
• Inductors
• Transformers

Per ottenere una migliore comprensione degli elementi del circuito lineare, è necessaria un'analisi degli elementi del resistore.

Resistenze

Un resistore è un dispositivo in cui il flusso di una corrente elettrica è limitato con conseguente conversione di energia. Ad esempio, quando l'elettricità scorre attraverso una lampadina, l'elettricità viene convertita in una forma diversa di energia come il calore e / o la luce. La resistenza di un elemento viene misurata in ohm (Ω).

La misura della resistenza in un dato circuito è data da:

$$ R = \ rho \ frac {L} {A} $$

Dove R - resistenza; ρ - resistività; L- lunghezza del filo; eA - area della sezione trasversale del filo

Simbolo di vari resistori

Resistore
Un resistore variabile
Un potenziometro

Condensatori

Un condensatore si riferisce a un dispositivo elettrico che ha due materiali conduttori (noti anche come piastre) separati da un isolante noto come dielettrico. Utilizza il campo elettrico per immagazzinare l'energia elettrica. Il campo elettrico si sviluppa quando il condensatore è collegato ad una batteria, facendo così accumulare cariche elettriche positive su una piastra e cariche elettriche negative sull'altra.

Quando l'energia viene immagazzinata nel campo elettrico di un condensatore, il processo viene chiamato carica e quando l'energia viene rimossa, il processo viene chiamato scarica. Il livello di energia elettrica immagazzinata in un condensatore è chiamato capacità e viene misurato in farad (F). Un farad è uguale a un coulomb per volt unitario dato da 1 C / V.

La differenza tra un condensatore e una batteria è che un condensatore immagazzina energia elettrica mentre una batteria immagazzina energia chimica e rilascia l'energia a un ritmo lento.

Simbolo di vari condensatori

I vari simboli di un condensatore sono riportati nella tabella sottostante.

Condensatore fisso
Condensatore variabile
Condensatore polarizzato

Induttori

Gli induttori sono dispositivi elettronici che utilizzano il campo magnetico per immagazzinare l'energia elettrica. La forma più semplice di un induttore è una bobina o un filo in forma di anello in cui l'induttanza è direttamente proporzionale al numero di anelli nel filo. Inoltre, l'induttanza dipende dal tipo di materiale nel filo e dal raggio del loop.

Dato un certo numero di giri e dimensioni del raggio, solo il nucleo in aria può produrre la minima induttanza. I materiali dielettrici, che hanno lo stesso scopo dell'aria includono legno, vetro e plastica. Questi materiali aiutano nel processo di avvolgimento dell'induttore. La forma degli avvolgimenti (forma a ciambella) così come le sostanze ferromagnetiche, ad esempio il ferro, aumentano l'induttanza totale.

La quantità di energia che un induttore può immagazzinare è nota come induttanza. Si misura in Henry (H).

Simbolo di vari induttori

Induttore fisso
Induttore variabile

Transformers

Questo si riferisce a un dispositivo che altera l'energia da un livello all'altro attraverso un processo noto come induzione elettromagnetica. Di solito viene utilizzato per aumentare o diminuire le tensioni CA nelle applicazioni che utilizzano energia elettrica.

Quando la corrente sul lato primario del trasformatore viene variata, viene creato un flusso magnetico variabile sul suo nucleo, che si diffonde agli avvolgimenti secondari del trasformatore sotto forma di campi magnetici.

Il principio di funzionamento di un trasformatore si basa sulla legge dell'induzione elettromagnetica di Faraday. La legge afferma che la velocità di variazione del flusso di collegamento rispetto al tempo è direttamente correlata all'EMF indotto in un conduttore.

Un trasformatore ha tre parti principali:

• Avvolgimento primario
• Nucleo magnetico
• Avvolgimento secondario

Simbolo di un trasformatore

Dispositivi aggiuntivi

Dispositivi elettromagnetici

Il concetto di elettromagnetismo è ampiamente utilizzato nella tecnologia e trova applicazione in motori, generatori e campanelli elettrici. Ad esempio, in un campanello, la componente elettromagnetica attira un battaglio che colpisce il campanello e lo fa suonare.

Controller

I controller sono dispositivi che ricevono segnali elettronici trasferiti da una variabile misurata in un processo e confrontano il valore ottenuto con un set point di controllo. Utilizza algoritmi digitali per correlare e confrontare le funzioni.

Sensori

I sensori vengono utilizzati per determinare la corrente, che varia costantemente per fornire feedback ai fini del controllo. La corrente di rilevamento consente di ottenere una funzione di convertitore fluida e precisa. I sensori di corrente sono fondamentali nei convertitori in modo che le informazioni nei convertitori paralleli o multifase siano facilmente condivise.

Filtri

I filtri elettronici vengono utilizzati anche per eseguire l'elaborazione dei segnali per rimuovere le frequenze indesiderate. Sono circuiti analogici ed esistono sia in stato attivo che passivo.