Processo oscillatorio in elettrotecnica ed elettronica, tipi di oscillazioni
Processo oscillatorio: un processo con vari gradi di ripetibilità. Tutti i processi oscillatori sono divisi in 2 classi: periodici e non periodici. In teoria, usano anche una classe intermedia: oscillazioni quasi periodiche.
Un processo oscillatorio è detto periodico, in cui il valore che caratterizza questo processo, preso in qualsiasi momento, dopo un certo periodo di tempo T ha lo stesso valore.
La funzione f (t), che è un'espressione matematica del processo oscillatorio, si dice periodica di periodo T se soddisfa la condizione f (t + T) = f (t).
Tra la classe dei processi oscillatori periodici, il ruolo principale è svolto dalle oscillazioni armoniche o sinusoidali, in cui si verifica un cambiamento di una quantità fisica nel tempo secondo la legge del seno o del coseno. Il loro record complessivo è:
y = f (t) = aCos ((2π / T) t — φ),
dove a — ampiezza di oscillazioni, φ è la fase di oscillazione, 1 /T = f — frequenza e 2πf = ω — frequenza di vibrazioni cicliche o circolari.
Applicazione delle oscillazioni sinusoidali e loro caratteristiche:
Modi grafici per visualizzare la corrente alternata
Una funzione quasi periodica corrispondente a una lettura di oscillazioni periodiche è definita dalla condizione:
| f · (t + τ) — f (t) | <= ε dove ε — assegna un valore a ciascun valore T.
La quantità τ in questo caso si chiama quasi periodo. Se il valore ε è molto piccolo rispetto al valore medio di f (t) all'istante T, allora la funzione quasi periodica sarà vicina a quella periodica.
Le oscillazioni non periodiche sono molto più varie di quelle periodiche. Ma il più delle volte nell'automazione si deve incontrare uno smorzamento o un aumento delle oscillazioni sinusoidali.
Le oscillazioni secondo la legge della sinusoide smorzata o, come talvolta vengono chiamate, oscillazioni armoniche smorzate, possono essere rappresentate in una forma generale:
x = Ae-δTcos·(ω + φ),
dove t è il tempo, A e φ sono costanti arbitrarie. La notazione generale della legge delle oscillazioni armoniche crescenti differisce solo nel segno del fattore di smorzamento δ[1 secondo].
Fico. 1 — processo oscillante, Fig. 2. — processo periodico, fico. 3. — oscillazioni armoniche in decomposizione, fico. 4. — aumento delle oscillazioni armoniche.
Un esempio dell'applicazione del processo oscillatorio è il circuito oscillatorio più semplice.
Circuito oscillatore (circuito elettrico) — un circuito elettrico passivo in cui possono verificarsi oscillazioni elettriche con una frequenza determinata dai parametri del circuito stesso.
Il circuito oscillante più semplice è costituito dalla capacità C e dall'induttanza L. In assenza di influenza esterna, smorzamento delle oscillazioni con frequenza εО = 1/2π√LC.
L'ampiezza delle vibrazioni diminuisce con eg-δT, dove δ è il coefficiente di smorzamento. Se δ> = eO, allora le oscillazioni smorzate nel circuito diventano non periodiche.
In elettronica, la qualità del circuito oscillante è determinata dal fattore di qualità: Q = nf/δ... Quando una forza periodica esterna agisce sul circuito oscillante, in esso si verificano oscillazioni forzate. L'ampiezza delle oscillazioni forzate aumenta significativamente per i circuiti ad alto Q se la frequenza dell'influenza esterna è vicina a eo (risonanza). Il circuito oscillante è una delle parti principali negli amplificatori risonanti, generatori e altri dispositivi elettronici.
Vedi anche su questo argomento: Applicazione della risonanza di tensione e della risonanza di corrente