Come la maggior parte degli esseri umani, ho imparato in tenera età che il cambiamento è intessuto nel tessuto stesso della vita. Questo, naturalmente, rende il cambiamento un fenomeno inevitabile. Tuttavia, è questo stato costante di cambiamento che promuove la creatività e favorisce i progressi che vediamo nella nostra vita quotidiana.
Come ho accennato prima, il cambiamento comprende tutto ciò che ci circonda, e questo include il campo dell’elettronica. Inoltre, a seconda delle circostanze e della sostanza del cambiamento, esso può essere buono o cattivo. Inoltre, nel campo dell’elettronica, il cambiamento è spesso un requisito della funzionalità generale di un dispositivo.
Inoltre, come sono sicuro che tu sappia, il cambiamento stesso è, in sostanza, uno stato di transizione. Inoltre, come la maggior parte delle cose che incontriamo in elettronica, ci sono almeno due stati di esistenza. Per esempio, con un interruttore, è spento o acceso. Tuttavia, ci sono due classificazioni di stati che sono una parte intricata dell’analisi e della comprensione delle caratteristiche del sistema e della funzionalità generale. Questi due stati sono lo stato stazionario e lo stato transitorio.
Qual è la definizione di stato stazionario?
Per definire uno stato stazionario per un sistema, si osserva che tutto ciò che influenza il comportamento del sistema è costante o immutabile nel tempo. Inoltre, in termini di tempo continuo, questo significa che per quelle proprietà (p) del sistema, la derivata parziale rispetto al tempo rimane zero.
La seguente equazione rappresenta questa relazione: ∂p / ∂t = 0
Nota: In matematica, quando una funzione è di più variabili, una derivata parziale è la sua derivata per una di queste variabili, mentre le altre rimangono costanti. Tuttavia, questo è in diretto contrasto con una derivata totale, dove tutte le variabili possono variare.
Inoltre, nel campo dell’elettronica, uno stato stazionario è la condizione di equilibrio in una rete o in un circuito che si verifica quando gli effetti dei transitori non sono più sostenibili. Inoltre, uno stato stazionario è raggiunto dopo che le oscillazioni iniziali, o le turbolenze si dissipano. Inoltre, quando un sistema sta vivendo uno stato stazionario, il sistema è considerato stabile.
In generale, determinare lo stato stazionario è fondamentale, poiché molte specifiche di progettazione elettronica sono presentate in termini di caratteristiche di stato stazionario di un sistema. Inoltre, l’analisi dello stato stazionario è un componente inestimabile nel processo di progettazione.
Lavorare attraverso la comprensione dello stato stazionario di un sistema è imperativo per un progettista.
Qual è la definizione di stato transitorio?
In generale, quasi ogni processo o sistema ha sia uno stato stazionario che uno stato transitorio. Inoltre, uno stato stazionario si stabilisce dopo un tempo specifico nel sistema. Tuttavia, uno stato transitorio è essenzialmente il tempo tra l’inizio dell’evento e lo stato stazionario.
Quindi, in termini di definizione, uno stato transitorio è quando una o più variabili di processo cambiano, ma prima che il sistema raggiunga uno stato stazionario. Inoltre, il tempo transitorio è il tempo necessario a un circuito per passare da uno stato stazionario al successivo.
Per esempio, se si attiva un interruttore all’interno di un circuito contenente un induttore o un condensatore, il componente utilizzerà il cambiamento di corrente o tensione risultante, causando così al sistema un tempo considerevole per raggiungere un nuovo stato stazionario. Inoltre, si può definire un transitorio affermando che se una quantità è a riposo e avviene un cambiamento nel tempo, cambiando così lo stato della corrente, si è verificato un transitorio.
L’importanza dell’analisi della stabilità dello stato stazionario
Ho brevemente menzionato l’importanza di determinare lo stato stazionario. Inoltre, abbiamo un’ulteriore prova dell’importanza della determinazione dello stato stazionario quando esaminiamo le specifiche di progettazione. Come sono sicuro che sapete, i progettisti trasmettono le specifiche di progettazione in termini di queste caratteristiche. Inoltre, l’analisi delle caratteristiche di stato stazionario di un sistema fornisce una comprensione generale di come un dispositivo si comporterà e funzionerà.
Inoltre, ci sono diversi metodi di analisi in uso per determinare lo stato stazionario e lo stato transitorio di un sistema o processo. Uno di questi metodi è l’analisi dello stato stazionario sinusoidale. Si tratta di un metodo di analisi in uso per analizzare i circuiti AC utilizzando tecniche identiche per risolvere i circuiti in corrente continua. Inoltre, la capacità di un sistema di potenza o di una macchina elettrica di riguadagnare il suo stato originale o precedente è chiamata Stabilità dello Stato Stabile.
La stabilità di un sistema descrive la capacità di un sistema di ritornare al suo stato stazionario quando è esposto a perturbazioni. In generale, la stabilità del sistema elettrico è composta da tre categorie: Stato transitorio, stabilità dinamica e stato stazionario.
Anche gli studi di stabilità allo stato stazionario sono di solito limitati a cambiamenti graduali o piccoli nelle condizioni operative di un sistema. Tuttavia, nel fare ciò, ci si concentra principalmente sulla limitazione delle tensioni del bus più vicine ai loro valori minimi. Inoltre, ci si assicura che gli angoli di fase tra i due bus non siano troppo grandi e si controlla il sovraccarico delle linee di trasmissione e delle apparecchiature di potenza.
Analisi della stabilità transitoria e dinamica
In termini di analisi, la stabilità transitoria comporta la valutazione di un sistema di alimentazione dopo un’interruzione o un disturbo significativo. Per esempio, (generatori) dopo una perturbazione sostanziale nell’alternatore sincrono, l’angolo di carico cambia a causa dell’accelerazione improvvisa dell’albero del rotore. Pertanto, l’obiettivo principale di uno studio di stabilità transitoria è quello di determinare se l’angolo di carico ritorna a un valore costante dopo la correzione del disturbo.
Inoltre, la stabilità dinamica o stabilità a piccoli segnali è l’analisi della capacità di un sistema di alimentazione di rimanere stabile sotto piccoli disturbi continui. Inoltre, queste piccole perturbazioni si verificano a causa di fluttuazioni erratiche nei livelli di generazione e nei carichi. Inoltre, con i sistemi elettrici interconnessi, queste variazioni arbitrarie possono portare a guasti catastrofici.
Infine, con i sistemi meccanici, se si applica una forza periodica, di solito si raggiunge uno stato stazionario dopo aver attraversato qualche comportamento transitorio. Inoltre, questo si verifica soprattutto nei sistemi vibranti, per esempio, il pendolo di un orologio. Tuttavia, questo può accadere in qualsiasi sistema dinamico semi-stabile o stabile. Inoltre, la quantità di tempo passata nello stato transitorio dipende dalle condizioni iniziali del sistema.
Metodi di calcolo dello stato stazionario
In generale, ci sono due metodi che si possono usare per calcolare lo stato stazionario. In primo luogo, si possono usare algoritmi nel dominio del tempo e in secondo luogo, si possono usare algoritmi nel dominio della frequenza o il metodo dell’equilibrio armonico. Inoltre, il metodo del dominio della frequenza è la scelta migliore per applicazioni di circuiti a microonde eccitati con segnali sinusoidali, come amplificatori di potenza e mixer.
Anche il metodo del dominio del tempo si divide in due suddivisioni, metodi di ripresa (metodi iterativi) e sensibilità del dominio del tempo (metodi a un passo).
Inoltre, le sensibilità del dominio del tempo richiedono derivate per calcolare lo stato stazionario. Tuttavia, quando queste non sono facilmente accessibili, allora si utilizzano i metodi di ripresa.
Configurare il vostro progetto hardware elettronico può essere una sfida come tutti sappiamo.
In conclusione, determinare lo stato stazionario e lo stato transitorio sono parti fondamentali del processo di progettazione. Lo studio di questi due stati produce una maggiore comprensione della funzionalità del circuito e del comportamento operativo caratteristico. Nel complesso, l’analisi dello stato stazionario e dello stato transitorio è una componente inestimabile del processo di progettazione.
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