Zasada superpozycji ma bardzo ważne znaczenie w projektowaniu obwodów elektrycznych. Umożliwia ona uproszczenie analizy złożonych układów. Pojęcie to nie jest szeroko znane, dlatego też przygotowaliśmy dedykowany tej tematyce artykuł. Poznamy zasadę superpozycji w praktyce, wyjaśniając, czym właściwie jest superpozycja obwodów elektrycznych, jak ją wykorzystać w instalacjach elektrycznych, ale też, jakie jest zastosowanie superpozycji zależnie od rodzaju obwodu prądu. No to zaczynamy!
Sprawdź aparaturę elektryczną w hurtowni Onninen
Czym właściwie jest superpozycja obwodów elektrycznych?
Instalacje i aparatura elektryczna funkcjonują w oparciu o zasadę działania, której przebieg musi być zachowany, aby nie doszło do komplikacji. Zasady superpozycji mają tu niebagatelne znaczenie, ponieważ upraszczają złożone problemy elektryczne. Widać, szczególnie że w obwodach elektrycznych zasada superpozycji sprawdza się doskonale, gdyż rozdziela je na prostsze składniki.
Wszystko odbywa się proporcjonalnie - odpowiedź obwodu na wiele źródeł sygnału, zarówno prądowych, jak i napięciowych, jest równa sumie odpowiednio, jakie obwód miałby uzyskać na każde z tych źródeł działające osobno. Oznacza to de facto, że każdy z elementów obwodu, na przykład cewki, rezystory czy kondensatory, jesteśmy w stanie analizować niezależnie dla każdego źródła. Ułatwia to późniejsze zsumowanie obliczeń, uzyskując w ten sposób całkowitą odpowiedź obwodu.
Ma to szczególne znaczenie, gdy analizujemy skomplikowane układy, w których występuje wiele komponentów. Równanie takie jest precyzyjnie uśrednione, obliczenia zaś dokładne. Pamiętajmy jednocześnie, że kluczowym warunkiem superpozycji dwóch stanów jest liniowość obwodu. W takim układzie bowiem elementy muszą zachowywać się w sposób proporcjonalny do przyłożonych sygnałów.
Jak wykorzystać zasadę superpozycji w instalacjach elektrycznych?
Warto, jeśli to możliwe, wykorzystywać zasadę superpozycji w instalacjach elektrycznych, zapewniając efektywne analizowanie i projektowanie złożonych obwodów. Aby to się udało, powinniśmy pamiętać o najważniejszej zasadzie - rozdzilić obwód na mniej skomplikowane problemy. Takie zadanie zapewnia najmniej czynności, bo każde źródło sygnału potraktowane jest jak osobny byt.
Aby rozumowanie tego zjawiska było lepsze, posłużmy się przekładem, analizując obwód, w którym obwód ma wiele gałęzi, różnych źródeł napięcia. Możemy tu na początek obliczyć odpowiedzi obwodu na każde źródło, analizując je po kolei, ignorując wpływ pozostałych źródeł. Ułatwia to następnie zsumowanie odpowiedzi, co pozwala uzyskać całkowity efekt. Nie musimy przykładowo zajmować się od razu całym natężeniem pola elektrycznego, lecz rozbić te obliczenia na kilka wątków.
Tak więc konsekwencją zasady superpozycji fal jest analizowanie rozkładu pobudzeń, napięć i prądów w obwodach z wieloma źródłami. Ma to jednocześnie ogromne znaczenie w innych obszarach, jak projektowanie filtrów oraz wzmacniaczy.
W tej mechanice niezmienione zasady są bardzo ważne, tak samo jak precyzyjne przewidywanie działania obwodu. Wymuszenie odpowiedniej reakcji, zwłaszcza w czasie nakładania się różnych danych jest nieocenione. Pomaga to w uproszczeniu analizy i optymalizacji projektów, zwiększając ich efektywność oraz niezawodność, niezależnie, o jakie działanie chodzi (np. natężenie pola elektrycznego).
Zastosowanie superpozycji w zależności od rodzaju obwodu prądu
Co niezwykle ważne, zasada superpozycji znajduje szerokie zastosowanie - w obwodach prądu stałego (DC), jak i prądu zmiennego (AC), niemniej jej adaptacja różni się zależnie od tego, z jakim rodzajem obwodu mamy do czynienia.
W przypadku prądu stałego superpozycja obejmuje analizę każdego źródła napięcia lub prądu osobno. To sprawia, że ignoruje się pozostałe czynniki. Na sam koniec wystarczy tylko zsumować wyniki. Nie ma wątpliwości, że proces ten jest prostszy w porównaniu do prądu zmiennego, ponieważ nie występuje tu zmienność sygnałów w czasie.
W obwodach prądu zmiennego właśnie one występują, więc sygnały są zależne od czasu, co powoduje, że trzeba wziąć dodatkowo pod uwagę fazy napięcia oraz prądu. Z tego powodu, w obwodach AC superpozycja musi być bardziej zaawansowana, bo wymaga operacji na liczbach zespolonych. Uwzględniają one amplitudę i fazę sygnałów. Superpozycja jest tu szczególnie przydatna podczas projektowania takich systemów prądu zmiennego, jak wzmacniacze czy filtry.
Poznaliśmy już zasadę superpozycji w teorii i praktyce, dzięki czemu zyskaliśmy wiedzę na temat tego, jak zastosować ją w projektowaniu obwodów. Wszelkie akcesoria z nią związane znajdą państwo w hurtowni Onninen. Jest tu wszystko, co potrzeba, między innymi aparatura modułowa, ograniczniki przepięć, wyłączniki nadprądowe i wiele, wiele innych.