и (див. рис.1. с).
Розглядаємо пунктирну (або кольорову) лінію як провідник еквівалентної електричної схеми, а прямокутники замінюємо позначеннями відповідних елементів електричної схеми (див. рис.2). Отримуємо еквівалентну електричну схему. p>В
p> Малюнок 2. Еквівалентна електрична схема вантажу, підвішеного на пружині.
Зауважимо ще, що електричним еквівалентом важеля є трансформатор, коефіцієнт трансформації якого.
Використовуючи методи теорії кіл, знаходимо струми і напруги на елементах схеми. Вони визначать швидкості і сили в механічному пристрої.
У електроакустичних пристроях часто зустрічаються трубопроводи різного перерізу. У цьому випадку використання швидкості коливань як аналога електричного струму незручно, т.к при зміні площі перерізу трубопроводу швидкість змінюється стрибком. У цьому випадку зручно ввести поняття об'ємної швидкості v про =, де S - площа перерізу трубопроводу. Замість сили, як аналог напруги, приймають тиск р. Тоді:
В
та акустичне опір:
В
Ці співвідношення лежать в основі методу електроакустичних аналогій.
В акустичних пристроях поряд з механічними зустрічаються акустичні коливальні системи. Прикладом може служити резонатор Гельмгольца. Він являє собою порожнину, з'єднану з навколишнім простором через горловину. Якщо розміри резонатора менше довжини хвилі, то його можна розглядати як систему із зосередженими параметрами. Повітря в горловині - зосереджена маса, пружність повітря в порожнини подібна пружині. Визначимо гнучкість цієї "пружини". Процес у резонаторі протікає адіабатично (без теплообміну з навколишнім середовищем), тоді:
В
Або
В
Уявімо праву частину вираження у вигляді ряду і, обмежуючись першими двома членами розкладання, отримаємо:
В
або
В
де S - площа перерізу горловини, Оѕ - зміщення. Далі, помноживши праву і ліву частину рівності на S, отримаємо:
(4)
І, нарешті, зауважимо, що труба, площа перерізу якої змінюється стрибком з S 1 на S 2 , є трансформатором з коефіцієнтом трансформації
2. Електромеханічні перетворювачі
Електроакустичні пристрої містять як електричні, так і механічні елементи. Склавши еквівалентну схему механічної (акустичної) частини пристрою, її не можна підключити безпосередньо до електричної схемою, тому що в цих схемах фігурують фізично різнорідні величини (в одній - струми і напруги, а в іншої сили і швидкості). Схеми потрібно з'єднувати за допомогою чотириполюсника, який здійснює перетворення механічної енергії в електричну або навпаки. Такий чотириполюсник називають електромеханічним перетворювачем (див. рис.3).
В
p> U або F
Малюнок 3
Якщо в електричний ланцюг чотириполюсника включити е. д. с., то в цьому ланцюзі з'явиться струм, який викличе появу механічної сили і механічна частина пристрою почне рухатися.
Навпаки, якщо до механічної частини прикласти силу, то система приходить в рух і в електричному ланцюзі виникає е.. д. с. Потужність, витрачена в електричної частини системи, створює в механічної частини потужність.
Механічна потужність, прикладена до системи, створить електричну потужність. (Тут під Z H і z H розуміється або опір навантаження, або внутрішній опір джерела, в Залежно від того, до якого входу чотириполюсника підключено джерело)
Якщо витрачені потужності однакові, то й отримані на виході потужності будуть рівні, тобто
,
.
Розділивши друга рівність на Найперше, отримаємо:
.
Після скорочення і вилучення кореня остаточно маємо:
, (5)
де М - коефіцієнт електромеханічного зв'язку.
Визначимо вхідний опір електромеханічного перетворювача.
,
Або
, (6)
де. З (6) випливає, що дія протівоелектродвіжущей сили Е еквівалентно включенню додаткового опору - опору реакції механічної системи.
3. Основні системи електромеханічних перетворювачів
Перетворювачі електродинамічної системи. Уявімо собі, що провідник, довжина якого l , знаходиться в однорідному магнітному полі постійного магніту. Вектор магнітної індукції поля дорівнює В і кут між векторами В і l дорівнює 90 0 . Якщо по провіднику пропустити змінний струм з амплітудою I m , то на провідник буде діяти мінлива за величиною сила з амплітудою, яка викличе коливання провідника. Цей принцип покладено в основу роботи перетворювачів електродинамічної системи. Описаний режим роботи перетворювача називають моторним.
Якщо змусити провідник здійснювати коливання з амплітудою швидкості, то на кінцях провідн...
